پلی اتیلن LDPE و HDPE چیست؟ خواص، تولید و کاربردها

LDPE و HDPE مواد گرمانرم تحت خانواده پلی اولفین ها هستند که پلاستیک های مبتنی بر پتروشیمی شامل پلی پروپیلن (PP) و پلی اتیلن (PE) هستند. پلی اتیلن رایج ترین ماده پلاستیکی در جهان است و به دلیل ساختار ساده اش، ساده ترین پلیمرهای موجود در بازار، شناخته شده است.

 

در مجموع تحت طبقه بندی مواد پلی اتیلن، LDPE (پلی اتیلن با چگالی کم) و HDPE (پلی اتیلن با چگالی بالا) چشم انداز صنعت بسته بندی و تولید را شکل داده اند. LDPE به دلیل استفاده گسترده در کیسه های پلاستیکی شناخته شده است زیرا چگالی کم آن را سبک و انعطاف پذیر می کند و آن را برای این نوع کاربردها عالی می کند.
از طرف دیگر HDPE سخت تر است و استحکام بالاتر و مقاومت بهتری در برابر گرما ارائه می دهد. اخیراً به عنوان یک ماده منبع برای رشته های چاپ سه بعدی که به جای مواد ABS استفاده می شود، بسیار محبوب شده است.
همچنین برای تولید قطعات پلاستیکی بادوام مانند لوله های HDPE، اسباب بازی ها و صندلی های پلاستیکی استفاده می شود.

 

اگرچه LDPE و HDPE هر دو پلیمرهای اتیلن گرمانرم هستند، اما از نظر خواص و کاربردهای مختلفی با هم تفاوت دارند. یک تضاد آشکار این است که LDPE انشعاب بیشتری نسبت به HDPE دارد.
انشعاب در طول پلیمریزاسیون صورت می گیرد، جایی که زنجیره های پلیمری دارای زنجیره های پلیمری ثانویه هستند که با جایگزینی یک اتم در زنجیره اولیه با یک گروه مونومر به آنها متصل می شوند.
این باعث تضعیف نیروهای بین مولکولی در پلیمر می شود. به همین دلیل است که HDPE نسبت استحکام به چگالی بالاتری نسبت به LDPE با افزایش استحکام کششی دارد.

کاربردهای مختلف LDPE و HDPE بر اساس این تفاوت ساختاری اساسی، در میان بسیاری از خواص دیگر است.

اگرچه هر دو ماده از یک مونومر اتیلن می آیند ، اما تفاوت در ساختار شیمیایی طیف گسترده ای از خواص منحصر به فرد را به همراه دارد.

 

همانطور که از نام آن پیداست،  پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) چگالی، استحکام و مقاومت دمایی کمتری دارد. در همین حال، پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) با استحکام ویژه و مقاومت حرارتی بالاتر مشخص می شود.

 

خواص مواد LDPE و HDPE

جدول 1. مقایسه خواص مواد LDPE و HDPE

ویژگی	HDPE	LDPE
ساختار شیمیایی	انشعاب کمتر، خطی تر	انشعاب بیشتر
تراکم	تراکم بالا 0.95-0.97 گرم بر سانتی متر مکعب	چگالی کم 0.91-0.94 گرم بر سانتی متر مکعب
انعطاف پذیری	بلورینگی بالا (بیش از 90%)، که آن را سخت تر و سفت تر می کند	بلورینگی کم (50-60٪) و در نتیجه انعطاف پذیرتر است
مقاومت در برابر حرارت	قادر به تحمل گرما با دمای بیش از 100 درجه سانتیگراد است	کاهش شدید چگالی هنگام قرار گرفتن در دمای بیش از 20 درجه سانتیگراد
نقطه ذوب	~135 درجه سانتیگراد	~115 درجه سانتیگراد
مقاومت شیمیایی	مقاومت برتر در برابر حلال ها، الکل ها، اسیدها و قلیاها؛ مقاومت کم در برابر اکثر هیدروکربن ها	در برابر اکثر الکل ها، اسیدها و قلیاها مقاوم است. مقاومت کم در برابر عوامل اکسید کننده و هیدروکربن های انتخابی
استحکام – قدرت	استحکام کششی و ویژه بالا	استحکام ضربه نسبتاً افزایش یافته در شرایط سرد
شفافیت	کم، به دلیل افزایش سطح کریستالی	بالا، به دلیل شرایط بی شکل
حداکثر تنش مجاز در 20 درجه سانتی گراد	14-32 مگاپاسکال	6-17 مگاپاسکال

 

 

مزایا و معایب استفاده از LDPE و HDPE

در حالی که هر دو مواد دارای مزایای مربوط به خود هستند، آنها همچنین دارای معایبی هستند. در اینجا لیستی از مزایا و معایب هر یک از LDPE و HDPE آمده است.

 

جدول 2. مزایا و معایب استفاده از LDPE در مقابل HDPE

	HDPE	LDPE
مزایای	کاربردهای متنوع   کم هزینه   استحکام کششی بالا   قادر به مقاومت در برابر دمای پایین   نسبتا قوی و سفت   خاصیت ضد آب   عایق الکتریکی خوب	کاربردهای متنوع   کم هزینه   در برابر اسیدها و بازها مقاوم است   آسان برای پردازش و قالب   عایق الکتریکی خوب   خاصیت ضد آب   ممکن است به عنوان شفاف پردازش شود
معایب	ممکن است تحت استرس ترک بخورد   خطر بیشتر کوچک شدن قالب   مقاومت کمی در برابر اشعه ماوراء بنفش	بیشتر مستعد استرس کراک است   در دماهای بسیار بالا یا پایین مفید نیست   نفوذپذیری بالا در برابر دی اکسید کربن و سایر گازها   مقاومت کمی در برابر اشعه ماوراء بنفش

 

 

تولید و فرآوری LDPE و HDPE

 

LDPE چگونه تولید می شود؟

LDPE از طریق یک اتوکلاو همزن یا راکتور لوله ای ساخته می شود. ساخت کلی آن شامل فشرده سازی گاز اتیلن، پلیمریزاسیون با استفاده از آغازگر و جداسازی گاز است.

 

HDPE چگونه تولید می شود؟

اکثر مواد HDPE از طریق پلیمریزاسیون دوغاب یا پلیمریزاسیون فاز گاز تولید می شوند. این فرآیند با پلیمریزاسیون از محلول مونومرهای اتیلن و سپس جداسازی و خشک شدن شروع می شود.

 

این دو ماده پلی اتیلن چگونه پردازش می شوند؟

پس از تولید، مواد ترموپلاستیک ممکن است برای استفاده مصرف کننده یا صنعتی با روش های زیر پردازش شود:

 

1- قالب‌گیری تزریقی (Injection moulding)

این فرآیند سریع گلوله‌ها یا گرانول‌های LDPE و HDPE را به شکل‌ها و اندازه‌های سفارشی تعریف‌شده توسط قالب تبدیل می‌کند. گلوله های ترموپلاستیک به یک بشکه داغ فرستاده می شوند، که از طریق یک بشکه پیچ و نوارهای گرمکن، مواد ذوب می شوند. پلاستیک مذاب سپس به یک حفره قالب از پیش تنظیم شده تزریق می شود که همچنین مواد را خنک می کند. پس از انجماد، مواد پلاستیکی از دستگاه قالب گیری خارج می شود.

 

2- قالب‌گیری چرخشی یا دورانی (Rotomolding)

مشابه قالب‌گیری تزریقی، از گرما برای ذوب گرانول‌های پلاستیکی نیز استفاده می‌شود. تفاوت در بخش نهایی دستگاه است – در این مورد، پلاستیک ذوب شده از یک دهانه از پیش طراحی شده عبور می کند و سپس خنک می شود تا جامد شود.

 

3-  قالب‌گیری دمشی (Blow molding)

این نوع پردازش معمولاً برای تولید کالاهای پلاستیکی توخالی انجام می شود. به جای تزریق پلاستیک مذاب، این فرآیند از هوای فشرده برای دمیدن مواد به داخل قالب استفاده می کند.

 

کاربردهای LDPE و HDPE چیست؟

 

کاربردهای LDPE عبارتند از:

• کیسه های پلاستیکی LDPE
• مواد بسته بندی سبک: حلقه های شش بسته، آستر کارتن ضد آب، پوشش های پلاستیکی، درب های محکم
• لایه محافظ در برابر خوردگی برای سطوح کار
• پوشش و بسته بندی سخت افزار کامپیوتر

 

کاربردهای HDPE عبارتند از:

• فیلامنت HDPE برای پرینترهای سه بعدی
• مواد بسته بندی قوی: درب بطری، بطری های پلاستیکی شیر، درام، ظروف فله برای استفاده صنعتی
• الیاف طناب، توری و پارچه های صنعتی
• مخازن سوخت خودرو
• قطعات قایق
• لوله HDPE
• صندلی و میز پلاستیکی HDPE
• سازه های زمین بازی: سرسره، صندلی های چرخشی
• محصولات مصرفی: سطل زباله و بازیافت، ظروف مکعب یخ، اسباب بازی، صندوقچه یخ