پلی اتیلن چیست و چه کاربردهایی داره؟
آنچه در این نوشته میخوانید:
پلی اتیلن چیست؟
اگه بخوایم ساده بگیم، پلی اتیلن یه نوع پلاستیکه که از مواد نفتی بدست میاد. این ماده از یه گاز به اسم “اتیلن” ساخته میشه. اتیلن خودش از دو واحد متیلن (CH₂) تشکیل شده که با یه پیوند دوگانه بین دو تا اتم کربن به هم وصل شدن. حالا وقتی این گاز اتیلن رو تو یه محفظه بسته حرارت میدن، به شکل یه ماده پلاستیکی درمیاد که بهش می‌گیم پلی اتیلن. پلی اتیلن که با اسم مخفف PE هم شناخته میشه، یکی از پرکاربرد ترین انواع پلاستیک تو دنیاست. این ماده هم سبکه، هم مقاومه، و هم می‌تونه ساختارهای بلوری مختلفی داشته باشه. البته به‌طور کلی نیمه‌بلوریه و خاصیت “ترموپلاستیک” داره؛ یعنی وقتی به نقطه ذوبش می‌رسه، ذوب میشه و حالت مایع پیدا می‌کنه، بعدشم دوباره می‌تونه جامد بشه. همین ویژگی باعث شده تو خیلی از صنایع قابل استفاده باشه.
تاریخچه پلی اتیلن
پلی اتیلن برای اولین بار در اوایل قرن بیستم تولید شد و به سرعت به عنوان یه ماده پلیمری با قابلیت های فراوان شناخته شد. این ماده در طول سال‌ها به یکی از پرمصرف ترین پلیمرها در جهان تبدیل شده است و در تولید لوله‌های پلی اتیلن نیز به طور گسترده استفاده میشه.
مزایای عملکردی لوله های پلی اتیلن در کاربرد اولیه آن در صنایع نفت و گاز منجر به استفاده مداوم از آن در تاسیسات لوله کشی شده. برای مثال توزیع آب آشامیدنی، لوله های صنعتی و معدنی، لوله های تخلیه و سایر کاربرد های مهمی که هر روز در حال افزایش است.
انواع پلی اتیلن
پلی اتیلن‌ها رو بسته به وزن مولکولی شون، می‌تونیم به پنج دسته اصلی تقسیم کنیم:
- پلی اتیلن سنگین یا پر چگالی (HDPE)
- پلی اتیلن سبک یا کم چگالی (LDPE)
- پلی‌اتیلن سبک خطی (LLDPE)
- پلی اتیلن با چگالی خیلی کم (VLDPE)
- پلی اتیلن با وزن مولکولی فوق‌العاده بالا (UHMWPE)
یه نکته مهم: هرچی وزن مولکولی پلی‌اتیلن بیشتر باشه، مقاومتش بالاتر میره ولی قابلیت کشش یا انعطاف پذیریش کمتر میشه.
خواص و کاربردهای انواع پلی اتیلن
پلی اتیلن سنگین (HDPE)
تولید این نوع پلی اتیلن در دما و فشار پایین انجام میشه. چگالی بالایی داره و از نظر فیزیکی هم خیلی سفت و محکمه. مقاومتش در برابر مواد شیمیایی هم خیلی خوبه. از نظر ظاهری می‌تونه شفاف یا کدر باشه، اما مواد اولیه‌اش بی‌رنگ و غیرشفافه. اگه نیاز باشه، بهش رنگ اضافه می‌کنن (مثلاً سفید، قرمز، آبی، زرد، سبز یا مشکی).
کاربردهای HDPE خیلی زیاده، مثل:
- لوله‌های آب و فاضلاب
برای مطالعه بیشتر به نوشته لوله پلی اتیلن چیست و چه کاربردی داره؟ مراجعه کنید.
- اتصالات پلی اتیلن کشاورزی و آبرسانی
- مخازن پلی‌اتیلنی
- ساخت اسباب‌بازی و لوازم ورزشی
- بطری‌های آب و نوشابه خانواده
- ظروف نگهداری مواد غذایی
- سپتیک‌تانک
- کیسه‌های بسته‌بندی
- جعبه‌های حمل‌ونقل
انواع قطعات پلاستیکی
پلی اتیلن سبک (LDPE)
این یکی چگالی پایین تری داره، شفاف تره و انعطاف پذیرتر از نوع سنگینه. در برابر اسیدها و بازها مقاومت بالایی داره و نمی‌ذاره آب یا رطوبت به راحتی ازش عبور کنه.
کاربردهای رایج LDPE:
- کیسه های مواد غذایی
- روکش های پلاستیکی
- فیلم های پلاستیکی
- محصولات تولید شده با قالب گیری تزریقی
شباهت های پلی اتیلن سبک و سنگین
با اینکه از نظر چگالی و ساختار با هم فرق دارن، اما چندتا ویژگی مشترک دارن:
- هردوشون از گاز اتیلن ساخته میشن
- ضربه پذیری بالایی دارن
- نسبتاً ارزون هستن
- قابل بازیافت هستن
- سرعت بالایی در قالب گیری تزریقی دارن
- در برابر بخار آب و شرایط جوی مقاومن
- نقطه ذوبشون بین ۱۸۰ تا ۲۸۰ درجه سانتی‌گراده
تفاوت‌های پلی اتیلن سبک و سنگین
بین این دو نوع تفاوت‌های مهمی وجود داره:
ساختار مولکولی:
پلی اتیلن سبک شاخه دارتره ولی نوع سنگین زنجیره‌های مستقیم تری داره.
ملکول های اتیلن در پلی اتیلن سبک به صورت تصادفی به یکدیگر متصل شده اندو ساختاری نامنظم و شاخه های پیچیده ای به وجود میارن. در صورتی که در پلی اتیلن سنگین به صورت شاخه های کوتاه و منظم هستن. عمدتا ساختار ملکولی هر نوع پلیمر، بر رفتار و ویژگی های آن تاثیر زیادی داره.
خواص فیزیکی:
نوع سنگین سفت تره، ولی نوع سبک نرم تر و انعطاف پذیرتره.
پلی اتیلن سبک، نرمی و انعطاف پذیری و همچنین شفافیت بیشتری نسبت به پلی اتیلن سنگین داره. احتمال شکنندگی حاصل از فشار بر روی پلی اتیلن سبک بیشتره. ساختار کریستالی پلی اتیلن سنگین باعث دوام و استحکام بیشتر آن نسبت به پلی اتیلن سبک میشه و در نهایت پلی اتیلن سبک با توجه به ساختار نرمی که داره از فرایند بازیافتی پیچیده تری نسبت به پلی اتیلن سنگین برخورداره.
روش های تولید:
فرآیند تولید هرکدوم فرق داره. HDPE تو فشار پایین، LDPE تو فشار بالا تولید میشه.
پلی اتیلن سبک از طریق فشرده کردن گاز مونومر اتیلن در رآکتور اتوکلاو تولید میشه. این روش تولید جهت آسان کردن فرایند پلیمریزاسیون با اتصال مونومرها به زنجیرهای پلیمری انجام میشه. در حالی که پلی اتیلن سنگین از طریق حرارت دهی نفت در دماهای بسیار بالا قابل تولید است. این فرایند حرارت دهی باعث آزاد شدن مونومرهای موجود در گاز اتیلن شده و در مرحله بعد این مونومرها در سبک پیوند زنجیرهای قرار می‌گیرند و در نهایت پلی اتیلن سنگین تولید میشه.
خواص مکانیکی:
پلی‌اتیلن سنگین مقاومت مکانیکی بالاتری داره، ولی پلی اتیلن سبک راحت تر شکل می‌گیره.
مقدار ویژگی‌های استحکام کششی نقطه تسلیم، ازدیاد طول در نقطه شکست، پایداری محیطی، استحکام ضربه‌ای و درجه سختی در پلی اتیلن سبک و سنگین به شرح زیر است:
استحکام کششی نقطه تسلیم پلی اتیلن سبک بین ۶۴ الی ۱۴۲ کیلوگرم در سانتی‌متر مربع و در پلی اتیلن سنگین بین ۱۷۲ الی ۳۲۳ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع است.
ازدیاد طول در نقطه شکست برای پلی اتیلن سبک بین ۸۷ الی ۷۱۰ درصد و برای پلی ایتلن سنگین بین ۴ الی ۱۰۰۰ درصد است.
پایداری محیطی در پلی اتیلن سبک ۴.۵ و نوع سنگین آن از پایداری ۴۸ برخوردار است.
درجه سختی پلی اتیلن سبک بین ۴۰ تا ۵۶ متغیر بوده در حالی که این مقدار برای پلی اتیلن سنگین بین ۵۹ تا ۷۱ در نوسان است.
نوع سبک پلی اتیلن از استحکام ضربه‌ای بین ۳۵ تا ۴۴ برخوردار است و این استحکام در پلی اتیلن سنگین معمولاً بین ۰/۱ تا ۵۱/۷ است.
از نظر کاربردها:
بسته به نیاز، هرکدوم برای کاربرد خاصی مناسب تره. مثلاً اگه دنبال مقاومت و استحکام باشیم، HDPE بهتره. اگه انعطاف و شفافیت بخوایم، LDPE گزینه مناسب تریه.
از پلی اتیلن سبک (LDPE) برای تولید انواع قطعات پلاستیکی، انواع لوله پلی اتیلن، ورق‌های پلیمری، الیاف، ظروف و فیلم‌های بسته‌بندی مواد کیسه‌های پلاستیکی و … استفاده میشه از پلی اتیلن با چگالی متوسط (HDPE) برای ساخت انواع فیلم‌های بسته‌بندی، تولید پوشش‌های محافظ سطوح فلزی، انواع لوله و اتصالات مخصوص آبیاری و … استفاده می‌شود. از پلی اتیلن خطی با چگالی پایین (LLDPE) در ساخت روکش‌های کابل‌های برق و مخابرات، انواع پوشش‌ها و فیلم‌های محافظ، قطعات پلاستیکی استفاده میشه.
نتیجه‌گیری
پلی اتیلن‌ها همچنان که بیان شد دارای انواع متفاوتی با گردهای تجاری مختلف هستند. که هر یک برای تولید محصول خاصی مناسب می‌باشند. امروزه تقریباً در همه جا می‌توان محصولاتی را که توسط پلی اتیلن‌ها ساخته شده را یافت از کیسه‌های پلاستیکی مواد غذایی، پوشش‌های پلاستیکی لوله‌های تخلیه، کارتن‌های شیر گرفته تا سطل‌های زباله، همگی محصولی از پلی اتیلن می‌باشند باید گفته شود که پلی اتیلن‌ها یک ترموپلاستیک هستند که به راحتی فراوری می‌شود و می‌تواند به اشکال مختلف از جمله لوله تبدیل شوند.