این ماده به دلیل ویژگی‌هایی چون استحکام بالا، مقاومت در برابر سایش و فشار، پایداری شیمیایی عالی و خواص خودلغزش، مورد توجه صنایع بسیاری قرار گرفته است.

احداث واحد تولید پلی استال در راستای تأمین نیاز روزافزون بازار به این پلیمر با ویژگی‌های خاص، می‌تواند گام مهمی در تأمین مواد اولیه صنایع داخلی و حتی صادرات این محصول به بازارهای جهانی باشد. با توجه به پتانسیل بالای تولید پلی استال در کشور و نیاز به کاهش وابستگی به واردات این ماده، راه‌اندازی واحد تولیدی پلی استال می‌تواند نقش مؤثری در توسعه صنعت پتروشیمی و ایجاد اشتغال ایفا کند.

در این راستا، احداث یک واحد تولید پلی استال نیازمند بررسی‌های فنی، اقتصادی و زیست‌محیطی دقیق است. این واحد باید از نظر ظرفیت تولید، فناوری‌های مورد استفاده و استراتژی‌های بازاریابی به‌گونه‌ای طراحی شود که بتواند ضمن رعایت استانداردهای جهانی، نیازهای بازار داخلی و خارجی را برآورده کند. 

پلی استال چیست و چه کاربردی دارد

پلی استال، که با نام‌های علمی پلی‌اکسی‌متیلن (POM) یا پلی‌فرمالدهید شناخته می‌شود، یک پلیمر مهندسی ترموپلاستیک است که به دلیل خواص مکانیکی و شیمیایی استثنایی خود، جایگاه ویژه‌ای در صنایع مختلف پیدا کرده است. این پلیمر کریستالی از واحدهای تکرارشونده فرمالدهید یا مشتقات آن تشکیل شده و به دلیل استحکام، دوام و مقاومت بالا در برابر عوامل شیمیایی و فیزیکی، به‌عنوان جایگزین مناسبی برای فلزات و دیگر مواد مهندسی در تولید قطعات دقیق استفاده می‌شود.

ویژگی‌های کلیدی پلی استال شامل استحکام کششی و خمشی بالا، مقاومت در برابر سایش و ضربه، خواص خودلغزش و پایداری در شرایط محیطی مختلف است. این ویژگی‌ها باعث شده‌اند تا این ماده در صنایع خودروسازی، الکترونیک، تجهیزات صنعتی و حتی لوازم خانگی کاربرد گسترده‌ای پیدا کند. پلی استال به دلیل وزن کم و چگالی پایین، در عین داشتن مقاومت مکانیکی بالا، انتخابی ایده‌آل برای کاهش وزن محصولات نهایی است که این موضوع در طراحی مدرن و بهینه‌سازی مصرف انرژی اهمیت ویژه‌ای دارد.

پلی استال به دو شکل هموپلیمر و کوپلیمر تولید می‌شود. هموپلیمر پلی استال دارای استحکام مکانیکی بیشتری است، اما مقاومت حرارتی و شیمیایی کمتری نسبت به کوپلیمر دارد. در مقابل، کوپلیمر پلی استال به دلیل مقاومت بیشتر در برابر دماهای بالا و مواد شیمیایی، در کاربردهایی که نیاز به دوام بیشتر است، مورد استفاده قرار می‌گیرد. این تنوع در ساختار شیمیایی به تولیدکنندگان اجازه می‌دهد نوع مناسب پلی استال را برای نیازهای خاص انتخاب کنند.

کاربردهای گسترده پلی استال نشان‌دهنده نقش حیاتی این ماده در صنایع مختلف است. در خودروسازی، این پلیمر برای تولید قطعات سبک، مقاوم و دقیق مانند چرخ‌دنده‌ها، دستگیره‌ها و اجزای سیستم قفل استفاده می‌شود. در صنعت الکترونیک، سوکت‌ها، کلیدها و عایق‌های برقی از پلی استال ساخته می‌شوند. علاوه بر این، در تجهیزات صنعتی، قطعاتی نظیر یاتاقان‌ها، بوش‌ها و مکانیزم‌های چرخشی که نیاز به تحمل سایش و فشار بالا دارند، از این ماده بهره می‌برند.

در نهایت، پلی استال به دلیل قابلیت بازیافت و فرآیندپذیری مناسب، نه‌تنها از نظر اقتصادی، بلکه از منظر زیست‌محیطی نیز اهمیت ویژه‌ای دارد. تولید این محصول در مقیاس صنعتی نیازمند دانش فنی، تجهیزات پیشرفته و برنامه‌ریزی دقیق است تا بتواند نیاز بازار داخلی و خارجی را با رعایت استانداردهای کیفی و زیست‌محیطی برآورده کند .

محصولات جانبی طرح توجیهی تولید پلی استال

فرمالین

فرمالین، که به صورت شیمیایی با نام محلول آبی فرمالدهید شناخته می‌شود، ترکیبی شیمیایی است که معمولاً حاوی 37-40 درصد فرمالدهید در آب به همراه مقدار کمی متانول (برای جلوگیری از پلیمریزاسیون) است. این محلول بی‌رنگ با بوی تند و خاص، یکی از مواد اولیه مهم در صنایع مختلف به شمار می‌رود و به دلیل خواص آنتی‌باکتریال و واکنش‌پذیری بالا، در تولید طیف گسترده‌ای از محصولات استفاده می‌شود.

ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی فرمالین

فرمالین یک محلول بسیار واکنش‌پذیر است و فرمالدهید موجود در آن می‌تواند به سرعت با سایر ترکیبات واکنش دهد. این ویژگی، آن را به ماده‌ای ایده‌آل برای تولید رزین‌های صنعتی مانند رزین اوره-فرمالدهید و فنول-فرمالدهید تبدیل کرده است. فرمالین در دمای اتاق مایع و قابل ذخیره‌سازی است، اما در دماهای پایین ممکن است بلورهای پلی‌مر فرمالدهید تشکیل دهد.

از نظر شیمیایی، فرمالین یک عامل احیاکننده است و به دلیل توانایی در واکنش با ترکیبات مختلف، کاربردهای فراوانی در تولید مواد شیمیایی دیگر، از جمله رزین‌ها، پلاستیک‌ها، پارچه‌ها، و رنگ‌ها دارد.

کاربردهای فرمالین

تولید رزین‌ها و مواد چسبی: فرمالین ماده اولیه اصلی برای تولید رزین‌های صنعتی است. این رزین‌ها در صنایع چوب (مانند تخته‌های چندلایه و MDF)، کفپوش‌ها و چسب‌های صنعتی کاربرد گسترده‌ای دارند.

صنایع شیمیایی: به‌عنوان یک ماده واسط در سنتز مواد شیمیایی مانند هگزامین، پارافرمالدهید و اسید فرمیک استفاده می‌شود. این ترکیبات در تولید داروها، آفت‌کش‌ها و افزودنی‌های سوخت به کار می‌روند.

نگهداری و ضدعفونی: فرمالین به دلیل خاصیت ضدعفونی‌کنندگی قوی، در صنایع پزشکی برای نگهداری نمونه‌های زیستی، در بیمارستان‌ها به‌عنوان ضدعفونی‌کننده و در دامپزشکی برای پیشگیری از بیماری‌های عفونی استفاده می‌شود.

صنایع نساجی: برای بهبود مقاومت پارچه‌ها در برابر چروک و افزایش دوام آنها از فرمالین در فرآیند تکمیل پارچه استفاده می‌شود.

کشاورزی: در تولید کودها، ضدعفونی خاک و آفت‌کش‌ها نقش مهمی ایفا می‌کند.

پارا فرمالدهید

پارا فرمالدهید (Paraformaldehyde) یک ترکیب شیمیایی جامد است که از پلیمریزاسیون فرمالدهید به وجود می‌آید. این ماده به شکل پودر یا دانه‌های سفید رنگ است و به دلیل خاصیت واکنش‌پذیری بالای فرمالدهید، در صنایع مختلف کاربردهای گسترده‌ای دارد. پارا فرمالدهید، برخلاف فرمالین که به صورت محلول آبی ارائه می‌شود، یک فرم جامد و غلیظ از فرمالدهید است و معمولاً بین 85 تا 99 درصد فرمالدهید فعال را شامل می‌شود.

ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی پارا فرمالدهید

پارا فرمالدهید در اثر گرما یا در محیط‌های اسیدی تجزیه می‌شود و گاز فرمالدهید آزاد می‌کند، که همین ویژگی آن را برای استفاده در فرآیندهایی که نیاز به منبع کنترل‌شده فرمالدهید دارند، مناسب می‌سازد. این ماده غیرقابل‌حل در آب سرد است اما در آب گرم به راحتی حل می‌شود و فرمالدهید آزاد می‌کند.

برخی از ویژگی‌های مهم این ماده عبارتند از:

شکل فیزیکی: جامد و سفیدرنگ

نقطه ذوب: بسته به درصد خلوص، در حدود 120-170 درجه سانتی‌گراد

واکنش‌پذیری: به عنوان منبع جامد و پایدار فرمالدهید مورد استفاده قرار می‌گیرد.

حمل و نقل آسان: به دلیل شکل جامد، جابه‌جایی و نگهداری آن نسبت به محلول‌های مایع فرمالدهید ایمن‌تر است.

کاربردهای پارا فرمالدهید

صنعت رزین و چسب: پارا فرمالدهید به‌عنوان ماده اولیه در تولید رزین‌های فرمالدهیدی مانند رزین اوره-فرمالدهید، ملامین-فرمالدهید و فنول-فرمالدهید استفاده می‌شود. این رزین‌ها در ساخت تخته‌های MDF، نئوپان و چسب‌های صنعتی کاربرد دارند.

کشاورزی و آفت‌کش‌ها: به‌عنوان ماده‌ای کلیدی در سنتز مواد شیمیایی کشاورزی مانند قارچ‌کش‌ها، آفت‌کش‌ها و کودهای شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

صنعت داروسازی: در تولید مواد ضدعفونی‌کننده، نگهدارنده‌ها و سایر محصولات دارویی کاربرد دارد. پارا فرمالدهید به‌عنوان ماده ضدعفونی‌کننده در بیمارستان‌ها و آزمایشگاه‌ها برای استریل‌کردن تجهیزات و فضاها استفاده می‌شود.

صنعت نساجی و چرم: برای فرآیند تکمیل پارچه و تثبیت رنگ در نساجی و همچنین در دباغی چرم برای افزایش دوام و کیفیت محصولات چرمی کاربرد دارد.

صنایع پلاستیک و لاستیک: در تولید پلاستیک‌های مهندسی و برخی انواع لاستیک‌ها به کار می‌رود.

فرآیند تولید پلی‌ استال

پلی‌ استال (Polyoxymethylene یا POM) یک پلیمر مهندسی است که به دلیل خواص مکانیکی، مقاومت شیمیایی و پایداری حرارتی، در صنایع مختلف استفاده می‌شود. تولید پلی‌ استال شامل چندین مرحله شیمیایی و صنعتی است که به دقت کنترل می‌شوند. در زیر فرآیند تولید آن تشریح شده است:

1-تهیه ماده اولیه: فرمالدهید

فرآیند تولید پلی‌ استال با تهیه فرمالدهید (CH₂O) آغاز می‌شود.

فرمالدهید معمولاً از اکسیداسیون متانول در حضور کاتالیزور نقره‌ای یا اکسیدهای فلزی تولید می‌شود. این ماده پایه‌ای برای تولید مونومرهای مورد استفاده در پلی‌استال است. فرمالدهید خالص یا مشتقات آن مانند تری‌اکسان به عنوان ماده اولیه برای پلیمریزاسیون استفاده می‌شوند.

2- تولید مونومر: تری‌اکسان یا دی‌اکسالان

برای تولید پلی‌ استال، فرمالدهید به یک مونومر پایدارتر تبدیل می‌شود.

تری‌اکسان: با استفاده از فرآیند حلقه‌ای‌کردن فرمالدهید در حضور کاتالیزور اسیدی و در شرایط دما و فشار کنترل‌شده، تری‌اکسان (C₃H₆O₃) تولید می‌شود.

دی‌اکسالان: در برخی موارد، فرمالدهید به صورت مستقیم با مشتقات دیگر ترکیب می‌شود تا دی‌اکسالان به دست آید.

این مونومرها برای آغاز فرآیند پلیمریزاسیون حلقه‌ای مناسب هستند.

3- پلیمریزاسیون حلقه‌ای مونومر

مونومرهای تولیدشده (مانند تری‌اکسان) در حضور کاتالیزورهای اسیدی یا قلیایی تحت فرآیند پلیمریزاسیون حلقه‌ای قرار می‌گیرند. این فرآیند معمولاً در محیطی بی‌آب و در دماهای حدود 80-120 درجه سانتی‌گراد انجام می‌شود.

در این مرحله، مونومرها به یکدیگر متصل شده و زنجیره‌های پلی‌ استال (پلی‌اکسی‌متیلن) تشکیل می‌دهند.

4- پایدارسازی پلیمر

پلی‌ استال به طور طبیعی دارای گروه‌های انتهایی ناپایدار است که ممکن است در شرایط محیطی تخریب شوند. برای افزایش پایداری، این گروه‌های انتهایی توسط واکنش با عوامل پایدارکننده (مانند انیدرید اسیدها) خنثی می‌شوند.

این مرحله به پلیمر نهایی مقاومت بیشتری در برابر حرارت و تخریب شیمیایی می‌بخشد.

5- گرانوله‌ سازی

پلی‌ استال تولیدشده به شکل مذاب است و برای تبدیل آن به فرم قابل استفاده در صنایع، به واحد اکستروژن منتقل می‌شود. در این واحد، پلیمر مذاب خنک‌شده و به شکل گرانول یا پلت‌های کوچک برش داده می‌شود. این گرانول‌ها به عنوان ماده اولیه در قالب‌گیری تزریقی یا اکستروژن برای تولید قطعات صنعتی استفاده می‌شوند.

6- بسته ‌بندی و آماده ‌سازی برای مصرف

گرانول‌های پلی‌ استال بسته‌بندی شده و برای استفاده در صنایع مختلف ارسال می‌شوند. این ماده معمولاً در صنایع خودروسازی، الکترونیک، و ساخت تجهیزات صنعتی کاربرد دارد.