El polietilè (PE) és una resina sintètica versàtil que ha revolucionat la nostra vida diària. És el plàstic més utilitzat al món.
Descobert a la dècada de 1930, PE ha recorregut un llarg camí des dels seus humils inicis. Avui, és un material essencial en infinitat d’indústries.
Des dels envasos fins a la construcció, el plàstic de PE té un paper crucial en el nostre món modern. En aquesta publicació, explorarem el fascinant món del plàstic de PE.
Aprendràs sobre les seves propietats, tipus i aplicacions que el fan indispensable en la nostra vida quotidiana.
Composició química i estructura del plàstic de PE
Fórmula química
El polietilè (PE) té una fórmula química simple: (C2H4) n . Consta de dos àtoms de carboni vinculats a quatre àtoms d’hidrogen. La 'n ' de la fórmula representa les unitats repetidores d'aquesta estructura. Quan moltes molècules d’etilè (C2H4) s’uneixen, formen cadenes llargues, creant polietilè.
Estructura molecular de PE
El procés que hi ha al darrere s’anomena polimerització . Els monòmers d’etilè es connecten en una reacció en cadena, transformant -se en PE. Aquest procés es pot produir a través de diversos mètodes, com la polimerització de Ziegler-Natta o la polimerització de radicals lliures . Cada mètode afecta lleugerament les propietats finals del PE.
Estructura molecular
L’estructura molecular de PE té un paper clau en el seu rendiment. El pes molecular de PE pot variar significativament i això afecta la força, la flexibilitat i la durabilitat del plàstic. Un pes molecular més elevat sol significa material més fort, cosa que el fa adequat per a aplicacions pesades.
La ramificació és un altre factor important. La PE pot tenir diferents nivells de ramificació a les seves cadenes moleculars. Més ramificació, com en el polietilè de baixa densitat (LDPE) , dóna lloc a un plàstic més suau i flexible. D'altra banda, el polietilè d'alta densitat (HDPE) té menys branques, cosa que la fa més dura i rígida.
La cristallinitat també afecta el comportament de PE. Com més cristal·lí sigui PE, més rígid i menys transparent es converteix. Per exemple, HDPE, que té un alt grau de cristalinitat, s’utilitza en productes que requereixen força, com els contenidors i les canonades. En canvi, LDPE, amb una cristalinitat inferior, és perfecte per a bosses de plàstic i pel·lícules flexibles.
Tipus de plàstic PE
Polietilè de baixa densitat (LDPE)
Característiques i propietats
LDPE és conegut per la seva flexibilitat i transparència. És suau, dur i resistent a l’impacte.
Propietats clau:
Procés de fabricació
El LDPE es produeix amb alta pressió i temperatura. El procés implica:
Compressió de gas d’etilè
Polimerització en un reactor
Refrigeració i pelletització
Aplicacions comunes
Polietilè d’alta densitat (HDPE)
Característiques i beneficis únics
HDPE és més fort i més rígid que el LDPE. Ofereix:
Major resistència a la tracció
Millor resistència química
Barrera d’humitat millorada
Mètodes de producció
HDPE es fabrica amb baixa pressió i temperatura. Els mètodes inclouen:
Usos populars a la indústria
Polietilè lineal de baixa densitat (LLDPE)
Comparació amb LDPE
LLDPE combina funcions de LDPE i HDPE:
Tècniques de fabricació
LLDPE es produeix mitjançant:
Aquests mètodes permeten un control precís de la ramificació.
Aplicacions específiques
Embolcall estirat
Pel·lícules agrícoles
Tub flexible
Cobertes de cable
Polietilè de pes molecular ultra-alt (UHMWPE)
Propietats excepcionals
Uhmwpe té:
Força d’impacte extremadament elevada
Coeficient baix de fricció
Excel·lent resistència a l’abrasió
Reptes de la producció
La fabricació UHMWPE és complexa a causa de:
Sovint s’utilitzen tècniques especials com el modelat de compressió.
Aplicacions d’alt rendiment
Armilles a prova de bales
Junts artificials en medicina
Parts de maquinària industrial
Fibres d’alt rendiment
Polietilè reticulat (PEX)
Beneficis de la reticulació
Millora la reticulació:
Procés de fabricació
Pex és produït per:
Creació de HDPE
Reparació amb peroxids, silà o feix d’electrons
Usos en fontaneria i construcció
Sistemes de calefacció radiants
Canonades d'aigua potable
Aïllament per a cables d’alta tensió
Transferència de calor geotèrmica
Polietilè de densitat mitjana (MDPE)
Propietats i característiques
MDPE ofereix un equilibri entre HDPE i LDPE:
Mètodes de producció
MDPE es produeix normalment mitjançant:
Aplicacions en canonades i accessoris de gas
Canonades de distribució de gas natural
Accessoris per a sistemes de gas
Tubs de pressió per a l’aigua
Canonades de protecció per cable
Copolímers d’etilè
Tipus de copolímers
Els copolímers d’etilè comuns inclouen:
Acetat de vinil d’etilè (EVA)
Àcid acrílic d’etilè (EAA)
Àcid metacrílic d’etilè (EMAA)
Propietats i avantatges únics
Ofereix copolímers d’etilè:
Flexibilitat millorada
Adhesió millorada
Millor claredat
Augment de la duresa
Aplicacions específiques
Eva: Soles d’escuma en sabates
EAA: capes adhesives en envasos
EMAA: Cobertures de pilota de golf
General: Adhesius de fusió calenta, segellants
Propietats clau del plàstic de PE
Variacions de densitat
Els plàstics de PE tenen diverses densitats. Aquesta propietat influeix significativament en les seves característiques i aplicacions.
Aquí teniu un desglossament ràpid:
LDPE: 0,910-0.925 g/cm³
LLDPE: 0,915-0.925 g/cm³
MDPE: 0.926-0.940 g/cm³
HDPE: 0.941-0.965 g/cm³
La densitat més elevada significa normalment una major resistència i rigidesa. La densitat inferior ofereix més flexibilitat i resistència a l’impacte.
Impacte del pes molecular
El pes molecular té un paper crucial en les propietats de PE. Afecta la força, la duresa i la processabilitat.
Punts clau:
UHMWPE, amb el seu pes molecular extremadament alt, mostra una resistència excepcional i una resistència al desgast.
Resistència química
Els plàstics de PE presenten generalment una excel·lent resistència química. Són inerts per a moltes substàncies.
La resistència varia segons el tipus PE:
HDPE: resistència superior a productes químics i dissolvents
LDPE: bona resistència, però pot ser afectat per alguns hidrocarburs
PE resisteix els àcids, les bases i la majoria de dissolvents. No és resistent als agents oxidants forts.
Tolerància a la temperatura
Els plàstics de PE poden suportar una varietat de temperatures. El seu rendiment varia en funció del tipus i del grau.
Ranges de temperatura generals:
PEX ofereix una resistència a alta temperatura millorada, adequada per a canonades d’aigua calenta.
Resistència a la UV
La PE no modificada és susceptible a la degradació UV. L’exposició al sol prolongada pot provocar canvis en la britivitat i el color.
Per millorar la resistència UV:
Afegiu estabilitzadors UV
Incorporar el negre de carboni (per a productes de PE negre)
Les troballes de PE estabilitzades per UV s’utilitzen en aplicacions a l’aire lliure com pel·lícules agrícoles i mobles a l’aire lliure.
Consideracions de seguretat alimentària
Molts tipus de PE estan aprovats per la FDA per al contacte amb els aliments. No són tòxics i no donen gust ni olor.
Característiques de PE segures alimentàries:
Baixa migració d’additius
Resistent al creixement microbià
Fàcil de netejar i esterilitzar
HDPE i LDPE s’utilitzen habitualment en els envasos d’aliments. UHMWPE és adequat per a equips de processament d'aliments.
Recordeu -ho: comproveu sempre les notes específiques del compliment de la seguretat alimentària.
Comparació detallada de propietats de
| la propietat de PE | LDPE | LLDPE | MDPE | HDPE | UHMWPE |
| Densitat (g/cm³) | 0,910 - 0,925 | 0,915 - 0,925 | 0,926 - 0,940 | 0,941 - 0,965 | 0,930 - 0,935 |
| Cristalinitat | Baix (40-50%) | Mitjà (50-60%) | Mitjà-alt | Alt (70-80%) | Molt alt (> 85%) |
| Força de tracció (MPA) | 8-12 | 10-30 | 20-35 | 20-40 | 40-48 |
| Punt de fusió (° C) | 105 - 115 | 120 - 130 | 125 - 135 | 130 - 137 | 130 - 135 |
| Flexibilitat | El més flexible | Flexible | Moderar -se | Menys flexible | Menys flexible |
| Rigidesa | Menys rígid | Lleugerament rígid | Moderadament rígid | Rígid | El més rígid |
| Característiques clau | Flexible, transparent | La força millorada, resistent a la punció | Equilibri de propietats | Forta i resistent química | Extremadament fort, resistent al desgast |
| Aplicacions comunes | Pel·lícules, bosses | Embolcall d’estiraments, tubs | Canonades de gas, cables | Ampolles, canonades | Parts d’alt rendiment |
Nota: els valors exactes poden variar lleugerament segons les notes i els fabricants específics.
Tècniques de processament de PE
El plàstic de PE és versàtil. Es pot processar mitjançant diversos mètodes.
Modelat per injecció
El modelat per injecció és popular per a parts de PE que produeixen masses. Això és com funciona:
Els pellets PE es fonen.
El plàstic fos s’injecta en un motlle.
El motlle es refreda, solidificant el plàstic.
La part acabada és expulsada.
Aquest mètode és ideal per crear formes complexes. S'utilitza per a taps d'ampolla, contenidors i joguines.
Extrusió
L’extrusió s’utilitza per crear perfils continuats. El procés implica:
Pellets PE de fusió.
Obligant el plàstic fos mitjançant una matriu.
Refredament i solidificació de la forma extruïda.
És ideal per produir canonades, tubs i recobriments de filferro.
Modelat
El modelat per injecció és perfecte per a objectes buits. Aquí teniu el procés:
S’extreu un tub PE (parison).
El parison es subjecta en un motlle.
L’aire es bufa a la parison, ampliant -lo a la forma del motlle.
La part es refreda i és expulsada.
Aquesta tècnica s’utilitza per a ampolles, dipòsits de combustible i contenidors grans.
Modelat rotacional
El modelat rotatiu és ideal per a parts grans i grans. Els passos són:
La pols de PE es col·loca en un motlle.
El motlle s’escalfa i es gira.
La pols es fon i recobreix l’interior del motlle.
El motlle es refreda i la part s’elimina.
S'utilitza per a tancs, equips de jocs i caiacs.
Modelat de compressió (per UHMWPE)
UHMWPE requereix un processament especial. Sovint s’utilitza el modelat de compressió:
La pols UHMWPE es col·loca en un motlle escalfat.
S’aplica pressió per comprimir la pols.
El material s’escalfa fins al seu punt de fusió.
La part es refreda a pressió.
Aquest mètode produeix parts de gran resistència com les articulacions artificials.
Pel·lícula bufant
La pel·lícula Blowing crea pel·lícules de PE primes. El procés:
La PE es fon i s’extreu en un tub.
L’aire es bufa al tub, ampliant -lo.
La bombolla es refreda i s’esfondra.
La pel·lícula s’enrotlla als rotllos.
Aquesta tècnica produeix bosses de plàstic i pel·lícules d’embalatge.
Impressió 3D amb PE
La impressió 3D amb PE està sorgint. Ofereix noves possibilitats:
Els filaments HDPE estan disponibles per a impressores FDM.
Permet una producció personalitzada i petita.
Es pot utilitzar PE reciclat, promovent la sostenibilitat.
Es mantenen els reptes, però és un àmbit emocionant de desenvolupament.
Modificacions i additius per al plàstic de PE
Reticulació per crear PEX
PE reticulada (PEX) ofereix propietats millorades:
Major resistència a la temperatura
Millor resistència química
Augment de la força d’impacte
PEX es crea mitjançant tres mètodes:
Peròxid (PEX-A)
Silà (Pex-B)
Feix d’electrons (PEX-C)
S'utilitza àmpliament en sistemes de calefacció i fontaneria.
Cloració per produir CPE
PE clorat (CPE) afegeix noves funcions:
Resistència al temps millorada
Retarticament millorat de la flama
Augment de la resistència al petroli
CPE s'utilitza a:
Copolímers (EVA, àcid acrílic d’etilè)
Els copolímers combinen PE amb altres monòmers:
Acetat de vinil d’etilè (EVA)
Eva s'utilitza a:
Àcid acrílic d’etilè-acrílic (EAA)
EAA troba aplicacions a:
Embalatge multicapa
Recobriments
Adhesius
Metallocè PE (MPE) per a propietats millorades
MPE ofereix diversos avantatges:
Estructura molecular més uniforme
Millora de la força i la duresa
Millors propietats òptiques
S'utilitza a:
Altres modificacions per a aplicacions específiques
PE es pot modificar amb diversos additius:
| de tipus additiu | de propòsit | aplicació |
| Estabilitzadors UV | Eviteu la degradació de la llum del sol | Productes a l'aire lliure |
| Antioxidants | Prevenir l’oxidació durant el processament | Tots els productes PE |
| Colorants | Afegiu el color | Béns de consum |
| Retardants de flama | Reduir la inflamabilitat | Materials de construcció |
Aplicacions a les indústries
El plàstic de PE és increïblement versàtil. S'utilitza en nombroses indústries.
Envasament
Embalatge d'aliments
PE és perfecte per als envasos d’aliments. S'utilitza a:
Bosses de plàstic
Contenidors d'aliments
Gorres d’ampolla
LDPE i HDPE són opcions habituals. Mantenen el menjar fresc i segur.
I Font Mage Xampú U-Nuo HDPE 16 ampolles de loció oz
Embalatge industrial
PE també brilla en els envasos industrials:
Suds d’enviament
Folres de tambor
Embolcalls protectors
HDPE s’utilitza sovint per la seva resistència i resistència química.
Avantatges en la indústria dels envasos
PE ofereix molts avantatges:
Lleuger
Resistent a la humitat
Rendible
Reciclable
Aquestes qualitats fan de PE una millor opció per als envasos.
Materials de construcció i construcció
Canonades i accessoris
Les canonades PE s’utilitzen àmpliament. Són fantàstics per:
Les canonades HDPE són duradores i resistents a la corrosió.
Materials d’aïllament
PE Foam és un excel·lent aïllant. S'utilitza a:
Aïllament de paret
Subratllament del sostre
Amortiment del so
És lleuger i resistent a la humitat.
Geomembranes
Les geomembranes de PE són crucials en la construcció:
Folres d'abocament
Folres d’estanys
Control de l'erosió
Proporcionen una excel·lent resistència química i durabilitat.
Indústria de l’automoció
Dipòsits de combustible
Els dipòsits de combustible HDPE són habituals en vehicles. Ho són:
Això ajuda a millorar l’eficiència i la seguretat del combustible.
Components interiors
PE s'utilitza en molts interiors de cotxes:
Panells de portes
Backs de seient
Titulars de la tassa
És rendible i fàcil de modelar.
Beneficis en la fabricació de vehicles
PE ofereix diversos avantatges:
Aquests avantatges fan que la PE popular en la fabricació d’automòbils.
Agricultura
Pel·lícules d’hivernacle
Les pel·lícules LDPE són perfectes per a hivernacles:
Transmissió lleugera
Retenció de calor
Durabilitat
Ajuden a crear condicions de creixement ideals.
Sistemes de reg
Les canonades de PE s'utilitzen àmpliament en el reg:
Són resistents als productes químics i a la radiació UV.
Aplicacions de mulching
Les pel·lícules de Pe Mulch ofereixen avantatges:
Ajuden a augmentar els rendiments i la qualitat dels cultius.
Dispositius mèdics i sanitaris
Plàstics de PE de qualitat mèdica
La PE de qualitat mèdica està especialment formulada:
Biocompatible
Esterilitzable
Resistent químic
Compleix estàndards sanitaris estrictes.
Aplicacions mèdiques comunes
PE s'utilitza en diversos articles mèdics:
Pròtesi
Implants quirúrgics
Embalatge farmacèutic
UHMWPE és especialment valuós per a les substitucions conjuntes.
Béns de consum
Articles de la llar
PE es troba en molts productes de la llar:
És durador, fàcil de netejar i assequible.
Joguines i productes recreatius
PE és ideal per a joguines i equips esportius:
Equip de jocs
Boles esportives
Joguines de platja
És segur, durador i resistent a l’impacte.
Elèctric i l'electrònica
Aïllament per cable
PE és un excel·lent aïllant elèctric:
Proporciona protecció i durabilitat.
Components electrònics
PE s'utilitza en la fabricació electrònica:
Ofereix bones propietats elèctriques i resistència química
Consideracions de disseny per a productes de polietilè
Selecció de material
Quan seleccioneu el polietilè (PE) per al disseny del producte, heu de tenir en compte diversos factors. Aquests inclouen les propietats mecàniques , com la resistència a la tracció i la flexibilitat, que varien entre els tipus de PE. La resistència ambiental és crucial, sobretot si el producte s’enfrontarà a l’exposició a la UV o als ambients químics. Per exemple, HDPE ofereix una excel·lent resistència química, mentre que LDPE és millor per a aplicacions flexibles i de baix estrès. Finalment, el mètode de processament és important: si utilitzeu de modelat per injecció , extrusió o Motlle de cops : perquè no tots els tipus de PE funcionen bé amb tots els mètodes.
Fabricació
Garantir la fabricació és clau per produir productes de PE eficients i rendibles. Elements de disseny com la simplicitat redueixen el temps de producció i la complexitat. Mantenir un gruix d’uniforme de la paret impedeix defectes com l’enfonsament o l’enfonsament, que es poden produir durant el refredament. Els angles d’esborranys també són essencials en el modelat per injecció, permetent eliminar fàcilment les parts modelades del motlle. Saltar aquestes consideracions pot provocar un augment dels costos de producció i una menor qualitat del producte.
| del factor de disseny | Importància |
| Simplicitat | Redueix la complexitat i el temps de producció |
| Gruix de la paret uniforme | Evita la deformació i l’enfonsament |
| Esborrany Angles | Facilita l’eliminació fàcil dels motlles |
Reciclabilitat
A mesura que la sostenibilitat es fa més important, el disseny de productes per a la reciclabilitat és una prioritat creixent. L'ús d'un material únic , com Pure HDPE o LDPE , facilita el reciclatge. Els productes multi-material compliquen el procés i sovint acaben en abocadors. Dissenyar per a desmuntatge és una altra estratègia, on es construeixen productes de manera que es poden separar fàcilment per al reciclatge. clar L’etiquetatge de material també és crucial: ajuda als recicladors a identificar i ordenar els plàstics de manera eficaç.
| de consideracions de reciclabilitat clau | Descripció |
| Ús de material únic | Simplifica el reciclatge |
| Disseny de desmuntatge | Facilita el desglossament del producte més fàcil |
| Etiquetatge de material clar | Ajuda a ordenar els processos de reciclatge |
Proves i control de qualitat
Prova mecànica
Les proves mecàniques garanteixen que els productes PE compleixen els estàndards de força i durabilitat necessaris. Les proves de resistència a la tracció mesuren la quantitat de força que pot suportar un material de PE abans que es trenqui. Això és crucial per a productes com canonades o ampolles , on la integritat estructural importa. Les proves d’impacte avaluen la resistència del material a les forces sobtades, assegurant que no s’esquerda o es trenqui sota l’estrès. Mentrestant, les proves de força de flexió avaluen la quantitat de doblega LDPE.
| de prova mecànica | de finalitat | Aplicacions d’exemple |
| Força a la tracció | Mesura la resistència a les forces de tir | Canonades, contenidors |
| Prova d’impacte | Prova la resistència del material a impactes sobtats | Embalatge, peces d'automoció |
| Força de flexió | Avalua la força de flexió que pot manejar | Embalatge flexible, pel·lícules |
Per exemple, cal incloure les proves mecàniques anteriors al Opcions de prova d'embalatge d'ampolles de perfum .
Proves tèrmiques
Per garantir que els productes PE funcionin bé en diverses temperatures, les proves tèrmiques són fonamentals. La calorimetria d’escaneig diferencial (DSC) analitza com es comporta la PE sota calor, ajudant a determinar el seu punt de fusió i la seva cristalinitat . Això és clau per triar el tipus adequat de PE per a entorns de gran calor . Un altre mètode útil és l’anàlisi termogravimètrica (TGA) , que posa a prova l’estabilitat tèrmica del material i mesura el pes que perd a mesura que es descompon. Això ajuda als fabricants a comprendre com es comportarà el material en condicions extremes.
Proves químiques
Els productes de PE sovint es troben amb productes químics durs, cosa que fa que les proves químiques siguin crucials. La resistència a la fissura de l’estrès ambiental (ESCR) avalua com els materials de PE resisteixen a l’esquerda sota la influència combinada de l’estrès i l’exposició a productes químics. Això és vital per als productes que s’utilitzen en l’emmagatzematge químic o els entorns exteriors , on podrien entrar en contacte amb substàncies agressives. ESCR garanteix un rendiment durador, reduint el risc de fallada material al llarg del temps.
| de prova | Tipus | Els usos comuns |
| Calorimetria d'escaneig diferencial | Mesura el punt de fusió i la cristalinitat | Aplicacions de gran calor |
| Anàlisi termogravimètrica | Avalua l'estabilitat tèrmica | Ambients de temperatura extrema |
| Resistència a la fissura de l'estrès ambiental | Proves Resistència a la fissura química i de la tensió | Emmagatzematge químic, productes a l'aire lliure |
Conclusió: El futur del plàstic de PE
El plàstic de PE és un material versàtil amb nombrosos beneficis. La seva durabilitat i adaptabilitat la fan ideal per a diverses aplicacions.
Els avantatges clau de la PE inclouen:
No obstant això, amb un augment de residus plàstics, equilibrar el seu ús industrial amb responsabilitat ambiental és crucial. La innovació continuada en el reciclatge i les alternatives sostenibles ajudaran a garantir el futur de PE alhora que redueix el seu impacte ambiental.
Consells: potser us interessa tots els plàstics
