Patvari ploviklio indo sienelė ir lygi, lankstus lipnios plėvelės plėvelės paviršius gali atrodyti pagamintas iš labai skirtingų medžiagų, skirtų tvirtumui, kitas – lankstumui. Vis dėlto stebėtinai, abu gali būti pagaminti iš to paties universalaus termoplastiko: Mažo tankio polietilenas (LDPE).
Nors polietilenas yra vienas plačiausiai naudojamų polimerų pasaulyje, ji egzistuoja įvairiomis formomis, kiekvienas sukurtas taip, kad atitiktų konkrečius veikimo kriterijus.
LDPE išsiskiria savo šakota molekuline struktūra, kuris suteikia minkštumo,
puikus apdirbamumas, ir didelis atsparumas drėgmei – savybės, dėl kurių jis yra nepakeičiamas tiek pakuojant, tiek pramonėje.
Šiame straipsnyje, mes giliai pasineriame į LDPE chemiją, gamybos procesai, Medžiagos savybės, ir taikymo erdvės.
Be to, tyrinėjame, kaip LDPE lyginamas su kitų tipų polietilenu, ir įvertiname jo aplinkosaugos ir ekonominę svarbą šiandieninėje rinkoje.
1. Kas yra LDPE?
Mažo tankio polietilenas (LDPE) išsiskiria kaip šakotas termoplastinis polimeras, priklausantis ekspansyviojo polietileno šeimai.
Sintetinamas polimerizuojant etileno monomerus (C2H4) esant aukšto slėgio radikalų sąlygoms, LDPE skiriamasis bruožas yra platus molekulinis išsišakojimas.
Todėl, jis pasiekia mažesnį kristališkumą ir tankį (0.910–0,940 g/cm³) palyginti su didelio tankio atitikmeniu, taip suteikiant nepaprastą lankstumą, skaidrumas, ir kietumas.
2. Cheminė struktūra & Polimerizacija
Etileno monomeras & Radikali polimerizacija
Molekuliniu lygmeniu, LDPE gaunamas iš etileno, dviejų anglių alkenas.
Radikalūs iniciatoriai (Pvz., organiniai peroksidai) abstraktūs vandenilio atomai esant slėgiui 1,000– 3000 barų ir temperatūros 150–300 ° C., laisvųjų radikalų grandinės augimo pradžia.
Labai svarbu, grandininės perdavimo reakcijos sukelia platų išsišakojimą, būdingą tik LDPE.
Molekulinis išsišakojimas
Šis išsišakojimas pasireiškia tiek trumpais (metilo, etilo) ir ilgos šoninės grandinės.
Vidutiniškai, LDPE eksponatai 2– 10 šakų per 1,000 anglies atomų, o tai savo ruožtu sumažina grandinės sandarumą ir kristališkumą.
Dėl to, LDPE tankis yra aplink 0.925 g/cm³, kadangi HDPE svyruoja nuo 0.941–0,965 g/cm³.
Grandinės architektūra vs. Savybės
Svarbu, išsišakojimas diktuoja mechanines ir šilumines savybes.
Didesnis išsišakojimas sumažina lydymosi temperatūrą (į 105–115 °C) ir padidina pailgėjimą (iki 650 %), o mažesnis išsišakojimas padidina tempimo stiprumą (iki 25 MPA).
Atitinkamai, gamintojai tiksliai sureguliuoja reaktoriaus kintamuosius – slėgį, temperatūra, ir iniciatoriaus dozė – kad būtų pasiektas pritaikytas veikimas.
3. Gamybos procesai
Aukšto slėgio autoklaviniai reaktoriai
Autoklavas (partiją) reaktoriai ir toliau dominuoja LDPE gamyboje, dėl jų gebėjimo nuosekliai tiekti labai šakotą polimerą.
Įprastu ciklu, etilenas ir iniciatorius užpildo reaktorių, slėgis pakyla iki 2,000 Baras, ir temperatūra pakyla iki 200 ° C.. Po polimerizacijos, lydalas išleidžiamas granuliavimui.
Nuolatinis vs. Partijos polimerizacija
Alternatyviai, ištisiniai vamzdiniai reaktoriai veikia esant šiek tiek mažesniam slėgiui ir tiekia 20–30 % didesnis pralaidumas, nors ir su siauresniu molekulinės masės pasiskirstymu.
Nepaisant to, nuolatiniai procesai gali sumažinti energijos suvartojimą 10–15 %, didinti sąnaudų efektyvumą ir sumažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų pėdsakus.
Granuliavimas & Po gydymo
Po polimerizacijos, karštas LDPE lydalas yra granuliuojamas, po to džiovinamas 80–100 ° C. pašalinti lakiąsias medžiagas.
Vėliau, gamintojai naudoja priedus – UV stabilizatorius, antioksidantai, slydimo agentai – naudojant pagrindinį maišymą, užtikrina homogenišką sklaidą ir optimalų ilgalaikį veikimą.
4. Fizinis, Mechaninis & Šiluminės savybės
Šiame skyriuje, mes tiriame, kaip unikali LDPE molekulinė architektūra virsta jo makroskopiniu elgesiu.
Suprasdami šiuos nuosavybės diapazonus, inžinieriai ir dizaineriai gali drąsiai pasirinkti LDPE programoms, kurioms reikalingas tikslus lankstumo balansas, stiprybė, ir šilumines charakteristikas.
Tankis & Kristališkumas
Pirmiausia ir svarbiausia, LDPE tankis - paprastai 0.910–0,940 g/cm³-atspindi jo santykinai žemą kristališkumą (grubiai 35–55 %).
Todėl, LDPE pasižymi puikiu lankstumu ir skaidrumu.
Mažėjant kristališkumui, dominuoja amorfiniai regionai, leidžia plėvelėms ir plonoms dalims sulenkti ir nukristi be įtrūkimų, net esant minusinei temperatūrai.
Tempimo stiprumas & Pailgėjimas
Be to, LDPE sujungia vidutinį stiprumą ir nepaprastą lankstumą.
Jo didžiausias tempiamasis stiprumas (UTS) patenka tarp 10 ir 20 MPA, o lūžio pailgėjimas svyruoja nuo 200 % į 650 %.
Praktiškai, tai reiškia, kad LDPE plėvelės gali kelis kartus ištempti savo pradinį ilgį prieš plyšdamos – idealiai tinka tamprioms pakuotėms ir lanksčioms pakuotėms.
Atsparumas smūgiams & Kietumas
Be to, LDPE efektyviai sugeria smūgius. Izod poveikio vertės paprastai pasiekia 50–100 J/m, ir Shore D kietumas matuoja aplink 40–55.
Šie skaičiai rodo, kad LDPE subalansuoja minkštumą (rankų patogumui bakalėjos maišeliuose) pakankamai tvirtas, kad būtų atsparus pradūrimams ir plyšimams tvarkant.
Šiluminis elgesys
Perėjimas prie šiluminių savybių, LDPE tirpsta tarp 105 °C ir 115 ° C., o tai riboja jo naudojimą žemoje ir vidutinėje temperatūroje.
Jo šilumos nukreipimo temperatūra veikiant apkrovai yra šalia 45–50 °C, o jo šilumos laidumas mažas – maždaug 0.33 W/m · k— padaryti jį veiksmingu pakuočių ir tam tikrų pramoninių įdėklų izoliatoriumi.
Barjeros savybės
Pagaliau, LDPE pasižymi vidutiniu barjeriniu veikimu.
Vidutinis deguonies perdavimo greitis 600 cm³·mm/m²·dienos·atm, anglies dioksido pralaidumo intervalai 200–600 cm³·mm/m²·parą·atm, o vandens garų pralaidumas išlieka mažas – apytiksliai 0.3–0,5 g·mm/m²·parą·kPa.
Šių tarifų dėka, LDPE užtikrina tinkamą daugelio maisto produktų apsaugą, nors taikant aukštus barjerus dažnai reikia kelių sluoksnių konstrukcijų arba alternatyvių polimerų.
Atitinkamos mažo tankio polietileno medžiagų savybės:
| Nuosavybė | Tipiškas diapazonas |
|---|---|
| Tankis (g/cm³) | 0.910–0,940 |
| Kristališkumas (%) | 35–55 |
| Tempimo stiprumas (UTS, MPA) | 10–20 |
| Pailgėjimas per pertrauką (%) | 200–650 |
| Izod Impact (J/m) | 50–100 |
| Šoro D kietumas | 40–55 |
| Lydymosi taškas (° C.) | 105– 115 |
| Šilumos nukreipimo temp. (° C.) | 45–50 |
| Šilumos laidumas (W/m · k) | ~0,33 |
| O₂ Pralaidumas (cm³·mm/m²·dienos·atm) | ~600 |
| CO₂ pralaidumas (cm³·mm/m²·dienos·atm) | 200–600 |
| WVTR (g·mm/m²·dienos·kPa) | 0.3–0,5 |
5. Apdorojimo būdai
Išspaudimas & Filmo pūtimas
Pūstančios plėvelės ekstruzijoje, LDPE sudaro vamzdinį burbulą, kuris, tinkamai atvėsus ir subyrėjus, sukuria puikias plyšimui ir smūgiams atsparias plėveles.
Priešingai, Lietos plėvelės ekstruzija užtikrina griežtesnę storio kontrolę (± 2 µm), todėl idealiai tinka grafikai ir laminavimui.
Injekcijos liejimas
Įpurškimui LDPE reikalinga lydymosi temperatūra 180–220 ° C. ir pelėsių temperatūra 40–60 °C.
Projektuotojai nurodo susitraukimo leidimus 1.5–3 % neutralizuoti tūrinį susitraukimą. Dėl to, Tokios dalys kaip suspaudžiami buteliai pasiekia tikslius matmenis ir vienodą sienelės storį.
Pūtimo formavimas & Sukamasis liejimas
Ekstruzinis pūtimo formavimas sukuria tuščiavidurius LDPE konteinerius, pripučiant išlydytą gabalėlį aušintos formos viduje,
o rotacinis formavimas naudoja lėtą sukimąsi ir šilumą, kad pagamintų didelius, besiūlių dalių – iki 2 m skersmens – vienodo sienelės storio.
Termoformavimas & Vakuuminis formavimas
Termoformuojant, LDPE lakštai (1– 5 mm storio) yra karštis 110–120 °C o tada uždenkite arba išsiurbkite į formas.
Nubrėžkite santykius iki 4:1 leisti vidutiniškai gilius profilius, naudinga pakavimo padėklams ir dangteliams.
6. Priedai, Kopolimerai & Kompozitai
UV stabilizatoriai, Antioksidantai & Užpildai
Kovai su UV sukeltu skilimu, formuluotojai apima UV absorberius ir HALS at 0.1– 1 masės %.
Antioksidantai (Pvz., fenoliniai junginiai) adresu 0.05-0,5 masės % užkirsti kelią terminei oksidacijai, o kalcio karbonato užpildai (5– 20 masės %) padidinti standumą iki 30 %.
LDPE mišiniai & Lydiniai
LDPE maišymas su LLDPE (tiesinis mažo tankio) adresu 20– 50 masės % padidina tempimo stiprumą 10–15 % ir atsparumas pradūrimui 20 %.
Ir atvirkščiai, LDPE / HDPE lydiniai padidina standumą ir padidina lydymosi temperatūrą 5–10 °C, atidaryti platesnius programos langus.
Nanokompozitai & Sustiprinimai
Sudėtyje yra 1–5 masės % nanomolis arba anglies nanovamzdeliai gali sumažinti dujų pralaidumą 30–50 % ir padidinti Youngo modulį 10–20 %, taip LDPE iškeliauja į aukšto barjero pakuočių ir specialios plėvelės rinkas.
7. Įprasti mažo tankio polietileno pritaikymai (LDPE)
Dėl savo universalumo, LDPE pasižymi ryškiomis savybėmis:
- Lanksčios plėvelės: Susitraukianti plėvelė, žemės ūkio mulčio plėvelės, ir maistiniai įdėklai.
- Krepšiai & Pakuotė: Maisto prekių krepšiai, mažmeninės prekybos maišeliai, ir šešių komplektų žiedai.
- Konteineriai & Buteliai: Suspauskite butelius, dozavimo vamzdeliai, ir ledų vonelės.
- Vamzdis & Įdėklai: Medicininiai vamzdeliai, apsauginis kabelio apvalkalas, ir geomembranos.
- Specializuotos prekės: Vakuuminiai korpusai, protezų lizdai, ir mažo įtempimo liejiniai.
Be to, LDPE atsparumas rūgštims, bazės, o drėgmė sustiprina jos vaidmenį sudėtingoje aplinkoje, nuo cheminio apdorojimo įdėklų iki lauko žemės ūkio dangų.
8. Privalumai & Mažo tankio polietileno apribojimai (LDPE)
Privalumai
- Išskirtinis lankstumas: Pailgėjimas iki 650 % apsaugo nuo įtrūkimų esant dideliam įtempimui.
- Cheminė & Atsparumas drėgmei: Stabilus prieš daugumą rūgščių, bazės, ir vandens patekimas.
- Ekonomiškumas: Tarp pigiausių termoplastikų, su kainomis dažnai 25–35 % žemiau HDPE.
- Perdirbimas: Plačiai priimtas šaligatvio programose kaip dervos kodas „4“ su mechaniniu perdirbimu 20–30 % išsivysčiusiose rinkose.
Apribojimai
- Šiluminiai apribojimai: Lydymas aukščiau 115 ° C. riboja didelio karščio naudojimą.
- Dujų pralaidumas: Padidėjęs O₂/CO₂ perdavimas gali sutrumpinti deguoniui jautrių produktų galiojimo laiką.
- UV jautrumas: Norint naudoti lauke, reikalingi stabilizatoriai, pridedant 0.5–1 % iki formulavimo išlaidų.
- Mažesnis mechaninis stiprumas: Tempimo stiprumas (10– 20 MPa) takai HDPE (20– 37 MPa), apriboti naudojimą didelėmis apkrovomis.
9. Lyginamoji analizė: LDPE vs. Kiti polietilenai
Norėdami visiškai suvokti padėtį Mažo tankio polietilenas (LDPE) platesnėje polietileno medžiagų šeimoje,
būtina palyginti jį su struktūriniais giminaičiais: Didelio tankio polietilenas (HDPE), Vidutinio tankio polietilenas (MDPE), ir Linijinis mažo tankio polietilenas (LLDPE).
Nors šie polimerai turi tą patį etileno monomero pagrindą, jų molekulinės architektūros, tankiai, ir veiklos atributai labai skiriasi, taip apibrėžiant jų tinkamumą įvairioms reikmėms.
LDPE vs. HDPE: Lankstumas vs. Standumas
Molekulinė struktūra & Tankis
LDPE pasižymi labai išsišakojusios grandinės, vedantis į a mažas tankis (0.910–0,940 g/cm³) ir sumažintas kristališkumas (~40–50 proc.).
Priešingai, HDPE eksponatai linijinės grandinės su minimaliu išsišakojimu, dėl to didesnis tankis (0.940–0,970 g/cm³) o kristališkumas iki 80%.
Mechaninės savybės
HDPE pasiūlymai didesnis atsparumas tempimui (20– 37 MPa) ir pagerintas atsparumas smūgiams palyginti su LDPE, todėl puikiai tinka tokiems standiems gaminiams kaip degalų bakai, vamzdžiai, dėžės, ir ploviklių buteliukus.
LDPE, kita vertus, palaiko didesnis pailgėjimas lūžio metu (200– 600 proc.), teikiant pirmenybę paraiškoms, kurioms reikia tamprumas ir atsparumas, pvz., plėvelės ir suspaudžiami vamzdeliai.
Šiluminis ir cheminis atsparumas
Abi medžiagos yra atsparios įvairioms cheminėms medžiagoms, bet HDPE siūlo geresnis atsparumas įtrūkimams ir terminis stabilumas, su a šilumos nukrypimo temperatūra arčiau 60–75 °C,
lyginant su LDPE 40–50 °C. Tačiau, HDPE paprastai būna trapesnis žemoje temperatūroje, nebent modifikuotas.
LDPE vs. MDPE: Balanso taškas
Tarpinės savybės
Vidutinio tankio polietilenas (MDPE) užpildo atotrūkį tarp LDPE ir HDPE. Jame yra vidutinio šakojimosi, vedantis į a tankis 0,926–0,940 g/cm³.
Jo standumas ir atsparumas smūgiams yra tarp LDPE ir HDPE, todėl tai tinka dujų vamzdžiai, susitraukiančios plėvelės, ir rotacinis liejimas.
Atsparumas įtrūkimams
MDPE paprastai eksponuojamas padidintas atsparumas aplinkos poveikiui įtrūkimams (RAŠYKITE) palyginti su LDPE, ypač kai susiduria su aliejais ir plovikliais.
Tačiau, LDPE vis dar išlaiko kraštą lankstumas ir optinis aiškumas, Tai labai svarbu tokioms reikmėms kaip skaidrios pakavimo plėvelės.
LDPE vs. LLDPE: Apdorojamumas vs. Spektaklis
Struktūriniai skirtumai
Nors LDPE šakojasi ilgomis grandinėmis, LLDPE (Linijinis mažo tankio polietilenas) funkcijos trumpos grandinės išsišakojimas, įvedamas kopolimerizacijos būdu su alfa-olefinais, tokiais kaip butenas, heksenas, arba oktenas.
Tai suteikia LLDPE didesnis molekulinės masės ir mechaninių savybių vienodumas.
Tvirtumas ir atsparumas pradūrimui
LLDPE žymiai lenkia LDPE pagal Tvirtumas, atsparumas pradūrimui, ir ašarų jėga– ypač filmuojant.
Pavyzdžiui, LLDPE plėvelės smiginio smūgio stiprumas yra iki 2–3 kartų didesnis nei lygiavertės LDPE klasės.
Apdorojimo ir išlaidų svarstymai
Tačiau, LLDPE reikalauja siauresni apdirbimo langai ir didesnis ekstruzijos slėgis, Plėtojant plėvelę, jis yra šiek tiek mažiau atlaidus nei LDPE.
LDPE taip pat siūlo geresnis optinis skaidrumas ir paviršiaus blizgesys, kuri išlieka vertinga maisto pakuotėse ir vartotojams skirtuose gaminiuose.
Kaštų ir našumo kompromisai
Renkantis polietileno rūšį, inžinieriai ir pirkimų specialistai turi atsižvelgti į bendros vertės pasiūlymas, ne tik našumo metriką:
| Savybė/ypatybė | LDPE | HDPE | MDPE | LLDPE |
|---|---|---|---|---|
| Tankis (g/cm³) | 0.910–0,940 | 0.940–0,970 | 0.926–0,940 | 0.915–0,940 |
| Tempimo stiprumas (MPA) | 10–20 | 20–37 | 15–30 | 15–30 |
| Pailgėjimas per pertrauką (%) | 200–600 | 100–300 | 300–600 | 500–800 |
| Šilumos nukreipimo temp (° C.) | 40–50 | 60–75 | 55–65 | 50–70 |
| Skaidrumas | Aukštas | Žemas | Vidutinis | Vidutinis – žemas |
| Apdorojamumas | Puiku | Gerai | Gerai | Vidutinis |
| Santykinė kaina | Žemas | Žemas | Žemas – Vidutinis | Žemas – Vidutinis |
10. Išvada
Apibendrinant, Mažo tankio polietilenas (LDPE) dėl neprilygstamo lankstumo ir toliau pristato daugybę produktų, cheminis atsparumas, ir prieinamumą.
Tiksliai kontroliuojant polimerizaciją, pritaikytos priedų sistemos, ir pažangus apdorojimas, LDPE atitinka įvairius rinkos poreikius nuo maisto pakuočių iki medicinos prietaisų.
Laukiau, nanokompozitų naujovės, tvarios žaliavos, ir patobulintos perdirbimo technologijos dar labiau sustiprins LDPE vaidmenį aplinkraštyje, efektyviai išteklius naudojanti ateitis.
Santrauka
DEZE suteikia platų gamybos galimybių spektrą, įskaitant CNC apdirbimas, metalo liejimas, 3D spausdinimas, injekcijos liejimas, ir lakštinio metalo gamyba.
Gaukite greitą pasiūlymą šiandien.
