بررسی کاربردهای گرانول پلی اتیلن | انواع گرانول ها | استفاده در تولید لوله های پلی اتیلن

در دهه های اخیر استفاده از پلاستیک در صنایع مختلف رشد چشم گیری داشته است. به طوری که امروزه حدود شصت نوع پلیمر و مشتقات آن در بازار عرضه میشود و روز به روز هم در حال افزایش است‌.

یکی از اشکال پلیمر “گرانول” است که در پتروشیمی بصورت دانه تولید می شود که برای مصارف و کاربردها باید ابتدا ذوب و بعد شکل دهی شود. دلیل استفاده از گرانول، سهولت استفاده در تولید است؛ پودرها در هوا پراکنده می‌شوند و علاوه بر آلودگی محیط کارگاه و مشکلات تنفسی که ایجاد می‌کنند، میزان زیادی از ماده نیز هدر می‌رود، اما گرانول این مشکلات را ندارد. علاوه بر این، سیستم دستگاه‌های شکل‌دهی پلاستیک به گونه‌ای طراحی شده است که بهتر است مواد اولیه آن به شکل گرانول باشد.

بنابراین تولیدکننده‌ها ترجیح می‌دهند به جای استفاده از پودرهای پلیمری، از شکل گرانولی آن استفاده کنند .

از مهمترین و پرکاربردترین گرانول‌ها می‌توان به✔️گرانول پلی اتیلن و ✔️ گرانول پلی پروپیلن اشاره کرد .

در حال حاضر گرانول های پلی اتیلن، جزء لاینفک صنعت پلاستیک محسوب می شوند. گریدهای تجاری PE63، PE80 و PE100 از معروف ترین گرانول های پلی اتیلن های موجود در بازار جهانی هستند که در ساخت و تولید انواع پلاستیک ها مورد استفاده قرار می گیرند.

گرانول پلی اتیلن چیست؟

گرانول پلی اتیلن pe نوعی ساختار بوده که در پلیمر ها وجود دارد .

پلی اتیلن ها از دسته پلیمر های گرمانرم محسوب میشوند و به محض رسیدن به نقطه ذوب به مایع تبدیل میشوند و همچنین به محض رسیدن به نقطه انجماد فرایند منجمد شدن اتفاق می افتد. سنتز شیمیایی اتیلن که از نفت خام بدست می آید را میتوان پلی اتیلن نامید که به اختصار PE و یا polythene می نامند.

ساختار گرانول نیز تنها به نوع خاصی اطلاق شده که شکل گلوله ای داشته اما در واقع جنس مولکولی آن می تواند متفاوت باشد. پلیمری که با علامت اختصاری pe شناخته می شود جزء پر مصرف ترین پلیمر ها در دنیا بوده که متعلق به خانواده پلی الفین و از دسته ترموپلاستیک ها می باشد. این ماده نشانگر بزرگترین گروه ضایعات پلاستیکی بوده به طوری که در حال حاضر کاربردهای فراوانی در صنعت بسته بندی دارد.

از گرانول پلی اتیلن PE به صورت گسترده در ساخت کیسه ها و دبه ها، قاشق های پلاستیکی، بطری های شیر و غیره استفاده می شود.

گرید های گرانول پلی اتیلن شامل دسته‌های زیر هستند:

• گرانول سبک تزریقی
• گرانول سنگین تزریقی
• گرانول سنگین بادی
• گرانول پلی اتیلن سبک خطی

ساختار گرانول پلی اتیلن(PE)

گرانول پلی اتیلن پلیمرهایی با وزن مولکولی بالاتر از ۶۰۰۰ هستند که درصنعت پلاستیک بیشترین حجم مصرف را به خود اختصاص می‌دهند. پلی اتیلن شامل ساختار بسیار ساده‌ای است، به‌طوری‌که ساده‌تر از تمام پلیمرهای تجاری است. یک مولکول پلی اتیلن زنجیر بلندی از اتم‌های کربن است که به هر اتم کربن دو اتم هیدروژن چسبیده‌است.

ویژگی های گرانول پلی اتیلن

• چگالی : چگالی انواع پلی اتیلن‌ها در محدودهٔ ۰٫۹۱۰ تا ۰٫۹۶۵ است و علت اینکه آن را تا سه رقم اعشار ذکر می‌کنند این است که ۰٫۰۰۳ تغییر در چگالی باعث تغییر قابل توجه‌ای در ویژگی‌ها می‌شود. به‌طور کلی با افزایش چگالی، خطی بودن، سفتی، استحکام کششی، استحکام پارگی، دمای نرم شدن، شکنندگی، عمر خمشی، تمایل به ترک برداشتن افزایش می‌یابد. پلی اتیلن‌ها بسته به چگالی، به چهار گونه پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE)، پلی اتیلن با چگالی کم خطی (LLDPE)، پلی اتیلن با چگالی متوسط (MDPE) و پلی اتیلن با چگالی زیاد (HDPE) تقسیم می‌شوند

• نمایهٔ مذاب : کاربردی‌ترین نشانهٔ ارتباط دهندهٔ ویژگی‌های پلی اتیلن به متوسط وزن مولکولی است. شاخص جریان مذاب، وزن پلی اتیلنی (بر حسب گرم ) است که در عرض ده دقیقه از میان یک روزنهٔ (Die) با عرض و طول ثابت در دمای ۱۹۰ درجه سانتیگراد بیرون می‌آید، و این در حالی است که وزنهٔ استانداردی بر روی پیستون محفظهٔ رانش که حاوی حدود سه گرم پلی اتیلن است، قرار دارد. شاخص جریان مذاب تا حدودی (اما نه دقیق) نسبت معکوس با گرانروی مذاب دارد. بنا بر این با افزایش وزن مولکولی متوسط، کاهش می‌یابد. شاخص جریان مذاب بالاتر، نشان دهندهٔ روانی بیشتر در دماهای فرآورش است. این نماد در اصل برای نشان دادن ویژگی‌های سیلانی (روانی) به عنوان معیاری از قابلیت اکسترود شدن است. به‌طور کلی با افزایش شاخص جریان مذاب، استحکام کششی، مقاومت پارگی، دمای نرم شدن و چقرمگی پلی اتیلن کاهش می‌یابد.

• توزیع وزن مولکولی : توزیع وزن مولکولی (Mw/Mn) نیز اثر بارزی بر روی ویژگی‌ها دارد. با افزایش نسبت Mw/Mn استحکام کششی، دمای نرم شدن و چقرمگی کاهش می‌یابد و شکنندگی و تمایل به ترک برداشتن افزایش می‌یابد.

کاربرد های گرانول پلی اتیلن

مهم ترین کاربردهای گرانول پلی اتیلن عبارتند از:

• استفاده در صنعت بسته بندی کالا – انواع پالت بسته بندی، پلاستیک ها، نوارهای تسمه بسته بندی، بست های جعبه های بسته بندی، سبدهای پلاستیکی و …
•  استفاده در صنایع خودرو – باک بنزین خودروها، برخی از اتصالات خودرو، برخی از قطعات داخلی اتاقک خودرو
• استفاده در صنایع لوازم خانگی و منزل – تولید انواع بطری، تولید ظروف آشپزخانه، قطعات پلاستیکی لوازم خانگی، اسباب بازی کودکان و …
•  استفاده در صنایع برق و مخابرات – تولید محافظ کابل، روکش کابل برق و مخابرات
• استفاده در صنایع پزشکی و دارویی – تولید مخازن پلی اتیلن برای نگهداری داروها و مواد بهداشتی، انواع لوازم پر مصرف پلاستیک در حوزه پزشکی و سلامت
• استفاده در صنعت عایق و پوشش – تولید فیلم های پلی اتیلن به عنوان عایق رطوبت در گلخانه ها، تولید فیلم پلی اتیلن در بسته بندی مواد غذایی، تولید عایق های ساختمانی
• استفاده در صنایع آب و فاضلاب، نفت و مواد شیمیایی – تولید لوله پلی اتیلن آبرسانی و انتقال فاضلاب، تولید مخان پلی اتیلن نگهداری مواد شیمیایی، تولید انواع سپتیک تانک، ساخت لوله های انتقال دهنده مواد شیمیایی و …

انواع گرانول پلی اتیلن

۱-گرانول پلی اتیلن سبک (LDPE) :

این پلی‌ اتیلن دارای زنجیری شاخه‌دار است. و زنجیرهای LDPE نمی‌توانند به خوبی با یكدیگر پیوند برقرار كنند .بنابراین دارای نیروی بین مولكولی ضعیف و استحكام كششی كمتری است.

این نوع پلیمر، دارای انعطاف‌پذیری بالایی است و امكان تجزیه بوسیله میكروارگانیسم‌ها وجود دارد. به دلیل فشردگی كم و پایین مولكولی از دانسیته پایین برخوردار است كه همین امر، موجب افزایش انعطاف‌پذیری آن می­شود. بیش از پنجاه درصد از تولید گرانول سبک در تولید فیلم و ورق جهت مصرف در روكش­های طلقی شفاف، آسترهای بسته­ بندی، كاورها و چمدان‌ها و ساخت ظروفی مانند بطری‌های تحت فشار استفاده می­ شود .

2-گرانول پلی اتیلن سنگین (HDPE) :

تقریبا اولین پلاستیک‌هایی که به وجود آمدند از نوع پلی اتیلن سنگین بودند.

زنجیره مولكولی در این نوع پلیمرها ، فشرده است كه همین عامل، باعث افزایش دانسیته آن می‌شود. این نوع پلیمرها مقاومت خوبی در برابر مواد شیمیایی دارند. اما مقاومت ضربه‌ای كمتری نسبت به پلی اتیلن سبك دارند.

از این نوع پلیمر در انواع محصولات تجارتی مانند ظروف نگهدارنده سوخت، صندلی‌های مورد استفاده در فضای باز، اسباب‌بازی‌ها، لوله‌های انتقال آب فشار قوی، لوله انتقال فاضلاب استفاده می‌شود. از انواع معروف گرانول پلی اتیلن سنگین، می‌توان به گرانول سنگین تزریقی و گرانول سنگین بادی اشاره کرد.

3-گرانول پلی اتیلن خطی(LLDP) :

این نوع پلی‌اتیلن دانسیته کمتری نسبت به پلی‌اتیلن سبك دارد. و در مقابل پارگی و سوراخ شدن مقاومت، استحكام وكشش بهتری را نشان می‌دهد.

۴-پلی اتیلن ترفتالات :

از پلی اتیلن ترفتالات در بسیاری از کشورها برای تولید الیاف پلی استر ۷۰ درصد ، رزین بطری ۲۲ درصد ، فیلم ۶ درصد و رزین های پلی استر مهندسی ۲ درصد استفاده می‌شود .

اما در کشورمان ، از این نوع پلیمر بیشتر بیشتر به منظور ساخت بطری های نوشیدنی های استفاده میشود، زیرا این بطری ها مقاومت بالایی در برابر شکستگی، دما و نفوذ گازها دارند همچنین نسبت به بطری های شیشه ای و فلزی وزن کم و قیمت ارزانتری دارند‌. بنابراین استفاده از رزین در تولید بطری های پلاستیکی کاربرد گسترده ای پیدا کرده است.

مزایای گرانول پلی اتیلن

• مقاومت بالا در برابر ضربه
• مقاومت در برابر مواد شیمیایی
• قیمت ارزان
• به راحتی اکسید نمی شود و پایداری بالایی دارد.

معایب گرانول پلی اتیلن

تنها عیب گرانول پلی اتیلن این است به دلیل نیروی بین مولکولی کمی که دارد، دارای دمای ذوب نسبتا پایینی است. و در دمای بالای ۲۷۰ درجه سانتی گراد و همچنین تحت اشعه uv اکسید شده و تخریب می شود.

جمع بندی

گرانول PE از پلیمر پلی اتیلن که یکی از پلیمرهای گرمانرم است ساخته می‌شود. سالانه بالغ بر 50 ملیون تن از این پلیمر در سراسر جهان تولید می‌شود. گرانول پلی اتیلن به صورت دانه‌های بلوری شکل تشکیل می‌شود. این تغییر شکل گرانول باعث ایجاد قابلیت ذخیره سازی بیشتری از پلی اتیلن می‌گردد. گرانول پلی اتیلن به صورت‌ خطی، سبک و سنگین به بازار عرضه‌ می‌شود. انواع گرانول پلی اتیلن کاربردهای وسیعی در بخش‌های مختلف صنعت پلاستیک سازی دارد. هر کدام از انواع گرانول پلی اتیلن بر حسب نوع مصرف دارای گریدهای خاصی است.