הקדמה קצרה של שרף פוליאתילן
הקדמה קצרה של שרף פוליאתילן
פוליאתילן (PE) הוא א תרמופלסטית שרף המתקבל על ידי פילמור אתילן. בתעשייה נכללים גם קופולימרים של אתילן עם כמויות קטנות של אלפא-אולפינים. שרף פוליאתילן הוא חסר ריח, לא רעיל, מרגיש כמו שעווה, בעל עמידות מצוינת בטמפרטורה נמוכה (טמפרטורת הפעלה מינימלית יכולה להגיע ל-100~-70 מעלות צלזיוס), יציבות כימית טובה, ויכול לעמוד בפני רוב שחיקת החומצות והאלקליות (לא עמיד בפני חמצון חומצת טבע). הוא אינו מסיס בממיסים נפוצים בטמפרטורת החדר, עם ספיגת מים נמוכה ובידוד חשמלי מעולה.
פוליאתילן סונתז על ידי חברת ICI הבריטית בשנת 1922, ובשנת 1933, חברת Bonemen Chemical Industry הבריטית מצאה שניתן לבצע פילמר של אתילן ליצירת פוליאתילן בלחץ גבוה. שיטה זו תועשה בשנת 1939 והיא ידועה כשיטת הלחץ הגבוה. בשנת 1953, ק' זיגלר מהפדral הרפובליקה של גרמניה מצאה שעם TiCl4-Al(C2H5)3 כזרז, ניתן גם לבצע פילמר של אתילן בלחץ נמוך יותר. שיטה זו הוכנסה לייצור תעשייתי בשנת 1955 על ידי חברת Hearst of the Federal הרפובליקה של גרמניה, ומכונה בדרך כלל פוליאתילן בלחץ נמוך. בתחילת שנות ה-1950 גילתה חברת פיליפס הנפט של ארצות הברית ששימוש ב-chromium oxide-silicaalumina כזרז, ניתן לבצע פילמר של אתילן ליצירת פוליאתילן בצפיפות גבוהה בלחץ בינוני, והייצור התעשייתי התממש ב-1957. בשנות ה-1960 , חברת DuPont הקנדית החלה לייצר פוליאתילן בצפיפות נמוכה עם אתילן ו-α-olefin בשיטת תמיסה. בשנת 1977, יוניון קרביד וחברת דאו כימיקלים מארצות הברית השתמשו ברציפות בשיטת לחץ נמוך לייצור פוליאתילן בצפיפות נמוכה, הנקראת פוליאתילן בצפיפות נמוכה ליניארית, ששיטת פאזי הגז של חברת יוניון קרביד הייתה החשובה ביותר. הביצועים של פוליאתילן ליניארי בצפיפות נמוכה דומים לאלו של פוליאתילן בצפיפות נמוכה, ויש לו כמה מאפיינים של פוליאתילן בצפיפות גבוהה. בנוסף, צריכת האנרגיה בייצור נמוכה, ולכן הוא התפתח במהירות רבה והפך לאחד השרפים הסינתטיים החדשים המושכים את העין.
טכנולוגיית הליבה של שיטת הלחץ הנמוך טמונה בזרז. מערכת TiCl4-Al(C2H5)3 שהומצאה על ידי זיגלר בגרמניה היא הדור הראשון של הזרז לפוליאולפינים. בשנת 1963, חברת Solvay הבלגית הייתה חלוצת הזרז מהדור השני עם תרכובת מגנזיום כנשא, והיעילות הקטליטית הגיעה לעשרות אלפים עד מאות אלפי גרמים של פוליאתילן לגרם טיטניום. השימוש בזרז מהדור השני יכול גם לחסוך את תהליך שלאחר הטיפול להסרת שאריות זרז. מאוחר יותר פותחו זרזים בעלי יעילות גבוהה לשיטת שלב הגז. בשנת 1975, תאגיד Monte Edison Group האיטלקי פיתח זרז שיכול לייצר ישירות פוליאתילן כדורי ללא גרגירים. הוא נקרא זרז הדור השלישי, שהוא מהפכה נוספת בייצור פוליאתילן בצפיפות גבוהה.
שרף פוליאתילן רגיש מאוד ללחץ סביבתי (פעולה כימית ומכאנית) והוא פחות עמיד בפני הזדקנות תרמית מפולימרים מבחינת המבנה והעיבוד הכימי. ניתן לעבד פוליאתילן בשיטות דפוס תרמופלסטיות קונבנציונליות. יש לו מגוון רחב של שימושים, המשמש בעיקר לייצור סרטים, חומרי אריזה, מיכלים, צינורות, מונופילמנטים, חוטים וכבלים, צרכי יום ועוד, והוא יכול לשמש כחומרי בידוד בתדר גבוה לטלוויזיות, מכ"מים וכו'.
עם התפתחות התעשייה הפטרוכימית, ייצור הפוליאתילן התפתח במהירות, והתפוקה מהווה כ-1/4 מכלל תפוקת הפלסטיק. בשנת 1983, כושר ייצור הפוליאתילן הכולל בעולם עמד על 24.65 מ"ט, וקיבולת היחידות שבבנייה הייתה 3.16 מ"ט. על פי הסטטיסטיקה העדכנית ביותר בשנת 2011, כושר הייצור העולמי הגיע ל-96 מ"ט. מגמת הפיתוח של ייצור הפוליאתילן מראה כי הייצור והצריכה עוברת בהדרגה לאסיה, וסין הופכת יותר ויותר לשוק הצרכני החשוב ביותר.