تويت
ما هو البولي ايثيلين وما هي استخداماته
يقدر الإنتاج العالمي من البولي ايثيلين (Polyethylene) بحوالي 80 مليون طنٍّ ما يجعله أهم أنواع البلاستيك حول العالم. لذا، من المهم أن نعي ما هو البولي ايثيلين وما هي استعمالاته.
الخصائص العامّة للبولي ايثيلين
يصنع البولي ايثيلين C2H4)n) من الإيثيلين C2H4، وهو مركبٌ يشتق من غازٍ طبيعيٍّ أو نفطٍ، وهو أساسًا مركبٌ كيميائيٌّ ذو تلدن حراري قابلة للتغير، يمكن صهره وتشكيله حسب المرغوب، ما يجعله قابلًا لإعادة الاستعمال كما أنه قليلُ التكلفة. يعد النوع الأكثر انتشارًا وأهميةً حول العالم من بين كل أنواع البلاستيك المختلفة (عشرات ملايين الأطنان تنتج عالميًا كل عام)..
في شكله الطبيعي، يكون البولي ايثيلين نقيًّا شفافًا يميل إلى البياض عند ازدياد كمية البلورات. يستخدم في الأغلفة البلاستيكية، والأكياس البلاستيكية والعبوات البلاستيكية، ويمكن إضافة ملونات إليه. يتحلل بالأشعة فوق البنفسجية، لذلك يضاف إليه 2 -3% من بودرة الكربون السوداء عند استخدامه في ضوء الشمس. تعتبر خواص المقاومة الكيميائية للبولي إيثيلين ممتازةً، وتغطي قطاعًا واسعًا من الكيميائيات. .
سميّة البولي ايثيلين
إن البولي إيثيلين في شكله الصلب ليس سامًا، فهو غالبًا ما يستعمل في تغليف الأطعمة، لكن قد يصبح سامًّا عند تعرضه للحرارة أو تسربه إلى الجلد أو تعرض العيون له بشكل بخارٍ أو سائلٍ (التعرض خلال عمليات التصنيع). لذلك ينبغي الحذر واتباع إرشادات الحماية بدقةٍ عند تذويبه بشكلٍ خاصٍّ.
تاريخ البولي ايثيلين
كان البولي ايثيلين قليل الكثافة، هو أول ما تم إنتاجه عام 1933 في إنكلترا من قبل شركة الكيماويات البريطانيّة Imperial Chemical Industries أو ICI اختصارًا، خلال دراسات عن تأثيرات الضغط الشديد على بلمرة البولي إيثيلين. مُنحت ICI براءة اختراع على عمليتها تلك عام 1937، وبدأت الإنتاج التجاري عام 1939، أما الاستخدام الأول الفعليّ فكان بصورة عوازل في كابلات الرادار خلال الحرب العالمية الثانية.
في عام 1930، اكتشف الكيميائي الأمريكي كارل شيب مارفل (Carl Shipp Marvel) الذي عمل لدى شركة E.I. du Pont de Nemours & Company (شركة حاليًّا DuPont)، المادة عالية الكثافة، لكن فشلت الشركة في التعرف على إمكانية المنتج. تُرك الأمر لكارل تسيغلر (Karl Ziegler) ليكسب براءة اختراع البولي ايثيلين الخطي منخفض الكثافة (LLDPE)؛ الذي أنتجه تسيغلر فعليًّا مع إيرهارد هولزكامب (Erhard Holzkamp) عام 1953، وفيما بعد طور الكيميائي الإيطالي جوليو ناتا (Giulio Natta) العملية، واليوم تعرف المركبات بمحفزات زتسيغلر وناتا.
يذكر أن تسيغلر نال جائزة نوبل في الكيمياء عام 1963. ومنذ ذلك الوقت وباستخدام محفزات مختلفة وطرق صناعية كيميائية، أنتج العلماء البولي ايثيلين بخصائص وبنى متنوعة، على سبيل المثال أنتجت شركة Phillips Petroleum Company الأمريكيّة آنذاك البولي ايثيلين الخطي منخفض الكثافة (LLDPE) عام 1968. .
أنواع البولي ايثيلين واستخداماته
يصنف البولي إيتيلين كواحدٍ من عدة مركبات رئيسية وأشهرها LDPE وLLDP وHDPE والبولي بروبيلين فائق الوزن الجزيئي العالي، والبولي إيتيلين متوسط الكثافة MDPE، والبولي إيتيلين فائق الوزن الجزيئي المنخفض ULMWPE أو PE-WAX، والبولي إيتيلين عالي الوزن الجزيئي HMWPE، والبولي إيتيلين عالي الكثافة المتشابك HDXLPE، والبولي إيتيلين المتشابك PEX، والبولي إيتيلين منخفض الكثافة جدًا VLDPE والبولي إيتيلين المكلور CPE.
تتنوع درجة تشعب وتبلور منتج البولي ايثيلين في السلوك والخواص، فالبولي إيتيلين قليل الكثافة يتميز بصلابةٍ جيدةٍ (إمكانية تشكيله بدون كسره) وباستطالةٍ ممتازةٍ (القدرة على التمدد) حيث يمكن تمديده حتى 6 أضعاف من طوله الأصلي قبل الكسر، ما يجعله قابلًا للتشكيل وصنع العبوات والصفائح والأنابيب والأحواض، أما UHMWPE فيستخدم لأجزاء الآلات؛ حيث يتطلب الأمر مادة ذات تحملٍ عالٍ واحتكاكٍ منخفضٍ، وعادةً ما يستخدم البولي إيتيلين عالي الكثافة (HDPE) والأكثر تبلورًا وذو الكثافة المرتفعة في ظروفٍ مختلفةٍ تمامًا عن البولي إيتيلين قليل الكثافة LDPE؛ فمثلًا، يستخدم LDPE كثيرًا في التعبئة والتغليف البلاستيكي كالأكياس البلاستيكية، وبالمقابل يستعمل HDPE في مجال البناء مثل استخدامه كأنبوب تصريفٍ.
يقدر الإنتاج العالمي من البولي ايثيلين (Polyethylene) بحوالي 80 مليون طنٍّ ما يجعله أهم أنواع البلاستيك حول العالم. لذا، من المهم أن نعي ما هو البولي ايثيلين وما هي استعمالاته.
الخصائص العامّة للبولي ايثيلين
يصنع البولي ايثيلين C2H4)n) من الإيثيلين C2H4، وهو مركبٌ يشتق من غازٍ طبيعيٍّ أو نفطٍ، وهو أساسًا مركبٌ كيميائيٌّ ذو تلدن حراري قابلة للتغير، يمكن صهره وتشكيله حسب المرغوب، ما يجعله قابلًا لإعادة الاستعمال كما أنه قليلُ التكلفة. يعد النوع الأكثر انتشارًا وأهميةً حول العالم من بين كل أنواع البلاستيك المختلفة (عشرات ملايين الأطنان تنتج عالميًا كل عام)..
في شكله الطبيعي، يكون البولي ايثيلين نقيًّا شفافًا يميل إلى البياض عند ازدياد كمية البلورات. يستخدم في الأغلفة البلاستيكية، والأكياس البلاستيكية والعبوات البلاستيكية، ويمكن إضافة ملونات إليه. يتحلل بالأشعة فوق البنفسجية، لذلك يضاف إليه 2 -3% من بودرة الكربون السوداء عند استخدامه في ضوء الشمس. تعتبر خواص المقاومة الكيميائية للبولي إيثيلين ممتازةً، وتغطي قطاعًا واسعًا من الكيميائيات. .
سميّة البولي ايثيلين
إن البولي إيثيلين في شكله الصلب ليس سامًا، فهو غالبًا ما يستعمل في تغليف الأطعمة، لكن قد يصبح سامًّا عند تعرضه للحرارة أو تسربه إلى الجلد أو تعرض العيون له بشكل بخارٍ أو سائلٍ (التعرض خلال عمليات التصنيع). لذلك ينبغي الحذر واتباع إرشادات الحماية بدقةٍ عند تذويبه بشكلٍ خاصٍّ.
تاريخ البولي ايثيلين
كان البولي ايثيلين قليل الكثافة، هو أول ما تم إنتاجه عام 1933 في إنكلترا من قبل شركة الكيماويات البريطانيّة Imperial Chemical Industries أو ICI اختصارًا، خلال دراسات عن تأثيرات الضغط الشديد على بلمرة البولي إيثيلين. مُنحت ICI براءة اختراع على عمليتها تلك عام 1937، وبدأت الإنتاج التجاري عام 1939، أما الاستخدام الأول الفعليّ فكان بصورة عوازل في كابلات الرادار خلال الحرب العالمية الثانية.
في عام 1930، اكتشف الكيميائي الأمريكي كارل شيب مارفل (Carl Shipp Marvel) الذي عمل لدى شركة E.I. du Pont de Nemours & Company (شركة حاليًّا DuPont)، المادة عالية الكثافة، لكن فشلت الشركة في التعرف على إمكانية المنتج. تُرك الأمر لكارل تسيغلر (Karl Ziegler) ليكسب براءة اختراع البولي ايثيلين الخطي منخفض الكثافة (LLDPE)؛ الذي أنتجه تسيغلر فعليًّا مع إيرهارد هولزكامب (Erhard Holzkamp) عام 1953، وفيما بعد طور الكيميائي الإيطالي جوليو ناتا (Giulio Natta) العملية، واليوم تعرف المركبات بمحفزات زتسيغلر وناتا.
يذكر أن تسيغلر نال جائزة نوبل في الكيمياء عام 1963. ومنذ ذلك الوقت وباستخدام محفزات مختلفة وطرق صناعية كيميائية، أنتج العلماء البولي ايثيلين بخصائص وبنى متنوعة، على سبيل المثال أنتجت شركة Phillips Petroleum Company الأمريكيّة آنذاك البولي ايثيلين الخطي منخفض الكثافة (LLDPE) عام 1968. .
أنواع البولي ايثيلين واستخداماته
يصنف البولي إيتيلين كواحدٍ من عدة مركبات رئيسية وأشهرها LDPE وLLDP وHDPE والبولي بروبيلين فائق الوزن الجزيئي العالي، والبولي إيتيلين متوسط الكثافة MDPE، والبولي إيتيلين فائق الوزن الجزيئي المنخفض ULMWPE أو PE-WAX، والبولي إيتيلين عالي الوزن الجزيئي HMWPE، والبولي إيتيلين عالي الكثافة المتشابك HDXLPE، والبولي إيتيلين المتشابك PEX، والبولي إيتيلين منخفض الكثافة جدًا VLDPE والبولي إيتيلين المكلور CPE.
تتنوع درجة تشعب وتبلور منتج البولي ايثيلين في السلوك والخواص، فالبولي إيتيلين قليل الكثافة يتميز بصلابةٍ جيدةٍ (إمكانية تشكيله بدون كسره) وباستطالةٍ ممتازةٍ (القدرة على التمدد) حيث يمكن تمديده حتى 6 أضعاف من طوله الأصلي قبل الكسر، ما يجعله قابلًا للتشكيل وصنع العبوات والصفائح والأنابيب والأحواض، أما UHMWPE فيستخدم لأجزاء الآلات؛ حيث يتطلب الأمر مادة ذات تحملٍ عالٍ واحتكاكٍ منخفضٍ، وعادةً ما يستخدم البولي إيتيلين عالي الكثافة (HDPE) والأكثر تبلورًا وذو الكثافة المرتفعة في ظروفٍ مختلفةٍ تمامًا عن البولي إيتيلين قليل الكثافة LDPE؛ فمثلًا، يستخدم LDPE كثيرًا في التعبئة والتغليف البلاستيكي كالأكياس البلاستيكية، وبالمقابل يستعمل HDPE في مجال البناء مثل استخدامه كأنبوب تصريفٍ.
- منخفض الكثافة (LDPE): هو مادةٌ مرنةٌ جدًا مع خواصٍّ مميزةٍ جدًا تجعلها مناسبةً لاستعمالات التغليف البلاستيكي بشكلٍ خاصٍّ كأكياس التسوق، وهو عالي الليونة لكن قوة شده ضعيفة، وهذا الشيء واضح من خلال ميله إلى التمدد عند شده.
- البولي ايثيلين الخطي منخفض الكثافة (LLDPE): مشابه جدًا للسابق (LDPE) مع فوائد إضافية، وهي القدرة على تغيير خواص LLDPE بتعديل مكونات الصيغة، وأن عملية الإنتاج الإجمالي عادةً ذات استهلاك طاقة أقل من LDPE.
- البولي ايثيلين عالي الكثافة (HDPE): وهو بلاستيك قوي عالي الكثافة ومعتدل الصلابة، ببنية عالية التبلور، ويستخدم كثيرًا كبلاستيك لعلب الحليب وسلال الغسيل وصناديق النفايات وألواح التقطيع.
- البولي ايثيلين فائق الوزن الجزيئي العالي (UHMW): وهو نسخةٌ كثيفةٌ جدًا من البولي إيتيلين بأوزانٍ جزيئيةٍ تكون أعظم من HDPE. يمكن غزله بشكل خيوطٍ بقوة شدٍ أكبر عدة أضعاف من الفولاذ، وعادةً ما يُوَظّف بأداةٍ عالية الأداء مثل السترات المضادة للرصاص.