لوله (برای آبیاری)

پلی اتیلن با چگالی بالا، نام انگلیسی «پلی اتیلن با چگالی بالا» یا به اختصار «HDPE» است.HDPE یک رزین ترموپلاستیک بسیار کریستالی و غیر قطبی است.ظاهر HDPE اصلی سفید شیری است و بخش نازک آن تا حدی شفاف است.پلی اتیلن مقاومت عالی در برابر اکثر مواد شیمیایی خانگی و صنعتی دارد.انواع خاصی از مواد شیمیایی می توانند باعث خوردگی شیمیایی شوند، مانند اکسیدان های خورنده (اسید نیتریک غلیظ)، هیدروکربن های معطر (زایلن) و هیدروکربن های هالوژنه (تتراکلرید کربن).این پلیمر غیر رطوبت سنجی است و مقاومت خوبی در برابر بخار آب دارد و می توان از آن برای اهداف بسته بندی استفاده کرد.HDPE خواص الکتریکی خوبی دارد، به ویژه مقاومت دی الکتریک بالای عایق، و آن را برای سیم و کابل بسیار مناسب می کند.نمرات با وزن مولکولی متوسط ​​تا بالا، حتی در دمای اتاق و حتی در دمای پایین -40 درجه فارنهایت، مقاومت بسیار خوبی در برابر ضربه دارند.

HDPE یک پلی اولفین ترموپلاستیک است که از کوپلیمریزاسیون اتیلن تولید می شود.اگرچه HDPE در سال 1956 عرضه شد، اما این پلاستیک هنوز به سطح بلوغ نرسیده است.این ماده همه منظوره به طور مداوم در حال توسعه کاربردها و بازارهای جدید خود است.

ویژگی های اصلی

HDPE یک رزین ترموپلاستیک غیر قطبی با کریستالینیتی بالا است.ظاهر HDPE اصلی سفید شیری است و بخش نازک آن تا حدی شفاف است.پلی اتیلن مقاومت عالی در برابر اکثر مواد شیمیایی خانگی و صنعتی دارد.انواع خاصی از مواد شیمیایی می توانند باعث خوردگی شیمیایی شوند، مانند اکسیدان های خورنده (اسید نیتریک غلیظ)، هیدروکربن های معطر (زایلن) و هیدروکربن های هالوژنه (تتراکلرید کربن).این پلیمر غیر رطوبت سنجی است و مقاومت خوبی در برابر بخار آب دارد و می توان از آن برای اهداف بسته بندی استفاده کرد.HDPE خواص الکتریکی خوبی دارد، به ویژه مقاومت دی الکتریک بالای عایق، و آن را برای سیم و کابل بسیار مناسب می کند.نمرات با وزن مولکولی متوسط ​​تا بالا، حتی در دمای اتاق و حتی در دمای پایین -40 درجه فارنهایت، مقاومت بسیار خوبی در برابر ضربه دارند.ویژگی های منحصر به فرد گریدهای مختلف HDPE ترکیب مناسب چهار متغیر اساسی است: چگالی، وزن مولکولی، توزیع وزن مولکولی و مواد افزودنی.برای تولید پلیمرهای سفارشی با خواص ویژه از کاتالیزورهای مختلفی استفاده می شود.ترکیب این متغیرها نمرات HDPE را برای اهداف مختلف تولید می کند.دستیابی به بهترین تعادل در عملکرد

تراکم

این متغیر اصلی است که ویژگی های HDPE را تعیین می کند، اگرچه چهار متغیر ذکر شده بر یکدیگر تأثیر می گذارند.اتیلن ماده اولیه اصلی پلی اتیلن است.چند کومونومر دیگر مانند 1-بوتن، 1-هگزن یا 1-اکتن نیز اغلب برای بهبود عملکرد پلیمر استفاده می شود.برای HDPE، محتوای چند مونومر فوق معمولاً از 1٪ -2٪ تجاوز نمی کند.افزودن کومونومر کمی کریستالی بودن پلیمر را کاهش می دهد.این تغییر به طور کلی با چگالی اندازه گیری می شود که رابطه خطی با بلورینگی دارد.طبقه بندی کلی ایالات متحده مطابق با ASTM D1248 است و چگالی HDPE 0.940g / است.بالاتر از C؛محدوده چگالی MDPE 0.926-0.940g/CC است.طبقه بندی های دیگر گاهی اوقات MDPE را به عنوان HDPE یا LLDPE طبقه بندی می کنند.هموپلیمرها دارای بالاترین چگالی، بالاترین سفتی، نفوذپذیری خوب و بالاترین نقطه ذوب هستند، اما عموماً مقاومت ضعیفی در برابر ترک خوردگی استرس محیطی (ESCR) دارند.ESCR توانایی پلی اتیلن برای مقاومت در برابر ترک ناشی از تنش مکانیکی یا شیمیایی است.چگالی بالاتر به طور کلی استحکام مکانیکی مانند استحکام کششی، سفتی و سختی را بهبود می بخشد.خواص حرارتی مانند دمای نقطه نرم شدن و دمای اعوجاج گرما؛و نفوذناپذیری، مانند نفوذپذیری هوا یا نفوذپذیری بخار آب.چگالی کمتر، قدرت ضربه و E-SCR آن را بهبود می بخشد.چگالی پلیمر عمدتاً با افزودن کومونومرها، اما به میزان کمتری تحت تأثیر وزن مولکولی است.درصد وزن مولکولی بالا چگالی را اندکی کاهش می دهد.به عنوان مثال، هموپلیمرها چگالی متفاوتی در طیف وسیعی از وزن‌های مولکولی دارند.

تولید و کاتالیزور

متداول ترین روش تولید پلی اتیلن از طریق دوغاب یا فرآوری فاز گازی است و تعداد کمی از آنها با پردازش فاز محلول تولید می شوند.همه این فرآیندها واکنش های گرمازا شامل مونومر اتیلن، مونومر الفین الفین، سیستم کاتالیزور (ممکن است بیش از یک ترکیب باشد) و انواع مختلفی از رقیق کننده های هیدروکربنی هستند.برای کنترل وزن مولکولی از هیدروژن و برخی کاتالیزورها استفاده می شود.راکتور دوغاب به طور کلی یک مخزن همزن یا یک راکتور حلقه ای در مقیاس بزرگ است که در آن دوغاب را می توان به گردش درآورد و به هم زد.هنگامی که اتیلن و کومونومر (در صورت نیاز) با کاتالیزور تماس پیدا می کنند، ذرات پلی اتیلن تشکیل می شوند.پس از حذف رقیق کننده، گرانول های پلی اتیلن یا گرانول های پودری خشک شده و مواد افزودنی با توجه به دوز برای تولید گلوله به آن اضافه می شود.یک خط تولید مدرن با راکتورهای بزرگ با اکسترودرهای دو مارپیچ می تواند بیش از 40000 پوند پلی اتیلن در ساعت تولید کند.توسعه کاتالیزورهای جدید به بهبود عملکرد گریدهای جدید HDPE کمک می کند.دو نوع متداول کاتالیزور مورد استفاده، کاتالیزورهای مبتنی بر اکسید کروم فیلیپس و کاتالیزورهای ترکیبی تیتانیوم-آلکیل آلومینیوم هستند.HDPE تولید شده توسط کاتالیزور فیلیپس دارای توزیع وزن مولکولی با عرض متوسط ​​است.کاتالیزور تیتانیوم آلکیل آلومینیوم دارای توزیع وزن مولکولی باریک است.کاتالیزور مورد استفاده در تولید پلیمرهای MDW باریک در یک راکتور دوگانه نیز می تواند برای تولید گریدهای MDW گسترده استفاده شود.به عنوان مثال، دو راکتور به صورت سری که محصولات با وزن مولکولی متفاوت را تولید می کنند، می توانند پلیمرهای با وزن مولکولی دووجهی را تولید کنند که دارای طیف کاملی از توزیع وزن مولکولی هستند.اتصالات لوله پلی اتیلن

وزن مولکولی

وزن مولکولی بالاتر منجر به ویسکوزیته پلیمر بیشتر می شود، اما ویسکوزیته به دما و سرعت برش مورد استفاده در آزمایش نیز مرتبط است.رئولوژی یا اندازه گیری وزن مولکولی برای مشخص کردن وزن مولکولی ماده استفاده می شود.گریدهای HDPE به طور کلی دارای محدوده وزن مولکولی 40 000 تا 300 000 هستند و وزن مولکولی میانگین وزن تقریباً با محدوده شاخص مذاب مطابقت دارد، یعنی از 100 تا 0. 029/10min.به طور کلی، مگاوات بالاتر (شاخص ذوب کمتر MI) استحکام مذاب، چقرمگی بهتر و ESCR را افزایش می دهد، اما مگاوات بالاتر باعث پردازش می شود.

این فرآیند دشوارتر است یا به فشار یا دمای بالاتری نیاز دارد.

توزیع وزن مولکولی (MWD): WD PE بسته به کاتالیزور مورد استفاده و فرآیند پردازش از باریک تا گسترده متفاوت است.

متداول‌ترین شاخص اندازه‌گیری MWD، شاخص ناهمواری (HI) است که برابر است با میانگین وزن مولکولی (MW) تقسیم بر وزن مولکولی میانگین عددی (Mn).این محدوده شاخص برای تمام گریدهای HDPE 4-30 است.MWD باریک، تاب خوردگی کم و ضربه زیاد را در طول فرآیند قالب‌گیری ایجاد می‌کند.MWD متوسط ​​تا گسترده قابلیت پردازش را برای اکثر فرآیندهای اکستروژن فراهم می کند.MWD گسترده همچنین می تواند استحکام مذاب و مقاومت در برابر خزش را بهبود بخشد.

افزودنی

افزودن آنتی اکسیدان ها می تواند از تخریب پلیمر در حین پردازش جلوگیری کند و از اکسید شدن محصول نهایی در حین استفاده جلوگیری کند.افزودنی های آنتی استاتیک در بسیاری از گریدهای بسته بندی برای کاهش چسبندگی بطری ها یا بسته بندی ها به گرد و غبار و کثیفی استفاده می شود.کاربردهای خاص نیاز به فرمولاسیون افزودنی خاصی مانند بازدارنده های مس مربوط به کاربردهای سیم و کابل دارد.مقاومت عالی در برابر آب و هوا و ضد اشعه ماوراء بنفش (یا نور خورشید) را می توان با افزودن مواد افزودنی ضد UV به دست آورد.بدون افزودن پلی اتیلن مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش یا کربن سیاه، توصیه می شود از آن در خارج از منزل استفاده نکنید.رنگدانه های کربن سیاه درجه بالا مقاومت بسیار خوبی در برابر اشعه ماوراء بنفش ایجاد می کنند و اغلب در کاربردهای بیرونی مانند سیم، کابل، لایه مخزن یا لوله استفاده می شوند.

روش های پردازش

پلی اتیلن را می توان در طیف گسترده ای از روش های مختلف پردازش تولید کرد.با استفاده از اتیلن به عنوان ماده اولیه اصلی، پروپیلن، 1-بوتن و هگزن به عنوان کوپلیمر، تحت عمل یک کاتالیزور، فرآیند پلیمریزاسیون دوغاب یا پلیمریزاسیون فاز گاز اتخاذ می‌شود و پلیمر به‌دست‌آمده فلاش، جداسازی، خشک کردن، دانه‌بندی می‌شود. و غیره فرآیند به دست آوردن محصولات نهایی با ذرات یکنواخت.از جمله اکستروژن ورق، اکستروژن فیلم، اکستروژن لوله یا پروفیل، قالب گیری دمشی، قالب گیری تزریقی و قالب گیری چرخشی.

▲اکستروژن: گرید مورد استفاده برای تولید اکستروژن عموماً دارای شاخص مذاب کمتر از 1 و MWD متوسط ​​به گسترده است.در طول پردازش، MI کم می تواند قدرت مذاب مناسبی را بدست آورد.گریدهای گسترده تر MWD برای اکستروژن مناسب تر هستند زیرا سرعت تولید بالاتر، فشار قالب کمتر و کاهش تمایل به شکست مذاب دارند.

پلی اتیلن کاربردهای اکستروژن زیادی مانند سیم، کابل، شیلنگ، لوله و پروفیل دارد.کاربردهای لوله از لوله های زرد رنگ با مقطع کوچک برای گاز طبیعی گرفته تا لوله های مشکی دیواره ضخیم با قطر 48 اینچ برای خطوط لوله صنعتی و شهری می باشد.استفاده از لوله های دیواره توخالی با قطر زیاد به عنوان جایگزینی برای لوله های زهکشی آب باران ساخته شده از بتنی و سایر لوله های فاضلاب به سرعت در حال رشد است.

ورق و ترموفرمینگ: روکش ترموفرمینگ بسیاری از یخچال های پیک نیک بزرگ از پلی اتیلن ساخته شده است که سخت، سبک و بادوام است.سایر محصولات ورق و ترموفرم شده عبارتند از: گلگیر، آستر مخزن، محافظ تابه، جعبه حمل و نقل و مخازن.تعداد زیادی از کاربردهای ورق با رشد سریع، مالچ یا دهکده های کف حوض هستند که بر اساس چقرمگی، مقاومت شیمیایی و نفوذ ناپذیری MDPE هستند.

▲ قالب گیری دمشی: بیش از 1/3 HDPE فروخته شده در ایالات متحده برای قالب گیری دمشی استفاده می شود.اینها از بطری های حاوی سفید کننده، روغن موتور، مواد شوینده، شیر و آب مقطر گرفته تا یخچال های بزرگ، مخازن سوخت خودرو و قوطی ها را شامل می شود.ویژگی‌های گریدهای قالب‌گیری دمشی، مانند مقاومت مذاب، ES-CR و چقرمگی، مشابه مواردی است که برای کاربردهای ورق و فرم‌دهی حرارتی استفاده می‌شود، بنابراین می‌توان از گریدهای مشابه استفاده کرد.

قالب گیری تزریقی معمولاً برای ساخت ظروف کوچکتر (کمتر از 16 اونس) برای بسته بندی داروها، شامپوها و لوازم آرایشی استفاده می شود.یکی از مزایای این فرآیند این است که بطری های تولیدی به طور خودکار بریده می شوند، بدون نیاز به مراحل پس از اتمام مانند قالب گیری دمشی عمومی.اگرچه برخی از گریدهای باریک MWD برای بهبود پرداخت سطح استفاده می‌شوند، معمولاً از گریدهای MWD متوسط ​​تا گسترده استفاده می‌شود.

▲ قالب گیری تزریقی: HDPE کاربردهای بی شماری دارد، از فنجان های نوشیدنی با دیواره نازک قابل استفاده مجدد تا قوطی های 5 gsl که 1/5 از HDPE داخلی را مصرف می کنند.گریدهای قالب گیری تزریقی معمولاً دارای شاخص ذوب 5-10 هستند.گریدهایی با چقرمگی و سیالیت کمتر و نمرات سیالیت بالاتر با قابلیت پردازش وجود دارد.موارد استفاده شامل مایحتاج روزانه و بسته بندی دیواره نازک مواد غذایی است.قوطی های مواد غذایی و رنگ سخت و بادوام؛مقاومت بالا در برابر کاربردهای ترک خوردگی استرس محیطی، مانند مخازن کوچک سوخت موتور و سطل های زباله 90 گالری.

▲ قالب گیری چرخشی: موادی که از این روش پردازش استفاده می کنند به طور کلی به مواد پودری خرد می شوند که ذوب شده و در چرخه حرارتی جریان پیدا می کنند.روتومولدینگ از دو نوع پلی اتیلن استفاده می کند: همه منظوره و اتصال متقابل.MDPE/HDPE همه منظوره معمولاً دارای چگالی بین 0.935 تا 0.945g/CC، با MWD باریک است، به طوری که محصول دارای ضربه زیاد و حداقل تاب خوردگی است و شاخص ذوب آن به طور کلی در محدوده 3-8 است.درجات MI بالاتر معمولاً مناسب نیستند زیرا مقاومت در برابر ضربه و استرس محیطی را که از محصولات روتومولد شده انتظار می رود را ندارند.

کاربردهای قالب گیری چرخشی با کارایی بالا از خواص منحصر به فرد گریدهای شیمیایی قابل اتصال متقابل آن استفاده می کنند.این گریدها در قسمت اول چرخه قالب‌گیری سیالیت خوبی دارند و سپس اتصال عرضی دارند تا مقاومت و چقرمگی عالی خود را در برابر تنش محیطی ایجاد کنند.مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر آب و هوا.پلی اتیلن قابل اتصال متقابل فقط برای ظروف بزرگ مناسب است، از مخازن 500 گال برای حمل مواد شیمیایی مختلف تا مخازن کشاورزی 20000 گال.

▲فیلم: پردازش فیلم پلی اتیلن به طور کلی از پردازش فیلم دمیده معمولی یا پردازش اکستروژن مسطح استفاده می کند.بیشتر PE برای فیلم استفاده می شود، PE با چگالی کم عمومی (LDPE) یا PE با چگالی کم خطی (LLDPE) موجود است.گریدهای فیلم HDPE عموماً در مواردی استفاده می‌شوند که قابلیت کشش عالی و نفوذناپذیری عالی مورد نیاز است.به عنوان مثال، فیلم HDPE اغلب برای کیسه های کالا، کیسه های مواد غذایی و بسته بندی مواد غذایی استفاده می شود.

عملکرد محصول

پلی اتیلن با چگالی بالا ذرات سفید غیر سمی، بی مزه و بی بو با نقطه ذوب حدود 130 درجه سانتی گراد و چگالی نسبی 0.941 تا 0.960 است.مقاومت در برابر گرما و سرما، پایداری شیمیایی خوب، استحکام و چقرمگی بالا و استحکام مکانیکی خوب دارد.خواص دی الکتریک و مقاومت در برابر ترک خوردگی استرس محیطی نیز خوب است.

بسته بندی و ذخیره سازی

در طول نگهداری از عایق آتش و حرارت دور نگه دارید.انبار باید خشک و مرتب نگه داشته شود.مخلوط کردن با هر گونه ناخالصی، نور خورشید و باران اکیدا ممنوع است.حمل و نقل باید در کالسکه یا کابین تمیز، خشک و سرپوشیده نگهداری شود و هیچ گونه اشیاء تیز مانند میخ آهنی در آن وجود نداشته باشد.حمل و نقل مخلوط با هیدروکربن های معطر قابل اشتعال، هیدروکربن های هالوژنه و سایر حلال های آلی اکیدا ممنوع است.

بازیافت و استفاده مجدد

HDPE سریعترین بخش در حال رشد در بازار بازیافت پلاستیک است.این عمدتا به دلیل پردازش مجدد آسان، ویژگی های حداقل تخریب و تعداد زیاد کاربردهای آن برای اهداف بسته بندی است.بازیافت اصلی این است که 25 درصد از مواد بازیافتی، مانند مواد قابل بازیافت پس از مصرف (PCR) را با HDPE خالص برای ساخت بطری هایی که در تماس با غذا نیستند، مجدداً پردازش کنیم.

لوله های پلی اتیلن برای تامین آب، محصولات جایگزین لوله های فولادی سنتی و لوله های آب آشامیدنی PVC هستند.