نویسنده - پلیمر صنعت

پلی‌ اتیلن‌ جزو خانواده گرمانرم ها میباشد که از طریق پلیمریزاسیون گاز اتیلن ( C2H4 ) بدست می‌آیند. از طریق کاتالیست و روش پلیمریزاسیون این ماده میتوان خواص مختلفی همچون چگالی، شاخص جریان مذاب ( MFI )، بلورینگی، درجه شاخه‌ای و شبکه‌ای شدن، وزن مولکولی و توزیع وزن مولکولی را در آن‌ها کنترل کرد.

پلیمرهای با وزن مولکولی پائین را به عنوان روان‌ کننده ( LUBRICANT ) به کار میبرند. پلیمرهای با وزن مولکولی متوسط واکس‌هایی امتزاج پذیر ( مخلوط پذیر ) با پارافین میباشند و نهایتاً پلیمرهایی با وزن مولکولی بالاتر از ۶۰۰۰ در صنعت پلاستیک بیشترین حجم مصرف را به خود اختصاص میدهند. پلی اتیلن شامل ساختار بسیار ساده‌ای است، به‌ طوری‌ که ساده‌ تر از تمام پلیمرهای تجاری میباشد. یک مولکول پلی اتیلن زنجیره بلندی از اتم‌های کربن است که به هر اتم کربن دو اتم هیدروژن چسبیده‌ است.

کاربرد پلی اتیلن :

پلی‌ اتیلن کاربرد فراوانی در تولید انواع لوازم پلاستیکی مورد استفاده در آشپزخانه و صنایع غذایی دارد. از LDPE در تولید ظروف پلاستیکی سبک و همچنین کیسه‌های پلاستیکی استفاده میشود. از پلی اتیلن HDPE در تولید ظروف شیر و مایعات، انواع وسایل پلاستیکی آشپزخانه، مخازن آب پلی اتیلن و لوله پلی اتیلن کاربرد دارد. در تولید لوله های پلاستیکی و اتصالات لوله کشی معمولاً از MDPE استفاده میکنند.

LLDPE به دلیل بالا بودن میزان انعطاف‌ پذیری در تهیه انواع وسایل پلاستیکی انعطاف‌ پذیر مانند لوله هایی با قابلیت خم شدن کاربرد دارد. اخیراً پژوهش های فراوانی در تولید پلی اتیلن هایی با زنجیره بلند و دارای شاخه های کوتاه انجام شده‌ است. این پلی اتیلن ها در اصل HDPE با تعدادی شاخه های جانبی هستند. کهاین نوع از پلی اتیلن‌ ترکیبی، استحکام HDPE و انعطاف‌ پذیری LDPE را دارند.

تقسیم‌ بندی اساسی پلی اتیلن :

( HDPE ) پلی اتیلن با دانسیته بالا ( LDPE ) پلی اتیلن با دانسیته پایین ( LLDPE ) پلی اتیلن به سبک خطی ( VLDPE ) پلی اتیلن خیلی سبک ( UHMWPE ) پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا ( COPOLYMERS ) کوپلیمرهای اتیلن – ونیل استر ( IONOMERS ) یونیمرها ( PEX ) پلی اتیلن با اتصالات عرض ( PERT ) پلی اتیلن مقاوم به گرما تقسیم بندی میشوند. هر یک از موارد بالا خود شامل ده ها گونه مختلف میباشد که هر کدام برای مصارف مختلف کاربرد دارند.

پلی اتیلن سبک :

پلی اتیلن سبک دارای زنجيره شاخه دار میباشد. بنابراين زنجيره های ( LDPE ) نمی توانند به خوبی با يكديگر پيوند برقرار كنند و دارای نيروی بين مولكولی ضعيف و استحكام كششی كمتری است. پلی اتیلن های سبک معمولاً با روش پليمريزاسيون راديكالی توليد میشود. از خصوصیات پلی اتیلن سبک می توان به انعطاف‌پذیری و امکان تجزیه بوسیله میکرو ارگانیسم ها است.

پلی اتیلن به لحاظ فشردگی کم و پایین مولکولی از دانسیته پایین برخوردار است که همین امر، باعث افزایش انعطاف پذیری آن میشود که این خاصیت باعث شده بیش از پنجاه درصد از تولید این محصول در ساخت فیلم و ورق جهت مصرف در روکش های طلقی شفاف، آسترهای بسته بندی، کاورها و چمدان ها مصرف گردد. همچنین جهت ساخت ظروفی مانند بطری های تحت فشار از این نوع پلیمر استفاده میشود.

پلی اتیلن سنگین :

پلی اتیلن نوع سنگین دارای زنجیر پلیمری بدون شاخه است. پلی اتیلن سنگین جامدی سفید رنگ و مات است و فیلم های ترد تشکیل میدهد، که به وسیله کاتالیزورهای بر پایه ترکیبات تیتانیوم ( زیگلر )، کاتالیزورهای بر پایه کروم ( فیلیپس ) و همچنین متالوسن تهیه میشوند.

این پلیمرها بسیاری بلوری هستند ( ۷۰ – ۸۰ درصد ) و دمای ذوب آن ها حدود ۱۳۰ درجه سانتیگراد است. معمولا از چگالی به عنوان معیاری از درصد بلور از آلکیل هایی مانند آلفا الفین‌ها ( OLEFINS – A ) شامل بوتن، هگزن و اکتان به عنوان کومونومر حین پلیمر شدن استفاده میشود.

در این حالت شاخه‌های کوتاه در طول زنجیر اصلی پلیمر ایجاد میشود. این شاخه‌های کوچک سبب کاهش بلورینگی و سفتی پلیمر میشوند. و باید گفته شود که عمومی ترین و پرمصرف ترین و شاید اولین نوعی از پلاستیک ها که به وجود می آید پلی اتیلن سنگین ( HDPE ) است. زنجيره مولكولي در اين نوع پليمر، فشرده است كه همين عامل باعث افزايش دانسيته آن ميشود لذا انعطاف پذيری به شدت كاهش ميابد.

اين نوع پليمر گرچه مقاومت ضربه ای كمتری نسبت به پلی اتيلن سبک را دارد اما مقاومت آن در برابر مواد شيميايی همانند مقاومت آن در برابر تنش های شكننده محيطی خوب است. پلی اتیلن سنگین به صورت اولیه یکدست است، خالص و غیرشفاف است، رنگی نبوده و در صورت لزوم به آنها رنگدانه اضافه میشود.

این مواد در رنگ های سفید، قرمز، آبی، زرد، سبز، مشکی و حتی گاهی به رنگ مواد خام خود استفاده میشوند. عایق الکتریسیته بوده و در برابر حرارت مستقیم از بین خواهند رفت. از انواع مواد تولیدی پلی اتیلن سنگین می توان به لوله های پلی اتیلن آبرسانی، فاضلابی و صنعتی، ساخت اسباب بازی، لوازم ورزشی، فيلم پلي اتيلن سنگين، ظروف آب معدنی و نوشابه خانواده و . . . را نام برد.

پلی وینیل کلراید یا پی وی سی ( PVC ) نوعی پلاستیک بسیار پرکاربرد است. در شرایط حاضر یکی از ارزشمندترین محصولات صنعت پتروشیمی است. به‌طور عمومی بیشتر از پنجاه درصد از مواد اولیه پی وی سی ساخت بشر در ساختمان سازی استفاده میشود. زیرا پی وی سی ( PVC ) ارزان بوده و به سادگی سرهم بندی میشود. در سال های اخیر پی وی سی جایگزین مواد ساختمان سازی سنتی نظیر چوب، سیمان و سفال در بسیاری از مناطق شده است.

با وجود ظهور یک ماده عالی در ساختمان سازی همچنان نگرانی در رابطه با هزینه پی وی سی برای محیط زیست طبیعی و سلامتی انسان وجود دارد. از موارد استفاده فراوانی برای پی وی سی میتوان به وینیل سایدینگ، علامت مغناطیسی کارت‌ها، برش عمودی پنجره‌ها، صفحات گرامافون، لوله، لوله‌کشی، کانال و لوازم نصب کردنی، کیف های ارزان قیمت، پنجره‌های تاریک (بدون دید) و در شکل نرم آن برای لباس، اثاثه یا لوازم داخلی نظیر پرده، کف‌سازی و ساختن سقف، پوسته کابل‌های الکتریکی، توپ‌های بازی سبک‌وزن وجود دارد. همچنین ماده ایست که اغلب برای لوله‌کشی آب و فاضلاب به علت ارزان بودن طبیعی و انعطاف‌پذیر بودن استفاده میشود.

تاریخچه پی وی سی

پلی وینیل کلراید به طور اتفاقی در دو موقعیت کوچک در قرن ۱۹ کشف شد. نخستین بار در سال ۱۸۳۵ به وسیله هنری ویکتور رگنالت و در ۱۸۷۲ به وسیله اوگن بومان. در هر دو موقعیت پلیمر زمانی آشکار شد که جامد سفید رنگ داخل فلاسک وینیل کلراید در معرض نور آفتاب قرار گرفت.

تکنیک های شکل دادن پی وی سی

مخلوط کن های پودری : مخلوط کردن مواد مختلف توسط این مخلوط کننده ها انجام می گیرد. البته باید توجه کرد که در مخلوط کردن این مواد پایدار کننده‌ها، روان کننده ها، پیگمنت ها و… که باید مقدار آن‌ها نسبتاً کم باشد امکان ایجاد اشکالات عملی وجود دارد. دستگاه‌های ژلیفیکاسیون : معمولاً از نوع ماشینهای تهیه ورقه می باشند. دستگاه‌های فرم دادن : شامل یک یا چند پیچ مته‌ای گردان است. کلندرها : جهت تهیه ورقه های طویل از کائوچو و ترموپلاستیک‌ها رزین نرم شده را بین دو یا چند سیلندر عبور می دهند. شکل‌دادن در فشار کم : قالب گیری به وسیله فشار و انژکسیون بسیار سریع و برای تهیه اشیا قالب گیری شده با ابعاد کم و متوسط به کار می‌رود. قالب‌گیری به روش تزریقی، اکستروژن و شکل‌دادن حرارتی نیز از روش‌های دیگر هستند.

آمایش ( تدارک )

پلی وینیل کلراید به وسیله پلیمریزاسیون مونومر وینیل کلراید شکل می گیرد. تولید تجارتی قسمت اعظم پی وی سی عمدتاً از طریق بسپارش تعلیقی انجام میشود و از بسپارش های توده‌ای و امولسیونی به میزان کمتر و از بسپارش محلولی به ندرت استفاده میشود. پلی وینیل کلراید از بلورینگی ناچیزی برخوردار بوده اما به علت زنجیرهای حجیم بسپار ( نتیجه استخلاف بزرگ کلر ) از استحکام و سختی برخوردار است.

تی جی برای آن بالا و به میزان ۸۱ درجه سانتیگراد است ولی میزان این تی جی آنقدر بالا نیست که فرایند با روش‌های گوناگون را دچار مشکل کند. در مقابل حرارت و نور نسبتاً ناپایدار بوده و کلرید هیدروژن از آن خارج میشود. این ماده اثرات زیانبخشی روی خواص اشیا دم دست ( اجزای الکتریکی ) علاوه بر اثرات فیزیولوژیکی بر جای می گذارد. پی وی سی پلاستیکی سخت است که به‌ وسیله اضافه کردن روان کننده‌ها نرم و انعطاف پذیر میشود. بیشترین مورد استفاده آن فتالیت است.

پیش از قرن بیستم شیمیدان روسی ایوان استرا میسلنسکی و فریتز کلیت از کمپانی گریشم الکترون شیمی آلمان هر دو تلاش کردند تا پی وی سی را در محصولات تجاری به کار گیرند اما مشکلات در فرایند، سختی و گاهی شکنندگی پلیمر تلاشهای آن‌ها را بی‌ نتیجه گذاشت. در سال ۱۹۲۶ والدو سیمون از بی اف گودریچ روشی برای نرم کردن پی وی سی به‌ وسیله مخلوط کردن آن با افزودنی های گوناگون گسترش داد. نتیجه ماده‌ای انعطاف‌پذیر بود که به سادگی در فرایندها شرکت میکرد و به سرعت در استفاده‌های تجاری شایع شد.

مونومر وینیل کلرید

اعتقاد بر این است که بیشتر محصولات وینیلی زمانی‌ که به‌طور صحیح مصرف شوند عموماً بی ضررند هر چند تعدادی از افزودنیها و نرم‌ کننده ها از محصول وینیلی میتوانند نشت کنند حتی با وجود اینکه پی وی سی اسباب بازی‌ های نرم به منظور نوزادان برای سال‌ها ساخته شده‌ است، این نگرانی وجود دارد که این افزودنیها از اسباب بازی‌ های نرم به دهان کودکانی که آن را به دهان می‌ برند نشت کند.

با وجود اینکه محصولات پی وی سی تولید شده‌اند یکی از بیشترین مواد سمی شیمیایی به نام دی-اوکسین را منتشر می‌ کنند. محصولات پی وی سی زمانی‌ که می‌ سوزند یا دفن میشون میتوانند مضرانه نفوذ کنند. سوزاندن تولید و آزادسازی مقدار زیادی دی-اوکسین است و اجزای تشکیل دهنده کلرین که محیط زیست را می‌آلاید.

در اواخر سال 1960 دکتر جان گریچ و دکتر موریس جانسون اولین کسانی بودند که با آزمایش بر روی کارگران دایره پلیمریزاسیون وینیل کلراید در بی اف گود ریچ به وضوح سرطان زایی مونومر وینیل کلراید برای انسان را شناسایی کردند.در ژانویه ۲۰۰۶ اتحادیه اروپا یک تحریم برای ۶ نوع فتالیت نرم‌ کننده در اسباب بازی ها قرار داد. در سال ۲۰۰۳ کمیسیون امنیتی محصولات مصرفی آمریکا عریضه برای تحریم مشابه در ایالات متحده را انکار کرد. با وجود این در آمریکا بیشتر کمپانی‌ ها به‌طور اختیاری اسباب بازی‌ های بشر ساخت پی وی سی برای نوزادان را متوقف کردند.

پلی وینیل کلراید سخت

همچنین محصولات فرعی وجود دارد که پروفیلهای اکسترود شده بر پایه پلی وینیل کلراید سخت (یو پی وی سی) با مقاومت ضربه بالا است که دارای سطح خارجی سفید میباشند و در ساخت و تولید در و پنجره‌ هایی که در دیواره خارجی ساختمان یا لوله زهکش استفاده میشوند. پروفیل ها میتوانند کاملاً از مواد خام ساخته شده باشند یا دارای یک هسته از ضایعات یا مواد بازیافتی باشند که این هسته می‌تواند توسط پی وی سی سخت و بوسیله کواکستروژن پوشش داده شده باشد.

کارت‌ های پی وی سی

کارت‌ های پی‌ وی‌ سی کارت‌ هایی هستند که از پلاستیک فشرده تهیه شده و یکی از محصولات صنعت پتروشیمی میباشند و مقاومت آنها در مقابل گرما و سرما در مقایسه با کارت‌ های کاغذی بسیار بالاتر بوده و دوام و ماندگاری آن نیز به دلیل نوع مواد به کار رفته در آنها بیشتر است و بر اثر فشار یا ضربه آسیب نمی‌بینند. این امکان وجود دارد که در آنها از تراشه و حافظه‌های بسیار ظریف و کوچک استفاده شود، بنابراین می‌تواند جهت ذخیره داده‌ها و تشخیص هویت و برای ارائه انواع خدمات مورد استفاده قرارگیرد. ضمن اینکه در تهیه آنها از کاغذ استفاده نمی‌شود و این نوعی همزیستی با محیط زیست و طبیعت می‌باشد.

عوامل و مزایای استفاده از کارت‌ های پی وی سی

در دنیای امروز کارتهای پی وی سی کاربرد زیادی در زندگی روزانه مردم دارد. زیرا این کارتها برای خرید، عبور و مرور، حمل و نقل عمومی ( مترو یا اتوبوس )، بانک و … مورد استفاده قرار میگیرند. کارتهای پی وی سی جنس مقاوم و قابل انعطافی دارند و به دلیل ماندگاری زیادی که دارند میتوانند برای چاپ کارتهای هوشمند و کارت بانکی و اعتباری و همچنین برای چاپ کارت پرسنلی و شناسایی مورد استفاده قرار بگیرند.

از دیگر مزایای کارتهای پی وی سی میتوان به قابلیت ضدآب بودن آن اشاره کرد که در برابر رطوبت نیز مقاوم هستند. و همچنین پلاستیک مورد استفاده در تولید و چاپ کارت ( پی وی سی ) امکان بازیافت و استفاده دوباره را دارد و به این ترتیب با استفاده از کارتهای پی وی سی به جای کاغذ و مقوا از آسیب به محیط زیست هم پیشگیری میشود.