کاربرد انواع گریدهای پلی‌اتیلن LLD ،HD و LD (کاربرد پلی‌اتیلن)

    پلی‌اتیلن (پلی‌­اتن یا پلی­‌تن) مهم‌ترین پلاستیک در جهان است و هر ساله بیش از 80 میلیون تن تولید می‌شود. به‌دلیل تنوع گونه‌های پلی اتیلن، این پلیمر کاربردهای وسیعی دارد و با انتخاب گرید متناسب با کاربرد پلی‌اتیلن، می‌توان هم‌زمان به خواص مکانیکی و قیمت مناسب دست یافت. همان‌طور که در بخش اول بیان شد، پلی‌اتیلن‌ها بر اساس چگالی به سه گرید اصلی سنگین (HD)، سبک خطی (LLD) و سبک (LD) تقسیم می‌شوند. از ویژگی‌های این پلیمر این است که سمی نبوده و معمولاً در صنایع غذایی به‌کار می‌رود. در جدول 1، کاربرد و استفاده نهایی انواع گریدهای پلی‌اتیلن مشاهده می‌شود:

جدول 1: نمونه‌های استفاده از پلی‌اتیلن

    یکی از مهم‌ترین کاربرد‌های انواع گریدهای پلی‌اتیلن، ساخت انواع مستربچ افزودنی، رنگی و پرکننده است. باید توجه داشت با توجه به گریدهای مختلف پلی‌اتیلن، کاربری آنها در ساخت قطعات پلاستیکی متفاوت است. در شکل 1، نمونه‌ای از کاربرد هر یک از گریدهای پلی‌اتیلن نشان داده شده است:

با وزن مولکولی بسیار بالا (UHMWPE)	با دانسيته بالا (HDPE)	متوسط (MDPE)
سبك خطي (LLDPE)	سبک با دانسيته پايين (LDPE)	با اتصالات عرضی (PEX)

شکل 1. کاربرد انواع گریدهای پلی‌اتیلن در ساخت قطعات پلاستیکی

انواع روش‌های شکل‌دهی پلی‌اتیلن‌ها بر اساس کاربرد نهایی

    تنوع خواص فیزیکی و مکانیکی و در نتیجه گریدهای مختلف پلی‌اتیلن باعث شده که این پلیمرها در محدوده وسیعی از کاربردها مورد استفاده قرار گیرند. مهم‌ترین تقسیم‌بندی پلی‌اتیلن‌ها بر اساس چگالی آنها است. از طرف دیگر، پارامتر اساسی برای انتخاب گرید مناسب پلیمرها، شاخص جریان مذاب است. نموداری که در شکل 2 مشاهده می‌شود، دید اولیۀ مناسبی برای انتخاب گرید مناسب پلی‌اتیلن به ما می‌دهد:

شکل 2. تقسیم‌بندی گریدهای پلی‌اتیلن براساس چگالی و شاخص جریان مذاب

    باید توجه داشت که با توجه به کاربرد نهایی و گرید پلی‌اتیلن مصرفی، روش شکل‌دهی آن نیز متفاوت است. همان‌طور که در شکل 3 مشاهده می‌شود، LLDPE و LDPE عمدتاً برای ساخت فیلم بسته‌بندی و عایق حرارتی استفاده می‌شوند. HDPE نیز از طریق قالب‌گیری دمشی برای ساخت ظروف نگهداری مواد شیمیایی مانند مایع شوینده و ظروف استوانه‌ای شکل برای بسته‌بندی صنعتی به‌کار می‌رود. این گرید پلی‌اتیلن به‌صورت لوله نیز شکل‌دهی می‌شود.

HDPE	LDPE/LLDPE

شکل 3. کاربردهای پلی‌اتیلن

    در اکثر روش‌های فرآوری، گرانول‌های پلی‌اتیلن را از طریق قیف درون سیلندری می‌ریزند تا گرم شوند. درون این سیلندر یک پیچ دوار، توده مذاب را با فشار از خروجی انتهای آن، به بیرون می‌راند که در آن‌جا قبل از سرد شدن و جامد شدن پلی‌اتیلن، می‌توان آن را به محصولات مختلف تبدیل کرد. این سیلندر دارای پیچ که برای ذوب مواد به‌کار می‌رود، اکسترودر نامیده می‌شود. این روش، در ساخت صندلی‌های باغ، رویه پیچ، دستگیره در یا بطری‌های فشاری و … در شکل و اندازه‌های مختلف ممکن است. همان‌طور که در شکل 4 مشاهده می‌شود، در حین فشار دادن، مواد می‌توانند صاف شده و تبدیل به صفحه شوند یا کشیده شده و به‌صورت فویل شکل‌دهی شوند. به‌طور کلی، روش‌های شکل‌دهی عبارتند از قالب‌گیری (به دو روش تزریقی و دمشی)، فویل (به دو روش دمشی و سطحی)، ورقه و و فوم. لازم به ذکر است که می‌توان از خروجی اکسترودر نیز به‌طور مستقیم برای ساخت قطعات ساده بهره برد.

شکل 4. شمای کلی اکسترودر و انواع شکل‌های پلاستیک

1. قالب‌گیری: شکل‌دهی به‌روش قالب‌گیری از طریق تزریق، دمش و چرخش امکان‌پذیر است. با تزریق مذاب به قالب می‌توان محصولات بزرگ و کوچک مانند درپوش، پوشش، دستگیره، وسایل باغ، سبد و ظروف سبزی، میوه و ضایعات باغ را تولید کرد. قالب‌گیری دمشی نیز طی چهار مرحله اکستروژن، بسته شدن قالب، دمش و خروج محصول نهایی انجام می‌گیرد. این روش برای ساخت بطری‌ها به‌کار می‌رود. در شکل 5، کلیه مراحل قالب‌گیری دمشی و محصولات نهایی آن مشاهده می‌شود. روش قالب‌گیری چرخشی نیز روش خوبی برای ساخت اشیای بزرگ تو خالی مانند ظروف بزرگ یا اتاقک‌های کوچک است. در این روش پودر پلی‌اتیلن درون قالب داغ ریخته می‌شود و با چرخش شدید آن، شکل‌دهی و ساخت محصول نهایی انجام می‌گردد.

شکل 5. مراحل قالب‌گیری دمشی و محصولات نهایی آن

2. ساخت فویل: فویل‌های پلی اتیلن نیز به دو روش دمشی و صفحه‌ای ساخته می‌شوند. در روش دمشی، همان‌طور که در شکل 6 مشاهده می‌شود، در جهت ورود مواد مذاب، هوای فشرده دمیده می‌شود. پس از خنک‌ شدن میل‌ها، فویل دو لایه روی هم قرار گرفته و رول می‌شوند. این روش برای ساخت کیسه‌های زباله و حمل و نقل بسیار مناسب هستند.

شکل 6. شمای دستگاه تولید فویل به‌روش دمشی و محصولات نهایی آن

    در روش سطحی ساخت فویل، مواد مذاب از طریق عبور از خروجی بسیار باریکی فشرده می‌شوند و با عبور از روی کلندرهای متوالی به‌شکل تک‌لایه شکل‌دهی می‌شوند. این لایه بسیار نازک، رول شده و سریعاً سرد می‌گردد. این نوع فویل‌ها برعکس فویل‌های دمشی، تنها در یک جهت امکان کشیدگی دارند. فویل سطحی اغلب برای چسباندن روی لایه‌های مواد دیگر به‌کار می‌رود. این شکل‌دهی در طی مراحل اکستروژن، کلندرینگ و شکل‌دهی حرارتی انجام می‌گردد. در شکل 7، مراحل شکل‌دهی این روش و محصولات نهایی آن مشاهده می‌شود.

شکل 7. شمای دستگاه تولید فویل به‌روش صفحه‌ای و محصولات نهایی آن

3. ساخت ورقه: شکل‌دهی برای ساخت ورقه، کاملاً مشابه روش سطحی ساخت فویل است، با این تفاوت که در این جا ضخامت نمونه بیش‌تر است. ورقه‌های پلی‌اتیلن اغلب در ساخت اشکال برجسته به‌کار می‌روند.

4. ساخت فوم با کاربرد عایق: پلی‌اتیلن ماده‌ای است که به‌عنوان عایق حرارتی یا الکتریکی بسیار شناخته شده است. فوم، با افزودن ماده فوم یا گاز به پلی‌اتیلن مذاب ایجاد می‌شود. این مواد به‌دلیل ساختار سلولی، برای کاربرد عایق حرارتی بسیار مناسب هستند. همه گریدهای پلی‌اتیلن را می‌توان به‌حالت فوم فرآوری کرد که در شکل 8، انواع آن مشاهده می‌شود.

با وزن مولکولی بسیار بالا (UHMWPE)

با دانسيته بالا (HDPE)

سبك خطي (LLDPE)

سبک با دانسيته پايين (LDPE)

با اتصالات عرضی (PEX یا XLPE)

شکل 8. کاربرد انواع گریدهای پلی‌اتیلن در ساخت فوم

افزودنی‌ها

    پلی‌اتیلن گاهی می‌تواند به‌همان شکل طبیعی فرآوری شود، اما در بیش‌تر مواقع، ماده دیگری نیاز است تا آن را متناسب با کاربرد خاصی اصلاح کند. مواد افزودنی در بهبود استحکام سایشی، مقاومت در برابر UV، جلوگیری از اشتعال‌پذیری، رنگ آمیزی آنها و لیزکنندگی فیلم‌ها کاربرد دارند.

پلی‌اتیلن، پلیمر ارزشمند امروز و فردا

    پلی‌اتیلن جزء ضروری زندگی امروز است و در بازار جهانی امروز، موقعیتی پایدار دارد. این ماده نوآوری زیادی در زمینه مواد عایق‌بندی و بسته‌بندی دارد. این پلیمر بهترین گزینه برای نگه‌داری و حمل و نقل مواد غذایی است و کاربرد گسترده‌ای در پوشش‌ها، عایق کابل‌ها و بسته‌بندی دارد. به‌دلیل خواص ویژه پلی‌اتیلن، نمی‌توان گزینه بهتر با قیمت مناسب‌تر از آن یافت. این پلیمر سخت‌ترین آزمون‌های دوام، ایمنی، بهداشت و سازگاری با محیط زیست را گذرانده است. بدون شک نیاز به این محصولات روزبه‌روز افزایش خواهد یافت و همان‌طور که در شکل 9 مشاهده می‌شود، همه چیز گواه آن است که در آینده می‌توان انتظاری بیش از پیش از این پلیمر ارزشمند داشت. اما لازم به ذکر است که پلی‌اتیلن در همه موارد بهترین گزینه نیست. مثلاً برای کاربری لولا، پلی‌اتیلن دومین انتخاب است و بهترین پلیمر پلی‌پروپیلن است.

شکل 9. سرعت رشد نیاز جهانی پلی‌اتیلن