پلی اتیلن یکی از اصلی‌ترین پلاستیک‌های مصرفی در دنیای امروزی است. برای معرفی پلی اتیلن از نماد PE هم استفاده می‌شود. انواع پلی اتیلن به واسطه خاصیت‌های منحصر به فردی که دارند، در صنایع و حوزه‌های مختلف جایگاه ویژه‌ای کسب کرده‌اند. صنایع بسته‌بندی یکی از گسترده‌ترین حوزه‌های استفاده از پلی اتیلن است. انواع پلی اتیلن را می‌توانیم به عنوان پلی اتیلن سبک، پلی اتیلن سنگین، نمونه‌هایی با چگالی کم و زیاد معرفی کنیم. در ادامه مطلب به بررسی جزئیات بیشتری از انواع پلی اتیلن می‌پردازیم.
پلی اتیلن چیست؟
در پاسخ به سوال، پلی اتیلن چیست؟ باید بگوییم پلی اتیلن نوعی مواد پلیمری با درجه سختی، استحکام و اصطکاک کم است. این پلاستیک ویژه، انعطاف‌پذیری بسیار خوبی داشته و به همین علت در صنعت تولید محصولات پلاستیکی مانند ظروف یکبار مصرف کاربرد دارد. از انواع PE یا همان پلی اتیلن با در نظر گرفتن مشخصات فنی که دارند، برای تولید محصولات مختلفی استفاده می‌شود. برای مثال برخی از انواع پلی اتیلن برای تولید شیرینگ بسته‌بندی کاربرد دارند.
تعداد دیگری هم در تولید ظروف یکبار مصرف و بطری‌های پلاستیکی قابل استفاده هستند. همچنین پلی اتیلن به دلیل خاصیت انعطاف‌پذیری و قابلیت دوخت و چاپ بالا، یکی از مواد اولیه رایج در تولید لفاف‌های بسته‌بندی انعطاف‌پذیر مانند رول‌های چندلایه، ساشه‌ها و پاکت‌های زیپ‌دار محسوب می‌شود.
ساختار شیمیایی پلی اتیلن چگونه است؟
پلی‌اتیلن یک پلیمر تولید شده از مولکول‌های اتیلن است. هر مولکول اتیلن (C2H4) از دو اتم کربن و چهار هیدروژن به واسطه وجود یک پیوند دوگانه ساخته می‌شود. پیوندهای دوگانه مولکول‌های اتیلن به کمک کاتالیزورها شکسته شده و از سمت اتم کربن به یکدیگر متصل می‌شوند. این واکنش منجر به تولید پلیمر پلی اتیلن خواهد شد. هر چه قدر طول زنجیره ساخته شده از مولکول‌های اتیلن بیشتر باشد، وزن مولکولی پلی اتیلن هم افزایش می‌یابد.
ویژگی های فیزیکی پلی اتیلن
هر یک از انواع پلی اتیلن دارای خواص، ویژگی‌ها و مشخصات مختلفی هستند. ویژگی‌های پلی اتیلن را می‌توانیم در دسته‌های خواص مکانیکی، شیمیایی، حرارتی، نوری و الکتریکی قرار دهیم. یکی از مهم‌ترین ویژگی‌هایی که در مورد PE اهمیت بسیار زیادی دارد، نقطه ذوب این پلیمر است.
انواع پلی اتیلن با میزان چگالی مختلف، نقطه ذوب متفاوتی دارند. به طور کلی نقطه ذوب پلی اتیلن‌ها پایین بوده و این موضوع کاربرد تجاری PE را محدود کرده است. نقطه ذوب پلی اتیلن با چگالی کم، 105 تا 115 درجه سانتی گراد و برای نمونه‌های با چگالی متوسط و بالا، 120 تا 130 درجه سانتی گراد است. از طرفی بالاترین حد نظری برای نقطه ذوب پلی اتیلن، 144 تا 146 درجه سانتی گراد تعیین شده است. احتراق این نوع پلیمر کارآمد هم در دمای بالاتر از 349 درجه سانتی گراد رخ می‌دهد.
انواع پلی اتیلن چیست؟
خواص پلی اتیلن‌های شناخته شده به ساختار شیمیایی آن‌ها وابسته است. برای دسته‌بندی PE از چگالی این نوع پلیمر استفاده می‌شود. با در نظر گرفتن چگالی و بر اساس مطالب منتشر شده در سایت ویکی پدیا، انواع پلی اتیلن در دسته‌های زیر قرار می‌گیرند:
- پلی اتیلن با وزن مولکولی فوق‌‌العاده بالا UHMWPE
- پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار کم ULMWPE یا PE-WAX
- پلی اتیلن با وزن مولکولی بالا HMWPE
- پلی اتیلن چگالی بالا HDPE
- پلی اتیلن پیوند عرضی چگالی بالا HDXLPE
- پلی اتیلن پیوند عرضی PEX یا XLPE
- پلی اتیلن با چگالی متوسط MDPE
- پلی اتیلن کم چگالی خطی LLDPE
- پلی اتیلن کم چگالی LDPE
- پلی اتیلن با چگالی بسیار کم VLDPE
- پلی اتیلن کلردار CPE
در ادامه مطلب مشخصات چند مورد از انواع پلی اتیلن را بر مبنای توضیحات سایت ویکی پدیا بررسی می‌کنیم:
1_ پلی اتیلن چگالی بالا HDPE
چگالی این نوع پلی اتیلن، مساوی یا بیشتر از 0.941 گرم در سانتی متر مکعب است. در ساختار HDPE انشعاب‌های بسیار کمی وجود دارند و این موضوع باعث افزایش نیروهای بین مولکولی و پایداری پلی اتیلن چگالی بالا می‌شود. HDPE استحکام کششی بسیار بالایی داشته و برای تولید اسباب بازی، لوله آب، سطل زباله و برخی از بطری‌ها کاربرد دارد.
2_ پلی اتیلن کم چگالی LDPE
چگالی LDPE در محدوده 0.910 تا 0.940 گرم در سانتی متر مکعب قرار می‌گیرد. این نوع پلی اتیلن، ساختاری انشعابی با زنجیره‌های کوتاه و بلند بسیار زیاد است. به همین علت نیروهای بین مولکولی قوی چندان زیادی ندارد. کاهش میزان نیروهای بین مولکولی قوی باعث کاهش استحکام کششی و افزایش شکل‌پذیری پلی اتیلن می‌شود. LDPE برای تولید فیلم‌های پلاستیکی بسته‌بندی و همچنین ظروف سخت کاربرد دارد.
3_ پلی اتیلن کم چگالی خطی LLDPE
پلی اتیلن LLDPE با چگالی 0.915 تا 0.925 گرم در سانتی متر مکعب تعریف می‌شود. LLDPE یک نوع پلی اتیلن خطی است که تعداد بسیار زیادی شاخه و انشعاب کوتاه دارد. بر همین اساس استحکام کششی آن نسبت به پلی اتیلن کم چگالی بیشتر است. مقاومت در برابر ضربه و سوراخ شدن LLDPE نیز در مقایسه با پلی اتیلن کم چگالی بیشتر بوده و این موضوع اهمیت بسیار زیادی دارد. معمولا از پلی اتیلن کم چگالی خطی برای تولید پلاستیک‌های کشاورزی استفاده می‌شود.
4_ پلی اتیلن پیوند عرضی PEX یا XLPE
این نوع پلی اتیلن دارای چگالی متوسط تا بالاست و پیوندهای عرضی یا همان متقابل هم در ساختار آن وجود دارند. وجود پیوندهای عرضی باعث تبدیل ترموپلاستیک به ترموست می‌شود. افزایش مقاومت شیمیایی و کاهش سیالیت از جمله مهم‌ترین خواص بهبود یافته پلی اتیلن پیوند عرضی هستند. از PEX یا XLPE در سیستم لوله‌کشی آب آشامیدنی استفاده می‌شود.
جدول مقایسه انواع پلی اتیلن
در صنایع مختلف با در نظر گرفتن خواص، مشخصات و ویژگی‌های انواع پلی اتیلن از آن‌ها استفاده می‌کنند. در واقع کاربرد و همچنین قیمت پلی اتیلن تحت تاثیر خواص و مشخصات این نوع پلیمر قرار می‌گیرند. در ادامه مطلب ویژگی‌ها و مشخصات انواع پلی اتیلن را در قالب یک جدول کاربردی معرفی می‌کنیم:
| مشخصات | LDPE | LLDPE | HDPE |
| نام | پلی اتیلن سبک | پلی اتیلن سبک خطی | پلی اتیلن سنگین |
| ساختار | شاخه‌های جانبی کوتاه و بلند بسیار زیاد | شاخه‌های جانبی کوتاه بسیار زیاد | خطی |
| چگالی (دانسیته) | 0.910 تا 0.940 | 0.915 تا 0.925 | بیشتر از 0.941 |
| بلورینگی (کریستال) | درجه بلورینگی پایین (کم‌تر از 60-50 درصد بلور) | نیمه بلورین(بین 35 تا 60 درصد) | درجه بلورینگی بالا (بیش از 90 درصد) |
| ویژگی‌ها | انعطاف‌پذیر شفافیت خوب مقاومت خوب نسبت به رطوبت مقاومت به ضربه بالا در دمای پایین مقاومت به اسید و باز عالی | نسبت به LDPE:استحکام کششی بالاتر مقاومت به ضربه و سوراخ‌شدگی بالا | مقاومت شیمیایی بالا استحکام کششی بالا مقاومت مناسب در برابر رطوبت نیمه انعطاف‌پذیر |
| کاربرد | فیلم‌های بسته‌بندی پلاستیکی ظروف پلاستیکی سخت کیسه زباله لمینت کردن | تولید پلاستیک‌های کشاورزی کیسه زباله آسترهای صنعتی | اسباب بازی لوله آب سطل زباله برخی از بطری‌ها |
کاربرد پلی اتیلن چیست؟
از انواع پلی اتیلن برای تولید محصولات پلاستیکی استفاده می‌شود. تولید کنندگان محصولات پلاستیکی باید با در نظر گرفتن ویژگی‌های انواع پلی اتیلن، یکی از مناسب‌ترین نمونه‌ها را انتخاب کنند. از جمله مهم‌ترین کاربردهای پلی اتیلن می‌توانیم به تولید محصولات زیر اشاره کنیم:
- نایلون کشاورزی
- ظروف پلاستیکی
- شیرینگ بسته‌بندی
- کیسه‌های پلاستیکی
- مخازن ذخیره آب
- انواع لوله پلاستیکی
- جعبه مناسب حمل‌ونقل
- ورق‌های پلیمری
- اسباب بازی
آیا می‌دانید لوله پلی اتیلن چیست؟ لوله‌های پلی اتیلنی محصولات ویژه‌ای هستند که مزایای بسیار زیادی نسبت به لوله‌های فلزی دارند. انواع لوله پلی اتیلن مقاومت مناسبی نسبت به دما و شرایط سخت محیطی داشته و از طول عمر بالایی برخوردار هستند.
چگونه پلی اتیلن تولید می شود؟
فرآیند تولید انواع پلی اتیلن دارای یک سری مراحل مشترک و تعدادی مرحله اختصاصی است. به طور کلی انواع پلی اتیلن را طی فرآیند اعمال گاز اتیلن با فشار بالا در یک دمای کنترل شده و مشخص به آب تولید می‌کنند. ماده سفید رنگ حاصل از انجام مرحله پلیمریزاسیون به مرحله هوادهی و سرد شدن وارد می‌شود.
برای تولید پلی پلی اتیلن سبک، شرایط فشار در محدوده 1000 تا 3000 اتمسفر و دما در بازه 80 تا 300 درجه سانتی گراد کنترل می‌شود. شرایط دما، فشار و مراحل تولید پلی اتیلن سنگین تفاوت‌های مهمی با نمونه‌های سبک دارد. برای مثال در تولید پلی اتیلن سنگین، سه عدد راکتور در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند تا فرآیند تولید به صورت منظم و بدون وقفه انجام شود.
آیا پلی اتیلن خطرناک است؟
پلی اتیلن در حالت جامد خطری برای سلامتی انسان ندارد، به همین علت از انواع پلی اتیلن برای تولید ظروف نگهداری مواد غذایی استفاده می‌شود. پلی اتیلن زمانی برای سلامت انسان خطرناک است که گازهای این ماده شیمیایی مورد تنفس قرار بگیرند. بنابراین باید از سوزاندن و احتراق محصولات پلی اتیلنی خودداری کنید.
آیا پلی اتیلن قابل بازیافت است؟
یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های پلی اتیلن، قابل بازیافت بودن این پلیمر ارزشمند است. در حال حاضر از دو روش مختلف برای بازیافت پلیمر استفاده می‌شود. بر اساس روش اول که یک روش مکانیکی است، محصولات پلی اتیلنی ذوب شده و با مواد حاصل از این فرآیند، محصول جدید قالب‌گیری می‌شود.
بر مبنای روش دوم نیز به کمک مواد شیمیایی مختلف مانند حلال پلی اتیلن، محصولات پلی اتیلنی به مواد اولیه تشکیل دهنده آن‌ها تجزیه و تبدیل می‌شوند. بازیافت پلی اتیلن مزایای گسترده‌ای مانند صرفه‌جویی در مصرف انرژی، مواد اولیه شیمیایی، حفظ سلامت محیط زیست و… به همراه دارد.
ویژگی محصولات تولید شده با پلی اتیلن
انواع پلی اتیلن از یک سری ویژگی‌ها و خصوصیات مشترک و اختصاصی برخوردار هستند. بنابراین همه محصولات پلی اتیلنی، چند ویژگی مشترک غیر قابل تغییر ندارند. از جمله مهم‌ترین ویژگی‌های محصولات پلی اتیلنی می‌توانیم به موارد زیر اشاره کنیم:
- مقاومت بالا در برابر آب، نور خورشید و خاک
- استحکام خوب نسبت به ضربه و سوراخ شدن
- قابل استفاده برای تماس با مواد غذایی
- انعطاف‌پذیری مناسب
- تولید مقرون به صرفه
- قابل بازیافت بودن
- رنگ‌پذیری عالی
به همان میزان که کیفیت پلی اتیلن تولید شده افزایش پیدا می‌کند، سطح کیفی محصولات پلی اتیلنی هم ارتقاء می‌یابد. به همین علت باید محصولات پلی اتیلنی را از کارخانه‌های معتبر خریداری کنید.
