برای ساخت مخزن آب پلاستیکی که بسیار هم محبوب شده‌اند، بیشتر از پلی‌اتیلن گرید خوراکی و غذایی استفاده می‌شود. که کاملاً مناسب و بهداشتی برای آب آشامیدنی است. ساخت تانکر آب پلاستیکی با استفاده از مواد پلی‌اتیلن گرید 3840 باعث می‌شود مخازن آب از ماندگاری بالایی برخوردار شوند و از نظر ساختاری قوی باشند. این مخازن پلاستیکی در اندازه و شکل‌های کاربردی و بسیار متنوع در دسترس هستند.
ظروف پلاستیکی، بطری‌ها، کیسه‌ها و اسباب‌بازی‌های پلاستیکی و بیشتر وسایل پلاستیکی اطرافمان همگی از پلی‌اتیلن ساخته شده‌اند. پلی‌اتیلن یکی از محبوب‌ترین مواد گرمانرم است که امروزه به وفور استفاده می‌شود. اما، پلی‌اتیلن چیست؟ از چه چیزی ساخته شده‌است؟ انواع پلی‌اتیلن چیست و از هر کدام برای ساخت چه چیزی استفاده می‌شود؟

پلی‌اتیلن 020 از پلیمریزاسیون مونومر اتیلن (یا اتن) ساخته می‌شود. فرمول شیمیایی پلی‌اتیلن (C2H4) n است. پلی‌اتیلن یک پلاستیک سخت و بادوام با ساختار بلوری متغیر است. و از پلاستیک‌های پرمصرف در جهان است (سالانه ده‌ها میلیون تن از آن در سراسر جهان تولید می‌شود). از آن در کاربردهای مختلف مانند کیسه‌های پلاستیکی، اسباب‌بازی‌ها، تانکر پلی‌اتیلن، لوله پلی‌اتیلن، قطعات پلاستیکی و … در چندین بازار (بسته‌بندی، کالاهای مصرفی، صنایع، خودرو و …) استفاده می‌شود.
برای تولید پلی‌اتیلن، اتن مونومر پلیمریزه می‌شود تا مواد پلی‌اتیلن تشکیل شود. این یعنی مولکول‌های اتن با ایجاد یک واکنش شیمیایی باعث تشکیل پلیمرها می‌شوند. و این زنجیره‌های پلیمری 3 بعدی همان چیزی است که پلی‌اتیلن را تشکیل می‌دهد.

• از مهم‌ترین کاربردهای پلی‌اتیلن استفاده در بسته‌بندی محصولات است. این نوع پلاستیک معمولاً برای تولید کیسه‌های پلاستیکی، بطری‌ها، ژئوممبران و ظروف استفاده می‌شود.
• همچنین از پلی‌اتیلن در جعبه‌ها، سینی‌ها، بطری‌های شیر یا آب‌میوه و سایر محصولات بسته‌بندی مواد غذایی استفاده می‌شود.
• از پلی‌اتیلن با چگالی بالا در ساخت منبع آب پلی‌اتیلن، اسباب‌بازی‌ها، ظروف زباله، قالب یخ و سایر لوازم خانگی نیز استفاده می‌شود. تطبیق‌پذیری این پلاستیک، آن را برای طیف گسترده‌ای از کاربردها ایده‌آل می‌کند.
• از HDPE (پلی‌اتیلن سنگین) در طناب، تورهای ماهیگیری، تورهای کشاورزی و پارچه‌های صنعتی نیز استفاده می‌شود. استفاده از این پلاستیک در سیم‌کشی و کابل نیز غیرمعمول نیست.
• پلی‌اتیلن با چگالی کم (LDPE) (پلی‌اتیلن سبک)، به دلیل انعطاف‌پذیری بالا و هزینه پایین، در تولید بطری‌های فشرده، کیسه‌های زباله، لمینیت‌ها و بسته‌بندی مواد غذایی کاربرد زیادی دارد.
• LDPE در لوله‌ها و اتصالات نیز استفاده می‌شود. به دلیل جذب کم آب و همچنین به دلیل خاصیت پلاستیکی بودن، برای چنین کاربردهایی ایده‌آل هستند.
• از پلی‌اتیلن برای روکش کابل نیز استفاده می‌شود. زیرا عایق خوبی برای جریان الکتریکی است.

 انواع متداول پلی‌اتیلن (PE)

برای بهتر متوجه شدن این که پلی‌اتیلن چیست، باید انواع آن را نیز بشناسید. پلی‌اتیلن را می‌توان بر اساس تراکم پلاستیک و درجه انشعاب در ساختار آن، به چند نوع مختلف طبقه‌بندی کرد. نوع انشعاب و میزان انشعاب تأثیر مستقیمی بر خصوصیات مکانیکی پلاستیک دارد. بنابراین انواع مختلف پلی‌اتیلن خواص مکانیکی مختلفی از خود نشان می‌دهند. برخی از انواع اصلی پلی‌اتیلن در زیر نام برده شده‌ است.

1- نسخه‌های شاخه‌ای

• پلی‌اتیلن با چگالی کم (LDPE)
• پلی‌اتیلن خطی با چگالی کم (LLDPE)

2- نسخه‌های خطی

• پلی‌اتیلن با چگالی بالا (HDPE)
• پلی‌اتیلن با وزن مولکولی فوق‌العاده بالا یا پلی‌اتیلن مدول بالا (UHMWPE)

3- پلی‌اتیلن متقاطع (PEX یا XLPE)

علاوه بر این‌ها، پلی‌اتیلن در انواع دیگری نیز وجود دارد مانند:

• پلی اتیلن با چگالی متوسط (MDPE)
• پلی اتیلن با چگالی بسیار کم (VLDPE)
• پلی اتیلن با وزن مولکولی بالا (HMWPE)
• پلی اتیلن با وزن مولکولی فوق العاده کم (ULMWPE)
• پلی اتیلن کلردار (CPE)

مخازن آب از چه پلی‌اتیلنی ساخته می‌شوند؟

مخازن آب را می‌توان از طیف گسترده‌ای از مواد پلاستیکی ساخت. از متداول‌ترین انواع مواد پلاستیکی مورد استفاده برای ساخت مخزن آب، پلی‌اتیلن و پلی‌پروپیلن (PPMR230) هستند.
همانطور که در توضیح پلی‌اتیلن چیست گفته شد؛ پلی‌اتیلن (PE)، یک ترموپلاستیک سبک و مقاوم در برابر صدمات فیزیکی و شیمیایی است. و به دلیل استحکام و تنوع ساختاری بالا، متداول‌ترین پلاستیک برای تولید مخازن آب است. مقاومت بالای پلی‌اتیلن در برابر طیف گسترده‌ای از مواد صنعتی شیمیایی، خشک، مرطوب و مواد غذایی، آن را برای ساخت مخازن و ظروف ذخیره‌سازی ایده‌آل کرده‌ است.
پلی‌اتیلن شفاف است و رنگ طبیعی آن بسته به ضخامت دیواره و نوع آن، از کمی سفید تا سفید خامه‌ای متغیر است. به مخازن ساخته‌ شده با پلی‌اتیلن، تثبیت‌کننده‌های نور ماوراءبنفش برای استفاده در کاربردهای بیرونی اضافه می‌شود (معروف به مخزن آب ضد جلبک) و همینطور می‌توان آن‌ها را در صورت سفارش به صورت رنگی نیز تولید کرد. مخازن آب پلی‌اتیلن از نظر شکل و ظرفیت متفاوت هستند. از مخزن کوچک زیر 100 لیتر تا مخزن بزرگ آب پلی‌اتیلن که پراستفاده‌ترین آن‌ها تانکر ده هزار لیتری و بیست هزار لیتری است.

پلی‌اتیلن مورد استفاده برای تولید مخازن پلاستیکی

نکته دیگری که می‌توان در توضیح «پلی‌اتیلن چیست» و «کاربرد آن» برای مخازن بیان کرد؛ تمایز اصلی بین پلی‌اتیلن‌های مورد استفاده در مخازن است. در کارخانه ساخت مخازن پلی‌اتیلن از سه مواد: پلی‌اتیلن خطی، پلی‌اتیلن متقاطع و یا پلی‌پروپیلن استفاده می‌شود. در ادامه چند روش برای تشخیص این مخازن آورده شده‌است.

 1- پلی‌اتیلن خطی-پلی‌اتیلن 0075

پلی‌اتیلن خطی استانداردی است که در اکثر مخازن پلاستیکی بهداشتی استفاده می‌شود. این مخازن بیشتر به عنوان مخزن آب خانگی استفاده می‌شوند.
پلی‌اتیلن خطی در انواع چگالی کم، متوسط و چگالی بالا ارائه می‌شود. اکثر مخازن پلی‌اتیلن از پلی‌اتیلن خطی چگالی متوسط (LMDPE) یا پلی‌اتیلن خطی چگالی بالا (LHDPE) ساخته می‌شوند. که دارای خواص مکانیکی برتر، دوام بالا و مقاومت در برابر شرایط خطرناک محیطی (مانند سرما، ترک‌خوردگی، ضربه و …) هستند. محصولات تولید شده از LMDPE و LHDPE، طبق مقررات FDA برای مصارف غذایی و پزشکی تأیید شده‌اند.

برخی از ویژگی‌های منحصر به فرد مخازن تولید شده با پلی‌اتیلن خطی عبارتند از:

مورد تأیید FDA: این پلی‌اتیلن با مقررات USDA و FDA مطابقت دارد. این یعنی می‌توان از آن در ذخیره‌سازی و فرآوری مواد غذایی استفاده کرد و به عنوان بهترین مخزن آب خانگی شناخته می‌شود.

قابل جوشکاری: برخلاف مخازن تولید شده با سایر انواع پلی‌اتیلن، پلی‌اتیلن خطی بسیار انعطاف‌پذیر بوده و امکان جوشکاری را فراهم می‌کند. جوشکاری مخزن یکی از متدوال‌ترین راه‌های تعمیر مخزن پلی‌اتیلن است. پلی‌اتیلن خطی سازگارترین پلی‌اتیلن با اتصالات، در زمینه تولید یک مخزن سفارشی قوی است.
پلی‌اتیلن متقاطع (Cross-Linked) یک پلی‌اتیلن با چگالی بالا است، که با افزودن یک کاتالیزور در هنگام قالب‌گیری، با پلی‌اتیلن واکنش نشان می‌دهد و یک مولکول پیوند خورده مشابه پلاستیک ترموس ایجاد می‌کند. از آنجا که افزودن کاتالیزور، مولکول‌ها را به هم پیوند می‌دهد، به آن پلی‌اتیلن متقاطع می‌گویند. پلاستیک تولیدشده در این روش در برابر ضربه مقاوم است، مقاومت کششی را افزایش می‌دهد و در برابر شکستگی مقاوم است. اما پلی‌اتیلن متفاطع (XLPE) قابل جوشکاری نیست. و مورد تأیید FDA برای مصارف غذایی و آب آشامیدنی نمی‌باشد.

 3- پلی‌پروپیلن

پلی‌پروپیلن (PP) (PP440L) پلاستیکی سفت و محکم است که دارای درجه حرارت عملیاتی بالاتری نسبت به پلی‌اتیلن است. مقاومت شیمیایی خوبی دارد، مقاومت بالایی در برابر فشار منجر به ترک دارد و قابلیت انعطاف‌پذیری دارد. اما پلی پروپیلن برای کاربردهایی در دمای زیر صفر یا در مواردی که نیاز به مقاومت در برابر ضربه باشد، توصیه نمی‌شود. همچنین مخزن پلی‌پروپیلن و مواد ساخته شده با پلی‌پروپیلن دارای یک سطح داخلی ناهموار و نامنظم هستند.
در جواب سوال «پلی‌اتیلن چیست» به‌طور مختصر می‌توان گفت: پلی‌اتیلن یک ترموپلاستیک با کیفیت بالا است. که در برابر آب و هوا، سایش و مواد شیمیایی مقاوم است. دوام پلی‌اتیلن، آن را به یک گزینه عالی برای تولید مخازن پلاستیکی تبدیل کرده‌است. رنگ طبیعی پلی‌اتیلن با توجه به ضخامت دیواره مخزن بین سفید تا زرد خامه‌ای متفاوت است.
مخازن پلی‌اتیلن به دلیل هزینه کم و انعطاف‌پذیری بالا اخیراً محبوبیت زیادی پیدا کرده‌اند. به همین دلیل علاوه بر استفاده از مخزن پلی‌اتیلن برای ذخیره‌سازی آب آشامیدنی، از آن‌ها در صنایع غذایی، مدیریت فاضلاب، تولید مواد شیمیایی و کشاورزی نیز استفاده می‌شود. این مخازن پلی‌اتیلنی به صورت منبع پلی‌اتیلن، بشکه پلی‌اتیلن، سپتیک پلی‌اتیلن، وان پلی‌اتیلن، گلدان پلی‌اتیلن و … تولید و استفاده می‌شوند و اتصالاتی چون فلنج پلی‌اتیلن، رابط پلی‌اتیلن، سه راهی پلی‌اتیلن، زانو پلی‌اتیلن و … نیز کاربرد فراوانی دارد.

برای تولید مخازن پلی‌اتیلن به‌طور کلی از دو روش استفاده می‌شود. روش قالب‌گیری چرخشی (دورانی) یا rotational moulding و روش قالب‌گیری بادی (دمشی).
روش روتیشنال مدلینگ یا همان قالب‌گیری دورانی در تولید مخازن پلی‌اتیلن، منجر به تولید مخزن پلی‌اتیلن به‌صورت کاملاً یکپارچه می‌شود. در این فرآیند تولید، از پلیمر LLDPE (پلی‌اتلین 2102) به عنوان پلی‌اتیلن سازنده تانکر آب پلاستیکی استفاده می‌شود.
روش ساخت مخزن آب پلی‌اتیلن به‌صورت روتیشنال مدلینگ می‌باشد. در روش روتیشنال مولدینگ که به اختصار روتومولدینگ ( Rotomolding ) نامیده می‌شود، از پلیمرهایی با وزن مولکولی بالاتر از 6000 استفاده می‌شود. در این روش، برای فرآیند قالب‌گیری دورانی از یک قالب دو تکه استفاده می‌شود.

تولیدکننده مخازن پلی‌اتیلن برای ساخت مخزن آب با فرآیند روتومولدینگ، از چهار مرحله استفاده می‌کند:

1. پر کردن قالب (charging)
2. حرارت‌دهی (Heating)
3. سرد کردن (Cooling)
4. تخلیه محصول (Demolding)

1- پر کردن قالب

در مرحله اول از ساخت مخزن آب پلی‌اتیلن، مقدار مشخصی از پلاستیک به‌صورت پودر (دانه‌ای) در قالب توخالی (که به شکل مخزن مورد نظر است) قرار می‌گیرد.

2- حرارت‌دهی

قالب در حین گرم شدن در حول دو محور عمود بر هم در داخل کوره با سرعت نسبتاً پایین چرخانده می‌شود. تا پلاستیک محصور شده در قالب به قالب بچسبد و یک لایه یکپارچه بر روی سطح داخلی قالب ایجاد شود.

3- سرد کردن

چرخش قالب در مرحله خنک‌سازی ادامه می‌یابد تا پلیمر دورن آن به پلاستیک جامد تبدیل شود.

4- تخلیه محصول

هنگامی که پلاستیک به اندازه کافی سفت و سخت شد، خنک‌سازی و چرخش قالب متوقف می‌شود. تا امکان خارج کردن مخزن پلاستیکی از قالب فراهم شود. در این مرحله، ساخت مخزن آب با برش و حذف زائده‌ها تکمیل می‌شود.

ساخت مخزن آب به روش روتومولدینگ ساختاری ساده دارد و تنظیم ضخامت یا درجه مقاوت به اشعه ماوراء بنفش در آن به راحتی انجام می‌شود. در انتها تولیدکننده مخزن آب پلی‌اتیلن در بخش کنترل کیفیت آزمایش‌هایی مانند تست تحمل کشش، ضربات، کنترل ضخامت و … را بر روی مخزن انجام می‌دهد تا محصول نهایی مطابق استاندارد راهی بازار شود.
در صورتی‌که مخزن تولید شده، مخزن آب چند لایه باشد که در این صورت می‌تواند مخزن آب ضد جلبک و یا از نوع مخزن آب آنتی‌باکتریال باشد، تست‌های بیشتر نیز انجام می‌گیرد. همچنین در تولید آن‌ها مراحل بیشتری اجرا می‌شود مانند استفاده از رنگ خوراکی به اسم تیتانیوم دی اکساید که خاصیت آنتی‌باکتریال دارد. استفاده از روش اکستروژن و دستگاه اکسترود برای شکل‌دهی بهتر و همگن نمودن رنگ مخزن تولیدی است.
قبل از تولید مخازن پلیمری، ابتدا طراحی مخزن ذخیره آب روی کامپیوتر انجام می‌شود. در طراحی مخازن آب، جزئیات قالب روی کامپیوتر ترسیم می‌شود. این طراحی قالب معمولاً با نرم‌افزارهای Solidwork و Catia برنامه‌ریزی می‌شوند. و طرح نهایی جهت ساخت قالب دورانی به کارخانه تولید تانکر پلاستیکی انتقال داده می‌شود.
در روش روتیشنال مدلینگ یا چرخشی از پلیمرهایی با وزن مولکولی بالاتر از 6000 استفاده می‌شود. ویژگی برجسته استفاده از این روش تولیدی، ساخت مخازن به صورت کاملاً یکپارچه است. در این روش از فرآیند قالب‌گیری دورانی به کمک یک قالب دو تکه استفاده می‌شود.

در ابتدا پلیمر پودری با مواد محافظ اشعه ماوراء بنفش (فیلتر یو وی) و رنگ مجاز ترکیب شده و در درون قالب پخته می‌شوند. گرانول پلی‌اتیلن از شرکت‌های پتروشیمی مورد تأیید سازمان بهداشت، غذا و داروی کشور تهیه می‌شود. این پلیمر گرید غذایی دارد و برای مصارف بهداشتی مورد تأیید است. رنگ خوراکی مورد استفاده، تیتانیوم دی اکساید است که خاصیت آنتی‌باکتریال دارد. برای شکل‌دهی بهتر و همگن نمودن رنگ از روش اکستروژن و دستگاه اکسترود استفاده می‌شود.
در طی فرآیند با چرخش قالب در دو جهت 360 درجه مخلوط حاصل به صورت یکنواخت پخش می‌شود. در ادامه مخزن از قالب، پس از کاهش درجه حرارت در اتاق خنک‌کننده جدا می‌شود. جهت حفظ شکل تانکر آب در زمان سرد شدن نیز دوران ادامه دارد. در این مرحله شکل ظاهری مخزن با برش زائده‌ها تکمیل می‌شود. در زمان‌هایی که ماده اولیه اپوکسی یا رزین پلی‌استر غیر اشباع دارای ماده پخت باشد، از روش‌های گرمایشی و سرمایشی استفاده نمی‌شود. ساختار این مواد اولیه در ماشین‌های قالب‌گیری دورانی بدون حرارت‌دهی به صورت تک لایه انجام می‌پذیرد.
روش روتیشنال مدلینگ بسیار آسان بوده و تنظیم ضخامت یا درجه مقاوت به اشعه ماوراء بنفش با تغییر مقدار مواد اولیه امکان‌پذیر است. در انتها در بخش کنترل کیفیت آزمایش‌های تست تحمل کشش، ضربات مکانیکی، کنترل ضخامت و ... بر روی مخزن انجام می‌شود تا محصول نهایی مطابق استاندارد برای عرضه در بازار آماده شود.

روش تولید و ساخت مخزن‌های سه لایه پلی‌اتیلن

به‌طور کلی روش تولید و ساخت مخزن‌های پلی‌اتیلن با روش‌های قالب‌گیری چرخشی و قالب‌گیری دمشی یا گرما شکل‌دهی دو صفحه‌ای انجام می‌گردد. در بین این روش‌ها، روش قالب‌گیری چرخشی با تولید محصولی کاملاً یکنواخت و عاری از هر گونه نقطه و خط جوش روشی متداول محسوب می‌شود. برای مثال تولید مخازن سه لایه که به فیلتر نوری مجهز هستند، به همین شیوه و در طی سه مرحله انجام می‌پذیرد. در طی این سه مرحله، قالب از کوره خارج و پودر و رنگ داخل آن ریخته می‌شود. سپس قالب به صورت چرخشی در درون کوره قرار می‌گیرد. در این زمان لایه‌های رنگی به‌صورت یکنواخت در قالب ذوب و پخش می‌شود. مخزن ضد جلبک برای داشتن خاصیت ضد جلبکی باید به فیلتر نوری مجهز باشد.