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 کلاس پلی اتیلن مواد، 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 باعث سبکی و انعطاف پذیری آن می شود و آن را برای این نوع کاربردها عالی می کند. HDPEاز طرف دیگر، 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 اتفاق می‌افتد، جایی که زنجیره‌های پلیمری دارای زنجیره‌های پلیمری ثانویه هستند که با جایگزین کردن یک اتم در زنجیره اولیه با یک گروه مونومر به آنها متصل می‌شوند. 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.

خواص LDPE و HDPE

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 نامش پیداست، پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) چگالی، استحکام و مقاومت دمایی پایین تری دارد. در همین حال، پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) با استحکام ویژه و مقاومت حرارتی بالاتر مشخص می شود.

میز 1. مقایسه خواص مواد LDPE و HDPE

ویژگی	LDPE	HDPE
ساختار شیمیایی	انشعاب بیشتر	انشعاب کمتر، خطی تر
تراکم	چگالی کم 0.91-0.94 گرم در سانتی متر3	تراکم بالا 0.95-0.97 گرم در سانتی متر3
انعطاف پذیری	بلورینگی کم (50-60٪) و در نتیجه انعطاف پذیرتر است	بلورینگی بالا (بیش از 90%)، که آن را سخت تر و سفت تر می کند
مقاومت در برابر حرارت	کاهش شدید چگالی هنگام قرار گرفتن در دمای بیش از 20 درجه سانتیگراد	قادر به تحمل گرما با دمای بیش از 100 درجه سانتیگراد است
نقطه ذوب	~115 درجه سانتیگراد	~135 درجه سانتیگراد
مقاومت شیمیایی	در برابر اکثر الکل ها، اسیدها و قلیاها مقاوم است. مقاومت کم در برابر عوامل اکسید کننده و هیدروکربن های انتخابی	مقاومت برتر در برابر حلال ها، الکل ها، اسیدها و قلیاها؛ مقاومت کم در برابر اکثر هیدروکربن ها
استحکام – قدرت	استحکام ضربه نسبتاً افزایش یافته در شرایط سرد	استحکام کششی و ویژه بالا
شفافیت	بالا، به دلیل شرایط بی شکل	کم، به دلیل افزایش سطح کریستالی
حداکثر تنش مجاز در 20 درجه سانتی گراد	6-17 مگاپاسکال	14-32 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

	LDPE	HDPE
مزایای	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	کاربردهای متنوع کم هزینه استحکام کششی بالا قادر به مقاومت در برابر دمای پایین نسبتا قوی و سفت خاصیت ضد آب عایق الکتریکی خوب
معایب	بیشتر مستعد استرس ترک 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	ممکن است تحت استرس ترک بخورد خطر بیشتر کوچک شدن قالب 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:

قالب گیری تزریقی

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.

اکستروژن

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.

قالب گیری دمشی

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.

لوله های HDPE

کاربردهای LDPE و HDPE

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
• بطری ها را بشویید
• 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 و 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

اگر از خواندن این مقاله لذت برده اید، می توانید مطالب مرتبط بیشتری را نیز در اینجا بخوانید:

[1] ST Sam، MA Nuradibah، H. Ismail، NZ Noriman، S. Ragunathan، “پیشرفت های اخیر در پلی الفین ها / ترکیبات پلیمر طبیعی مورد استفاده برای کاربرد بسته بندی”، فناوری و مهندسی پلیمر-پلاستیک، 53:6، ص 631-44، 2014.

[2] الف. طاووس، هندبوک پلی اتیلن: ساختارها، خواص و کاربردها، نیویورک: مارسل دکر، شرکت، 2000.

[3] هیئت مشاوران و مهندسین NIIR، کتاب فناوری کامل در مورد فیلم های پلاستیکی، HDPE و پلاستیک های ترموست، هند: آسیا و اقیانوسیه تجاری مطبوعات، شرکت، 2006.

[4] “برترین های پلی اتیلن کم چگالی”، [Online] موجود در: https://www.plasticsmakeitpossible.com/about-plastics/faqs/professor-plastics/professor-plastics-highlights-of-low-density-polyethylene/

[5] یاشودا، “تفاوت بین HDPE و LDPE”، [Online] موجود در: http://pediaa.com/difference-between-hdpe-and-ldpe/، 2016.

[6] JP Plog، “فرآوری پلی اتیلن”، [Online] موجود در: https://www.thermofisher.com/blog/materials/processing-polyethylene/، 2015.