Mikä on matalan densiteetin polyeteeni (LDPE)?

Pesuainesäiliön kestävä seinä ja sileä, kalvokääreen taipuisa pinta saattaa näyttää olevan valmistettu hyvin erilaisista materiaaleista – sellaisesta, joka on suunniteltu jäykkyyttä varten, toinen joustavuuden vuoksi. Silti yllättävää, molemmat voidaan valmistaa samasta monipuolisesta kestomuovista: Matalatiheyspolyeteeni (LDPE).

Vaikka polyeteeni on yksi laajimmin käytetyistä polymeereistä maailmassa, se on olemassa eri muodoissa, jokainen on suunniteltu täyttämään tietyt suorituskykyvaatimukset.

LDPE erottuu haarautuneesta molekyylirakenteestaan, joka antaa pehmeyttä,

erinomainen prosessoitavuus, ja korkea kosteudenkestävyys – ominaisuudet, jotka tekevät siitä välttämättömän sekä pakkauksissa että teollisissa sovelluksissa.

Tässä artikkelissa, sukeltamme syvälle LDPE:n kemiaan, tuotantoprosessit, materiaalin ominaisuudet, ja sovellustilat.

Lisäksi, tutkimme, kuinka LDPE vertautuu muihin polyeteenityyppeihin, ja arvioimme sen ympäristö- ja taloudellista merkitystä nykypäivän markkinoilla.

1. Mikä on LDPE?

Matalatiheyspolyeteeni (LDPE) erottuu edukseen haarautuneena termoplastisena polymeerinä ekspansiivisen polyeteeniperheen sisällä.

Syntetisoitu polymeroimalla eteenimonomeereja (C2H4) korkeapaineisissa radikaaliolosuhteissa, LDPE:n tunnusmerkki on sen laaja molekyylihaarautuminen.

Siten, sillä saavutetaan pienempi kiteisyys ja tiheys (0.910–0,940 g/cm³) verrattuna sen korkeatiheyksiseen vastineeseen, mikä tarjoaa huomattavaa joustavuutta, läpinäkyvyys, ja sitkeys.

2. Kemiallinen rakenne & Polymerointi

Eteenimonomeeri & Radikaalipolymerointi

Molekyylitasolla, LDPE on peräisin eteenistä, kaksihiilinen alkeeni.

Radikaalit aloitteentekijät (ESIM., orgaaniset peroksidit) abstrakteja vetyatomeja paineissa 1,000-3000 bar ja lämpötilat 150-300 °C, käynnistää vapaiden radikaalien ketjun kasvun.

Ratkaisevan tärkeää, ketjunsiirtoreaktiot aiheuttavat LDPE:lle ainutlaatuisen laajan haarautumisen.

Molekyylihaarautuminen

Tämä haarautuminen ilmenee sekä lyhyinä (metyyli, etyyli) ja pitkät sivuketjut.

Keskimäärin, LDPE-näyttelyitä 2-10 oksaa per 1,000 hiiliatomit, mikä puolestaan ​​vähentää ketjun tiivistymistä ja kiteisyyttä.

Seurauksena, LDPE:n tiheys on noin 0.925 g/cm³, kun taas HDPE vaihtelee 0.941–0,965 g/cm³.

Ketjuarkkitehtuuri vs. Ominaisuudet

Tärkeää, haarautuminen sanelee mekaaniset ja lämpöominaisuudet.

Lisää haaroittumista alentaa sulamispistettä (-lla 105-115 °C) ja lisää venymistä (jopa 650 %), kun taas pienempi haarautuminen lisää vetolujuutta (jopa 25 MPA).

Vastaavasti, tuottajat hienosäätävät reaktorin muuttujia - painetta, lämpötila, ja aloitusannos – räätälöidyn suorituskyvyn saavuttamiseksi.

3. Valmistusprosessit

Korkeapaineautoklaavireaktorit

Autoklaavi (erä) reaktorit hallitsevat edelleen LDPE:n tuotantoa, johtuen niiden kyvystä toimittaa voimakkaasti haarautunutta polymeeriä johdonmukaisesti.

Tyypillisessä syklissä, eteeni ja initiaattori panostavat reaktoriin, paine nousee 2,000 baari, ja lämpötila nousee 200 ° C. Polymeroinnin jälkeen, sula poistetaan pelletointia varten.

Jatkuva vs. Eräpolymerointi

Vaihtoehtoisesti, jatkuvatoimiset putkireaktorit toimivat hieman alhaisemmilla paineilla ja toimittavat 20–30 % korkeampi suorituskyky, vaikkakin kapeammat molekyylipainojakaumat.

Tästä huolimatta, jatkuvat prosessit voivat vähentää energiankulutusta 10–15 %, parantaa kustannustehokkuutta ja vähentää kasvihuonekaasujalanjälkeä.

Pelletointi & Jälkihoito

Kerran polymeroitunut, kuuma LDPE-sulate käy läpi säiepelletoinnin, sen jälkeen kuivaus klo 80–100 ° C haihtuvien aineiden poistamiseksi.

Myöhemmin, valmistajat käyttävät lisäaineita - UV-stabilisaattoreita, antioksidantteja, liukastusaineet – masterbatch-sekoituksella, varmistaa tasaisen leviämisen ja optimaalisen pitkän aikavälin suorituskyvyn.

4. Fyysinen, Mekaaninen & Lämpöominaisuudet

Tässä osassa, tutkimme, kuinka LDPE:n ainutlaatuinen molekyyliarkkitehtuuri muuttuu sen makroskooppiseksi käyttäytymiseksi.

Ymmärtämällä nämä ominaisuusalueet, insinöörit ja suunnittelijat voivat valita LDPE:n luottavaisesti sovelluksiin, jotka vaativat täsmällistä joustavuuden tasapainoa, vahvuus, ja lämpösuorituskyky.

Tiheys & Kiteisyys

Ennen kaikkea, LDPE:n tiheys - tyypillisesti 0.910–0,940 g/cm³-heijastaa sen suhteellisen alhaista kiteisyyttä (karkeasti 35–55 %).

Siten, LDPE:llä on erinomainen joustavuus ja läpinäkyvyys.

Kun kiteisyys vähenee, amorfiset alueet hallitsevat, mahdollistaa kalvojen ja ohuiden osien taipumisen ja leviämisen halkeilematta, jopa pakkasessa.

Vetolujuus & Pidennys

Lisäksi, LDPE yhdistää kohtalaisen lujuuden ja poikkeuksellisen taipuisuuden.

Sen lopullinen vetolujuus (Uts) jää väliin 10 ja 20 MPA, kun taas murtovenymä vaihtelee 200 % -lla 650 %.

Käytännössä, Tämä tarkoittaa, että LDPE-kalvot voivat venyä useita kertoja alkuperäiseen pituuteensa ennen repeytymistä – ihanteellinen venytyskääreille ja joustaville pakkauksille.

Iskunkestävyys & Kovuus

Lisäksi, LDPE vaimentaa iskuja tehokkaasti. Izodin vaikutusarvot saavuttavat tyypillisesti 50–100 J/m, ja Shore D -kovuus mittaa noin 40–55.

Nämä luvut osoittavat, että LDPE tasapainottaa pehmeyttä (käsimukavuutta varten ruokakasseissa) riittävän luja vastustaakseen pistoja ja repeytymiä käsittelyn aikana.

Lämpökäyttäytyminen

Siirtyminen lämpöominaisuuksiin, LDPE sulaa välillä 105 °C ja 115 ° C, mikä rajoittaa sen käytön matalissa ja kohtalaisissa lämpötiloissa.

Sen lämmönpoikkeaman lämpötila kuormitettuna on lähellä 45–50 °C, ja sen lämmönjohtavuus on alhainen - noin 0.33 W/m · k— tekee siitä tehokkaan eristeen pakkauksissa ja tietyissä teollisissa vuorauksissa.

Esteen ominaisuudet

Lopuksi, LDPE tarjoaa kohtalaisen esteen.

Keskimääräiset hapen siirtonopeudet 600 cm³·mm/m²·päivä·atm, hiilidioksidin läpäisevyys ulottuu 200–600 cm³·mm/m²·päivä·atm, ja vesihöyryn läpäisy pysyy alhaisena - suunnilleen 0.3–0,5 g·mm/m²·päivä·kPa.

Näiden hintojen ansiosta, LDPE tarjoaa riittävän suojan monille elintarvikkeille, vaikka korkeaesteiset sovellukset vaativat usein monikerroksisia rakenteita tai vaihtoehtoisia polymeerejä.

Matalatiheyksisen polyeteenin olennaiset materiaaliominaisuudet:

Omaisuus	Tyypillinen alue
Tiheys (g/cm³)	0.910–0,940
Kiteisyys (%)	35–55
Vetolujuus (Uts, MPA)	10–20
Pidennys tauolla (%)	200-650
Izod Impact (J/m)	50–100
Shore D -kovuus	40–55
Sulamispiste (° C)	105–115
Lämpöpoikkeutuslämpötila. (° C)	45–50
Lämmönjohtavuus (W/m · k)	~0,33
O₂ Läpäisevyys (cm³·mm/m²·päivä·atm)	~600
CO₂-läpäisevyys (cm³·mm/m²·päivä·atm)	200–600
WVTR (g·mm/m²·päivä·kPa)	0.3–0,5

5. Käsittelytekniikat

Suulakepuristus & Elokuva puhaltaa

Puhalluskalvosuulakepuristuksessa, LDPE muodostaa putkimaisen kuplan, joka, kun se on oikein jäähtynyt ja romahtanut, tuottaa kalvoja, joilla on erinomainen repeytymis- ja iskunkestävyys.

Sitä vastoin, valukalvon suulakepuristus tarjoaa tiukemman paksuuden hallinnan (± 2 µm), joten se sopii erinomaisesti grafiikkaan ja laminointiin.

Injektiomuovaus

Ruiskupuristus LDPE vaatii sulamislämpötilan 180-220 °C ja muotin lämpötilat 40–60 °C.

Suunnittelijat määrittävät kutistumisrajat 1.5–3 % estämään tilavuuden supistumista. Seurauksena, osat, kuten puristettavat pullot, saavuttavat tarkat mitat ja tasaisen seinämän paksuuden.

Puhaltaa muovaus & Pyörivä muovaus

Ekstruusiopuhallusmuovaus luo onttoja LDPE-säiliöitä täyttämällä sulan aihion jäähdytetyn muotin sisällä,

kun taas pyörivä muovaus käyttää hidasta pyörimistä ja lämpöä tuottaakseen suuria, saumattomat osat – jopa 2 m halkaisijaltaan tasainen seinämän paksuus.

Lämpömuovaus & Tyhjiömuodostus

Lämpömuovauksessa, LDPE levyt (1-5 mm paksu) ovat lämpöä 110-120 °C ja levitä sitten muotteihin tai imeä ne.

Piirrä suhteet asti 4:1 salli kohtalaisen syvät profiilit, hyödyllinen pakkausalustalle ja kansille.

6. Lisäaineet, Kopolymeerit & Komposiitti

UV-stabilisaattorit, Antioksidantit & Täyteaineet

UV-säteilyn aiheuttamaa hajoamista vastaan, formuloijat sisältävät UV-absorboijia ja HALS-tuotteita 0.1-1 paino %.

Antioksidantit (ESIM., fenolisia yhdisteitä) at 0.05-0,5 paino- % estää lämpöhapetusta, kun taas kalsiumkarbonaattitäyteaineita (5-20 paino %) nosta jäykkyyttä jopa 30 %.

LDPE-sekoitukset & Seokset

LDPE:n sekoittaminen LLDPE:hen (lineaarinen matalatiheys) at 20-50 paino % lisää vetolujuutta mm 10–15 % ja lävistyskestävyys 20 %.

Päinvastoin, LDPE/HDPE-seokset lisäävät jäykkyyttä ja nostavat sulamispistettä 5–10 °C, laajempien sovellusikkunoiden avaaminen.

Nanokomposiitit & Vahvikkeet

Sisältää 1–5 painoprosenttia % nanosavet tai hiilinanoputket voivat vähentää kaasun läpäisevyyttä 30–50 % ja lisää Youngin moduulia 10–20 %, Näin LDPE siirtyy korkean esteen pakkaus- ja erikoiskalvomarkkinoille.

7. Pienitiheyksisen polyeteenin yleiset sovellukset (LDPE)

Monipuolisuuden ansiosta, LDPE on näkyvästi esillä:

• Joustavat kalvot: Kutistekääre, maatalouskattokalvot, ja elintarvikelaatuiset vuoraukset.
• Laukut & Pakkaus: Ruokakaupan laukut, vähittäiskaupan säkit, ja kuusipakkaiset renkaat.
• Säiliöt & Pullot: Purista pullot, annosteluputket, ja jäätelöastiat.
• Letkut & Liners: Lääketieteellinen letku, suojakaapelin vaippa, ja geokalvot.
• Erikoistuotteet: Tyhjiömuovatut kotelot, proteesihylsyt, ja vähärasitusvalut.

Lisäksi, LDPE:n kestävyys happoja vastaan, pohjat, ja kosteus vahvistaa sen roolia vaativissa ympäristöissä, kemiallisista prosessointivuorista maatalouden ulkopintoihin.

8. Edut & Pienitiheyksisen polyeteenin rajoitukset (LDPE)

Edut

• Poikkeuksellinen joustavuus: Pidentymä asti 650 % estää halkeilua huomattavassa rasituksessa.
• Kemikaali- & Kosteudenkestävyys: Vakaa useimpia happoja vastaan, pohjat, ja veden sisäänpääsy.
• Kustannustehokkuus: Edullisimpien kestomuovien joukossa, hinnoittelun kanssa usein 25–35 % HDPE:n alapuolella.
• Kierrätys: Hyväksytty laajalti reunaohjelmissa hartsikoodilla "4", mekaanisella kierrätysasteella 20–30 % kehittyneillä markkinoilla.

Rajoitukset

• Lämpörajoitukset: Sulaminen yllä 115 ° C rajoittaa korkean lämpötilan sovelluksia.
• Kaasunläpäisevyys: Lisääntynyt O2/CO₂-välitys voi lyhentää happiherkkien tuotteiden säilyvyyttä.
• UV-herkkyys: Vaatii stabilisaattoreita ulkokäyttöön, lisäämällä 0.5–1 % valmistuskustannuksiin.
• Alempi mekaaninen lujuus: Vetolujuus (10-20 MPa) seuraa HDPE:tä (20-37 MPa), rajoittaa raskaan kuorman käyttöä.

9. Vertaileva analyysi: LDPE vs. Muut polyeteenit

Ymmärtääksesi sijainnin täysin Matalatiheyspolyeteeni (LDPE) polyeteenimateriaalien laajemmassa perheessä,

on välttämätöntä verrata sitä rakenteellisiin sukulaisiinsa: Korkeatiheyksinen polyeteeni (HDPE), Keskitiheyspolyeteeni (MDPE), ja Lineaarinen matalatiheyksinen polyeteeni (LLDPE).

Vaikka näillä polymeereillä on sama eteenimonomeeripohja, niiden molekyyliarkkitehtuurit, tiheydet, ja suorituskykyominaisuudet eroavat huomattavasti, mikä määrittää niiden soveltuvuuden erilaisiin sovelluksiin.

LDPE vs. HDPE: Joustavuus vs. Jäykkyys

Molekyylirakenne & Tiheys

LDPE:lle on ominaista erittäin haarautuneita ketjuja, joka johtaa a alhainen tiheys (0.910–0,940 g/cm³) ja vähentynyt kiteisyys (~40–50 %).

Sitä vastoin, HDPE-näyttelyitä lineaariset ketjut minimaalisella haarautumisella, mikä johtaa suurempi tiheys (0.940–0,970 g/cm³) ja kiteisyys asti 80%.

Mekaaniset ominaisuudet

HDPE tarjoaa suurempi vetolujuus (20-37 MPa) ja parannettu iskunkestävyys verrattuna LDPE:hen, tekee siitä ihanteellisen jäykille tuotteille, kuten polttoainesäiliöt, putket, laatikoita, ja pesuainepullot.

LDPE, toisaalta, ylläpitää ylivoimainen murtovenymä (200–600 %), suosivat vaativia sovelluksia venyvyys ja joustavuus, kuten kalvot ja puristusputket.

Lämpö- ja kemiallinen kestävyys

Molemmat materiaalit kestävät monenlaisia ​​kemikaaleja, mutta HDPE tarjoaa parempi jännitysmurtuman kestävyys ja lämpöstabiilisuus, kanssa a lämpöpoikkeaman lämpötila lähemmäksi 60-75 °C,

verrattuna LDPE:n 40-50 °C:een. Kuitenkin, HDPE:llä on taipumus olla hauraampaa matalissa lämpötiloissa, ellei sitä modifioida.

LDPE vs. MDPE: Tasapainopiste

Keskitason ominaisuudet

Keskitiheyspolyeteeni (MDPE) kattaa LDPE:n ja HDPE:n välisen kuilun. Siinä on kohtalainen haarautuminen, joka johtaa a tiheys 0,926–0,940 g/cm³.

Sen jäykkyys ja iskunkestävyys ovat LDPE:n ja HDPE:n välissä, tehdä siitä sopivaksi kaasuputket, kutistekalvot, ja pyörivä muovaus.

Stressihalkeilun kestävyys

MDPE on yleensä esillä parannettu ympäristöjännityshalkeilukestävyys (KIRJOITTAA) verrattuna LDPE:hen, varsinkin joutuessaan alttiiksi öljyille ja pesuaineille.

Kuitenkin, LDPE pitää edelleen reunan sisällä joustavuus ja optinen selkeys, mikä on kriittistä sovelluksissa, kuten läpinäkyvissä pakkauskalvoissa.

LDPE vs. LLDPE: Käsiteltävyys vs. Suorituskyky

Rakenteelliset erot

Vaikka LDPE:llä on pitkäketjuinen haarautuminen, LLDPE (Lineaarinen matalatiheyksinen polyeteeni) ominaisuuksia lyhytketjuinen haarautuminen, käyttöön kopolymeroimalla alfa-olefiinien, kuten buteenin, kanssa, hekseeni, tai okteeni.

Tämä antaa LLDPE:n molekyylipainon ja mekaanisten ominaisuuksien yhtenäisyyttä.

Sitkeys ja pistonkestävyys

LLDPE on huomattavasti parempi kuin LDPE sitkeys, lävistyskestävyys, ja kyynelvoimaa– varsinkin elokuvasovelluksissa.

Esimerkiksi, LLDPE-kalvojen tikkaiskulujuus on jopa 2–3 kertaa suurempi kuin vastaavat LDPE-laadut.

Käsittely ja kustannusnäkökohdat

Kuitenkin, LLDPE vaatii kapeammat käsittelyikkunat ja korkeammat ekstruusiopaineet, mikä tekee siitä hieman vähemmän anteeksiantavaa kuin LDPE kalvopuhalluksessa.

LDPE tarjoaa myös parempi optinen kirkkaus ja pinnan kiilto, joka säilyy arvokkaana elintarvikepakkauksissa ja kuluttajille suunnatuissa tuotteissa.

Kustannus-suorituskyky vaihtokaupat

Kun valitset polyeteenilaatua, insinöörien ja hankinnan ammattilaisten on otettava huomioon kokonaisarvoehdotus, ei vain suorituskykymittareita:

10. Johtopäätös

Yhteenvetona, Matalatiheyspolyeteeni (LDPE) ankkuroi edelleen laajan valikoiman tuotteita – vertaansa vailla olevan joustavuuden ansiosta, kemiallinen joustavuus, ja kohtuuhintaisuus.

Polymeroinnin tarkan ohjauksen avulla, räätälöityjä lisäainejärjestelmiä, ja edistynyt käsittely, LDPE täyttää vaihtelevat markkinoiden vaatimukset elintarvikepakkauksista lääketieteellisiin laitteisiin.

innolla, nanokomposiittien innovaatiot, kestäviä raaka-aineita, ja parannetut kierrätysteknologiat vahvistavat entisestään LDPE:n roolia kiertokirjeessä, resurssitehokas tulevaisuus.

Yhteenveto

DEZE tarjoaa laajan valikoiman valmistusominaisuuksia, mukaan lukien CNC -koneistus, metallin valu, 3D tulostus, injektiomuovaus, ja metallilevyjen valmistus.

Hanki välitön tarjous tänään.