پلی اتیلن رایج ترین و مقرون به صرفه ترین پلاستیکی است که در همه جا استفاده می شود.
پلی اتیلن با نام های پلی اتیلن یا پلی اتن نیز شناخته می شود، اتیلن را می توان به آسانی پردازش کرد و آن را به شکل و اشکال مختلف تبدیل کرد. پلی اتیلن این توانایی را دارد که به راحتی در طول پردازش تغییر کند، بنابراین طول، تراکم و بلورینگی نسبتاً طولانی تری به محدوده و محصولات پلی اتیلن می دهد تا خواص مناسب برای کاربردهای مختلف داشته باشد.
در ادامه مقاله همراه ما باشید تا با ویژگی ها، کاربرد و انواع پلی اتیلن بیشتر آشنا شویم.
پلی اتیلن چیست؟ چگونه ساخته میشود؟
پلی‌اتیلن به صورت صنعتی از واحد تکراری اتیلن ساخته میشود. فرمول کلی پلی اتیلن را می توان به صورت (C 2 H 4 ( n نوشت . بیشتر انواع پلی اتیلن ترموپلاستیک هستند (می توان آنها را با حرارت دادن دوباره قالب زد). با این حال، برخی از پلاستیک های پلی اتیلن اصلاح شده خاصیت ترموست را از خود نشان می دهند. نمونه ای از چنین کلاسی از پلی اتیلن، پلی اتیلن متقاطع (اغلب به اختصار PEX) است. دوام پلی اتیلن، آن را برای مواد و مصرف کنندگان جذاب می کند. این پلاستیک محو نمی شود، تراشه نمی کند، تخریب پذیر نیست، اما قابل بازیافت است.
فرآیند تولید پلی‌اتیلن عموماً شامل دو مرحله اصلی، یعنی پلیمریزاسیون و پلیمریزاسیون خنثی است.
1. پلیمریزاسیون
در این مرحله، اتیلن گازی را می‌توان به واکنش درآورد تا پلی‌اتیلن تولید شود. پلیمریزاسیون می‌تواند به دو روش مختلف انجام شود:
– پلیمریزاسیون با فشار بالا (High-Pressure Polymerization): در این روش، اتیلن گاز در حضور کاتالیزورهای خاص (مانند فلزات گروه 4 و 5 جدول تناوبی، مثل تیتانیوم و زیرکونیوم) و در دمای بالا (حدود 200-300 درجه سانتیگراد) و فشار بالا (حدود 1000-3000 بار) پلیمریزه میشود. این روش برای تولید پلی‌اتیلن با چگالی پایین (LDPE) استفاده میشود.
– پلیمریزاسیون با فشار پایین (Low-Pressure Polymerization): در این روش، اتیلن گاز در حضور کاتالیزورهای خاص (مانند کامپلکس‌های فلزی گروه 4 جدول تناوبی، مثل کاتالیست زیگلر-ناتا) و در دمای پایین‌تر (حدود 60-80 درجه سانتیگراد) و فشار نسبتاً پایین‌تر (حدود 10-50 بار) پلیمریزه میشود. این روش برای تولید پلی‌اتیلن با چگالی بالا (HDPE) استفاده میشود.
2. پلیمریزاسیون خنثی
پس از پلیمریزاسیون اولیه، ممکن است پلی‌اتیلن حاصل نیاز به پلیمریزاسیون خنثی (به‌معنی از بین بردن گروه‌های پلیمریزه ناخالصی) داشته باشد. این مرحله شامل استفاده از مواد شیمیایی خنثی‌کننده (مانند اسید یا آمین) و دما و زمان مناسب برای خنثی‌سازی گروه‌های پلیمریزه است.
پس از مراحل پلیمریزاسیون و پلیمریزاسیون خنثی، پلی‌اتیلن به صورت گرانول‌های جامد یا قالب‌های مذاب در آورده میشود که می‌توانند برای تولید محصولات مختلف استفاده شوند. گرانول‌های پلی‌اتیلن می‌توانند به وسیله فرآیندهای مختلفی مانند تزریق، فشار قالب‌گیری، پرس و سایر روش‌های فرآوری به شکل‌ها و اشکال مختلف تبدیل شوند.
همچنین، پلی‌اتیلن می‌تواند با افزودن مواد افزودنی و تقویت کننده‌ها مانند رنگ‌ها، پیگمنت‌ها، مواد ضد UV، آنتی‌اکسیدان‌ها و غیره، خواص و کاربردهای خاصی دریافت کند.
مراحل تولید پلی‌اتیلن ممکن است بسته به نوع واکنش، فناوری و شرایط تولید متفاوت باشد. در عمل، صنایع پلیمری معمولاً از فرآیندها و تجهیزات پیچیده‌ای برای تولید پلی‌اتیلن استفاده می‌کنند که جزئیات آنها می‌تواند موضوعی مستقل باشد.
مهم است بدانید که توضیحات فوق به صورت کلی در مورد فرآیند تولید پلی‌اتیلن ارائه شده است و جزئیات دقیق‌تر و اختصاصی بسته به نوع پلی‌اتیلن و شرایط تولید ممکن است متفاوت باشد.
نمونه های ساخته شده از پلی اتیلن
انواع پلی اتیلن
پلی اتیلن را می توان بر اساس چگالی پلاستیک و درجه انشعاب در ساختار آن به چند نوع طبقه بندی کرد. نوع انشعاب و میزان انشعاب تاثیر مستقیمی بر خواص مکانیکی پلاستیک دارد. بنابراین انواع پلی اتیلن خواص مکانیکی متفاوت از خود نشان می دهند. برخی از انواع مهم پلی اتیلن در زیر ذکر شده است
این پلیمر بسته به نوع کاتالیست مورد استفاده و کومونومر افزوده شده در هنگام پلیمریزاسیون و وزن مولکولی به چند دسته بزرگ تقسیم بندی میشود:
- پلی اتیلن سنگین (HDPE): دارای چگالی بالا و مقاومت مکانیکی بالا است. این نوع پلی‌اتیلن مقاوم در برابر شوک، خوردگی، رطوبت و تغییرات دمایی است. کاربردهای HDPE شامل لوله‌کشی، مخازن، بطری‌ها، بسته‌بندی، صنایع خودروسازی و ساخت و ساز است. فیلم استرچ نمونه ای از پلی اتیلن با چگالی بالا است که در بسته بندی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- پلی اتیلن سبک (LDPE): دارای چگالی کمتر و انعطاف‌پذیری بیشتری نسبت به HDPE و MDPE است. این نوع پلی‌اتیلن شفافیت بالا، انعطاف‌پذیری، عایق بودن الکتریکی و خواص جرمی مناسبی دارد. کاربردهای LDPE شامل فیلم‌های بسته‌بندی، کیسه‌ها، لوله‌های کشاورزی، پوشش‌های آشپزخانه، وسایل آرایشی و بهداشتی و غیره است
- پلی اتیلن سبک خطی (LLDPE): پلی اتیلن سبک خطی (LLDPE) طیف وسیعی از پلی اتیلن‌ها از شفاف و الاستومری تا کدر و سفت و خشک را شامل می‌‌شوند. از این گریدها در مواقعی که سفتی و مقاومت بالا در کنار چگالی پایین و انعطاف پذیری بالا مد نظر باشد، استفاده میشود. کاربرد مهم LLDPE در تولید فیلم‌های پلاستیکی مانند فیلم بادی، فیلم ریخته گری، پوشش اکستروژن و بسته بندی مواد غذایی است.
- پلی اتیلن با دانسیته متوسط (MDPE): دارای چگالی بین HDPE و LDPE است. این نوع پلی‌اتیلن مقاومت مکانیکی و خواص جرمی خوبی دارد و برای لوله‌کشی گاز، کابل‌های محافظ، کیسه‌ها و موارد دیگر استفاده میشود.
- پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا (UHMWPE): دارای وزن مولکولی بسیار بالا و مقاومت بسیار بالا در برابر سایش و ضربه است. این نوع پلی‌اتیلن برای ساخت قطعات فنی مقاوم در برابر سایش، لوله‌ها، صفحات لغزشی و قطعات پروانه‌ای استفاده میشود.
- پلی‌اتیلن ضربه‌پذیر (High-Impact Polyethylene یا): یک نوع پلی‌اتیلن تقویت شده با مواد ضربه‌پذیر است. این نوع پلی‌اتیلن دارای مقاومت بالا در برابر ضربه، سختی و استحکام مکانیکی بوده و برای صنایع بسته‌بندی، قطعات الکترونیکی و دستگاه‌های خانگی استفاده میشود.
- پلی‌اتیلن پرتودار (Cross-linked :Polyethylene PEX یک نوع پلی‌اتیلن است که به وسیله فرآیند پرتو داروسازی تقویت شده است. این نوع پلی‌اتیلن دارای مقاومت بالا در برابر حرارت، فشار و خوردگی است و برای لوله‌کشی آب گرم و سرد، سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی و کاربردهای صنعتی استفاده میشود.
- پلی‌اتیلن متالوکسی (Metallocene Polyethylene mPE : یک نوع پلی‌اتیلن با استفاده از کاتالیست‌های متالوسنتزی تولید میشود. این نوع پلی‌اتیلن دارای خواص فیزیکی و مکانیکی بهتری است و می‌تواند در برابر ضربه‌ها و شکستگی‌ها مقاومت بیشتری داشته باشد. کاربردهای mPE شامل بسته‌بندی، لوله‌کشی، ظروف و قطعات صنعتی است
این تنها چند نمونه پلی‌اتیلن (Polyethylene) یکی از پلاستیک‌های پلیمری پرکاربرد است. فیلم شیرینگ پلی اتیلن، نیز بهترین محصول برای اجرای یک بسته بندی اصولی و استاندارد برای انواع کالا به شمار می رود.
ویژگی ها و خواص پلی اتیلن
پلی‌اتیلن یکی از پرکاربردترین پلیمرها در صنعت است و دارای ویژگی‌ها و خواص زیر است:
– انعطاف‌پذیری بالا
– مقاومت شیمیایی در برابر اکسیداسیون، اسیدها و قلیاها
– سبکی و سختی (با چگالی بالا)
– خواص الکتریکی مطلوب به عنوان یک عایق الکتریکی
– مقاومت در برابر رطوبت و آب
– قابلیت بازیافت و سازگاری با محیط زیست
مقاومت پلی‌اتیلن در برابر شوک‌ها، خوردگی، زنگ زدگی و حرارت نیز بسته به نوع و چگالی آن متفاوت است. همچنین، پلی‌اتیلن می‌تواند به وسیله افزودنی‌ها و مواد تقویت کننده به خواص خاصی مانند مقاومت به UV، ضد آتش و ضد خراش برخوردار شود.
موارد استفاده از پلی اتیلن
کاربرد پلی اتیلن در بسته بندی محصولات است. این پلاستیک برای تولید کیسه های پلاستیکی، فیلم های پلاستیکی، بطری ها، ژئوممبران ها و ظروف استفاده می شود.
پلی اتیلن همچنین در جعبه ها، سینی ها، کوزه هایی که شیر یا آب میوه را حمل می کنند و سایر محصولات بسته بندی مواد غذایی مصرف می شوند.
پلی اتیلن با چگالی بالا در اسباب بازی ها، ظروف باغ، سینی های یخ و سایر وسایل خانه استفاده می شود. تطبیق پذیری این پلاستیک آن را برای استفاده از کاربردها ایده آل می کند.
HDPE همچنین در طناب، تورهای ماهیگیری، تورهای کشاورزی و پارچه های صنعتی می شود.
استفاده از این پلاستیک در سیم کشی ها و کابل ها نیز غیرمعمول نیست.
اتیلن با چگالی (LDPE) به دلیل کم قبولی بالا و کم هزینه به طور مستقیم در تولید بطری های فشرده، کیسه های مواد، لمینت ها و بسته بندی مواد غذایی استفاده می شود.از LDPE در لوله ها و اتصالات نیز استفاده می شود. به دلیل جذب آب کم و به دلیل توجیه پذیری برای چنین کاربردهایی ایده آل است.پلی اتیلن همچنین برای پوشش کابل استفاده می شود زیرا عایق خوبی برای جریان الکتریکی است.
سخن پایانی
پلی اتیلن ماده ای با ماندگاری طولانی است که به راحتی فرسوده و خراب نمی شود. با این حال، قرار گرفتن طولانی مدت در معرض نور خورشید ممکن است باعث تبدیل شدن محصول شود. برای شناسایی هر گونه تار عنکبوت یا ترک ناشی از شکنندگی، یک چرخه بازرسی برای لوله ها یا مخازن در فضای باز پیشنهاد می شود.
کالاهای پلی اتیلن به قدری ماندگار و بادوام هستند که تولید تعداد زیادی از آنها را به عنوان بدون نیاز به نگهداری یاد می کنند.
گروه تولیدی نادی پلاستیک، تمامی نیازهای بازار را تامین کرده و بهترین و باکیفیت ترین محصولات مختلف را با قیمت مناسب و مقرون به صرفه به مشتریان خود ارائه می دهد.