پلی اتیلن سبک یک پلیمر گرمانرم است که از پلیمرشدن رادیکال آزاد تحت فشار بالای اتیلن حاصل می شود. پلی اتیلن سبک قدیمی ترین عضو خانواده پلی اتیلن هاست که برای اولین بار در دهه 1940 به عنوان پوشش کابل، مورد استفاده تجاری قرار گرفت.

پلی اتیلن سبک مجموعه ای از خواص مطلوب را داراست. این خواص شامل شفافیت و وضوح، خنثی بودن از نظر شیمیایی، عایق بندی و به راحتی فرآیند شدن می باشد که امروزه این پلیمر را به یکی از پرکاربردترین مواد در صنعت پلیمر مبدل نموده است.

شیمی و خواص LDPE:

بلوک ساختاری اصلی برای تولید پلی اتیلن، گاز اتیلن است که یک گاز بی رنگ بوده و از پالایش گاز، گازهای مایع شده، یا هیدروکربن های مایع به دست می آید. از آنجا که این گاز، یک جزء اصلی مورد مصرف در صنایع شیمیایی و پلیمری است، همواره رقابت ثابتی برای تأمین آن در این دو حوزه وجود دارد. این رقابت برای اتیلن موجود بر روی قیمت و موجودی پلی اتیلن اثرگذار است. برای مثال، در سال 1990، ظرفیت داخلی اتیلن در آمریکا حدود 46.5 میلیارد پوند بود که از این میزان، 51 درصد آن برای تولید پلیمرهایی نظیر پلی اتیلن مورد مصرف قرار گرفت.

پلی اتیلن سبک مرسوم توسط یکی از دو روش لوله ای (Tubular) و یا اتوکلاو تولید می شود. در هر دو فرآیند، اتیلن با خلوص بالا به راکتور با فشار بالا (15000 - 40000 psi) و دمای بالا (300 – 500 F) به همراه یک آغازگر وارد می شود. آغازگر می تواند اکسیژن و یا یک پراکسید عالی باشد. فاز اختتام واکنش با ورود یک خاتمه دهنده زنجیر و یا ترکیب دو زنجیره مولکولی انجام می گیرد.

بر خلاف ساختار خطی که در فرآیندهای دیگر تولید پلی اتیلن (نظیر HDPE یا LLDPE) حاصل می شود، پلیمر حاصل از فرآیند با فشار بالا ساختاری شاخه ای داراست. این شاخه ای بودن برای LDPE خواص متمایزی نظیر شفافیت و وضوح، انعطاف پذیری و فرآیندپذیری آسان را فراهم می کند.

طراحی بر اساس نیاز LDPE برای کاربردهای مختلفی که به کار گرفته می شود از طریق ایجاد توازن و تعادل و کنترل وزن مولکولی، بلورینگی و توزیع اوزان مولکولی (MWD) صورت می گیرد.

وزن مولکولی بیانگر متوسط اندازه زنجیره های مولکولی است که پلیمر را تشکیل می دهند. برای راحتی کار، شاخص جریان مذاب به عنوان یک معیار اندازه گیری وزن مولکولی در صنعت پلاستیک انتخاب شده است. شاخص جریان مذاب که با واحد گرم بر 10 دقیقه عنوان می شود، نشان داده شده است که به طور معکوس با وزن مولکولی متناسب است. در LDPE شاخص جریان مذاب بر خواص جریان پذیری رزین و خواصی از جمله تغییر شکل بزرگ محصول نهایی اثر می گذارد. کاهش مقدار جریان مذاب (افزایش وزن مولکولی) استحکام پلیمر را افزایش می دهد در حالیکه به طور همزمان راحتی جریان پذیری و توانایی عبور از قالب های باریک و سطح مقطع نازک در خلال فرآیند تولید را کاهش می دهد.

میزان بلورینگی در LDPE تابعی از میزان شاخه های جانبی کوتاه موجود در پلیمر است. در LDPE میزان بلورینگی به طور معمول در محدوده 30 الی 40 درصد قرار دارد. افزایش بلورینگی در LDPE منجر به افزایش سفتی، مقاومت شیمیایی، خواص عبور ناپذیری، استحکام کششی و مقاومت حرارتی شده و سبب کاهش خواصی نظیر استحکام ضربه، مقاومت پارگی و مقاومت در برابر شرایط جوی می شود.

توزیع اوزان مولکولی (MWD) و یا پلی دیسپرسیتی به صورت نسبت وزن مولکولی وزنی به وزن مولکولی عددی تعریف می گردد. در صنایع پلاستیک، رزین های با MWD در محدوده 3 تا 5 به عنوان MWD باریک، 6 تا 12 به عنوان MWD متوسط و بزرگتر از 13 به عنوان MWD پهن شناخته می شوند. توزیع اوزان مولکولی در درجه اول بر خواص مرتبط با جریان پذیری تأثیر می گذارد. در یک متوسط وزن مولکولی، رزین های با توزیع پهن نسبت به رزین های با توزیع باریک، خواص جریان پذیری بهتری در خلال فرآیند از خود نشان می دهند. توزیع اوزان مولکولی بر خواص محصول نهایی نیز اثراتی دارد. اگرچه تأثیر MWD عموماً تحت الشعاع تغییرات وزن مولکولی است.

فرآیند پذیری:

گریدهای موجود LDPE برای استفاده در اغلب فرآیندهای ترموپلاستیک ها نظیر اکستروژن فیلم های دمشی، اکستروژن فیلم های Cast، قالبگیری تزریقی و قالبگیری دمشی مناسب اند.

کاربردها:

پلی اتیلن سبک، چه به تنهایی استفاده گردد و یا آلیاژ شده یا با دیگر اعضای خانواده پلی اتیلن کواکسترود گردد، عامل اصلی در بازار بسته بندی، ساختمانی، کشاورزی و دیگر کاربردهای بازار مصرف به شمار می رود.

کاربرد فیلم:

بزرگترین بازار مصرف و فروش LDPE بازار فیلم است. فیلم های LDPE که به یکی از روش های دمشی یا Cast به صورت یک لایه یا چند لایه تولید می شوند، بیش از 55 درصد حجم کل مصرف LDPE را در بازار آمریکا تشکیل می دهند. فیلم های تولیدی با LDPE، خواص خوب نوری، استحکام، انعطاف پذیری عایق بندی و نفوذ ناپذیری، خاصیت انتقال پایین بو و طعم و خنثی بودن از نظر شیمیایی را دارا هستند. فیلم های LDPE کاربردهایی در بسته بندی نان، غذاهای آماده، پارچه و نساجی، خوراکی ها، کالاهای مصرفی و صنعتی دارند. پلی اتیلن سبک همچنین در مصارفی غیر از حیطه فیلم های بسته بندی مثل پوشک ها، فیلم های کشاورزی و شرینک کاربرد دارد.

پوشش های اکستروژنی:

پوشش دهی توسط اکستروژن یکی دیگر از اولین بازارهای مصرفی برای LDPE است. در نتیجه ساختار مولکولی اش، LDPE به طور منحصر به فردی در میان رزین های خانواده پلی اتیلن واجد شرایط مورد نیاز فرآیندی برای پوشش دهی اکستروژنی است. پوشش، یک مانعی را برای کمک به عایق بندی بسته بندی نهایی ایجاد نموده و همچنین خواص کششی عالی ایجاد می نماید، سازگار بوده و انتقال بو و طعم پایینی دارد. محدوده شاخص جریان مذاب متداول برای این کاربرد از 3 تا 15 گرم بر ده دقیقه است.

پوشش پلی اتیلن سبک بر روی زمینه های مختلفی نظیر کاغذ، تخته، پارچه و دیگر مواد پلیمری قرار می گیرد. پوشش دهی توسط پلی اتیلن سبک، یک روش اقتصادی و با صرفه برای عایق سازی و عدم نفوذ آب به زمینه است. بخش هایی از بازار که از پوشش پلی اتیلن سبک استفاده می کنند، شامل کارتن های شیر، بسته بندی های ضد عفونی، بسته بندی مواد غذایی نوار چسب ها و محصولات کاغذی هستند.

کواکستروژن:

کواکستروژن پلی اتیلن سبک به طور گسترده ای به عنوان یکی از اجزای چندلایه های نفوذ ناپذیر استفاده می شود. الزامات مهم، مقاومت در برابر نفوذ بخار آب و عایق بندی است. موارد استفاده شامل بسته بندی های ضد عفونی و بسته بندی داروها و لبنیات است.

قالبگیری:

به دلیل رقابت میان رزین های خانواده پلی اتیلن، استفاده از پلی اتیلن سبک معمولی در قالبگیری دمشی یا تزریقی تقریباً راکد است. پلی اتیلن های سبک مورد استفاده در کاربردهای قالبگیری به خاطر انعطاف پذیری و خواص فرآیندی شان انتخاب می شوند. محدوده شاخص جریان مذاب این رزین ها از 0.5 تا 2 گرم بر ده دقیقه بوده و محدوده چگالی شان 0.918 تا 0.922 است. کاربردهای قالبگیری LDPE شامل بطری های مصرفی و دارویی که قابلیت فشرده شدن دارند و همچنین درب بطری می باشد.

کاربرد سیم و کابل:

کاربرد اولیه و اصلی LDPE به عنوان مواد پوشش سیم و کابل بوده است. پلی اتیلن سبک، خواص عالی الکتریکی و مقاومت سایش از خود نشان می دهد که الزامات حیاتی برای این کاربرد به شمار می رود. محدوده شاخص جریان مذاب برای این کاربرد از 0.25 تا 2 گرم بر ده دقیقه بوده و محدوده چگالی از 0.918 تا 0.922 می باشد. امروزه از LDPE به عنوان پوشش کابل های الکتریکی و مخابراتی استفاده می شود.

برگرفته از کتاب: Modern Plastics Encyclopedia Handbook

گردآورنده: علیرضا فرزادفر

 

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