پلیمر ما
0  

همه چیز درباره پلی اتیلن PE

همه چیز درباره پلی اتیلن PE

همه چیز در رابطه با پلی اتیلن

 

پلی اتیلن چیست و چگونه ساخته می شود

انواع پلی اتیلن

مقایسه انواع پلی اتیلن ها

فرایند شکل دهی پلی اتیلن

 

 

 

پلی اتیلن

پلی اتیلن یکی از انواع پلیمرهای رایج است که سبک، مقاوم با ساختارهای کریستالی متفاوت است اما به صورت کلی نیمه بلوری می باشد. یکی از پرمصرف ترین پلاستیک ها در دنیا می باشد و در کاربردهای مختلفی نظیر فیلم ها، شیلنگ، لوله و ... کاربرد دارد.

در مقاله زیر در رابطه با انواع پلی اتیلن و کاربردهای آنها، خواص و ویژگی هریک از آن ها مانند پلی اتیلن سبک و سنگین و شبکه ای، شرایط فرایندی پلی اتیلن مانند دمای تزریق و... صحبت خواهیم کرد. 

پلی اتیلن از پلیمریزاسیون مونومر اتیلن ساخته می شود و ساختار آن به شکل زیر است:

ساختار پلی اتیلن PE

 

 

انواع پلی اتیلن:

پلی اتیلن بر اساس دانسیته و ساختار خطی آن دسته بندی می شود. مهمترین انواع پلی اتیلن عبارتند از:

پلی اتیلن های شاخه دار: LDPE (پلی اتیلن سبک یا دانسیته پایین) و LLDPE (پلی اتیلن سبک خطی)

پلی اتیلن های خطی:  HDPE (پلی اتیلن سنگین یا دانسیته بالا) و UHMWPE (پلی اتیلن با وزن مولکولی بالا)

پلی اتیلن شبکه ای: PEX یا LXPE

در بعضی مواقع پلی اتیلن به دسته های دیگری مانند MDPE (پلی اتیلن با دانسیته متوسط)، VLDPE(پلی اتیلن با دانسیته بسیار پایین) نیز تقسیم بندی می شود.

پلی اتیلن سنگین HDPE

پلی اتیلن سنگین یک ترموپلاستیک مقرون به صرفه با ساختار خطی و درجه شاخه ای پایین می باشد. دمای پلیمریزاسیون آن پایین و حدود 300 درجه می باشد. همچنین فشار راکتور پلیمریزاسیون نیز فشار پایینی می باشد (حدود 80 بار). HDPE با دو روش پلیمریزاسیون دوغابی و فاز گازی تولید می شود. این پلی اتیلن انعطاف پذیر، نیمه شفاف، مقاوم به شرایط آب و هوایی و دارای سختی مناسب در دمای خیلی پایین می باشد. 

   خواص پلی اتیلن سنگین HDPE:

  • نقطه ذوب 140-120 درجه سانتی گراد
  • دانسیته یا چگالی 0/970-0/940 گرم بر سانتیمتر مکعب
  • مقاومت عالی به اکثر حلال های شیمیایی
  • مقاومت خیلی خوب به الکل ها
  • مقاومت متوسط به روغن و گریس
  • مقاومت ضعیف به هیدروکربن ها
  • استحکام کششی بالاتر نسبت به سایر انواع پلی اتیلن
  • فرایند پذیری مناسب
  • خواص عایق الکتریکی عالی
  • جذب آب بسیار کم
  • قابلیت تطابق با قوانین غذا دارو و بهداشتی

   عیب های پلی اتیلن سنگین HDPE: 

  • مستعد به ترک خوردگی
  • سفتی کم تر از پلی پروپیلن
  • شرینکیج در قالب بالا
  • مقاومت به UV ضعیف
  • مقاومت به حرارت پایین

   کاربردهای پلی اتیلن سنگین HDPE

  • صنایع بسته بندی: پلی اتیلن سنگین HDPE در بسته بندی شامل جعبه ها، سینی، بطری های شیر و آب میوه، بشکه ها به دلیل مقاومت به ضربه بالا کاربرد دارند.

کاربرد hdpe در بسته بندی

  • کالاهای مصرفی: به علت قیمت نسبتا پایین و فرایند پذیری آسان، پلی اتیلن سنگین ماده پر مصرفی در کالای مصرفی روزمره مانند جعبه یخ، اسباب بازی، لوازم خانگی، کیسه زباله و... می باشد.
  • الیاف و منسوجات: نظر به استحکم کششی بالا، HDPE کاربرد زیادی در ساخت طناب، تور ماهیگیری، تور مربوط به کارکردهای کشاورزی، الیاف های صنعتی و یا حتی تزیینی و ... کاربرد دارند.
  • لوله و اتصالات: پلی اتیلن سنگین با توجه خواص گفته شده و چقرمگی بالا، یکی از پرمصرف ترین ماده در تولید لوله و اتصالات پلاستیکی می باشد.
  • سایر کاربردها: کابل ها، منهل ها و مخازن پلاستیکی، صنایع خودروسازی، مخزن های سوخت و ...

کاربردهای پلی اتیلن سنگین hdpe

 

پلی اتیلن سبک LDPE

پلی اتیلن سبک یک پلیمر نیمه سخت و نیمه شفاف است. در مقایسه با HDPE شاخه های جانبی بیشتری دارد. فشار راکتور تولید آن بالا می باشد (3000 بار) و توسط فرایند رادیکال آزاد تولید می شود. دو تکنیک برای تولید LDPE استفاده می شود: اتوکلاو یا راکتور لوله ای

   خواص پلی اتیلن سبک:

  • نقطه ذوب 115 – 105 درجه سانتی گراد
  • دانسیته 0/940- 0/910 گرم بر سانتیمتر مکعب
  • مقاومت خوب به الکل و اسید ها
  • مقاومت محدود به هیدروکربن های آلیفاتیک و آروماتیک، روغن های معدنی
  • مقاومت دمایی تا 80 درجه (تا 95 درجه برای مدت زمان کوتاه)
  • فرایند پذیری خوب
  • مقاومت به ضربه بالا در دماهای پایین
  • مقاومت خوب به شرایط آب و هوایی
  • خواص عایق الکتریکی عالی
  • جذب آب بسیار پایین
  • در فرم فیلم نازک، شفاف می باشد

   معایب پلی اتیلن سبک LDPE:

  • مستعد به ترک خوردگی
  • استحکام پایین، سفتی پایین
  • نفوذ گاز بالا
  • نفوذ کربن دی اکسید دارد
  • مقاومت به UV پایین
  • قابلیت اشتعال بالا

 

   کاربردهای پلی اتیلن سبک LDPE

 از پلی اتیلن سبک بیش تر در ساخت ظروف، بعضی بطری ها، کیسه های پلاستیکی و تجهیزات آزمایشگاهی مختلف استفاده می شود. مهم ترین کاربرد LDPE در کیسه های پلاستیکی است.

  • بسته بندی: به دلیل قیمت نسبتا پایین و انعطاف پذیری خوب، LDPE در بسته بندی بطری های دارویی و بطری های فشاری (SQUEEZE BOTTLE)، درب ها، کیسه ها، فیلم های پلاستیک بسته بندی مواد غذایی و ... استفاده می شود.
  • لوله و اتصال: در بعضی انواع لوله و اتصالات از پلی اتیلن سبک استفاده می شود.

کاربرد پلی اتیلن سبک ldpe

 

پلی اتیلن سبک خطی LLDPE

پلی اتیلن سبک خطی، پلیمری است که از پلیمریزاسیون اتیلن با مونومر 1- بوتن و مقادیر پایین 1- هگزن و 1-اوکتن، با استفاده از کاتالیست زیگلر ناتا و متالوسن استفاده می شود و از لحاظ ساختاری شبیه LDPE می باشد.

ساختار LLDPE یک زنجیره اصلی خطی با شاخه های غیر یکسان بسیار کوتاه می باشد.

   خواص پلی اتیلن سبک خطی LLDPE:

  • انعطاف پذیری بالا با ضربه بالا
  • رنگ شیری و شفاف
  • مقاومت عالی به بافرهای قوی و ضعیف
  • مقاومت شیمیایی خوب
  • مقاومت به نفوذ بخار آب خوب
  • مقاومت به ضربه خوب
  • مقاومت به ترک خوردگی خوب

   کاربرد LLDPE:

      مناسب برای کاربردهای فیلم های مختلف مانند استرچ، فیلم های کشاورزی و بسته بندی می باشند. فیلم های پلی اتیلن بدون خاکستر و باقی مانده در کربن دی اکسید می سوزند. فیلم های پلی اتیلن فاقد نرم کننده و فلزات سنگین هستند. از نظر فیزیولوژیکی بی خطر هستند. بدون بو و آلودگی می باشند.

 

پلی اتیلن با وزن مولکولی بالا UHMWPE

پلی اتیلن با وزن مولکولی بالا، وزن مولکولی تقریبا 10 برابر بیش تر از پلی اتیلن سنگین HDPE دارند. توسط کاتالیست متالوسنی ساخته می شود.

UHMWPE خواص مکانیکی عالی دارد، مانند مقاومت سایشی بالا، مقاومت ضربه بالا و ضریب اصطکاک پایین

پلیمری است تقریبا بی اثر و به همین دلیل در محیط هایی با خورندگی بالا در دماهای متوسط استفاده می شود. حتی در دماهای بالا به طیف وسیعی از حلال ها مقاوم است ( به استثای هیدروکربن های آروماتیک و هالوژنه، مواد اکسید کننده قوی ماننده اسید نیتریک)

این خواص عالی باعث می شود UHMWPE در کاربردهایی با کارایی بالا مورد استفاده قرار گیرد. مانند لوله ها، آستر ها، سیلو ها و ظروف یا تجهیزاتی که نیاز به مقاومت در برابر سایش بالا دارند.

 

پلی اتیلن شبکه ای PEX یا XLPE

پلی اتیلن سنگین شبکه ای شده PEX یا XLPE نوعی از پلی اتیلن است که توسط های روش های موجود با پیوند های عرضی ایجاد شده شبکه ای شده برای کارکردهای حساس طراحی شده اند.

رایج ترین روش تولید پلی اتیلن شبکه ای PEX، واکنش پلی اتیلن با پراکسید ها تحت فشار است که سبب تولید رادیکال آزاد می شود. این رادیکال آزاد های تولید شده سبب ایجاد پیوند های عرضی در پلی اتیلن می شود. از این نوع پلی اتیلن در تولید لوله های چند لایه (PEX-AL-PEX) که دارای مقاومت بالا به گرما می باشند و همچنین ساخت کابل های عایق الکتریسیته استفاده می شوند. معمولا به پلی اتیلن شبکه ای که در صنعت سیم و کابل استفاده می شود، XLPE گویند.

سوالی که در اینجا مطرح است این است که هنگامی که پلی اتیلن شبکه ای شود (دارای درصد ژل بالا) عملا به علت ساختار شبکه موجود ایجاد شده در آن، ذوب نشده و فرایند آن غیر ممکن خواهد بود. چگونه از این مواد در ساخت لوله و یا کابل استفاده می شود؟

برای حل این مشکل باید عمل شبکه ای شدن یا ایجاد پیوند های عرضی پس از شکل دهی انجام گیرد. روش معمول استفاده از کاتالیست می باشد. بدین صورت که معمولا پلی اتیلن را توسط یکسری واکنش های شیمیایی آماده واکنش با کاتالیست مخصوص به خود می کنند. این مواد با ترکیب درصد سازنده (معمولا 95 درصد پلی اتیلن اماده شده و 5 درصد کاتالیست) مخلوط کرده و وارد اکسترودر می کنند تا شکل دهی انجام شود. پس از اینکه لوله و یا محصول از اکسترودر خارج شد حالا به دلیل وجود کاتالیست باید عمل پخت و شبکه ای شدن کامل گردد. این عمل در حضور رطوبت و بخار آب انجام خواهد شد. برای این کار نیز دو روش مرسوم وجود دارد، اول قرارگیری در معرض هوای عادی و استفاده از رطوبت موجود در هوا (زمان بر می باشد) که اکثر تولید کنندگان لوله PEX-Al-PEX از این روش استفاده می کنند. دوم استفاده از اتاق بخار که اکثر تولیدکنندگان کابل از این روش ها استفاده می کنند.

   ویژگی های پلی اتیلن شبکه ای PEX

  • مقاومت دمای بالا و پایین خوب
  • مقاومت به هیدرولیز
  • خواص الکتریکی و عایقی بالا
  • مقاومت سایش بالا
  • بدون اثر بر آب آشامیدنی
  • سرعت اکستروژن بالا
  • استحکام مکانیکی مناسب

 

برای مطالعه سایر پلیمر های رایج و مهندسی اینجا را مطالعه کنید.

از سایر بخش های وبسایت پلیمرما دیدن فرمایید. 

 

مقایسه خصوصیات انوع پلی اتیلن ها:

 

ویژگی

LDPE

LLDPE

HDPE

نام

پلی اتیلن سبک

پلی اتیلن سبک خطی

پلی اتیلن سنگین

ساختار

درجه بالای شاخه های جانبی کوتاه و بلند

درجه بالای شاخه های جانبی کوتاه

ساختار خطی

دانسیته (چگالی)

0/910-0/925 0/910-0/940 0/941-0/970

بلورینگی (کریستال)

درجه بلورینگی پایین (کم تر از 60-50 درصد بلور)

نیمه بلورین

(بین 35 تا 60 درصد)

درجه بلورینگی بالا (بیش از 90 درصد)

ویژگی ها

-انعطاف پذیر و شفافیت خوب

- مانع خوب رطبت

- مقاومت به ضربه بالا در دمای پایین

- مقاومت به اسید و باز عالی

در مقایسه با LDPE:

- استحکام کششی بالاتر

- مقاومت به ضربه و سوراخ شدگی  بالا

 

- مقاومت شیمیایی بالا

- استحکام کششی بالا

- مانع خوب رطوبت

- نیمه انعطاف پذیر

کاربرد

فیلم، بطری های فشاری، کیسه زباله، لمینیت و ...

کیسه های کارکرد بالا، آسترهای صنعتی، کیسه های یخ، کیسه زباله

تزریق، فیلم، لوله و اتصال و ...

 

 

فرایند شکل دهی پلی اتیلن

انواع فرایند های شکل دهی پلاستیک ها مفصلا در بخش تکنولوژی شکل دهی توضیح داده شده است.

 

پلی اتیلن را نیز می توان به روش های مختلف نظیر قالب گیری تزریقی، قالب گیری دمشی، اکستروژن، قالب گیری دورانی و ... شکل دهی کرد.

رایج ترین فرایند شکل دهی پلی اتیلن سبک LDPE اکستروژن است. البته که LDPE را می توان به روش های تزریق و دورانی نیز شکل دهی کرد.

پلی اتیلن با وزن مولکولی بالا UHMWPE با روش قالب گیری فشاری، رام اکستروژن و... فرایند می شود. و نمی توان آن را با روش هایی مانند تزریق، اکستروژن معمولی یا دمشی فرایند کرد زیرا حتی در دماهای بالاتر از نقطه ذوب خود نیز جریان پیدا نمی کند و جاری نمی شود.

 

   شرایط فرایندی پلی اتیلن سنگین و سبک

HDPE

LDPE

قالب گیری تزریقی

دمای مذاب: 300-200 سلسیوس

دمای قالب: 80-10 درجه

نیاز به خشک کردن مواد نیست(اگر انبارداری مناسب باشد)

دمای قالب بالا سبب بهبود درخشندگی قطعه می شود

جمع شدگی(Shrinkage) قالب بسته به رئولوژی و شرایط فرایندی بین 1/5 تا 3% است.

دمای مذاب: 260-160 سلسیوس

جمع شدگی (shrinkage) قالب بین 1/5 الی 3/5 درصد است.

فشار مواد تزریق تا 150 مگاپاسکال

اکستروژن

دمای مذاب: 300-200 سلسیوس

نسبت تراکم در مارپیچ: 3:1

دمای سیلندر: 205-180 سلسیوس

پیش خشک کردن مواد: 3 ساعت در دمای 110-105 سلسیوس

دمای مذاب 240-180

دمای مذاب اگر برای پوشش دهی (coating) باشد: 310-280 سلسیوس

یک مارپیچ 3 ناحیه ای با L/D:25 توصیه می شود

 

 

 

پربازدیدترین مطالب
آخرین مطالب
مثل اینکه کسی دیدگاهی نداشته!!!