ماده اولیه و فرآیند تولید داینیما

پلی اتیلن ها خانواده ای از پلیمرهای گرمانرم می باشند که از طریق پلیمریزاسیون گاز اتیلن به دست می آیند. از طریق انتخاب کاتالیست و روش پلیمری شدن مناسب این ماده می توان خواص مختلفی همچون چگالی، شاخص جریان مذاب، بلورینگی، درجه شاخه ای و شبکه ای شدن، وزن مولکولی و توزیع وزن مولکولی را در آنها کنترل کرد.

پلیمرهای با وزن مولکولی پائین را به عنوان روان کننده به کار می برند. پلیمرهای با وزن مولکولی متوسط واکس هایی امتزاج پذیر با پارافین می باشند و نهایتاً پلیمرهایی با وزن مولکولی بالاتر از 6000 در صنعت پلاستیک بیشترین حجم مصرف را به خود اختصاص می دهند.پلی اتیلن شامل ساختار بسیار ساده ای است، به طوری که ساده تر از تمام پلیمرهای تجاری می باشد. یک مولکول پلی اتیلن زنجیر بلندی از اتم های کربن است که به هر اتم کربن دو اتم هیدروژن چسبیده است.

به وسیله کوپلیمریزاسیون مونومراتیلن با یک مونومر آلکیل شاخه دار، کوپلیمری با شاخه های هیدروکربن کوتاه به دست می آید که آن را پلی اتیلن خطی با چگالی کم می نامند و از آن اغلب برای ساخت کالاهایی شبیه فیلم های پلاستیکی استفاده می کنند.

گاهی اوقات به جای اتم های هیدروژن در مولکول پلی اتیلن، یک زنجیر بلند از اتیلن به اتم های کربن متصل می شود که به آنها پلی اتیلن شاخه ای یا پلی اتیلن سبک می گویند؛ چون چگالی آن به علت اشغال حجم بیشتر، کاهش یافته است. در این نوع پلی اتیلن مولکولهای اتیلن به شکل تصادفی به یکدیگر متصل می شوند و ریخت و شکل بسیار نامنظمی را ایجاد می کنند. چگالی آن بین 910/0 تا 925/0 است و تحت فشار و دمای بالا و اغلب با استفاده از پلیمری شدن رادیکال های آزاد وینیلی تولید می شود.

وقتی هیچ شاخه ای در مولکول وجود نداشته باشد آن را پلی اتیلن خطی می نامند. پلی اتیلن خطی سخت تر از پلی اتیلن شاخه ای است اما پلی اتیلن شاخه ای آسانتر و ارزانتر ساخته می شود. ریخت و شکل این پلیمر بسیار بلوری شکل است. پلی اتیلن خطی محصول نرمالی با وزن مولکولی 200-500 هزار است که آن را تحت فشار و دماهای نسبتاً پائین پلیمری می کنند. چگالی آن بین 941/0 تا 965/0 است و آن را بیشتر به وسیله فرایند پلیمری شدن زیگلر ناتا تهیه می کنند.پلی اتیلنی نیز وجود دارد که چگالی آن مابین چگالی این دو پلیمر است یعنی در محدوده 926/0 تا 940/0 و آن را پلی اتیلن نیمه سنگین یا پلی اتیلن متوسط می نامند.

پلی اتیلن با وزن مولکولی بین 3 تا 6 میلیون را پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا می نامند و با پلیمری شدن کاتالیست متالوسن تولید می کنند. ماده مزبور از فرایند پذیری دشوارتری برخوردار بوده ولی خواص آن عالی است. هنگامی که از طریق تشعشع یا استفاده از مواد افزودنی شیمیایی، این پلیمر تماماً شبکه ای شود، پلی اتیلن یاد شده دیگر پلیمر گرمانرم نخواهد بود.

این ماده با پخت حین قالب گیری یا بعد از آن، یک پلیمر گرماسخت واقعی با استحکام کششی، خواص الکتریکی و استحکام ضربه خوب در دامنه وسیعی از دماها خواهد بود. فرآیند تولید پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا برای اولین بار توسط شرکت روهر کمیه آلمان در دهه 1950 میلادی ابداع شدو بعدها توسط شرکتهای دیگری تکمیل و گسترش یافت.

با توجه به اینکه پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا دارای یک ساختار زیگزاگی و مسطح است و هیچ گونه گروه جانبی حجیم نیز در ساختار آن حضور ندارد در صورتیکه بتوان زنجیرهای مولکولی را در فواصل بسیار نزدیکی به یکدیگر قرار داد می توان به ساختاری دست یافت که استحکام و مدول آن نسبت به مساحت حجمی در بین کلیه پلیمرهای گرمانرم بالاترین است و برای تولید الیاف و نخهای فیلامنتی داینیما از این حالت استفاده می شود.

همان گونه که مشخص است جهت تولید نخهای فیلامنتی مستحکم بایستی هرگونه بی نظمی ناشی از گره خوردن زنجیرهای پلیمری که منجر به افت و کاهش خصوصیات مکانیکی می شود را برطرف نمود و نهایت آرایش یافتگی در زنجیرهای مولکولی در جهت محور الیاف را به دست آورد.بر طبق حق ثبتهای منتشر شده اولیه، محلول پلیمری ابتدایی بایستی غلطت مناسبی جهت فرآیند ریسندگی داشته باشد تا بتواند در طی فرآیندهای بعدی به میزان مناسبی کشیده شود. بدین منظور از پلیمر با وزن مولکولی بالاتر از 1 میلیون و حلال دکالین و یا پارافین استفاده می شود.

در فرآیند تولید صنعتی نکته حائز اهمیت در ژل تولیدی، غلظت و حفظ همگنی آن در فرآیند ریسندگی است که تضمین کننده فرآیند کشش یکنواخت بعدی می باشد. بدین منظور مقادیر بسیار کم و کنترل شده ای از کوپلیمرهای شاخه دار شده دارای توزیع وزن مولکولی معین به همراه پلیمر اصلی در سیستم تغذیه می شود تا به پلیمر اصلی قابلیت فرآیند ریسندگی حتی در غلظتهای بسیار بالا را بدهد.پس از فرآیند ریسندگی که اصطلاحاً به نام ژل ریسی شناخته می شود، دسته فیلامنتهای تولیدی به سرعت به میزان زیادی تحت عملیات کشش قرار می گیرند تا به خصوصیات مورد نظر دست یابند. تعداد مراحل کشش و دمای هرکدام از این مراحل بسیار حائز اهمیت می باشد.