Mi az alacsony sűrűségű polietilén (LDPE)?

A mosószeres tartály tartós fala és a sima, úgy tűnhet, hogy a fóliafólia hajlékony felülete nagyon különböző anyagokból készül – az egyiket a merevségre tervezték, a másik a rugalmasságért. Mégis meglepően, mindkettő ugyanabból a sokoldalú hőre lágyuló műanyagból gyártható: Alacsony sűrűségű polietilén (LDPE).

Míg a polietilén az egyik legszélesebb körben használt polimer a világon, különféle formákban létezik, mindegyiket úgy tervezték, hogy megfeleljen bizonyos teljesítménykritériumoknak.

LDPE elágazó molekulaszerkezete révén tűnik ki, amely puhaságot kölcsönöz,

kiváló feldolgozhatóság, és nagy nedvességállóság – olyan tulajdonságok, amelyek nélkülözhetetlenné teszik a csomagolásban és az ipari alkalmazásokban egyaránt.

Ebben a cikkben, mélyen belemerülünk az LDPE kémiájába, termelési folyamatok, anyagi tulajdonságok, és alkalmazási terek.

Emellett, megvizsgáljuk, hogy az LDPE hogyan viszonyul más polietilén típusokhoz, és értékeljük környezeti és gazdasági jelentőségét a mai piacon.

1. Mi az LDPE?

Alacsony sűrűségű polietilén (LDPE) kiemelkedik elágazó láncú hőre lágyuló polimerként az expanzív polietilén családon belül.

Etilén monomerek polimerizálásával szintetizálják (C2H4) nagy nyomású radikális körülmények között, Az LDPE jellemzője a kiterjedt molekuláris elágazás.

Következésképpen, alacsonyabb kristályosságot és sűrűséget ér el (0.910–0,940 g/cm³) nagy sűrűségű megfelelőjéhez képest, ezáltal figyelemre méltó rugalmasságot biztosít, átláthatóság, és keménység.

2. Kémiai szerkezet & Polimerizáció

Etilén monomer & Radikális polimerizáció

Molekuláris szinten, Az LDPE etilénből származik, két szénatomos alkén.

Radikális kezdeményezők (PÉLDÁUL., szerves peroxidok) absztrakt hidrogénatomok nyomása alatt 1,000– 3000 bar és hőmérsékletei 150–300 ° C, szabad gyökök lánc növekedésének elindítása.

Döntően, A láncátviteli reakciók az LDPE-re jellemző kiterjedt elágazást eredményeznek.

Molekuláris elágazás

Ez az elágazás mindkét rövidségben nyilvánul meg (metil, etil) és hosszú oldalláncok.

Átlagosan, LDPE kiállítások 2–10 ág per 1,000 szénatomok, ami viszont csökkenti a lánctömeget és a kristályosságot.

Ennek eredményeként, Az LDPE sűrűsége kb 0.925 G/cm³, míg a HDPE a 0.941–0,965 g/cm³.

Láncarchitektúra vs. Tulajdonságok

Fontos, az elágazás mechanikai és termikus tulajdonságokat diktál.

Több elágazás csökkenti az olvadáspontot (-hoz 105-115 °C) és fokozza a nyúlást (-ig 650 %), míg a kisebb elágazás növeli a szakítószilárdságot (-ig 25 MPA).

Ennek megfelelően, a gyártók finomhangolják a reaktorváltozókat – a nyomást, hőmérséklet, és iniciátor adag – testre szabott teljesítmény elérése érdekében.

3. Gyártási folyamatok

Nagynyomású autokláv reaktorok

Autokláv (tétel) A reaktorok továbbra is uralják az LDPE-termelést, köszönhetően az erősen elágazó polimerek folyamatos szállítására.

Egy tipikus ciklusban, etilén és iniciátor tölti fel a reaktort, -re emelkedik a nyomás 2,000 bár, és odáig emelkedik a hőmérséklet 200 ° C. Polimerizáció után, az olvadékot pelletizáláshoz kiürítik.

Folyamatos vs. Batch polimerizáció

Alternatívaként, a folyamatos csőreaktorok valamivel alacsonyabb nyomáson működnek és szállítanak 20–30 % nagyobb áteresztőképesség, bár szűkebb molekulatömeg-eloszlással.

Ennek ellenére, A folyamatos folyamatok csökkenthetik az energiafogyasztást 10–15 %, a költséghatékonyság javítása és az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentése.

Pelletizálás & Utókezelés

Miután polimerizálódott, a forró LDPE olvadék szálas pelletizáláson megy keresztül, majd szárítás at 80–100 °C illékony anyagok eltávolítására.

Később, a gyártók adalékanyagokat – UV stabilizátorokat – alkalmaznak, antioxidánsok, csúsztatószerek – mesterkeverék-keveréssel, biztosítva a homogén diszperziót és az optimális hosszú távú teljesítményt.

4. Fizikai, Mechanikai & Termikus tulajdonságok

Ebben a szakaszban, Megvizsgáljuk, hogy az LDPE egyedi molekuláris architektúrája hogyan válik makroszkópikus viselkedésébe.

Ezen tulajdonságtartományok megértésével, A mérnökök és tervezők magabiztosan választhatják az LDPE-t azokhoz az alkalmazásokhoz, amelyek a rugalmasság precíz egyensúlyát követelik meg, erő, és hőteljesítmény.

Sűrűség & Kristályosság

Az első és legfontosabb, Az LDPE sűrűsége – jellemzően 0.910–0,940 g/cm³– viszonylag alacsony kristályosságát tükrözi (durván 35–55 %).

Következésképpen, Az LDPE kiváló rugalmasságot és átlátszóságot mutat.

Ahogy a kristályosság csökken, az amorf régiók dominálnak, lehetővé teszi a fóliák és a vékony részek meghajlását és repedés nélküli leterülését, még nulla alatti hőmérsékleten is.

Szakítószilárdság & Meghosszabbítás

Ráadásul, Az LDPE a mérsékelt szilárdságot a rendkívüli hajlékonysággal ötvözi.

A végső szakítószilárdsága (UTS) közé esik 10 és 20 MPA, míg a szakadási nyúlás tól 200 % -hoz 650 %.

Gyakorlati szempontból, ez azt jelenti, hogy az LDPE fóliák az eredeti hosszuk többszörösére nyúlhatnak, mielőtt felszakadnának – ideális sztreccs csomagoláshoz és rugalmas csomagoláshoz.

Ütköző ellenállás & Keménység

Ráadásul, Az LDPE hatékonyan nyeli el az ütéseket. Izod hatásértékei jellemzően elérik 50–100 J/m, és a Shore D keménysége kb 40–55.

Ezek az adatok azt mutatják, hogy az LDPE egyensúlyban tartja a puhaságot (a kézkényelme érdekében az élelmiszer-táskákban) elég szívós ahhoz, hogy ellenálljon a szúrásoknak és szakadásoknak a kezelés során.

Termikus viselkedés

Áttérés a termikus tulajdonságokra, között megolvad az LDPE 105 ° C és 115 ° C, amely az alacsony és közepes hőmérsékletű alkalmazásokra korlátozza a használatát.

Hőeltérítési hőmérséklete terhelés alatt közel van 45–50 °C, és hővezető képessége alacsony – kb 0.33 W/m · k— hatékony szigetelővé téve a csomagoláshoz és bizonyos ipari bélésekhez.

Barrier Properties

Végül, Az LDPE mérsékelt gátteljesítményt kínál.

Átlagos oxigénátviteli sebesség 600 cm³·mm/m²·nap·atm, szén-dioxid-áteresztőképesség ívek 200–600 cm³·mm/m²·nap·atm, és a vízgőzáteresztés alacsony marad – hozzávetőlegesen 0.3–0,5 g·mm/m²·nap·kPa.

Ezeknek az áraknak köszönhetően, Az LDPE megfelelő védelmet nyújt számos élelmiszertermék számára, bár a magas korláttal rendelkező alkalmazások gyakran többrétegű konstrukciókat vagy alternatív polimereket igényelnek.

A kis sűrűségű polietilén lényeges anyagtulajdonságai:

Ingatlan	Tipikus hatótávolság
Sűrűség (G/cm³)	0.910–0,940
Kristályosság (%)	35–55
Szakítószilárdság (UTS, MPA)	10–20
Meghosszabbítás a szünetben (%)	200–650
Izod Impact (J/m)	50–100
Shore D keménység	40–55
Olvadáspont (° C)	105–115
Hőeltérítés hőm. (° C)	45–50
Hővezető képesség (W/m · k)	~0,33
O₂ Permeabilitás (cm³·mm/m²·nap·atm)	~600
CO₂ áteresztőképesség (cm³·mm/m²·nap·atm)	200–600
WVTR (g·mm/m²·nap·kPa)	0.3–0,5

5. Feldolgozási technikák

Extrudálás & Filmfújás

Fúvott fólia extrudálással, Az LDPE csőszerű buborékot képez, amely, helyesen lehűtve és összecsukva, kiváló szakító- és ütésállóságú filmeket eredményez.

Ezzel szemben, Az öntött fólia extrudálása szorosabb vastagságszabályozást biztosít (± 2 µm), így ideális grafikához és lamináláshoz.

Fröccsöntés

A fröccsöntéshez az LDPE olvadási hőmérsékletet igényel 180–220 °C és a penész hőmérséklete 40–60 °C.

A tervezők meghatározzák a zsugorodási ráhagyást 1.5–3 % a térfogati összehúzódás ellensúlyozására. Ennek eredményeként, Az olyan alkatrészek, mint a kinyomott palackok, pontos méreteket és egyenletes falvastagságot érnek el.

Fúvóformázás & Rotációs öntés

Az extrudálásos fúvással üreges LDPE tartályokat hoz létre az olvadt parison felfújásával egy hűtött formába,

míg a rotációs fröccsöntés lassú forgást és hőt használ nagyok előállításához, varrat nélküli részek – egészen 2 m átmérőjű – egyenletes falvastagsággal.

Hőformázás & Vákuumos formálás

A hőformázásban, LDPE lapok (1-5 mm vastag) hőt kapnak 110–120 °C majd rákenjük vagy formákba szívjuk.

Az arányokat legfeljebb 4:1 mérsékelten mély profilokat tesz lehetővé, hasznos tálcák és fedők csomagolásához.

6. Adalékok, Kopolimerek & Kompozitok

UV stabilizátorok, Antioxidánsok & Töltőanyagok

Az UV-sugárzás okozta lebomlás leküzdésére, a formulátorok UV-elnyelőket és HALS-t tartalmaznak 0.1-1 tömeg %.

Antioxidánsok (PÉLDÁUL., fenolos vegyületek) at 0.05-0,5 tömeg % megakadályozza a termikus oxidációt, míg a kalcium-karbonát töltőanyagok (5-20 tömeg %) növelje a merevséget akár 30 %.

LDPE keverékek & Ötvözetek

LDPE keverése LLDPE-vel (lineáris alacsony sűrűségű) at 20-50 tömeg % növeli a szakítószilárdságot azáltal 10–15 % és átszúrásállóság által 20 %.

Egymással szemben, Az LDPE/HDPE ötvözetek növelik a merevséget és az olvadáspontot 5–10 °C, szélesebb alkalmazási ablakok megnyitása.

Nanokompozitok & Erősítések

1-5 tömeget tartalmaz % A nanoagyagok vagy szén nanocsövek csökkenthetik a gázáteresztő képességet azáltal, hogy 30–50 % és növelje Young modulusát 10–20 %, ezzel az LDPE-t a magas védőréteggel rendelkező csomagolóanyagok és a speciális fólia piacára fejlesztve.

7. Az alacsony sűrűségű polietilén gyakori alkalmazásai (LDPE)

Sokoldalúságának köszönhetően, Az LDPE kiemelkedően fontos:

• Rugalmas fóliák: Zsugorfólia, mezőgazdasági mulcsfóliák, és élelmiszer-minőségű bélések.
• Táskák & Csomagolás: Élelmiszer táskák, kiskereskedelmi zsákok, és hatcsomagos gyűrűk.
• Konténerek & Palackok: Nyomja össze az üvegeket, adagoló csövek, és fagylaltos kádak.
• Csövek & Bélések: Orvosi csövek, védőkábel burkolat, és geomembránok.
• Speciális áruk: Vákuumformázott házak, protézis foglalatok, és alacsony feszültségű öntvények.

Továbbá, Az LDPE savakkal szembeni ellenállása, bázisok, a nedvesség pedig megerősíti szerepét az igényes környezetben, a vegyi feldolgozó bélésektől a kültéri mezőgazdasági burkolatokig.

8. Előnyök & Az alacsony sűrűségű polietilén korlátai (LDPE)

Előnyök

• Kivételes rugalmasság: Megnyúlás ig 650 % jelentős igénybevétel esetén megakadályozza a repedést.
• Kémiai & Nedvességállóság: A legtöbb sav ellen stabil, bázisok, és a víz behatolása.
• Költséghatékonyság: A legolcsóbb hőre lágyuló műanyagok közé tartozik, gyakran árképzéssel 25–35 % HDPE alatt.
• Újrahasznosíthatóság: Széles körben elfogadott a járda melletti programokban „4-es” gyantakódként, mechanikai újrahasznosítási arányokkal 20–30 % fejlett piacokon.

Korlátozások

• Termikus korlátok: Olvadás fent 115 ° C korlátozza a magas hőmérsékletű alkalmazásokat.
• Gázáteresztő képesség: A megnövekedett O2/CO₂ transzmisszió lerövidítheti az oxigénérzékeny termékek eltarthatóságát.
• UV érzékenység: Kültéri használatra stabilizátorra van szükség, hozzátéve 0.5–1 % a készítmény költségéhez.
• Alacsonyabb mechanikai szilárdság: Szakítószilárdság (10-20 MPa) nyomok HDPE (20–37 MPa), nagy terhelésű használat korlátozása.

9. Összehasonlító elemzés: LDPE vs. Egyéb polietilének

Ahhoz, hogy teljesen megértse a helyzetét Alacsony sűrűségű polietilén (LDPE) a polietilén anyagok szélesebb családjában,

elengedhetetlen összehasonlítani szerkezeti rokonaival: Nagy sűrűségű polietilén (HDPE), Közepes sűrűségű polietilén (MDPE), és Lineáris, kis sűrűségű polietilén (LLDPE).

Míg ezeknek a polimereknek ugyanaz az etilén monomer alapja, az övék molekuláris architektúrák, sűrűségek, és a teljesítményjellemzők jelentősen eltérnek egymástól, ezzel meghatározva a különféle alkalmazásokhoz való alkalmasságukat.

LDPE vs. HDPE: Rugalmasság vs. Merevség

Molekuláris szerkezet & Sűrűség

Az LDPE-re jellemző erősen elágazó láncok, ami a alacsony sűrűségű (0.910–0,940 g/cm³) és csökkentett kristályosság (~40-50%).

Ezzel szemben, HDPE kiállítások lineáris láncok minimális elágazással, eredményezve nagyobb sűrűségű (0.940–0,970 g/cm³) a kristályosság pedig ig 80%.

Mechanikai tulajdonságok

HDPE ajánlatok nagyobb szakítószilárdság (20–37 MPa) és javított ütésállóság az LDPE-hez képest, így ideális merev termékekhez, mint pl üzemanyagtartályok, csövek, ládák, és mosószeres üvegek.

LDPE, másrészt, fenntartja kiváló szakadási nyúlás (200-600%), igénylő alkalmazások előnyben részesítése nyújthatóság és rugalmasság, mint például a fóliák és a nyomócsövek.

Hő- és kémiai ellenállás

Mindkét anyag ellenáll a vegyszerek széles skálájának, de HDPE kínál jobb feszültségi repedésállóság és hőstabilitás, a hőeltérítési hőmérséklet közelebb 60–75 °C,

az LDPE 40-50 °C-hoz képest. Viszont, A HDPE alacsony hőmérsékleten törékenyebb, hacsak nem módosítják.

LDPE vs. MDPE: Egy egyensúlyi pont

Köztes tulajdonságok

Közepes sűrűségű polietilén (MDPE) áthidalja az LDPE és a HDPE közötti szakadékot. Jellemzők mérsékelt elágazás, ami a sűrűsége 0,926–0,940 g/cm³.

Merevsége és ütésállósága az LDPE és a HDPE között van, alkalmassá téve gázcsövek, zsugorfóliák, és forgóformázás.

Stresszrepedés-ellenállás

Az MDPE általában kiállít fokozott környezeti feszültségrepedésállóság (ÍRJ) az LDPE-hez képest, különösen akkor, ha olajoknak és tisztítószereknek van kitéve.

Viszont, Az LDPE továbbra is tartja az élt rugalmasság és optikai tisztaság, ami kritikus az olyan alkalmazásoknál, mint az átlátszó csomagolófóliák.

LDPE vs. LLDPE: Feldolgozhatóság vs. Teljesítmény

Strukturális különbségek

Míg az LDPE hosszú láncú elágazású, LLDPE (Lineáris, kis sűrűségű polietilén) jellemzői rövid láncú elágazás, alfa-olefinekkel, például buténnel végzett kopolimerizációval vezették be, hexén, vagy oktén.

Ez LLDPE-t ad egyenletesebb molekulatömeg és mechanikai tulajdonságok.

Szívósság és átszúrásállóság

Az LLDPE jelentősen felülmúlja az LDPE-t szívósság, defektállóság, és könnyező erőt-főleg filmes alkalmazásoknál.

Például, Az LLDPE fóliák 2-3-szor nagyobb ütési szilárdságot mutatnak mint az egyenértékű LDPE minőségek.

Feldolgozási és költségmegfontolások

Viszont, Az LLDPE megköveteli keskenyebb feldolgozó ablakok és nagyobb extrudálási nyomás, így valamivel kevésbé elnéző, mint az LDPE filmfúvásban.

Az LDPE is kínál jobb optikai tisztaság és felületi fényesség, amely értékes marad az élelmiszer-csomagolásban és a fogyasztóknak szánt termékekben.

Költség-teljesítmény kompromisszumok

A polietilén minőség kiválasztásakor, a mérnököknek és a beszerzési szakembereknek figyelembe kell venniük a összértékajánlat, nem csak a teljesítménymutatók:

10. Következtetés

Összefoglalva, Alacsony sűrűségű polietilén (LDPE) továbbra is a termékek széles skáláját rögzíti – páratlan rugalmasságának köszönhetően, kémiai rugalmasság, és a megfizethetőség.

A polimerizáció pontos szabályozásával, személyre szabott adalékrendszerek, és fejlett feldolgozás, Az LDPE megfelel a különféle piaci igényeknek az élelmiszer-csomagolástól az orvosi eszközökig.

Előre nézve, innovációk a nanokompozitokban, fenntartható alapanyagok, és a továbbfejlesztett újrahasznosítási technológiák tovább erősítik az LDPE szerepét egy körlevélben, erőforrás-hatékony jövő.

Összefoglalás

A DEZE a gyártási lehetőségek széles skáláját kínálja, beleértve CNC megmunkálás, fémöntés, 3D nyomtatás, fröccsöntés, és fémlemez gyártás.

Kérje azonnali árajánlatát még ma.