بهترین مواد اولیه پلی اتیلن چیست؟

مواد اولیه پلی اتیلن اغلب از نفت خام تولید می‌شوند. پلی اتیلن یک پلیمر ترموپلاستیک است که از مونومر اتیلن به دست می‌آید. مراحل تهیه این مواد عبارتند از:

جداسازی نفت خام: نفت خام از معدنچیان یا سایت‌های استخراج نفت استخراج می‌شود.

کراکینگ نفت خام: در ادامه روند تهیه مواد اولیه پلی اتیلن، نفت خام به قطعات کوچکتر تجزیه می‌شود. یکی از این محصولات تجزیه پلیمریزهٔ اتیلن است.

تولید مونومر اتیلن: محصول اتیلن حاصل از مرحله کراکینگ به مونومر اتیلن تبدیل می‌شود.

پلیمریزاسیون: مونومر اتیلن در فرآیند پلیمریزاسیون تحت شرایط خاص به پلی‌اتیلن تبدیل می‌شود. این فرآیند شامل اتصال هزاران مولکول اتیلن با یکدیگر به صورت زنجیره‌های بلند پلیمری است.

تهیه قطعات پلی‌اتیلن: پس از تشکیل پلی‌اتیلن، می‌توان آن را به قطعات مختلف مانند تیرها، ورق‌ها یا کیسه‌های پلی‌اتیلن تبدیل کرد.

لطفاً توجه داشته باشید که این توضیحات تقریبی بوده و جزئیات بیشتری ممکن است در هر مرحله وجود داشته باشد.

مواد اولیه پلی اتیلنی می‌توانند برای تولید محصولات مختلف و با کاربردهای گوناگون به کار روند. این محصولات می‌توانند در صنایع مختلفی از جمله بسته‌بندی، خودروسازی، پوشاک، الکترونیک، ساخت و ساز و بسیاری دیگر مورد استفاده قرار گیرند. به تعدادی از این محصولات نمونه‌ها زیر آمده است:

کیسه‌های پلاستیکی: کیسه‌های خرید، کیسه‌های زباله و بسیاری دیگر از کیسه‌های پلاستیکی از مواد اولیه پلی اتیلن تولید می‌شوند.

لوله‌ها و فیتینگ‌ها: لوله‌ها و فیتینگ‌های پلی اتیلن در سیستم‌های آب، گاز و فاضلاب استفاده می‌شوند.

ظروف و بطری‌ها: بطری‌های آب، نوشابه، روغن، صابون مایع و مواد شیمیایی مختلف نیز معمولاً از مواد اولیه پلی اتیلنی تولید می‌شوند.

قطعات خودرو: برخی از قطعات داخلی و خارجی خودروها نیز ممکن است از پلی اتیلن تولید شوند.

تخته‌های پلاستیکی: تخته‌های ساختمانی، تخته‌های تبلیغاتی و نمایشگاهی و دیگر کاربردهای مشابه از پلی اتیلن ساخته می‌شوند.

ابزارهای حرارتی: برخی از ابزارهای حرارتی مثل کیسه‌های سرد و گرم، بطری‌های حرارتی و… از پلی اتیلن تولید می‌شوند.

کفش‌ها و لباس‌ها: برخی از کفش‌ها، پوشاک و لباس‌ها از پلی اتیلن ساخته می‌شوند.

قطعات الکترونیکی: بعضی از قطعات الکترونیکی و عایق‌های الکتریکی نیز ممکن است از پلی اتیلن تولید شوند.

بسته‌بندی مواد غذایی: برخی از بسته‌بندی‌های مواد غذایی مانند فیلم‌های پلاستیکی و جعبه‌های نشت چای، قهوه و… از پلی اتیلن تهیه می‌شوند.

محصولات آرایشی و بهداشتی: برخی از بطری‌ها، لوله‌ها و بسته‌بندی‌های محصولات آرایشی و بهداشتی از پلی اتیلن ساخته می‌شوند.

این تنها چند نمونه از محصولاتی هستند که می‌توان از مواد اولیه پلی اتیلنی تولید کرد. از آنجا که پلی اتیلن خواص متنوعی دارد، از جمله خواص مانند انعطاف‌پذیری، مقاومت شیمیایی و عایق‌بری، در تولید انواع محصولات مورد استفاده قرار می‌گیرد.

امروزه لوله و پلاستیک پلی اتیلن کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف دارند. تنوع این کاربردها به حدی زیاد است که شاید تصور کردن زندگی امروز بدون این ماده غیرممکن باشد. محصولات تولید شده با پلی اتیلن سنگین و سبک تحول عمیقی را در بسیاری از کارکردهای صنعتی، بهداشتی و خانگی ایجاد کرده‌اند. البته این تحول را باید در قابلیت‌های خاص این ماده بجوییم. با این مقدمه، در ادامه این مطلب قصد داریم از چند و چون این محصول و اهمیتش بگوییم. بنابراین، با ما همراه باشید که این ماده را با پرداختن به موضوعات زیر، دوباره کشف کنیم:

 

• ترکیبات و مهم‌ترین انواع پلی اتیلن
• مهم‌ترین مزایا و کاربردهای پلی اتیلن سبک و سنگین
• پلاستیک و لوله پلی اتیلن
• نگاهی بهعوامل مؤثر بر قیمت انواع محصولات پلی اتیلن در بازار

 

پلی اتیلن چیست؟

پلی اتیلن: (Polyethylene‏PE‏) یا پلی‌اتن (Polythene یا Polyethene) را باید پلیمر ترموپلاستیک کریستالی متغیری بدانیم که بسیار تطبیق‌پذیر است. ‏این ماده از مولکول‌های اتیلن ساخته شده است که به آن قابلیت ‏‏‏‏‏قالب‌گیری حرارتی در شکل‌ها و اندازه‌های مختلف را می‌دهد. ‏برخی منابع انواع پلی اتیلن را رایج‌ترین پلاستیک‌های مورد استفاده در جهان می‌دانند. البته این نکته را باید یادآور شویم که برخی پلاستیک‌های پلی اتیلنی اصلاح شده مثل گریدهای متقاطع این محصول، خاصیت ترموست دارند؛ یعنی قابل نرم شدن و شکل‌پذیری ندارند.

 

تاریخچه‌ای درباره پلاستیک پلی اتیلن

شاید باورش دشوار باشد که اولین بار در سال 1898 شیمیدانی آلمانی ‏به‌طور تصادفی و در هنگام تلاش برای ساخت نسخه پایدارتری از ‏دیازومتان به کشف پلی اتیلن رسید. این ماده بعدها در سال 1933 برای ‏مصارف صنعتی سنتز شد و حدود شش سال بعد، تولید انبوه انواع پلی اتیلن کم‌چگالی نیز آغاز شد. البته در دهه ‏‏1950، کاتالیزورهایی کشف شدند که جنبه پلیمریزاسیون تولید پلاستیک پلی اتیلن را بهبود بخشیدند. این روند به تولید پلی ‏اتیلن دارای چگالی بالا در بیست سال آینده و پس از آن سرعت داد تا محصولی تولید شود که هم‌اکنون در دسترس داریم.

 

ساختار پلی اتیلن چگونه است؟

پلی اتیلن‌ها غالباً ساختاری خطی دارند. ‏این ماده از زنجیره‌های هیدروکربنی تشکیل شده که مهم‌ترین جزء سازنده‌اش مولکول اتیلن است که 2 اتم کربن و 4 اتم هیدروژن دارد. لذا فرمول کلی انواع پلی اتیلن را می‌توانیم به ‏‏‏صورت ‏‎(C2H4)n‎‏ بنویسیم؛ یعنی وقتی اَبَرمولکول‌های اتیلن به‌صورت زنجیره‌های مستقیم یا منشعب با هم ترکیب شوند، پلی اتیلن را می‌سازند. در واقع، مولکول‌های این ماده به‌صورت کووالانسی به هم متصل نیستند، بلکه در ساختاری کریستالی و با نیروهای بین مولکولی به هم متصل می‌شوند.

 

پلاستیک پلی اتیلن چگونه ساخته می‌شود؟

پلی اتیلن را با فرآیند پلیمریزاسیون در حضور کاتالیزور می‌سازند؛ در این فرآیند، سوخت‌های هیدروکربنی به گروه‌های سبک‌تری به نام مونومر تقطیر می‌شوند. در اینجا نمی‌توانیم با جزئیات بگوییم که اجزای فرآیند تخصصی تولید لوله پلی اتیلن چیست، اما به این بسنده می‌کنیم که هر چه بلورینگی پلیمر بیشتر باشد، چگالی و پایداری شیمیایی آن بیشتر خواهد بود. در واقع، فرآیند پلیمریزاسیون را معمولاً با استفاده از راکتوری کاتالیزوری انجام می‌دهند.

 

مهم‌ترین انواع پلی اتیلن کدامند؟

پلی اتیلن را با گریدها و فرمولاسیون‌های مختلفی تولید می‌کنند که هر کدام خواص خودشان را دارند. در واقع، اقسام مختلف آن بر اساس چگالی پلاستیک و درجه انشعاب در ساختارشان مشخص می‌شوند. نوع انشعاب و میزان انشعاب تأثیر مستقیمی بر خواص مکانیکی پلاستیک دارد. در نتیجه رایج‌ترین انواع پلی اتیلن را می‌توانیم در اقسام زیر دسته‌بندی کنیم:

• شاخه‌دار
• خطی
• متقاطع

 

شاید پرکاربردترین نوع این ماده را بتوانیم در نوع شاخه‌ای، پلی اتیلن سبک یا با چگالی کم (LDPE) و در نوع خطی، پلی اتیلن سنگین یا با چگالی بالا (HDPE) بدانیم. هر دو نوع از ماده خام مشابهی ساخته می‌شوند؛ یعنی گاز اتیلن. با وجود این، فرآیند تولید، خواص و کاربردهای آن‌ها تفاوت‌های زیادی با یکدیگر دارند. با توجه به تقسیم‌بندی فوق می‌توانیم انواع فرعی پلاستیک پلی اتیلن را موارد زیر بدانیم:

• پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار کم (ULMWPE)
• شبکه‌ای با چگالی بالا (HDXLPE)
• با وزن مولکولی بالا (HMWPE)
• متقاطع (XLPE)
• با چگالی متوسط (MDPE)
• با چگالی کم خطی (LLDPE)
• پلی اتیلن کلر (کلردار یا کلرینه) (CPE)

پلی اتیلن سبک و سنگین چه تفاوتی با یکدیگر دارند؟

تفاوت اصلی پلی اتیلن سنگین و سبک را باید در میزان بلورینگی آن‌ها بجوییم. مقدار حدودی آن در نوع سبک 35 درصد و در نوع سنگین 80 درصد است. در ادامه این دو نوع پلی اتیلن را بیشتر بررسی می‌کنیم.

 

پلاستیک پلی اتیلن سبک 

این نوع پلی اتیلن دارای انعطاف‌پذیری، مقاومت شیمیایی و ضربه‌پذیری مطلوبی است. در واقع، این Polyethylene ترموپلاستیکی نیمه‌سخت و عایق خوب الکتریسیته است. این شرایط باعث می‌شوند که پلی اتیلن سبک عمدتاً برای ساخت کیسه‌های پلاستیکی مناسب باشد. این ماده با داشتن انعطاف‌پذیری زیاد، استحکام کششی کمی دارد و چنانچه بخواهیم با پلی اتیلن سنگین مقایسه‌اش کنیم نسبت به آن مقاومت حرارتی کمتری دارد و بسیار اشتعال‌زا است.

 

مهم‌ترین ویژگی‌های پلی اتیلن سبک کدامند؟

• انعطاف‌پذیری: LDPE Polyethylene با داشتن ساختار مولکولی شاخه‌ای، انعطاف‌پذیرتر از پلی اتیلن سنگین است که آن را برای کاربردهایی نظیر بسته‌بندی و کیسه‌های پلاستیکی به گزینه مناسبی تبدیل می‌کند.
• مقاومت در برابر رطوبت: پلی اتیلن سبک در برابر رطوبت مقاوم است که از تخریب و از دست رفتن شکلش در مواجهه با آب جلوگیری می‌کند. در نتیجه، پلاستیک پلی اتیلن سبک برای کاربردهایی مناسب است که در آن‌ها جلوگیری از نفوذ رطوبت مهم است.
• وضوح: نوع سبک شفاف‌تر از نوع سنگین است. لذا این ماده را برای ساخت ظروف یا بطری‌های پلاستیکی به کار می‌برند که دیده شدن محتویاتشان مهم است.
• سهولت فرآیندهای تولید: پردازش کردن LDPE آسانتر از HDPE و لذا تولیدش به‌صرفه‌تر است.
• قابلیت بازیافت: انواع پلی اتیلن سنگین و سبک به راحتی قابل بازیافت هستند و این قابلیت به فرآیند پایدارتر تولیدشان کمک می‌کند.

 

پلاستیک پلی اتیلن سنگین چیست و چه ویژگی‌هایی دارد؟

این ماده عمدتاً از مولکول‌های خطی تشکیل شده است که با نیروهای بین‌مولکولی در کنار هم نگه داشته می‌شوند. نداشتن شاخه‌های جانبی در این پلی اتیلن باعث می‌شود تا زنجیره‌ها به خوبی به هم فشرده شوند. این چگالی زیاد باعث به وجود آمدن محصولی می‌شود که نسبتاً سفت است و آن را برای کاربردهایی نظیر تخته‌های برش، ظروف آب میوه، الوار پلاستیکی و اسباب‌بازی‌ها مناسب می‌کند. HDPE Polyethylene مقاومت شیمیایی مطلوبی دارد و استحکامش را در دماهای بسیار پایین حفظ می‌کند. مهم‌ترین ویژگی‌های این ماده به شرح زیر هستند.

• استحکام: ساختار مولکولی خطی، انواع پلی اتیلن سنگین را به ماده مناسبی برای تحمل فشار و وزن تبدیل می‌کند که برای کاربردهایی نظیر لوله‌ها، مخازن سوخت و ظروف صنعتی مناسب است.
• مقاومت شیمیایی: HDPE Polyethylene در برابر مواد شیمیایی مختلف اعم از اسیدها، بازها و حلال‌های آلی مقاوم است. در نتیجه می‌تواند ماده مناسبی برای ساخت ظروف نگهداری مواد خورنده‌ مانند مواد شوینده و پاک‌کننده باشد.
• تحمل دما: پلی اتیلن سنگین می‌تواند از 100- تا 120 درجه سانتیگراد را تحمل کند؛ در نتیجه کاربردش در محیط‌های خشن بیشتر است.
• مقاومت در برابر اشعه ماورای بنفش: HDPE در برابر اشعه ماورای بنفش (UV) مقاوم است که از تخریب و شکننده شدنش در معرض نور خورشید جلوگیری می‌کند.

 

لوله پلی اتیلن چیست و چه ساختاری دارد؟

این لوله‌ها را معمولاً از جنس پلی اتیلنی با ساختار شیمیایی متقاطع می‌سازند که به اختصار PEX یا XPE نامیده می‌شود. در نتیجه، لوله پلی اتیلن در برابر هیدرولیز مقاوم و عایق قوی الکتریکی است و مقاومت سایشی مطلوبی دارد. کاربرد اصلی این ماده برای ساخت سیستم‌های لوله‌کشی، گرمایشی و سرمایشی تابشی است. همچنین، این محصول را برای لوله کشی آب خانگی و به عنوان عایق کابل‌های برق فشار قوی نیز به کار می‌برند.

 

کاربرد پلی اتیلن چیست؟

• صنایع بسته‌بندی: انواع پلی اتیلن با قابلیت محافظت محصولات و مواد غذایی در برابر هوا، رطوبت و آسیب‌های شیمیایی، کاربردهای زیادی در صنایع بسته‌بندی دارند. مثلاً از پلی اتیلن سبک برای تولید فیلم‌های بسته‌بندی، لمینیت‌ها، کیسه‌های زباله، کیسه‌های مواد غذایی و ظروف استفاده می‌کنند.
• صنعت ساختمان: محصولات ساخته شده با انواع پلی اتیلن سنگین و سبک را در صنعت ساخت و ساز به‌عنوان عایق رطوبتی و مانع بخار، لوله‌های سرمایشی،گرمایشی، اتصالات و عایق سیم‌ها و کابل‌ها به کار می‌برند.
• کشاورزی: کاربرد پلی اتیلن در کشاورزی عمدتاً برای ساخت سطل، مالچ، پوشش‌های گلخانه‌ای، کیسه‌های سیلو و لوله‌های آبیاری است.
• صنایع مختلف: از مخازن و لوله پلی اتیلن سنگین برای کاربردهای صنعتی نظیر ذخیره‌سازی، حمل و نقل و پردازش مواد شیمیایی در کارخانجات و اجزای وسایل نقلیه استفاده می‌کنند. کابل‌های کششی، لوازم خانگی، ژئوممبران، سینی‌های یخ، پارچه‌های صنعتی و جلیقه‌های ضدگلوله را نیز می‌توانیم از مهم‌ترین کاربردهای این ماده بدانیم.
• کالاهای مصرفی: پلاستیک پلی اتیلن به علت قیمت پایین و قابلیت قالب‌گیری آسان در اشکال و اندازه‌های مختلف، کاربرد زیادی در زمینه ساخت کالاهای مصرفی نظیر اسباب بازی، محصولات مراقبت شخصی، بطری‌ها، ظروف آب میوه و شیر و ظروف زباله دارد.
• پزشکی: در کاربردهای پزشکی از محصولات متنوعی نظیر کیسه و لوله پلی اتیلن برای ذخیره‌سازی و انتقال دادن مایعات و گازهای پزشکی استفاده می‌کنند. عدم تخلخل این ماده و مقاومتش در برابر آلودگی باعث شده است که آن را برای ساخت کاترها و سایر محصولات پزشکی به کار ببرند.
• منسوجات: الیاف پلی اتیلن را برای انواع کاربردهای حوزه نساجی به کار می‌برند؛ از جمله: پوشاک، اثاثه، طناب، تورهای ماهیگیری، تورهای کشاورزی و فرش.

 

 

• صنعت تبلیغات: انواع پلی اتیلن را به علت امکان چاپ آسان بر روی آن‌ها در بنرها، پوسترها و تابلوها استفاده می‌کنند.
• صنعت بازیافت مواد اولیه: انواع این محصول را می‌توانیم بازیافت کنیم و در کاربردهای زیادی نظیر تولید الوار پلاستیکی، مبلمان باغ و سایر محصولات فضای باز به کار ببریم.

 

 

آیا انواع پلی اتیلن را می‌توانیم زیست‌تخریب بدانیم؟

خواص موادی نظیر پلاستیک پلی اتیلن باعث می‌شود تا برای بازیافت مناسب باشد؛ چرا که آن را می‌توانیم ذوب و به محصول دیگری تبدیل کنیم. از طرفی، مقاومتش در برابر آلودگی‌های شیمیایی و جذب مایعات به این معنی است که محصول بازیافتی حاوی ناخالصی‌های زیادی نخواهد بود. معمولاً بازیافت شماره 2 را برای HDPE و شماره 4 را برای LDPE به کار می‌برند. بسیاری از تأسیسات بازیافت می‌توانند هر دو نوع را برای استفاده مجدد پردازش کنند. البته با همه این اوصاف، این ماده را نمی‌توانیم زیست‌تخریب بدانیم و از این لحاظ کمی با اهداف توسعه پایدار فاصله دارد.

 

عوامل مؤثر بر قیمت پلی اتیلن کدامند؟

قیمت محصولاتی نظیر لوله پلی اتیلن عمدتاً وابسته به موارد زیر است.

• قیمت نفت خام: پلاستیک پلی اتیلن را از اتیلن می‌سازند که ماده اولیه‌ای مشتق شده از نفت خام است. در نتیجه، تغییرات قیمتی نفت خام می‌تواند مستقیماً بر قیمت پلی اتیلن تأثیر بگذارد.
• شرایط عرضه و تقاضا: چنانچه تقاضا برای پلی اتیلن در بازار زیاد و عرضه‌اش محدود باشد، ممکن است قیمت این محصول افزایش یابد و بالعکس.
• هزینه‌های تولید: هزینه‌های مستقیم و غیرمستقیم تولید انواع پلی اتیلن از جمله هزینه‌های انرژی، نیروی کار و مواد اولیه در تعیین قیمت آن نقش دارند.
• نوسانات نرخ ارز: تغییرات نرخ ارز در کشورهای واردکننده محصولات پلی اتیلنی می‌تواند بر شرایط قیمتی پلاستیک پلی اتیلن تأثیر بگذارد. افزایش ارزش ارز محلی ممکن است به کاهش قیمت پلی اتیلن در بازار جهانی منجر شود.
• قوانین و مقررات: برخی تغییرات قوانین و مقررات مربوط به تولید و صادرات پلی اتیلن نیز می‌توانند بر قیمت آن تأثیر بگذارند. به‌عنوان مثال، افزایش مالیات‌ها یا تعرفه‌ها می‌تواند به افزایش قیمت پلی اتیلن منجر شود.

 

کلام پایانی

انواع پلی اتیلن سبک و سنگین را باید از پرکاربردترین مواد در سطح جهان بدانیم که هر کدام خواص و کاربردهای مخصوصی دارند. پلاستیک پلی اتیلن با ساختارهای مولکولی، خواص مکانیکی، قابلیت بازیافت و استحکامش در صنایع مختلفی کاربرد دارد. موادی نظیر کیسه، مخازن و لوله پلی اتیلن مقاومت شیمیایی بسیار زیادی در برابر اسیدها و قلیاها دارند. اما تنها کاربرد پلی اتیلن نیست که آن را پرطرفدار کرده، بلکه جنبه دیگری از آن را باید در مزایای این محصول به شرح زیر بجوییم:

• هزینه کم
• تطبیق‌پذیری
• وزن کم
• مقاومت در برابر رطوبت
• استحکام
• عایق بودن
• امکان چاپ
• اثرات زیست‌محیطی کم

منبع

• https://designetics.com/blog/what-are-polyethylene-plastics-types-differences-