پلی اتیلن چیست؟ - بخش دوم

پلی اتیلن چیست؟ خواص، انواع و کاربردها - بخش دوم

فرآیند تولید پلی اتیلن

تولید پلی ‌اتیلن ازطریق پلیمریزاسیون افزایشی گاز اتیلن در راکتورهای صنعتی در مقیاس بزرگ انجام می‌شود. روش خاص تولید پلی ‌اتیلن، کاتالیزور و شرایط راکتور (دما، فشار) تعیین کننده گرید نهایی هستند. پاسخ به این سوال که پلی‌ اتیلن چه نوع پلیمریزاسیونی را تجربه می‌کند، به گرید مورد نظر بستگی دارد:

الف. روش‌های پلیمریزاسیون:

پلیمریزاسیون رادیکال آزاد با فشار بالا (تا ۳۰۰۰ بار) برای تولید پلی اتیلن سبک (LDPE) استفاده می‌شود که منجر به ساختار مولکولی شاخه‌دار تصادفی نیز خواهد شد. از پلیمریزاسیون کاتالیزوری که در دماها و فشارهای بسیار پایین‌تری عمل می‌کند، برای تولید پلی اتیلن سنگین (HDPE) و پلی اتیلن سبک خطی (LLDPE) استفاده می‌شود و ساختارهای خطی‌تر و کریستالی‌تر با شاخه‌داری کنترل‌ شده ایجاد می‌کند.

ب. فناوری‌های راکتور:

1. فرآیند دوغابی: این فرآیند که برای HDPE کاربرد دارد، شامل پلیمریزاسیون اتیلن در یک رقیق ‌کننده هیدروکربن مایع است که در آن پلی اتیلن (PE) حاصل شده به صورت ذرات جامد تشکیل می‌شود.

2. فرآیند فاز گازی: رایج‌ترین روش برای تولید HDPE و LLDPE است که در آن اتیلن گازی روی یک بستر سیال کاتالیزور پلیمریزه می‌شود.

3. فرآیند محلول: برای برخی از گریدهای خاص استفاده می‌شود. در این روش، اتیلن در دمای بالا در یک حلال حل شده و پلیمریزاسیون در فاز مایع رخ می‌دهد.

پ. کاتالیزورهای کلیدی

توسعه کاتالیزورهای پیشرفته انقلابی در تولید پلیمر PE بود.

1. کاتالیزورهای زیگلر-ناتا: این کاتالیزورها تولید HDPE و LLDPE با ساختارهای کنترل‌ شده را امکان‌ پذیر می‌کنند که معمولا منجر به توزیع وزن مولکولی (MWD) وسیعی می‌شود.

2. کاتالیزورهای فیلیپس: این کاتالیزورهای مبتنی بر کروم که مهم‌ترین کاربرد آنها در تولید HDPE است، به دلیل تولید رزین‌هایی با سفتی و ESCR عالی شناخته می‌شوند.

3. کاتالیزورهای متالوسن: دسته جدیدتری از کاتالیزورهای تک جایگاهی هستند که امکان کنترل دقیق بر ساختار پلیمر و ترکیب کومونومر را فراهم نموه و موادی با MWD کم و خواص بهبود یافته مانند استحکام و شفافیت تولید می‌کنند.

کاربردهای کلیدی و صنعتی پلی اتیلن

باتوجه به تطبیق‌ پذیری پلی اتیلن، آن را باید یکی از پرکاربردترین پلاستیک‌ها در صنایع مدرن دانست. پلی اتیلن در چه مواردی استفاده می‌شود؟ از کیسه‌های پلاستیکی ساده گرفته تا اجزای صنعتی با کارایی بالا، پلی‌ اتیلن به دلیل دوام، مقاومت شیمیایی و سبکی کاربردهایی در زمینه‌های مختلف ازجمله موارد ذکر شده دارد.

1. صنعت بسته ‌بندی: کاربرد غالب پلی‌ اتیلن در صنعت بسته ‌بندی است. از فیلم‌های کیسه‌ای پلی ‌اتیلن (LDPE و LLDPE) در موارد متعدد، از بسته‌ بندی مواد غذایی و بسته ‌بندی‌های شرینک گرفته تا آسترهای صنعتی و کیسه‌های سنگین، استفاده می‌شوند. در بسته ‌بندی‌های سفت و سخت، بطری‌ها و ظروف ساخته شده به روش قالب گیری شده با دمشی از HDPE استفاده می‌شود. همچنین PE به دلیل مقاومت و استحکام شیمیایی عالی برای ساخت بطری شیر، آبمیوه، مواد شوینده و مواد شیمیایی صنعتی استاندارد است.

2. ساخت و ساز و زیرساخت: پلی اتیلن به دلیل مقاومت در برابر رطوبت، مواد شیمیایی و ضربه نقش مهمی در صنعت ساخت و ساز ایفا می‌کند. لوله‌های PE و HDPE معمولا برای توزیع آب و گاز استفاده می‌شوند و دوام و مقاومت در برابر نشتی را تضمین می‌کنند. برخلاف ژئوممبران‌ها که موانع اساسی برای پروژه‌های دفن زباله و ساخت و ساز هستند، مواد عایق ساخته شده از پلی اتیلن به حفظ راندمان انرژی کمک می‌کنند.

3. پزشکی و مراقبت‌های بهداشتی: در صنعت پزشکی، پلی ‌اتیلن به دلیل استریل بودن و زیست ‌سازگاری‌اش ارزشمند است. لوله‌های پزشکی و سینی‌های جراحی، حمل و نقل و ذخیره‌ سازی ایمن مایعات را تضمین می‌کنند. پروتزها و ایمپلنت‌های ارتوپدی، به ویژه آنهایی که از پلی ‌اتیلن با وزن مولکولی فوق‌ العاده بالا (UHMWPE) ساخته شده‌اند، دوام و سازگاری خوبی با بدن انسان دارند. علاوه براین، بسته ‌بندی استریل برای داروها به محافظت از داروها در برابر آلودگی کمک می‌کند.

4. کالاهای مصرفی: پلی‌ اتیلن کاربرد گسترده‌ای در تولید وسایل خانگی روزمره مانند ظروف نگهداری، وسایل آشپزخانه و اسباب‌ بازی‌ها دارد. پارچه پلی ‌اتیلن یک ماده رایج در تولید لباس‌های ضد آب است که آن را برای بارانی و تجهیزات فضای باز ایده‌آل می‌کند. سبکی و انعطاف ‌پذیری آن نیز آن را برای ساخت تجهیزات تفریحی و محصولات خانگی بادوام مناسب می‌کند.

5. خودرو و حمل و نقل: صنعت خودرو از خواص سبکی و مصرف سوخت بهینه پلی ‌اتیلن بهره‌مند می‌شود. این ماده در مخازن سوخت، فضای داخلی خودرو و آسترهای محافظ استفاده می‌شود. پلی‌ اتیلن با کاهش وزن خودرو، به بهبود راندمان سوخت و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک کرده و این ویژگی آن را به انتخابی سازگار با محیط زیست تبدیل می‌کند.

6. الکترونیک و کاربردهای الکتریکی: پلی‌ اتیلن به عنوان یک عایق عالی برای سیم‌ها و کابل‌ها عمل کرده و از خطرات الکتریکی جلوگیری می‌کند. پوشش‌های محافظ ساخته شده از پلی اتیلن برای دستگاه‌های الکترونیکی ایمنی را افزایش می‌دهند و همچنین، بسته‌ بندی نیمه‌ هادی‌ها طول عمر قطعات الکترونیکی را نیز تضمین می‌کنند.

7. کشاورزی و کاربردهای زیست ‌محیطی: کشاورزان برای فیلم‌های گلخانه‌ای، ورق‌های مالچ‌ پاشی و محلول‌های آبیاری به پلی ‌اتیلن متکی هستند. لوله‌های پلی‌ اتیلن به طور گسترده در سیستم‌های آبیاری قطره‌ای استفاده می‌شوند و توزیع کارآمد آب را تضمین می‌کنند. علاوه براین، تلاش‌هایی برای توسعه جایگزین‌های زیست ‌تخریب ‌پذیر و قابل بازیافت برای به حداقل رساندن تأثیرات زیست ‌محیطی درحال انجام است.

8. کاربردهای تخصصی و با کارایی بالا: پلی ‌اتیلن در کاربردهای فناوری پیشرفته ازجمله تولید جلیقه‌های ضد گلوله ساخته شده از الیاف UHMWPE، قطعات هوافضا و فیلامنت‌های چاپ سه ‌بعدی یافت می‌شود. این کاربردهای تخصصی نشان دهنده استحکام، سازگاری و پتانسیل نوآوری پلی اتیلن هستند.

عرضه، بسته ‌بندی و تجارت جهانی پلی اتیلن

بسته‌ بندی: گریدهای پلی ‌اتیلن معمولا در کیسه‌های ۲۵ کیلوگرمی، پالت ‌بندی شده و برای امنیت و سهولت در جابجایی، بسته‌ بندی شرینک می‌شوند. برای سفارشات با حجم زیاد، پلی اتیلن در کیسه‌های جامبو (سوپر بگ) ۱۰۰۰ کیلوگرمی یا ۱۲۵۰ کیلوگرمی را به منظور بهینه ‌سازی جابجایی، کاهش ضایعات بسته‌ بندی و ساده ‌سازی بارگیری در سیلوهای تولید بسته بندی می‌شود.

لجستیک و صادرات: حمل پلی اتیلن در محموله‌های کانتینری با ظرفیت بارگیری استاندارد ۱۸ تا ۲۶ تن در هر کانتینر ۲۰ فوتی یا ۴۰ فوتی، بسته به نوع و بسته‌ بندی محصول است تمام محموله‌ها با اسناد جامع ازجمله گواهی آنالیز (COA) که ویژگی‌های خاص هر محموله را شرح می‌دهد، همراه هستند تا ثبات کیفیت و ترخیص بدون مشکل از گمرک تضمین شود. در تمام اینکوترمزهای اصلی حمل و نقل (FOB، CIF وغیره) بایستی مهارت داشته باشید تا بتوانید استراتژی‌های متنوع تدارکات مشتریان را برآورده کنید.

اثرات زیست‌ محیطی و بازیافت پلی‌ اتیلن

اگرچه پلی ‌اتیلن بسیار بادوام است اما تأثیر زیست‌ محیطی آن در جهانی که به سمت اقتصاد چرخشی حرکت می‌کند، یک نگرانی حیاتی است. پلی ‌اتیلن ماده‌ای با قابلیت بازیافت بالا است، به طوری که HDPE و LDPE/LLDPE به طور گسترده ازطریق بازیافت مکانیکی مورد پردازش مجدد قرار می‌گیرند. این فرآیند شامل جمع ‌آوری، مرتب‌ سازی (سورتینگ)، خرد کردن، شستشو، ذوب و گلوله‌ سازی مجدد (ریپلت) مواد است. از پلی ‌اتیلن بازیافتی برای ساخت بطری‌های غیرخوراکی، الوار پلاستیکی، لوله‌ها، مواد کامپوزیتی و کیسه‌ها استفاده می‌شود. صنعت بازیافت همچنان با پلی ‌اتیلن زیستی (مشتق شده از منابع تجدید پذیر مانند نیشکر) و فناوری‌های پیشرفته بازیافت (شیمیایی) مانند پیرولیز، که می‌تواند زباله‌های پلاستیکی مخلوط را به یک ماده اولیه ارزشمند برای تولید پلیمرهای جدید تبدیل کند، به نوآوری ادامه می‌دهد. این تلاش‌ها برای کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و به حداقل رساندن زباله‌های پلاستیکی بسیار مهم هستند.

به طور خلاصه، از ترکیب ساده پلی ‌اتیلن گرفته تا طیف وسیع کاربردهای پلی ‌اتیلن، این ماده به عنوان یکی از مهم‌ترین نوآوری‌ها در علم مدرن شناخته شده است. ترکیب بی‌نظیر آن از استحکام، مقاومت شیمیایی، هزینه پایین و فرآیندپذیری تضمین می‌کند که این ماده همچنان یک منبع حیاتی برای صنایع در سراسر جهان باقی خواهد ماند. برای هر تولیدکننده درک تفاوت‌های ظریف بین انواع مختلف پلی ‌اتیلن و خواص خاص آنها، کلید بهینه ‌سازی عملکرد محصول، تضمین کیفیت و استفاده از پتانسیل کامل آن برای هر کاربردی است.