저밀도 폴리에틸렌은 무엇입니까? (LDPE)?

세제 용기의 내구성있는 벽과 매끄러운, 집착 필름 랩의 유연한 표면은 크게 다른 재료로 만들어 질 수 있습니다., 다른 하나는 유연성을 위해. 그러나 놀랍게도, 둘 다 동일한 다목적 열가소성에서 제조 될 수 있습니다: 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE).

폴리에틸렌은 세계에서 가장 널리 사용되는 폴리머 중 하나입니다., 다양한 형태로 존재합니다, 각각의 특정 성능 기준을 충족하도록 엔지니어링되었습니다.

LDPE 분지 분자 구조를 통해 자신을 구별합니다, 부드러움을 부여합니다,

탁월한 처리 가능성, 그리고 높은 수분 저항 - 포장 및 산업 응용 분야에서 필수 불가능한 품질.

이 기사에서는, 우리는 LDPE의 화학에 깊은 다이빙을합니다, 생산 프로세스, 재료 특성, 그리고 응용 프로그램 공간.

추가적으로, 우리는 LDPE가 다른 폴리에틸렌 유형과 비교하는 방법을 탐구하고 오늘날 시장에서 환경 및 경제적 관련성을 평가합니다..

1. LDPE는 무엇입니까??

저밀도 폴리에틸렌 (LDPE) 광대 한 폴리에틸렌 패밀리 내에서 분지 열가소성 중합체로 두드러진다.

중합 에틸렌 단량체에 의해 합성 (c ₂h₂) 고압 급진적 조건 하에서, LDPE의 특징은 광범위한 분자 분지입니다.

따라서, 더 낮은 결정도와 밀도를 달성합니다 (0.910–0.940 g/cm³) 고밀도에 비해, 따라서 놀라운 유연성을 제공합니다, 투명도, 그리고 인성.

2. 화학 구조 & 중합

에틸렌 단량체 & 라디칼 중합

분자 수준에서, LDPE는 에틸렌에서 유래합니다, 2 카본 알켄.

급진적 인 개시 자 (예를 들어, 유기 과산화물) 압력하에 추상 수소 원자 1,000–3,000 바 그리고 온도 150–300 ° C, 프리 라디칼 체인 성장을 시작합니다.

결정적으로, 체인 전달 반응은 LDPE에 고유 한 광범위한 분기를 발생시킵니다..

분자 분지

이 분기는 두 가지로 나타납니다 (메틸, 에틸) 그리고 긴 사슬.

평균적으로, LDPE 전시회 2–10 분당 1,000 탄소 원자, 이는 체인 포장 및 결정도를 감소시킵니다.

결과적으로, LDPE의 밀도는 주변에 있습니다 0.925 g/cm3, 반면 HDPE 범위 0.941–0.965 g/cm³.

체인 아키텍처 대. 속성

중요하게, 분기는 기계 및 열 특성을 지시합니다.

더 많은 분기는 용융점을 낮 춥니 다 (에게 105–115 ° C) 신장을 향상시킵니다 (최대 650 %), 분지가 적으면 인장 강도가 높아집니다 (최대 25 MPa).

따라서, 생산자 미세 튜닝 원자로 변수 - 압력, 온도, 그리고 시작된 성능을 달성하기위한 개시 자 복용량.

3. 제조 공정

고압 오토 클레이브 원자로

압력솥 (일괄) 원자로는 LDPE 생산을 계속 지배하고 있습니다, 고도로 분지 된 중합체를 지속적으로 전달하는 능력으로 인해.

전형적인주기에서, 에틸렌 및 개시제는 반응기를 충전합니다, 압력이 상승합니다 2,000 술집, 그리고 온도가 상승합니다 200 ℃. 중합 후, 용융물은 펠렛 화를 위해 배출됩니다.

연속 대. 배치 중합

대안으로, 연속 관상 반응기는 약간 낮은 압력에서 작동하며 전달합니다. 20–30 % 더 높은 처리량, 더 좁은 분자량 분포는 있지만.

그럼에도 불구하고, 지속적인 프로세스는 에너지 소비를 줄일 수 있습니다 10–15 %, 비용 효율성 향상 및 온실 가스 발자국 감소.

펠렛 화 & 치료 후

일단 중합되면, 뜨거운 ldpe 용융은 가닥 펠렛 화를 겪습니다, 그 뒤에 건조 80–100 ° C 휘발성 물질을 제거합니다.

그후, 생산자는 첨가제 - UUV 안정제를 통합합니다, 산화 방지제, 슬립 에이전트 - Via Masterbatch 블렌딩, 균질 한 분산 및 최적의 장기 성능 보장.

4. 물리적, 기계 & 열적 특성

이 섹션에서는, 우리는 LDPE의 독특한 분자 구조가 어떻게 거시적 행동으로 변환되는지 살펴 봅니다..

이러한 속성 범위를 이해함으로써, 엔지니어와 디자이너는 정확한 유연성 균형을 요구하는 응용 프로그램에 대해 LDPE를 자신있게 선택할 수 있습니다., 힘, 열 성능.

밀도 & 결정 성

가장 먼저, LDPE의 밀도 - 일반적으로 0.910–0.940 g/cm³- 상대적으로 낮은 결정 성을 반사합니다 (대충 35–55 %).

따라서, LDPE는 탁월한 유연성과 투명성을 보여줍니다.

결정도가 감소함에 따라, 비정질 영역이 지배적입니다, 크래킹없이 필름과 얇은 부품을 구부리고 굽히고 드레이프 할 수 있습니다., 이하의 온도에서도.

인장강도 & 연장

게다가, LDPE는 적당한 강도와 특별한 연성을 결합합니다.

궁극적 인 인장 강도 (UTS) 사이에 떨어집니다 10 그리고 20 MPa, 파손에서의 신장은 200 % 에게 650 %.

실용적인 측면에서, 이것은 LDPE 필름이 파열되기 전에 원래 길이를 여러 배 스트레칭 할 수 있음을 의미합니다..

충격 저항 & 경도

게다가, LDPE는 충격을 효과적으로 흡수합니다. IZOD 충격 값은 일반적으로 도달합니다 50–100 j/m, 주변의 Shore D 경도 측정 40–55.

이 수치는 LDPE가 부드러움의 균형을 유지한다는 것을 나타냅니다 (식료품 봉투에서 손으로 편안하게) 취급 중에 구멍과 눈물에 저항 할 수있는 충분한 강인함.

열 거동

열 특성으로 전환, LDPE는 그 사이에 녹습니다 105 ° C 및 115 ℃, 이는 사용을 낮고 중등도의 온도 응용으로 제한합니다.

하중 하에서 열 변형 온도는 근처에 있습니다 45–50 ° C, 열전도율은 낮습니다 0.33 W/m·K- 포장 및 특정 산업용 라이너를위한 효과적인 절연체 제작.

장벽 속성

마지막으로, LDPE는 적당한 장벽 성능을 제공합니다.

산소 전달 속도 평균 600 CM³ · mm/m² · 일 · ATM, 이산화탄소 투과성에 걸쳐 200–600 cm³ · mm/m² · 일 · ATM, 수증기 전달은 계속 유지됩니다 0.3–0.5 g · mm/m² · 일 · KPA.

이 요금 덕분에, LDPE는 많은 식품에 대한 적절한 보호를 제공합니다, 높은 배리어 응용 프로그램은 종종 다층 구조 또는 대체 폴리머를 요구합니다..

저밀도 폴리에틸렌의 관련 재료 특성:

재산	일반적인 범위
밀도 (g/cm3)	0.910–0.940
결정 성 (%)	35–55
인장강도 (UTS, MPa)	10–20
파단시 신장 (%)	200–650
Izod 영향 (J/M)	50–100
쇼어 D 경도	40–55
녹는점 (℃)	105–115
열 변형 온도. (℃)	45–50
열전도율 (W/m·K)	~ 0.33
OT 투과성 (CM³ · mm/m² · 일 · ATM)	~ 600
co₂ 투과성 (CM³ · mm/m² · 일 · ATM)	200–600
WVTR (g · mm/m² · 일 · KPA)	0.3–0.5

5. 처리 기술

압출 & 영화 블로우

블로우 필름 압출에서, LDPE는 관형 거품을 형성합니다, 올바르게 냉각되고 무너질 때, 눈물과 충격 저항성이 뛰어난 필름을 생성합니다.

대조적으로, 캐스트 필름 압출은 더 엄격한 두께 제어를 제공합니다 (± 2 μm), 그래픽 및 라미네이션에 이상적입니다.

사출 성형

사출 성형 LDPE는 용융 온도가 필요합니다 180–220 ° C 그리고 곰팡이 온도 40–60 ° C.

디자이너는 수축 허용량을 지정합니다 1.5–3 % 체적 수축에 대응합니다. 결과적으로, 스퀴즈 병과 같은 부품은 정확한 치수와 일관된 벽 두께를 달성합니다..

블로우 성형 & 회전 성형

압출 블로우 몰딩은 냉각 된 곰팡이 안에 용융 파리를 팽창시켜 중공 LDPE 용기를 만듭니다.,

회전 성형은 느린 회전과 열을 사용하여 큰 생산, 완벽한 부품 - 업 2 중 직경 - 균일 한 벽 두께로.

열적 성형 & 진공 형성

열적 성형으로, LDPE 시트 (1두께 –5 mm) 열입니다 110–120 ° C 그런 다음 곰팡이로 흡입하거나 흡입하십시오.

최대 비율을 그리십시오 4:1 적당히 깊은 프로파일을 허용하십시오, 트레이와 뚜껑을 포장하는 데 유용합니다.

6. 첨가제, 공중 합체 & 복합재

UV 안정제, 산화 방지제 & 필러

UV- 유도 분해와 싸우기 위해, 공식화기는 UV 흡수 장치와 HAL을 통합합니다 0.1–1 wt %.

산화 방지제 (예를 들어, 페놀 화합물) ~에 0.05–0.5 wt % 열 산화를 방지하십시오, 탄산 칼슘 충전제 (5–20 wt %) 강성을 최대로 높이십시오 30 %.

LDPE 블렌드 & 합금

LDPE와 LLDPE를 혼합합니다 (선형 저밀도) ~에 20–50 wt % 인장 강도를 향상시킵니다 10–15 % 그리고 펑크 저항에 의한 20 %.

거꾸로, LDPE/HDPE 합금은 강성을 높이고 녹는 점을 높이십시오. 5–10 ° C, 더 넓은 응용 프로그램 창을여십시오.

나노 복합물 & 강화

1-5 중량 통합 % 나노 클레이 또는 탄소 나노 튜브는 가스 투과성을 감소시킬 수 있습니다 30–50 % 영률을 높이십시오 10–20 %, 따라서 LDPE를 고해상의 포장 및 전문 영화 시장으로 전진.

7. 저밀도 폴리에틸렌의 일반적인 응용 (LDPE)

다재다능 덕분에, LDPE 기능은 눈에 띄게 있습니다:

• 유연한 영화: 수축 랩, 농업 멀치 영화, 식품 등급 라이너.
• 바지 & 포장: 식료품 가방, 소매 자루, 그리고 6 팩 링.
• 컨테이너 & 병: 병을 짜십시오, 분배 튜브, 그리고 아이스크림 욕조.
• 관 재료 & 라이너: 의료용 튜브, 보호 케이블 재킷, 및 지오 멤브란.
• 특수 상품: 진공 형식 주택, 보철 소켓, 및 저명한 주물.

뿐만 아니라, LDPE의 산 내성, 기지, 그리고 수분은 까다로운 환경에서 그 역할을 촉진합니다, 화학 가공 라이너에서 야외 농업 커버에 이르기까지.

8. 장점 & 저밀도 폴리에틸렌의 한계 (LDPE)

장점

• 탁월한 유연성: 까지까지 650 % 상당한 변형 하에서 균열을 방지합니다.
• 화학적인 & 내습성: 대부분의 산에 대한 안정, 기지, 그리고 물 유입.
• 비용 효율성: 가장 저렴한 열가소성 중에서, 가격이 자주 25–35 % HDPE 아래.
• 재활용성: 커브 사이드 프로그램에서 수지 코드“4”로 널리 허용되는 기계적 재활용 속도 20–30 % 선진 시장에서.

제한 사항

• 열 제약: 위의 녹는 115 ℃ 고열 애플리케이션을 제한합니다.
• 가스 투과성: 상승 된 OT/CO₂ 전송.
• UV 감도: 실외 사용을 위해 안정제가 필요합니다, 첨가 0.5–1 % 공식 비용.
• 더 낮은 기계적 강도: 인장강도 (10–20 MPa) 트레일 HDPE (20–37 MPa), 무거운로드 사용을 제한합니다.

9. 비교 분석: LDPE 대. 다른 폴리 에틸렌

포지셔닝을 완전히 파악합니다 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE) 폴리에틸렌 물질의 더 넓은 패밀리 내에서,

구조적 친척과 비교하는 것이 필수적입니다.: 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE), 중간 밀도 폴리에틸렌 (MDPE), 그리고 선형 저밀도 폴리에틸렌 (llde).

이들 중합체는 동일한 에틸렌 단량체 기초를 공유한다, 그들의 분자 구조, 밀도, 성능 속성은 크게 분기됩니다, 따라서 다양한 응용 프로그램에 대한 적합성을 정의합니다.

LDPE 대. HDPE: 유연성 대. 엄격

분자 구조 & 밀도

LDPE는 특징입니다 고도로 분지 된 사슬, a로 이어집니다 저밀도 (0.910–0.940 g/cm³) 결정 성 감소 (~ 40–50%).

대조적으로, HDPE 전시회 분지가 최소화 된 선형 체인, 결과 더 높은 밀도 (0.940–0.970 g/cm³) 그리고 결정은 최대입니다 80%.

기계적 성질

HDPE 제안 더 높은 인장 강도 (20–37 MPa) 그리고 충격 저항 향상 LDPE에 비해, 강성 제품에 이상적입니다 연료 탱크, 파이프, 상자, 세제 병.

LDPE, 반면에, 유지합니다 휴식시 우수한 신장 (200–600%), 필요한 응용 프로그램을 선호합니다 신축성과 탄력성, 필름 및 짜기 튜브와 같은.

열 및 화학 저항

두 재료 모두 광범위한 화학 물질에 저항합니다, 그러나 HDPE가 제공합니다 더 나은 응력 균열 저항 및 열 안정성, a 열 변형 온도 더 가깝습니다 60–75 ° C,

LDPE의 40–50 ° C에 비해. 하지만, HDPE는 수정되지 않는 한 저온에서 더 부서지기 쉬운 경향이 있습니다..

LDPE 대. MDPE: 밸런스 포인트

중간 특성

중간 밀도 폴리에틸렌 (MDPE) LDPE와 HDPE 사이의 간격을 다리십시오. 그것은 특징입니다 적당한 가지, a로 이어집니다 0.926–0.940 g/cm³의 밀도.

강성과 충격 저항은 LDPE와 HDPE 사이에 있습니다., 에 적합하게 만드는 것 가스 파이프, 수축 필름, 및 회전 성형.

스트레스 균열 저항

MDPE는 일반적으로 전시합니다 개선 된 환경 스트레스 균열 저항 (Scr) LDPE에 비해, 특히 오일과 세제에 노출 될 때.

하지만, LDPE는 여전히 가장자리를 유지합니다 유연성과 광학 선명도, 이는 투명 포장 필름과 같은 응용 프로그램에 중요합니다.

LDPE 대. llde: 처리 가능성 대. 성능

구조적 차이

LDPE에는 장쇄 분지가 있습니다, llde (선형 저밀도 폴리에틸렌) 특징 짧은 체인 분지, Butene과 같은 알파-올레핀으로 공중합을 통해 도입된다, 헥센, 또는 Octene.

이것은 lldpe를 제공합니다 분자량 및 기계적 특성에서 더 많은 균일 성.

강인함과 천공 저항

lldpe는 LDPE의 관점에서 크게 성능이 우수합니다 인성, 천자 저항, 그리고 눈물 강도- 특히 필름 응용 분야에서.

예를 들어, LLDPE 필름은 최대 2-3 배 더 높은 다트 충격 강도를 보여줍니다. 동등한 LDPE 등급보다.

처리 및 비용 고려 사항

하지만, lldpe가 필요합니다 좁은 처리 창 그리고 더 높은 압출 압력, 영화 blowing에서 LDPE보다 약간 덜 용서해.

LDPE도 제공합니다 더 나은 광학 선명도와 표면 광택, 이는 식품 포장 및 소비자 대면 제품에서 가치가 있습니다.

비용-성과 상충 관계

폴리에틸렌 등급을 선택할 때, 엔지니어와 조달 전문가는 다음을 고려해야합니다 총 가치 제안, 성능 지표만이 아닙니다:

10. 결론

요약하면, 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE) 방대한 제품을 계속 정박하고 있습니다., 화학 복원력, 그리고 경제성.

중합의 정확한 제어를 통해, 맞춤형 첨가제 시스템, 고급 처리, LDPE는 식품 포장에서 의료 기기에 이르기까지 다양한 시장 요구를 충족합니다..

기대합니다, 나노 복합체의 혁신, 지속 가능한 공급 원료, 그리고 향상된 재활용 기술은 원형에서 LDPE의 역할을 더욱 강화할 것입니다., 자원 효율적인 미래.

요약

Deze는 광범위한 제조 기능을 제공합니다, 포함 CNC 가공, 금속 주조, 3D 프린팅, 사출 성형, 그리고 판금 제조.

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