پلیمر پلی اتیلن چیست؟انواع کاربرد آن در صنایع مختلف

پلیمر پلی اتیلن چیست ؟ انواع کاربرد آن در صنایع مختلف

پلی اتیلن پلیمری نیمه بلورین بوده و با نام اختصاری PE شناخته میشود. تولید بیش از 100 میلیون تن از این پلیمر در سال ۲۰۱۷ آن را بعنوان متداولترین و پرکاربردترین پلیمر گرمانرم یا ترموپلاست در جهان قرار داده است. پلی اتیلن سبک یا LDPE در سال ۱۹۳۹ توسط گروه شیمیایی بریتانیایی ICI به بازار معرفی شد .

پلی اتیلن بسته به چگالی و شاخه های جانبی زنجیره پلیمری آن میتواند در گروه های مختلفی

• وزن مولکولی فوق العاده بالا (UHMWPE)
• چگالی بالا (HDPE = High density)
• چگالی متوسط MDPE = Medium density) .
• چگالی کم یا سبک خطی (LDPE = Low density)
• اتصال عرضی (PEX = Cross-linked)

فرایندهای مختلفی در هنگام بسپارش پلی اتیلن میتوانند باعث ایجاد انشعابات جانبی کمتر و یا بیشتری در زنجیره مولکولی شوند زنجیر پلیمری با شاخه های جانبی ،کمتر منجر به افزایش بلورینگی و در نتیجه افزایش چگالی پلیمر خواهد شد پلی اتیلن خطی که از طریق فرایند پلیمریزاسیون کاتالیستی زیگلر ـ ناتا و در فشارهای پایین تر تهیه میگردد انشعابات جانبی کمتری داشته و بنام پلی اتیلن با دانسیته بالا (HDPE) خواند میشود.

خواص مکانیکی پلی اتیلن به میزان شاخه های جانبی درجه بلورینگی و چگالی پلی اتیلن وابسته است از بین پنج گروه پلی اتیلن معرفی شده  فقط دو گروه پلی اتیلن سبک و پلی اتیلن سنگین از اهمیت بیشتری برخوردار هستند از اینرو در ادامه به معرفی این دو گروه و ویژگیهای فرایندی آنها خواهیم پرداخت.

پلی اتیلن سبک

Low density polyethylene (LDPE)

کاربردهای معمول پلی اتیلن سبک

۱. درب بطری

2. سطل های پلاستیکی

3. فیلمهای بسته بندی مواد غذایی

4. کوپلینگها و اتصالات لوله ای

شرایط مناسب تزریق

1.خشک کردن: معمولاً نیازی به خشک کردن ندارد.

2. دمای مذاب : دمای مذاب بین 180-280 درجه برای انجام فرایند مناسب است.

3.دمای قالب: دمای بین 70-20 مناسب بوده و برای خنک کاری یکنواخت و اقتصادی قالب پیشنهاد میشود که قطر کانالهای خنک کاری کمتری از 8 میلیمتر و فاصله سطح قالب تا لبه کانال خنک کاری کمتر از 1.5 برابر قطر کانال باشد.

۴. فشار تزریق فشار تزریق مناسب بیش از 150 تعیین شده است

۵ سرعت تزریق سرعتهای بالای تزریق برای این ماده توصیه شده است سرعت میتواند مشکلات اعوجاج قطعات با سطوح بزرگ را محدود کند.

۶. نوع راهگاه و گیت تزریق امکان استفاده از تمام انواع گیت و راهگاهها مرسوم بوده و برای پلی اتیلن سبک قالبهای با راهگاه گرم مناسبتر می باشد بهتر است در زمان استفاده از مستربچهای رنگی مختلف برای یک قطعه جهت کاهش ضایعات و تسریع در تولید قطعه با رنگ مناسب و تثبیت شده برای هر مستربچ رنگی از راهگاه مجزا استفاده شود.

خواص شیمیایی و فیزیکی

پلی اتیلن سبک از بسپارش اتیلن در فشار و دمای بالا حاصل می شود به علت وجود شاخه های جانبی در زنجیر اصلی پلیمر سطوح بلورینگی کم می باشد. سختی متوسط این ،پلیمر همراه با مدول کششی و خمشی متوسط و بروز پدیده خزش در آن ناشی از بلورینگی پایین این پلیمر می می باشد. به علت بالا بودن میزان ناحیه آمورف در ساختار پلی اتلین  ، مقاومت مناسبی در برابر ضربه از خود نشان خواهد داد وجود شاخه های جانبی و کاهش نیروهای بین مولکولی باعث میگردد تا پلی اتیلن سبک در حالت مذاب به راحتی جریان یابد دامنه چگالی مواد تجاری پلی اتیلن سبک در محدوده0.91-0.94 گرم بر ثانیه  میباشد. پلی اتیلن در برابر گازها و بخارها نفوذ پذیر بوده و ضریب انبساط حرارتی نسبتاً بالای آن موجب میشود تا برای کاربردهای طولانی مدت مناسب .نباشد شرینک یا انقباض  این پلیمر بسته به چگالی آن دارد.

 تولید کنندگان عمده

Arkema (Lacqtene).1

Basell (Lupolen) .2

Chevron Phillips .3

Dow (Dowlex LDPE) .4

Nova Chemicals (Novapol) 5.

Quantum Chemicals6.

– پلی اتیلن سنگین

نام ماده: Hight density polyethylene

کاربردهای معمول پلی اتیلن سبک

1. عمده استفاده این ماده در قالبگیری تزریق بادی است و سایر کاربردهای آن عبارتند از:

۲. محفظه های مخصوص حمل مواد فاسد شدنی

3.مخازن ذخیره

4. نگهدارنده مواد غذایی خانگی

شرایط مناسب تزریق

1. خشک کردن:  در صورت نگهداری مناسب به طور معمول نیازی به خشک کردن ندارند. .

2. دمای مذاب : دمای مذاب در محدوده 280-180 برای انجام فرایند تزریق مناسب است برای رزینهای با وزن مولکولی بالا دامنه دمای مذاب پیشنهادی بین 250-200 در نظر گرفته میشود. . 3. دمای قالب : دمای بین 20-950 درجه  برای سطح قالب مناسب است به نحویکه دماهای بالاتر  برای قالبهای با دمای دیواره 6 میلیمتر و دماهای کمتر برای قالبهای با ضخامت دیواره بیشتر 6 میلیمتر پیشنهاد شده است .

4. فشار تزریق فشار تزریق مناسب 700 تعیین شده است.

5. فشار دوم یا فشرده سازی فشار دوم مناسب تا 100 تعیین شده است.

6. سرعت تزریق :  سرعتهای بالای تزریق برای این ماده توصیه شده .است به منظور جلوگیری از تاب خوردگی و اعوجاج در قطعات تزریقی با ابعاد بزرگ بهتر است سرعت تزریق در چند مرحله و به صورت پروفیل صورت پذیرد.

7. نوع راهگاه و گیت تزریق : دامنه قطر راهگاه  معمولاً 6 میلیمتر و طول آن بایستی تا حد ممکن کوتاه باشد. از تمامی انواع گیتهای تزریق میتوان استفاده کرد. طول قسمت ورودی گیت تزریق نباید از 0.75میلیمتر تجاوز کند. راهگاه قالب این ماده بایستی از نوع راهگاه گرم باشد، بخصوص هنگامی که از مستربچ های با رنگهای متنوع برای تولید یک قطعه استفاده میگردد.

خواص شیمیایی و فیزیکی

پلی اتیلن سبک از بسپارش اتیلن تولید میشود و برای تولیدپلی اتیلن سبک  نسبت به پلی اتیلن سنگین  فشار و دمای کمتری مورد استفاده قرار میگیرد. این ماده نسبت به پلی اتیلن سبک  فاقد شاخه در ساختار مولکولی خود بوده است که به دلیل استفاده از کاتالیستهای خاص در تولید آن میباشد این ماده به علت نظم مولکولی بالا در رده مواد با بلورینگی بالا قرار میگیرد سطح بالای بلورینگی این ماده باعث افزایش تراکم استحکام کششی، دمای خمش حرارتی ویسکوزیته و مقاوت شیمیایی شده است پلی اتیلن سبک  به نسبت پلی اتیلن سنگین  مقاومت بیشتری نسبت به نفوذپذیری دارد و قدرت ضربه پذیری آن کمتر است.

بازیافت

پلی اتیلن یکی از بیشترین مواد پلاستیکی بازیافتی در طبیعت میباشد بسیاری از کیسه های پلاستیکی و کیسه های زباله از پلی اتیلنهای بازیافتی ساخته شدهاند برای بازیافت مواد پلی اتیلنی از کدگذاری پیشرو استفاده می شود .