پلی اتیلن سبک خطی به خاطر نداشتن شاخه های جانبی بلند، اساساً نسبت به پلی اتیلن سبک متفاوت است. خطی تر بودن این پلیمر از نحوه فرآیند تولید آن ناشی می شود.LLDPE معمولا در فشارها و دماهای پایین تری نسبت به LDPE توسط کوپلیمریزاسیون اتیلن و آلفا اولفین های سنگین تر نظیر بوتن، هگزن یا اکتن تولید می شود. این فرآیند کوپلیمریزاسیون منجر به تولید LLDPE با توزیع اوزان مولکولی باریک تر نسبت به LDPE و در نتیجه ساختار خطی اش، به وضوح خواص رئولوژیکی متفاوتی دارد.

پلیمر LLDPE در تمامی محدوده تجاری و سنتی بازار مصرف پلی اتیلن کاربردهایی پیدا نموده است، به عنوان نمونه، برای بهبود کشش، مقاومت در برابر سوراخ شدن، ضربه پذیری و مقاومت پارگی که این خواص، LLDPE را برای مصرف در فیلم های پلیمری ایده آل نموده است. خاصیت مقاومت در برابر شرایط جوی، مقاومت ضربه در دمای پایین و مقاومت پیچشی برجسته این پلیمر، آن را برای مصارفی نظیر اکستروژن لوله و ورق، و تمامی مصارف قالبگیری جذاب نموده است. به عنوان نمونه، یکی از آخرین کاربردهای این پلیمر در تولید ژئوممبران های مورد مصرف به عنوان لاینر حوضچه های دفن زباله است.

تولید و خواص LLDPE

تولید این پلیمر توسط کاتالیست های فلزی، به طور خاص از نوع زیگلر یا فیلیپس شروع می شود. تکنولوژی جدید بر پایه کاتالیست های متالوسن، گزینه ای دیگر برای تولید این محصول است.فرآیند واقعی پلیمریزاسیون در راکتورهای فاز محلول یا فاز گازی اتفاق می افتد. به طور کلی، اکتن مونومری در فاز محلول است در حالیکه بوتن و هگزن در یک راکتور فاز گازی با اتیلن کوپلیمریزه می شوند. پلیمر LLDPE تولید شده در راکتور فاز گازی به فرم گرانولی است.

در سال های اخیر، روش های جدید "سوپر" هگزن پایه یا اکتن پایه LLDPE توسط شرکت هایی نظیر Mobil، Union Carbide، Novacor و Dow Plastics ابداع شده است. این مواد، چقرمگی بسیار بالا و قابل توجهی از خود نشان می دهند.

پلی اتیلن های سبک با چگالی پایین تر از 0.91 (VLDPE) نیز در سال های اخیر ظهور یافته اند. VLDPE ها نسبت به LLDPE انعطاف پذیری و نرمی بیشتری دارند.

به طور کلی، شناسایی این رزین ها توسط شاخص مذاب و چگالی انجام می گیرد. شاخص مذاب بیانگر وزن متوسط وزن مولکولی پلیمر است و توسط دمای فرآیند کنترل می گردد. متوسط وزن مولکولی ارتباطی به توزیع اوزان مولکولی (MWD) ندارد و انتخاب کاتالیست بر MWD تأثیرگذار است.

چگالی توسط غلظت کومونومر در زنجیره پلی اتیلن تعیین می گردد. غلظت کومونومر، مقدار شاخه های جانبی کوتاه (که طول این شاخه ها به نوع کومونومر بستگی دارد) و نهایتاً چگالی پلیمر را کنترل می کند. غلظت های بالاتر کومونومر باعث پایین تر آمدن چگالی پلیمر می گردد.

به طور ساختاری، LLDPE در تعداد و نوع شاخه های جانبی نسبت به LDPE متفاوت است. تعداد کمتر و شاخه های جانبی کوچکتر در HDPE نسبت به LLDPE منجر به دانسیته بالاتر این پلیمر می گردد.

خواص فیزیکی LLDPE توسط وزن مولکولی، MWD و چگالی کنترل می شود. مزایای استفاده از LLDPE نسبت به LDPE نهایتاً به کاربرد آن بستگی خواهد داشت. به طور کلی، برای تمامی کاربردها، اگر چه به لحاظ چگالی مطابق استاندارد ASTM برای مواد با چگالی پایین، LDPE و LLDPE بین 0.910 تا 0.925 دسته بندی می شوند، اما استفاده از LLDPE منجر به تولید محصولی سفت تر خواهد شد.

این پلیمر، به خاطر نداشتن شاخه های جانبی بلند، ساختاری با بلورینگی بالاتری داراست. نواحی بلوری بزرگ تر در LLDPE محصول سفت تری را ایجاد می کند. این بلورینگی بالاتر منجر به افزایش دمایی به میزان 15 – 10 درجه سانتیگراد در نقطه ذوب پلیمر می گردد.

از خواص معمول LLDPE به خصوص در کاربردهای فیلم می توان به استحکام کششی بالاتر، مقاومت در برابر سوراخ شوندگی، مقاومت پارگی وافزایش ازدیاد طول اشاره نمود. مقادیر بالاتر مقاومت پارگی و ضربه با استفاده از کومونومرهای هگزن یا اکتن به جای بوتن بدست خواهد آمد.

برای یک پلیمر با شاخص جریان مذاب و چگالی یکسان، LLDPE تولید شده با کومونومر هگزن یا اکتن، تا 300 درصد افزایش در مقاومت پارگی و ضربه از خود نشان خواهد داد. شاخه های جانبی بلندتر هگزن و اکتن مانند مولکول های رابط بین زنجیره ها عمل کرده و چقرمگی محصول را افزایش می دهند.

پلیمر تولید شده با کاتالیست های متالوسن خواص منحصر به فردی خواهد داشت. توزیع اوزان مولکولی باریکتر، توزیع بهبود یافته کومونومر، وضوح بهتر فیلم، قابلیت نفوذ ناپذیری بالاتر و مقاومت ضربه بالاتر نسبت به استفاده از کاتالیست زیگلر- ناتا امکان پذیر است.

یکی از خواص LLDPE که نسبت به LDPE ضعیف تر است، وضوح می باشد. براقیت و شفافیت فیلم LLDPE به خاطر بلورینگی بالاتر در سطح فیلم، پایین تر است. وضوح رزین LLDPE می تواند توسط آلیاژسازی با مقادیر کمی LDPE بهبود یابد.

فرآیندپذیری  LLDPE

هر دو پلیمر LDPE و LLDPE خواص رئولوژیکی و جریان مذاب منحصر به فردی دارند. رزین LLDPE به دلیل توزیع اوزان مولکولی باریک تر و شاخه های جانبی کوتاهتری که دارد، نسبت به تنش برشی حساسیت کمتری داراست. در خلال فرآیند برش، نظیر اکستروژن، LLDPE رفتار ویسکوزتری از خود نشان می دهد و در نتیجه نسبت به یک گرید LDPE با شاخص مذاب یکسان سخت تر فرآیند می شود.

حساسیت پایین تر LLDPE نسبت به تنش برشی باعث می شود تا در خلال فرآیند اکستروژن، زمان آسودگی تنش زنجیره های پلیمری کمتر گردد و در نتیجه خواص فیزیکی به تغییرات نسبت دمش داخل حباب فیلم کمتر حساس است. در فرآیند اکستروژن مذاب، عموماً LLDPE در تمامی نرخ های کرنش ویسکوزیته پایین تری داراست. این نکته بدین معناست که آنگونه که LDPE در اثر کشش سخت می شود، LLDPE اینگونه نخواهد بود. هر چقدر نرخ تغییر فرم پلی اتیلن افزایش می یابد، LDPE به دلیل گره خوردگی های فیزیکی زنجیرهایش، افزایش چشمگیری در ویسکوزیته از خود نشان می دهد.

این پدیده در LLDPE به دلیل نبود شاخه های جانبی بلند دیده نمی شود. نداشتن شاخه های جانبی بلند در LLDPE به زنجیره های پلیمری اجازه می دهد تا بر روی یکدیگر در حین کشش، بدون گره خوردگی سُر بخورند. این خاصیت برای کاربرد تولید فیلم قابل توجه است. خواص رئولوژیکی LLDPE را می توان به صورت «سفت تحت برش» و «نرم تحت کشش» خلاصه و جمع بندی نمود.

تجهیزات و شرایط تولید فیلم های اکستروژنی با جایگزینی LLDPE به جای LDPE بایستی تغییر نماید. ویسکوزیته بالاتر LLDPE نیاز به مصرف توان بیشتری توسط اکسترودر داشته و نیاز به افزایش دما و فشار جهت ذوب دارد.

اندازه شکاف خروجی قالب برای جلوگیری از پایین آمدن خروجی ناشی از وجود فشار برگشتی و امکان شکست مذاب، بایستی بازتر گردد. شکاف قالب متداول برای LDPE و LLDPE به ترتیب، 0.024 الی 0.040 اینچ و 0.060 الی 0.1 اینچ است.

خاصیت نرم شوندگی تحت کشش در LLDPE در فرآیند تولید فیلم دمشی یک نقص به شمار می رود. حباب LLDPE در فرآیند تولید فیلم، به پایداری حباب فیلم LDPE نیست. برای پایداری حباب LDPE، حلقه های هوای تک لبه کفایت می کند اما برای پایداری مناسب حباب LLDPE، حلقه های هوای دو لبه پیچیده تری نیاز است. سرمایش داخلی حباب مرتبط با حلقه های هوای دو لبه به پایداری حباب کمک نموده و توانایی تولید فیلم با نرخ تولید بالا را افزایش می دهد. به منظور سرمایش بهتر حباب، درصد زیادی از تولیدکنندگان فیلم برای ارتقای استحکام مذاب LLDPE، آن را با LDPE آلیاژ می کنند.

به طور ایده آل، اکستروژن LLDPE، با درصد آمیزه سازی تا 50 درصد با LDPE می تواند با همان تجهیزات فیلم LDPE انجام گیرد. فرآیند 100% از LLDPE یا آمیزه های غنی تر از 50 درصد، در زمانی که از اکسترودرهای متداول LDPE استفاده می گردد نیاز به تغییرات دستگاهی دارد.  بسته به عمر دستگاه، تغییرات مورد نیاز ممکن است تعریض شکاف قالب، ارتقاء حلقه هوا، تغییر طراحی مارپیچ برای خروجی بهتر و افزایش توان و گشتاور موتور در صورت نیاز باشد.

برای کاربردهای قالبگیری تزریقی، عموما تغییر دستگاهی نیاز نیست، اما شرایط فرآیند بایستی بهینه گردد.

 فرآیندهای قالبگیری دورانی نیاز به پودر LLDPE با اندازه ذرات یکنواخت (مش 35) دارد. فرآیند شامل پر نمودن قالب با پودر LLDPE و سپس گرمایش و چرخش حول دو محور قالب برای توزیع یکنواخت LLDPE است. محصول نهایی پس از خنک کاری از قالب خارج می گردد.

کاربردهای LLDPE

پلیمر LLDPE تقریباً در تمامی بازارهای تجاری پلی اتیلن نفوذ کرده است که شامل تولید فیلم، قالبگیری، لوله و سیم و کابل می شود. ژئوممبران ها بازار اخیرا توسعه یافته ای از LLDPE هستند. ژئوممبران ها ورقه های اکسترودشده بزرگی هستند که به عنوان لاینر برای دفن زباله و حوضچه های پساب استفاده می شوند که از نشت و آلوده سازی محیط اطراف جلوگیری می کنند. برخی از بازارهای فیلم LLDPE نظیر کیسه های مواد، کیسه های زباله، فیلم های استرچ، لاینرهای صنعتی، لاینر پوشک و کیسه های فروشگاهی از مزایای بهبود یافته استحکام و چقرمگی این پلیمر بهره می برد. فیلم های شفاف نظیر کیسه های بسته بندی نان کماکان به خاطر خواص عبور نور بهتر تحت سلطه LDPE است. اگر چه آمیزه نمودن LLDPE با LDPE سبب بهبود استحکام، مقاومت سوراخ شدگی و سفتی فیلم های LDPE می گردد بدون اینکه به طور چشمگیری بر شفافیت فیلم اثر گذارد.

فرآیندهای قالبگیری تزریقی و دورانی دو فرآیند کاربردی بزرگ و عمده قالبگیری LLDPE هستند. خواص استثنایی چقرمگی و استحکام ضربه در دمای پایین به طور ایده آل برای سطل های زباله، اسباب بازی ها و ظروف و لوازم خانگی قرارگیرنده در یخچال مناسب است.

به علاوه، مقاومت بالا در برابر شرایط محیط، LLDPE را برای کاربردهایی نظیر درب های در تماس با محصولات غذایی روغن پایه، تانک های سوخت، تانک های نگهداری مواد شیمیایی و ... مناسب می سازد.

از بازارهای دیگر برای LLDPE می توان به صنعت لوله و پوشش سیم و کابل اشاره نمود، جایی که مقاومت بالای فشاری در تست Burst و مقاومت بالا در برابر شرایط جوی این پلیمر یک عامل مطلوب به شمار می رود. در حال حاضر حدود 65 الی 70 درصد LLDPE در کاربردهای تولید فیلم مصرف می شود.

صنایع و کاربردها

  • خودرو
  • کیسه و گونی
  • ورق و کارتن پلاست
  • لوله و اتصالات
  • فیلم پلیمری
  • مخازن پلیمری
  • لوازم خانگی
  • ظروف یکبار مصرف

بسپار تجارت آسیا

تهران - پاسداران - گل نبی پلاک ۳۵ واحد ۹

۰۲۱۲۲۸۷۰۰۲۶