پلی اتیلن، درشت مولکول آلی است که از تکرار واحدهای سازنده مونومر اتیلن ساخته می شود. پلی اتیلن جزو مواد پر استفاده در تولید انواع محصولات پلاستیکی است. در این مقاله از چاپم کن به بررسی انواع تولید فیلم خام پلی اتیلن می پردازیم. با ما همراه باشید و همه سوالات خود را از ما بپرسید.
تولید فیلم خام پلی اتیلن :
پلی‌اتن‌ها یا پلی‌اتیلن‌ها خانواده‌ای از گرمانرمها هستند که از طریق پلیمریزاسیون گاز اتیلن (C2H4) به‌دست می‌آیند.فرایند تولید فیلم پلی اتیلن از مواد اولیه تا حالت نهایی با توجه به نوع کاربرد فیلم، به دو روش کواکستروژن بادی (Blown Film) و ریخته ای (Cast Film) تقسیم میشوند.
شیوه قرار گرفتن مونومرها در این زنجیره پلیمری باعث پدید آمدن خواص و ویژگی های گوناگونی در این پلیمر می گردد. به طور کلی پلی اتیلن به پلیمر اساسی و مهندسی در صنعت اطلاق می شود که در بسیاری از صنایع نظیر نفت و پتروشیمی، پلاستیک، آب و فاضلاب، لوله پلی اتیلن و ... مورد استفده قرار می گیرد. علاوه بر این پلیمر، سایر مواد پلیمرها مانند پلی پروپیلن، بوتادین استایرن، پلی وینیل کلراید و ... نیز در صنعت پلاستیک جایگاه ویژه ای دارند.
پلی اتیلن ها، رایج ترین مواد پلیمری هستند که امروزه در زندگی انسان ها نقش مهمی ایفا می کنند. انواع گریدهای صنعتی پلی اتیلن برای ساخت و تولید لوازم زندگی، صنعتی، تجاری و اداری مورد استفاده قرار می گیرند. امروزه بیش از 90 درصد محصولات پلاستیکی نظیر کیسه های بسته بندی، انواع ظروف پلاستیکی، انواع اتصالات و لوله پلی اتیلن و ... طیف وسیعی از محصولاتی هستند که از این پلیمر پرکاربرد ساخته می شوند.
تشريح فرايند توليد فيلم هاي چند لايه پلي اتيلنی :
توليدفيلم استرچ به روش کواکستروژن ريخته گرى در 6 مرحله اساسى صورت ميگيرد که در ذيل هر مرحله به تفکيک بررسى شده است.
1- تغذيه مواد :
ماده اوليه اصلى اين طرح يعنى گرانول پلاستيک پلى اتيلن خطى با وزن مخصوص پايين بايد از کيفيت خوبى برخوردار بوده و مطابق با استانداردهاى ذکر شده در فصل اول تست گردد. از جمله پارامترهاى قابل بررسى ميتوان از شاخص ذوب، دماى سرويس دهى، مقاومت در برابر اسيدها و قليايى ها، وزن مخصوص (چگالى) نام برد که مشخصات مورد بررسى طبق ويژگي هاى قيد شده در قسمت ويژگي هاى فنى محصول و مطابق استانداردها صورت خواهد گرفت.
پس از کنترل کيفى در اين مرحله گرانول پلى اتيلن خطى با وزن مخصوص پايين، با شاخص ذوب بالاى 2 توسط سيستم هاى خودکار و پمپ هاى پيستونى به داخل اکسترودرها تغذيه ميشود براى هر اکسترود يک سيستم تغذيه وجود دارد.
2-اکستروژن(ريخته گرى فيلم) :
در اين مرحله مواد پلاستيک توسط هيترها ذوب شده و سپس مواد مذاب پليمر از ميان يک سره (کله گى، قالب يا داى) شکاف دار عبورکرده و بر روى غلطکهاى خنک کننده که بلافاصله بعد از سره قرار دارند منتقل ميشود. تنظيم لبه هاى قالب از محل خنک کردن اهميت زيادى دارد در صورتيکه فاصله بيشتر باشد موجب پديده نکينک فيلم (کاهش عرض فيلم توليد شده نسبت به عرض فيلم خروجى از شکاف) ميشود.
معمولا لبه هاى قالب از محل خنک کردن در حدود 30 ميليمتر ميباشد. به منظور ايجاد وحفظ اندازه و عرض فيلم بايد از به هم ريختگى آن روى غلتک سرد جلوگيرى کرد. يک تيغه باد فيلم را در تماس با غلتک سرد قرار مى دهد و ديگر جت فشارى هوا، لبه هاى فيلم را به غلتک سرد ميخکوب ميکند.
در اين مرحله براى جلوگيرى از توليد ضايعات، افزايش کيفيت محصول توليد شده بايد فيلم ريخته شده از نقطه نظرهاى مختلف مانند ضخامت کنترل کشش فيلم، عدم چروک شدن آن، بريدگى، چسبندگى، ضخامت لايه ها و... کنترل گردد.
3- سه لايه و استرچ کردن :
فرآيند پوشش اکستروژن، شامل اکستروژن يک فيلم از مواد ترموپلاستيک و اتصال آن با يک زمينه در زمانى است که درشرايط ذوب قرار دارد. فرآيند پوشش اکستروژن نيز اکستروژن لايه يا فيلم است ارتباط بين لايه هاى چسبنده بوسيله حرارت تامين مي شود.
پلى اتيلن بيشترين کاربرد براى پوشش اکستروژن را دارد و داراى انديس جريان بالا است و براى مقاصد پوشش استفاده ميشود، به آساني جريان مى يابد و چسبندگى عالى دارد. در پوششاکستروژن، پلاستيک ازنوع قالب بشکل شکاف و به سمت پاييناکسترود ميشود، از بين يک جفت غلطک لاستيکى و فلزى عبور ميکند صفحه اى که قرار است پوشش شود (فيلم پايه) بين پوشش پلاستيکى ذوب شده و نورد لاستيکى قرار مي گيرد پوشش و فيلم پايه در حاليکه از بين غلتک ها عبور مى کنند و به هم وصل و متصل ميشوند.
فيلم پايه پوشش داده شده با عبور از نورد فلزى خنک و سپس پليسه گيرى و رول ميگردد. دماى رزين ذوب شده را بالا نگه مى دارند تا چسبندگى خوبى داشته باشد. براى پلى اتيلن خطى با وزن مخصوص پايين اين دما بين 260 صفحه اى که قرار است پوشش شود در تماس باشد. در اين مرحله فيلم سه لايه با استفاده از رول ها، غلتکها بصورت استرچ شده تبديل ميشود.
4- سرد کردن :
در اين مرحله مواد مذاب ريخته شده بر روى غلطک ها توسط جريان آب سرد شده و جريان يافته در داخل غلتک ها سرد ميشود. سرعت سرد شدن در اين مرحله مهم ميباشد چرا که اين امر موجب تشکيل کريستالهاى کوچک شده، منجر به توليد فيلم هاى شفاف ترى ميشود. غلتک ها بوسيله کروم آبکارى شده و در داخل آنها مجراى آب جهت خنک کردن تعبيه شده است. سرعت نورد خنک کننده مطابق با ضخامت فيلم مورد نظر تنظيم ميشود.
5- رول جمع کن :
دراين مرحله فيلم توسط رول جمع کن جمع ميشود رول جمع کن داراى غلتک پيچنده نوسانى ميباشد. سرعت پيچش رول جمع کن تا سرعت 350 متر در دقيقه ميباشد که ميتواند فيلم تا عرض 1500 ميكرو متر و قطر 500 ميكرومتر را جمع کند. فيلم ها در اين مرحله بر روى دوک هاى کرافتى به قطر 3 اينچ جمع ميشوند.
6- بسته بندی :
قبل از بسته بندى محصول نهايى با توجه به نمونه گيرى تصادفى انتخاب و بايد طبق استانداردهاى فيلمهاى پلاستيک کنترل گردد از جمله چسبندگى، شفافيت، ضخامت، يکنواختى، ميزان عبور رطوبت بخار آب، ميزان عبور گاز، عبور اشعه ماوراء بنفش بر طبق آزمون هاى لازم طبق استاندارد صورت گيرد.
پس از کنترل کيفى در اين مرحله فيلم هاى توليد شده با قطرهاى 500 ميليمتر و در عرضهاى مختلف با يک لفاف بسته بندى از فوم پلى اتين يا فيلم استرچ بسته بندى شده و در کارتن ها يا پالت ها بسته بندى ميشود.
انواع فيلم هاي توليد شده در طول سالهاي 1930 تا 1950 به شرح زير مي باشد:
1- فيلم هاي پلي وينيل كلرايد از سال 1930 به بعد گسترش يافتند.
2- فيلم هاي پلي اتيلن سبك از سال 1940 به بعد گسترش يافتند.
3- فيلم هاي دو جهته پلي استر و پلي پروپيلن (BOPP) از سال 1950 توسعه و گسترش يافتند.
امروزه استفاده از چند لايه ها مخصوصا فيلم پلي اتيلني رواج پيدا کرده و کاربرد و کارايي اين مواد بيشتر شده است.
LDPE فيلم, LLDPE که ماهيت شان بر پايه پلي اتيلني محور اصلي بحث ما هستند.آنها گرانول هايي از خانواده پلي اتيلن هستند و در صنعت لفافهاي پلاستيک به طور کلي به عنوان فيلم LLDPE شناخته مي شوند.فيلم LDPE فيلم, LLDPE به تنهايي کاربرد محدودي در بسته بندي دارند و همواره به صورت ترکيب با هم و يا پليمر هاي ديگر مانند فيلم HDPE بکار گرفته مي شوند
توجه بيشتر به اين ماده سرمايه گذاري در توليد آن رانيز افزايش داده است.امروزه يکي از رايجترين نوع توليد فيلمLDPE براي کيسه هاي شير سه لايه و پنج لايه باشد اما در گذشته صرفا به علت ارزاني از آن استفاده ميشده است.
ايران از جمله کشورهايي است که گريد خوبي از پلي اتيلن يعني فيلم LDPE فيلم, LLDPE را توليد مي کندولي در توليد لفاف هاي بسته بندي از جنس اين مواد پديده خاصي را عرضه نکرده است.ميتوان به کاربردهاي عمومي اين پليمردر لفاف سه لايه شير , فيلم استرچ , فيلم شرينک و ... اشاره کرد. اينها به طور تخصصي به بازار عرضه نمي شوند و اگر هم عرضه شوند توسط افراد متخصص عرضه نمي شوند.
يکي از نگرشهاي سازندگان ماشين آلات توليد لفاف هاي چند لايه اين بوده که توليد کنندگان لفاف بتوانند محصول ارزانتري را توليد کنند.يعني خواص مکانيکي و فيزيکي لفاف با گرانولهاي ارزانتر و حتي گرانول بازيافتي تامين شود که در اين پروسه حفاظت محتوي بسته از مواد باز يافتي مد نظر است. نمونه هاي آمريکايي و چيني که در بازار يافت مي شود سفيدي (Brightness ) کمتر از80% دارندکه براحتي مي توان روي آن نوشت, يعني مسئله بازيافت در صحنه حضور دارد و در فرايند توليدافزوده شده است و اين نکنه ايست که در ايران به آن توجه نمي شود. در مورد پاکتهاي دو پک که در بسته بندي آبميوه ها استفاده مي شود ايران يکي از مصرف کنندگان بزرگ آن مي باشد.
آن چيزي که معمول بازار است و همه استفاده مي کنند فيلمهاي عريض کشاورزي , فيلمهاي مورد کاربرد در عمليات ساختماني و کيسه هاي محصولات بازار هاي ميوه و تره بار بوده است. در زمينه چاپ و بسته بندي نيز با فرا گير شدن چند لايه ها , لمينت پلي اتيلن در توليد لفاف بسته بندي آب ميوه , بسته بندي دارويي , سموم مکملها , شير خشک , غذاي کودک و ساير مواردي که نيازمند لايه پلي اتيلني باشد تعريف شده است. بنابراين بازار تخصصي فيلم پلياتيلني و نيازهاي تخصصي آن در حال گسترش است.جا دارد در کشوري که داراي ظرفيت هاي قوي در توليد گريد هاي متنوع پلي اتيلن است توليد تخصصي اين کالا هم مورد توجه قرار گيرد.
انواع پلی اتیلن :
دسته ای مواد پلی اتیلن با نام پلی اتیلن با چگالی بالا یا در اصطلاح، HDPE نامیده می شوند؛ این نوع پلی اتیلن، شاخه های جانبی ندارند و دارای استحکام و مقاومت بسیار بالا هستند. نوع دیگر از پلی اتیلن، پلی اتیلن با چگالی پایین است؛ این نوع پلیمر دارای وزن مولکولی 200 تا 500 هزار بوده و چگالی آن در حدود 96/0 می باشد.
برخی از مواد پلیمری هستند که وزن مولکولی فوق العاده بالایی دارند؛ این نوع پلی اتیلن ها دارای وزنی در حدود 3 تا 6 میلیون است که در اصطلاح به آن ها UHMPWPE می گویند. از این نوع پلیمرهای خاص در ساخت انواع فیبرهای بسیار قوی برای تهیه لباس های ضد گلوله استفاده می شود.
مهم ترین کاربردهای پلی اتیلن:
- تولید اسباب بازی ها و لوازم کودکان
- ساخت مخازن نگهداری مواد شیمیایی و مواد غذایی
- ساخت قطعات پلاستیکی صنایع خودرو و لوازم خانگی
- ساخت انواع سپتیک تانک و مخازن تصفیه بهداشتی فاضلاب
- ساخت و تولید انواع کیسه های بسته بندی و فیلم های محافظ مواد غذایی
- تولید برخی تجهیزات پزشکی، ظروف آزمایشگاهی و ظروف مخصوص بازیافت و زباله
- تولید و ساخت انواع لوله و اتصالات پلی اتیلن مانند لوله پلی اتیلن تک لایه، لوله کاروگیت ، لوله اسپیرال، لوله های دو جداره و لوله های پنج لایه پلیمری
مهم ترین مزایای پلی اتیلن ها:
- مقاومت شیمیایی بالا
- عدم تولید بوی نامطبوع
- خواص الکتریکی مناسب
- قیمت پایین (مقرون به صرفه اقتصادی)
- شفافیت بسیار خوب برای تولید فیلم های پلیمری
- عایق رطوبت و آب (کاربردهای کشاورزی و ساختمانی)
عوامل مؤثر در تجارت مواد پلی اتیلن :
پلی اتیلن ها مواد محبوب صنعت پلاستیک هستند به همین دلیل تجارت این ماده مهم در جهان به عوامل متعددی بستگی دارد. مهم ترین عامل تأثیرگذار در خرید و فروش مواد پلی اتیلن، قیمت نفت خام است. تغییرات و نوسانات قیمت نفت، موجب تغییر اقتصاد جهان و بنابراین تغییر در قیمت پلی اتیلن خواهد شد.
عامل مهم دیگر برای این مواد، میزان عرضه و تقاضای این محصول در بازارهای جهانی است. امروزه صنعت لوله و اتصالات سهم زیادی از مصرف پلی اتیلن را به خود اختصاص داده است و فعالان این حوزه نیز از این تغییرات دور نیستند؛ گروه صنعتی ایران پایپ یکی از شرکت های فعال در این زمینه است.
