معرفی لوله پلی اتیلن

لوله پلی‌اتیلن‌ ها خانواده‌ای از گرمانرم‌ها می‌باشند که از طریق پلیمریزاسیون گاز 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 نهایتا 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 زنجیر بلندی از اتم‌های کربن است که به هر اتم کربن دو اتم هیدروژن چسبیده‌است .

گاهی اوقات به جای اتم‌های هیدروژن در مولکول(پلی اتیلن)، یک زنجیر بلند از اتیلن به اتم‌های کربن متصل می‌شود که به آنها پلی اتیلن شاخه‌ای یا پلی اتیلن سبک (LDPE) می‌گویند؛ چون چگالی آن به علت اشغال حجم بیشتر، کاهش یافته‌است. در این نوع پلی اتیلن مولکولهای اتیلن به شکل تصادفی به یکدیگر متصل می‌شوند و ریخت و شکل بسیار نامنظمی را ایجاد می‌کنند. چگالی آن بین ۹۱۰/۰ تا ۹۲۵/. است و تحت فشار و دمای بالا و اغلب با استفاده از پلیمریزاسیون رادیکال‌های آزاد وینیلی (Free radical polymerization) تولید می‌شود. البته برای تهیهٔ آن می‌توان از پلیمریزاسیون زیگلر ناتا (Ziegler-Natta polymerization)نیز استفاده کرد.

وقتی هیچ شاخه‌ای در مولکول وجود نداشته باشد آن را پلی اتیلن خطی (HDPE) می‌نامند. پلی اتیلن خطی سخت تر از پلی اتیلن شاخه‌ای است اما پلی اتیلن شاخه‌ای آسانتر و ارزانتر ساخته می‌شود. ریخت و شکل این پلیمر بسیار کریستالی شکل است. پلی اتیلن خطی محصول نرمالی با وزن مولکولی ۲۰۰۰۰۰-۵۰۰۰۰۰ است که آن را تحت فشار و دماهای نسبتاً پائین پلیمریزه می‌کنند. چگالی آن بین ۹۴۱/۰ تا ۹۶۵/۰ است و آن را بیشتر به وسیلهٔ فرآیند مشکلی که پلیمریزاسیون زیگلر ناتا نامیده می‌شود، تهیه می‌کنند. شکل این پلی اتیلن را در تصویر بالا می‌توانید مشاهده کنید. پلی اتیلنی نیز وجود دارد که چگالی آن مابین چگالی این دو پلیمر است یعنی در محدودهٔ ۹۲۶/۰ تا ۹۴۰/۰؛ و آن را پلی اتیلن نیمه سنگین یا متوسط می‌نامند. پلی اتیلن با وزن مولکولی بین ۳ تا ۶ میلیون را پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا یا UHMWPE می‌نامند و با پلیمریزاسیون کاتالیست متالوسن تولید می‌کنند. مادهٔ مذبور فرآیند پذیری دشوارتری برخوردار بوده ولی خواص آن عالی است. هنگامی که از طریق تشعشع یا استفاده از مواد افزودنی شیمیایی، این پلیمر تماما شبکه‌ای شود، پلی اتیلن یاد شده دیگر گرما نرم نخواهد بود. این ماده با پخت حین قالب گیری یا بعد از آن یک گرما سخت واقعی با استحکام کششی، خواص الکتریکی و استحکام ضربهٔ خوب در دامنهٔ وسیعی از دماها خواهد بود. از آن برای ساخت فیبرهای بسیار قوی استفاده می‌کنند تا جایگزین کولار (نوعی پلی آمید)در جلیقه‌های ضد گلوله کنند؛ و همچنین صفحات بزرگ آن را می‌توان به جای زمین‌های اسکیت یخی استفاده کرد. به وسیلهٔ کوپلیمریزاسیون مونومراتیلن با یک مونومر آلکیل شاخه دار، کوپلیمری با شاخه‌های هیدروکربن کوتاه بدست می‌آید که آن را پلی اتیلن خطی با چگالی کم یا LLDPE می‌نامند و از آن اغلب برای ساخت اشیاءای شبیه فیلم‌های پلاستیکی ( کسیه فریزر ) استفاده می‌کنند

مهم‌ترین ویژگی‌های ذاتی پلی اتیلن‌های تجاری برای کاربردهای اصلی عبارت‌اند از:

1. چگالی  نمایهٔ مذاب
2. توزیع وزن مولکولی

همان طور که قبلا اشاره شد چگالی انواع پلی اتیلن‌ها در محدودهٔ ۹۱۰/۰ تا ۹۶۵/۰ دارد و علت اینکه آن را تا سه رقم اعشار ذکر می‌کنند این است که ۰۰۳/۰ تغییر در چگالی باعث تغییر قابل توجه‌ای در ویژگی‌ها می‌شود. به طور 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.
نمایه مذاب یا شاخص جریان مذاب Melt Flow Index) MFI)

ویژگیهای لوله پلی اتیلن

کاربردی‌ترین نشانهٔ ارتباط دهندهٔ ویژگی‌های پلی اتیلن به متوسط وزن مولکولی است. نمایهٔ مذاب وزن (گرم) پلی اتیلنی است که در عرض ده دقیقه از میان یک روزنهٔ ثابت در دمای ۱۹۰ درجه سانتیگراد بیرون می‌آید، و این در حالی است که وزنهٔ استانداردی بر روی پیستون محفظهٔ رانش که حاوی سه گرم پلی اتیلن است، قرار دارد. نمایهٔ مذاب تا حدودی (اما نه دقیق ) نسبت معکوس با گرانروی مذاب دارد. بنابر این با افزایش وزن مولکولی متوسط، کاهش می‌یابد. نمایهٔ مذاب بیشتر، 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. به طور کلی با افزایش نمایهٔ 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

.. موارد کاربرد  لوله پلی اتیلن  و  اتصالات پلی اتیلن

-آبرسانی
-گاز رسانی
- فاضلاب شهری و صنعتی
-کاورینگ کابل

- خطوط انتقال محصولات نفتی
- خطوط سیالات در فرآیندهای کارخانجات
-خطوط آب سرد برای واحدهای صنعتی ( پالایشگاه‌ها ،کارخانجات پتروشیمی و نیروگاه‌ها )
-شبکه‌های اطفاء حریق
-خطوط اصلی پرفشار
-خطوط فاضلاب صنعتی
-شبکه توزیع آب
-خطوط انتقال آب با سختی بالا و انتقال آب دریا
-خطوط تزریق آب پرفشار
-خطوط تهویه مطبوع (HVAC)

 

کاربرد محصولات پلی اتیلن

• لوله و اتصالات لوله پلی اتیلن در برابر تعداد بیشماری از مواد شیمیائی مقاوم هستند و دچار خوردگی نخواهند شد لذا در پروژه‌هائی که لوله و اتصالات فلزی یا بتنی امکان ادامه حیات ندارد لوله و اتصالات پلی‌اتیلن مقاومتی عالی از خود نشان می دهند.
• اتصالات لوله پلی اتیلن در صورت اجرای صحیح و جوشکاری استاندارد نشتی نخواهند داشت و مقاومتی برابر با لوله اصلی را دارا خواهند بود.
• لوله پلی‌اتیلن, اتصالات پلی‌اتیلن و منهول پلی‌اتیلن فوق‌العاده انعطاف پذیر بوده به همین جهت این لوله‌ها می‌توانند در برابر حرکات زمین و زلزله مقاوم باشد و تنش‌های خمشی و کششی را براحتی تحمل نمایند. این خاصیت هزینه تعمیرات و یا بازسازی خطوط انتقال را بسیار کاهش می دهد.
• مواد لوله پلی اتیلن دارای محصولاتی در فشارهای مابین ۲ الی ۲۵ بار و حتی بیشتر و در اندازه‌های از ۲۰ میلیمتر الی ۲۰۰۰ میلیمتر و حتی بیشتر می‌توانند تمامی نیازهای یک پروژه صنعتی را پاسخ دهد.
• لوله ,اتصالات و منهول پلی‌اتیلن دارای هزینه تراشه و بستر سازی بسیار پائین‌تر از مشابه فلزی و یا بتنی آن می‌باشد و حتی در بعضی از پروژه‌ها نیازی به بستر سازی ندارد.
• محصولات پلی‌اتیلن ,اعم از لوله پلی‌اتیلن,اتصالات پلی‌اتیلن و منهول پلی‌اتیلن دارای عمر مفید بسیار طولانی (بالای ۵۰ سال) است.
• لوله ,اتصالات و منهول پلی‌اتیلن در برابر حملات بیولوژیکی مقاوم می‌باشد,به همین جهت می‌تواند برای انتقال آب شرب شهری مورد استفاده قرار گیرد و نیازی به فرآوری لوله برای انتقال آب شرب ندارد که این خاصیت می تواند هزینه‌های اجرا را تا ۵۰% کاهش دهد.
• لوله ,اتصالات و منهول پلی اتیلن دارای وزنی سبک می‌باشد که حمل و نقل این تجهیزات را ساده‌تر از نمونه‌های فلزی و بتنی می‌نماید و باعث کاهش هزینه‌های اجرا و سرعت بالاتر انتقال از محل تولید تا اجرا می‌شود.
• لوله ,اتصالات و منهول پلی اتیلن دوستدار محیط زیست هستند و انرژی کمتری را با توجه به عدم به نیاز عایق کاری به هدر می‌دهند ضمنا در تولید آنها گازهای گلخانه‌ای کمتری تولید می‌شود . ضمنا با توجه به امکان بازگشت لوله و اتصالات پلی‌اتیلن به طبیعت، باعث آلودگی محیط زیست نمی‌شوند و می‌تواند پس از پایان عمر کارکردشان مجددا به انرژی تبدیل شود.
• مواد اولیه پلی اتیلن این امکان را می‌‌دهد که با تغییرات در آن به عملکردهای بهتر دست یافت و امکان تبدیل آن به محصولات با کارائی بالاتر فراهم می‌باشد

تقسیم بندی اساسی لوله پلی اتیلن

▪ HDPE پلی اتیلن با دانسیته بالا
▪ LDPE پلی اتیلن با دانسیته پایین
▪ LLDPE پلی اتیلن سبک خطی
▪ VLDPE پلی اتیلن خیلی سبک
▪ COPOLYMERS کوپلیمرهای اتیلن-ونیل استر
▪ IONOMERS یونیمرها
▪ XLPE پلی اتیلن با اتصالات عرضی

 

پلی اتیلن سنگین

.

 

نام تجاری:     اچ دی پی ئی(HDPE)
سایر اسامی:     اتن هموپلیمر, اتیلن هموپلیمر, اتیلن پلیمر
تاریخچه:     از نفت حاصل می شود. تقریبا هر ۱٫۷۵ کیلوگرم نفت خام یک کیلوگرم پلی اتیلن سنگین تولید می کند. قابلیت recycle دارد.زنجیره مولکولی در این نوع پلیمر ، فشرده است که همین عامل، باعث افزایش دانسیته آن می­شود. لذا انعطاف پذیری به شدت کاهش می­یابد. این نوع پلیمر گرچه مقاومت ضربه­ای کمتری نسبت به پلی اتیلن سبک دارد اما مقاومت آن در برابر مواد شیمیایی همانند مقاومت آن در برابر تنشهای شکننده محیطی خوب است . لذا از این نوع پلیمر در انواع محصولات تجارتی مانند ظروف نگهدارنده سوخت، صندلی­های مورد استفاده در فضای باز ، اسباب­بازیها، جامه­دانها، لوله­ها و مجراها استفاده می­شود. نوعی دیگر از پلی­اتیلن با دانسیته بالا با نام (UHMWPE) وجود دارد که البته در حجم کمتری متداول است. این نوع پلیمر، ستخت­تر و سفت­تر از سایر انواع پلی­اتیلن است. پلی اتیلن اولین بار بطور اتفاقی توسط شیمیدان آلمانی “Hans Von Pechmanv” سنتز شد. او در سال ۱۸۹۸ هنگام حرارت دادن دی آزومتان ، ترکیب مومی شکل سفیدی را سنتز کرد که بعدها پلی اتیلن نام گرفت. اولین روش سنتز صنعتی پلی اتیلن بطور تصادفی توسط “ازیک ناوست” و “رینولرگیسون” ( از شیمیدان‌های ICI ) در ۱۹۳۳ کشف شد. این دو دانشمند با حرارت دادن مخلوط اتیلن و بنزالدئید در فشار بالا ، ماده‌ای موم‌مانند بدست آوردند.
موارد مصرف:     ماده تولیدی ظروف حمل مایعات ، ساخت ظروف خانگی ، اسباب بازی ، لوازم ورزشی و آزمایشگاهی و قطعات صنعتی و لوله ساخت ظروف حداکثر تا ۱۰ لیتر ، فیلم پلی اتیلن سنگین ، ساکهای دستی ، لوله ، اسباب بازی ، لوازم ورزشی و آزمایشگاهی و قطعات صنعتی
مجتمع های تولیدکننده:     پتروشیمی تبریز پتروشیمی امیر کبیر پتروشیمی جم پتروشیمی مارون
خواص فیزیکی و شیمیایی:     کدر، شاخاای (branch)، Max. operating temp: 50 °C ، Melting Temp: Range 120 to 160 °C، Mould Shrinkage: 3% ، Mould temp. range 20 to 60 °C
مواد مرتبط:     اتیلن، اتیلن سبک خطی، پلی اتیلن فیلم
روشهای تولید:     از نفت بدست می آید. (واکنش پلیمراسیون)
دیاگرام فرآیند (PFD):
واکنشهای شیمیایی:     پلیمرازیسیون
اطلاعات ایمنی:     معمولا پایدار ، برای آتش گرفتن باید پیش گرم شود، تقریبا نیازی به حفاظت ندارد.