از ظروف پلاستیکی، بطری‌ها، کیسه‌ها گرفته تا اسباب بازی‌های پلاستیکی. به هر کجا که نگاه کنیم محصولات پلاستیکی زیادی میبینیم که از پلی اتیلن ساخته شده است. پلی اتیلن یکی از محبوب‌ترین مواد گرمانرم است که امروزه در دسترس است و در بسیاری از صنایع برای ساخت و تولید محصولات متنوع مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما ، پلی اتیلن چیست؟ از چه چیزی ساخته شده است؟ چگونه پلی اتیلن را پردازش کنیم؟
پلی اتیلن یک ترموپلاستیک سبک وزن و بادوام با ساختار متغیر کریستالی است. این ماده یکی از پلاستیک‌های پرمصرف در جهان است (به طوری که سالانه ده‌ها میلیون تن از این ماده در سراسر جهان تولید می‌شود). از پلی اتیلن در مصارف مختلف برای فیلم‌ها، لوله‌ها، قطعات پلاستیکی و … در صنایع مختلف (بسته‌بندی، خودرو، برق و غیره) استفاده می‌شود. پلی اتیلن از پلیمریزاسیون مونومر اتیلن (یا اتن) ساخته می‌شود. فرمول شیمیایی پلی اتیلن(C2H4) است.
پلی اتیلن با افزودن یا پلیمریزاسیون رادیکال مونومرهای اتیلن (الفین) ساخته می‌شود. (فرمول شیمیایی اتن – C2H4). برای انجام پلیمریزاسیون پلی اتیلن از کاتالیزورهای زیگلر-ناتا و متالوسن استفاده می‌شود.
انواع رایج پلی اتیلن
پلی اتیلن از خانواده پلیمرهای پلی الفین است و بر اساس تراکم و شاخه طبقه بندی می‌شود. متداول‌ترین انواع پلی اتیلن عبارتند از:
- پلی اتیلن‌های شاخه‌ای که به دو دسته زیر تقسیم‌بندی می‌شوند:
- پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE)
- پلی اتیلن خطی با چگالی کم (LLDPE)
- پلی اتیلن‌های خطی خود به دو دسته مختلف تقسیم‌بندی می‌شوند:
- پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE)
- پلی اتیلن با وزن مولکولی فوق العاده بالا (UHMWPE)
- پلی اتیلن متقاطع (PEX یا XLPE)
علاوه بر دسته‌بندی ذکر شده در بالا، پلی اتیلن در انواع دیگر نیز موجود است مانند:
- پلی اتیلن با چگالی متوسط (MDPE)
- پلی اتیلن با چگالی بسیار کم (VLDPE)
- پلی اتیلن با وزن مولکولی بالا (HMWPE)
- پلی اتیلن فوق العاده کم وزن مولکولی (ULMWPE)
- پلی اتیلن کلردار (CPE)
ویژگی‌های پلی اتیلن سبک
پلی اتیلن سبک یا پلی اتیلن با چگالی کم یا LDPE مخفف Low Density Poly Ethelene، یک پلیمر نیمه سخت و نیمه شفاف است. این نوع پلی ایتیلن در مقایسه با HDPE، دارای درجه بالاتری از شاخه‌های زنجیره‌ای جانبی کوتاه و بلند است. پلی اتسلن سبک در فشار بالا در بازه ۱۰۰۰-۳۰۰۰ بار و در بازه دمایی ۸۰-۳۰۰ درجه سانتیگراد از طریق فرآیند پلیمریزاسیون رادیکال آزاد تولید می شود. LDPE از ۴۰۰۰ تا ۴۰،۰۰۰ اتم کربن تشکیل شده است که دارای شاخه‌های کوتاه زیادی است.
دو فرآیند اساسی که برای تولید پلی اتیلن با چگالی کم استفاده می شود:
- مسیرهای اتوکلاو یا لوله ای همزن.
- راکتور لوله‌ای. که این روش به دلیل سرعت بالای تبدیل اتیلن، نسبت به مسیر اتوکلاو اولویت پیدا کرده است.
پلیمریزاسیون به دو روش انجام می‌شود و حاصل هر روش محصول خاصی از پلی اتیلن است.
۱. پلیمریزاسیون فشار بالا
۲. پلیمریزاسیون فشار پایین
حاصل روش پلیمریزاسیون فشار بالا تولید پلی اتیلن سبک یا LDPE است. اما در پلیمریزاسیون فشار پایین دو نوع محصول بدست می‌آید؛ پلی اتیلن سنگین (HDPE) و پلی اتیلین خطی سبک (LLDPE).
مزایا و معایب پلی اتیلن سبک
پلی اتیلن سبک با توجه به چگالی، وزن مولکولی و روشی که برای تولید آن به کار می‌رود دارای یک سری مزایایی است که استفاده از آن را نسبت به مواد مشابه توجیه‌پذیر می‌کند. مزایایی از قبیل:
- نقطه ذوب در حدود ۱۰۵ تا ۱۱۵ درجه سانتیگراد
- چگالی ۰.۹۱ تا ۰.۹۴ گرم در سانتی‌تر مکعب
- مقاومت خوب در برابر الکل‌ها، مواد قلیایی و اسیدهای رقیق
- مقاومت محدود در برابر هیدروکربن‌های آلیفاتیک و معطر، روغن‌های معدنی، عوامل اکسیدکننده و هیدروکربن‌های هالوژنه
- مقاومت در برابر دما تا ۸۰ درجه سانتیگراد به طور مداوم و ۹۵ درجه سانتیگراد برای مدت زمان کوتاه‌تر
- پلیمر کم هزینه و مقرون به صرفه با قابلیت پردازش خوب
- مقاومت خوب در برابر ضربه در دماهای پایین
- مقاومت بالا در برابر فرسایش هوا
- خواص عایق جریان الکتریکی بسیار خوب
- جذب آب و رطوبت بسیار کم
- نمای شفاف در ورقه‌های نازک
اما هر محصولی در کنار مزایای خود از یک سری ویژگی‌ها برخوردار است که جزو نقاط ضعف و معایب آن محسوب می‌شوند. پلی اتیلن سبک نیز از این قاعدع مستثنی نیست و دارای معایبی می‌باشد که عبارتند از:
- قابلیت ترک خوردگی زیاد در برابر ارتعاش
- مقاومت کم، سختی کم و ظرفیت دمایی پایین که استفاده از آن را برای تولید محصولاتی که در فرآیند خود به دمای بالا نیاز دارند، غیر ممکن می‌کند
- نفوذپذیری زیاد نسبت به گاز به خصوص نسبت به گاز دی اکسید کربن
- مقاومت کم در برابر تابش اشعه فرابنفش
- قابلیت اشتعال بسیار بالا
- اتصال آن از طریق جوشکاری فرکانس بالا امکان‌پذیر نیست
کاربردهای پلی اتیلن سبک
پلی اتیلن سبک با توجه به مزایا، ویژگی‌ها و خواص خود کاربردهای خاصی در صنایع مختلف و تولید محصولات گوناگون دارد. با توجه به خواص پلی اتیلن سبک از این ماده بیشتر در صنایع تولید ظروف، تانکرهای حمل و نقل و توزیع مواد، بطری‌های مواد شوینده و بهداشتی، لوله‌ها، بسته بندی‌های پلاستیکی برای قطعات کامپیوتر و تجهیزات آزمایشگاهی مختلف استفده می‌شود. محبوب‌ترین کاربرد پلی اتیلن با چگالی کم در صنایع تولید کیسه‌های پلاستیکی است.
- استفاده از پلی اتیلن سبک یا LDPE در صنایع بسته‌بندی – به لطف کم هزینه بودن و قیمت مقرون به صرفه این نوع پلی اتیلن و انعطاف پذیری خوب، پلی اتیلن سبک در صنعت بسته بندی برای بطری‌های نگهدای و حمل و نقل دارویی و لوله‌های وسایل پزشکی (سرم، سوند و …)، کیسه‌های زباله، بسته‌بندی مواد غذایی (مواد منجمد، خشک و غیره)، لمینیت‌ها و … مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- استفاده از پلی اتیلن سبک در صنایع لوله و اتصالات – از پلی اتیلن با دانسیته پایین یا پلی اتیلن سبک به دلیل خاصیت پلاستیکی بودن و جذب کم آب و همچنین مقاومت در برابر فرسایش هوا و قابلیت انعطاف زیاد در ساخت لوله‌های آب و شیلنگ در صنایع تولید محصولات لوله و اتصالات مورد استفاده قرار می‌گیرند.
گروه تولیدی اصفهان پلاست
گروه تولیدی اصفهان پلاست که از سال ۱۳۷۶ فعالیت تولیدی خود را با هدف استفاده بهینه از آب در کشاورزی و توسعه روش‌های نوین آبیاری آغاز کرده است، از سال ۱۳۸۲ از مواد پلی اتیلن در ساخت محصولات خود بهره می‌برد. این شرکت با توجه به خواص ماده پلی اتیلن سبک و مقاومت بالای آن در برابر آب و رطوبت و فرسایش هوا و همچنین قابلیت انعطاف بسیار بالای آن، با هدف ترویج و توسعه روش‌های آبیاری نوین از این ماده در تولید لوله‌های آبیاری کشاورزی استفاده می‌کند. محصولات این شرکت به لطف استفاده از پلی اتیلن از کیفیت بسیار خوب و دوام و استحکام بالایی برخوردار هستند.
به جرأت می‌توان گفت که یکی از صنایعی که به پیشرفت چشمگیر صنایع در دنیای امروز کمک شایانی کرده است صنایع پلاستیک هستند. پلی اتیلن سبک نیز ماده پلاستیکی است با توجه به خصوصیات و ویژگی‌های خود امروزه به یک ماده پر مصرف در صنایع پلاستیک تبدیل شده است. از این ماده در صنایع بسته‌بندی (مواد غذایی، دارویی و …) و همچنین صنایع ساخت لوله و اتصالات استفاده فراوانی می‌شود. چون این ماده در کنار خواص منحصر به فرد خود از قیمت مقرون به صرفه‌ای برخوردار است که همین امر باعث می‌شود قیمت تمام شده محصولات تولیدی بسیار مناسب باشد.
