از ظروف پلاستیکی، بطریها، کیسهها گرفته تا اسباب بازیهای پلاستیکی. به هر کجا که نگاه کنیم محصولات پلاستیکی زیادی میبینیم که از پلی اتیلن ساخته شده است. پلی اتیلن یکی از محبوبترین مواد گرمانرم است که امروزه در دسترس است و در بسیاری از صنایع برای ساخت و تولید محصولات متنوع مورد استفاده قرار میگیرد. اما ، پلی اتیلن چیست؟ از چه چیزی ساخته شده است؟ چگونه پلی اتیلن را پردازش کنیم؟
پلی اتیلن یک ترموپلاستیک سبک وزن و بادوام با ساختار متغیر کریستالی است. این ماده یکی از پلاستیکهای پرمصرف در جهان است (به طوری که سالانه دهها میلیون تن از این ماده در سراسر جهان تولید میشود). از پلی اتیلن در مصارف مختلف برای فیلمها، لولهها، قطعات پلاستیکی و … در صنایع مختلف (بستهبندی، خودرو، برق و غیره) استفاده میشود. پلی اتیلن از پلیمریزاسیون مونومر اتیلن (یا اتن) ساخته میشود. فرمول شیمیایی پلی اتیلن(C2H4) است.
پلی اتیلن با افزودن یا پلیمریزاسیون رادیکال مونومرهای اتیلن (الفین) ساخته میشود. (فرمول شیمیایی اتن – C2H4). برای انجام پلیمریزاسیون پلی اتیلن از کاتالیزورهای زیگلر-ناتا و متالوسن استفاده میشود.
پلی اتیلن از خانواده پلیمرهای پلی الفین است و بر اساس تراکم و شاخه طبقه بندی میشود. متداولترین انواع پلی اتیلن عبارتند از:
پلی اتیلنهای شاخهای که به دو دسته زیر تقسیمبندی میشوند:
پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE)
پلی اتیلن خطی با چگالی کم (LLDPE)
پلی اتیلنهای خطی خود به دو دسته مختلف تقسیمبندی میشوند:
پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE)
پلی اتیلن با وزن مولکولی فوق العاده بالا (UHMWPE)
پلی اتیلن متقاطع (PEX یا XLPE)
علاوه بر دستهبندی ذکر شده در بالا، پلی اتیلن در انواع دیگر نیز موجود است مانند:
پلی اتیلن با چگالی متوسط (MDPE)
پلی اتیلن با چگالی بسیار کم (VLDPE)
پلی اتیلن با وزن مولکولی بالا (HMWPE)
پلی اتیلن فوق العاده کم وزن مولکولی (ULMWPE)
پلی اتیلن کلردار (CPE)
پلی اتیلن سبک یا پلی اتیلن با چگالی کم یا LDPE مخفف Low Density Poly Ethelene، یک پلیمر نیمه سخت و نیمه شفاف است. این نوع پلی ایتیلن در مقایسه با HDPE، دارای درجه بالاتری از شاخههای زنجیرهای جانبی کوتاه و بلند است. پلی اتسلن سبک در فشار بالا در بازه ۱۰۰۰-۳۰۰۰ بار و در بازه دمایی ۸۰-۳۰۰ درجه سانتیگراد از طریق فرآیند پلیمریزاسیون رادیکال آزاد تولید می شود. LDPE از ۴۰۰۰ تا ۴۰،۰۰۰ اتم کربن تشکیل شده است که دارای شاخههای کوتاه زیادی است.
دو فرآیند اساسی که برای تولید پلی اتیلن با چگالی کم استفاده می شود:
مسیرهای اتوکلاو یا لوله ای همزن.
راکتور لولهای. که این روش به دلیل سرعت بالای تبدیل اتیلن، نسبت به مسیر اتوکلاو اولویت پیدا کرده است.
محدودیت در منابع فلزی ،هزینه اقتصادی و خواص وی ویژگی های سطح فلز مادر میتوانند از جمله دلایلی باشند که از روش روکش کردن قطعات با ورق های فلزی استفاده نمیشود .
با استفاده از روش های ابکاری ما میتوتنیم از خواص فلزاتی که به دلیل گرانبها بودن و محدود بودن منابع نمیتوانیم به طور کامل قطعات را از جنس انها بسازیم بهره ببریم.
مثلا قوطی های فلزی استفاده شده در بسته بندی برخی از محصولات غذایی مانند کمپوت یا رب گوجه فرنگی از جنس اهن ساخته شده و با قلع ابکاری شده اند .اگر این قوطی ها به طور کامل از جنس قلع ساخته میشدند هزینه تمام شده ان چیزی در حدود 20 برابر گران تر قوطی های اهنی با ابکاری قلع تمام میشود .
زیرا قلع نسبت به اهن فلزی کمیاب تری است و تنها چیزی در حدود 1.2 درصد فراوانی دارد .درحالی که اهن دارای منابع گسترده ای در سراسر جهان است.
دو روش برای آبکاری وجود دارد: ۱-الکتریکی ۲- غیر الکتریکی. در ادامه به معرفی هر یک از آن ها خواهیم پرداخت.
این فرآیند شامل عبور جریان الکتریکی از محلولی به نام الکترولیت است. این کار با فرو بردن دو پایانه به نام الکترود در الکترولیت و اتصال آن ها به مدار با باتری یا منبع تغذیه دیگر انجام می شود. الکترودها و الکترولیت ها از عناصر یا ترکیبات با دقت انتخاب شده ساخته شده اند. هنگامی که الکتریسیته در مداری که آن ها می سازند جریان می یابد، الکترولیت تقسیم می شود و برخی از اتم های فلزی موجود در آن در یک لایه نازک در بالای یکی از الکترودها قرار می گیرند. وقتی این کار انجام شد، آبکاری می شود.
شامل چندین واکنش همزمان در یک محلول آبی است که بدون استفاده از نیروی الکتریکی خارجی رخ می دهد. آبکاری نیکل نمونه ای از روش معمول آبکاری غیر الکتریکی است.
استفاده از هر فرایندی در این زمینه علاوه بر تامین نیاز باید توجیه اقتصادی داشته باشد . برای مثال فرایندی که به منظور تهیه الیاژی از اهن و قلع استفاده میشود که شامل ذوب و قالب گیری و .. است به مراتب هزینه برتر از روش های ابکاری میباشد. علاوه بر این همیشه الیاژ ها نیاز ما را در مورد خواص فلزی مورد نظر برطرف نمیکنند .
در این فرایند با عبور شدت جریان مستقیم از یک الکترولیت ،یون های فلزی محول در این الکترولیت بر روی سطح کاتد رسوب میکنند .و در طی فرایند الکترولیز فرایند اکسیداسیون و احیا صورت میپذیرد که شامل واگذاری الکترون یا دریافت الکترون میباشد .
ضخامت پوشش ایجاد شده به پارامتر های مختلفی مانند دانسیته و داندمان جریان الکتریکی و مدت زمان ابکاری .وابستگی دارد .
مواد اولیه صنایع آبکاری
فرآیند آبکاری مزایای بسیاری از جمله افزایش ماندگاری و جلوگیری از اکسایش، زیبا سازی، بهبود رسانایی، افزایش مقاومت و رسانایی، افزایش خوردگی و… دارد.
در فرایند ساخت و تزیین وسایل لوکس و زینتی مختلف به جای استفاده از فلز طلا که بسیار گرانبها میباشد میتوان با استفاده از فرایند ابکاری طلا لایه از طلا برروی سطح فلزی مادر نشاند. طلا یکی از فلزات گرانبها و نرم است و علاوه بر توجه اقتصادی نمیتوان به دلیل خواص فیزیکی آن را در ساخت قسمت های مقاومتی استفاده کرد . از ابکاری طلا در ساغت بسیاری از وسایل مانند ساعت ها ،لوستر ها ،بدنه تلفن همراه و حتی بدنه اتوموبیل و بسیاری از وسایل دیگر اشاره کرد .یکی دیگر از این روش ها ابکاری بدنه اتوموبیل ها است . برای مثال استفاده از کروم بر روی بدنه ماشین علاوه بر بهبود خواص سطح و افزایش مقاومت نسبت به سایش به زیبایی آن نیز کمک میکند .
امروزه با توسعه تکنولوژی طراحی برد و قطعات الکترونیکی نیز دچار تغییر شده اند . در این صنعت به منظور افزایش سرعت پردازش اطلاعات و رسانایی الکتریکی به دنبال قطعاتی برای جایگزین کردن با مس هستند. به همین دلیل شاهد ساخت قطعات مورد نیاز با استفاده از روش ابکاری و پوشش دهی فولاد با فلزات گرانبهایی مانند طلا نقره و پلاتین هستیم.
یکی از مهم ترین نقاط قوت ااستفاده از روش های ابکاری کمک به جلوگیری از خوردگی شیمیایی فلزات میباشد. به این منظور میتوان از دو نوع فلز برای ابکاری زوی سطح فلز مادر استفاده کرد.روش اول استفاده از فلزاتی است که نسبت به فلز مادر مقاومت بیشتری نسبت به خوردگی دارند مانند ابکاری اهن با نقره با استفاده از نمک های نقره مانند نیترات نقره و نوع دوم در مقابل روش اول است یعنی از فلزاتی که مقاومت کمتری نسبت یه سطح مادر دارند مانند تولید اهن گالوانیزه یعنی ابکاری فولاد با روی به منظور آبکاری استفاده میشود .
با روش ابکاری میتوان سطح فلزاتی که مقاومت کمی در برابر ضربه و سایش دارند را با فلزات مقاوم تر پوشش داد مانند استفاده از کروم که با استفاده از نمک های سدیم دی کرومات و پتاسیم دی کرومات در بدنه اتوموبیل که قبلا به ان اشاره کردیم . این روش همچنین در صنایع هوافضا نیز استفاده میشود و از آندایز سخت بر روی سازه های الومینیومی به منظور افزایش مقاومت استفاده میشود.
شاید فکر کنید فقط از فلزات در فرایند ابکاری استفاده میشود اما اینطور نیست . در صنایعی که با کوره یا محیط های با حرارت بالا سر و کار دارند عملا استفاده از ابزار های فلزی کاربردی نخواهد داشت . سرامیک با دارا بودن مقاومت حرارتی بالا به جایگزین مناسبی برای استفاده در این محیط ها تبدیل شده است و به منظور ساخت ابزارالات مناسب این محیط ها با پوشش دهی یا آبکاری سرامیک بر روی قطعات و ابزار فلزی آنها را برای استفاده در شرایط حرارتی سخت مناسب میسازند.
در این مقاله نگاهی کلی به آبکاری و انواع آن داشتیم. همانطور که گفته شد فرآیند آبکاری به منظور افزایش طول عمر، زیباسازی، افزایش مقاومت و… انجام می گیرد. این فرآیند معایبی از جمله امکان ایجاد ترک خوردگی روی سطح، زمان بر بودن و… را نیز دارد.
© تمامی حقوق برای شرکت پترو بامداد آذران محفوظ است.