Polyetylén (PE) je všestranná syntetická živica, ktorá spôsobila revolúciu v našom každodennom živote. Je to najčastejšie používaný plast na svete.
PE, objavený v 30. rokoch 20. storočia, prešiel dlhou cestou od jeho skromných začiatkov. Dnes je to podstatný materiál v nespočetných odvetviach.
Od balenia po konštrukciu hrá PLAP v našom modernom svete zásadnú úlohu. V tomto príspevku preskúmame fascinujúci svet plastu PE.
Dozviete sa o jeho vlastnostiach, typoch a aplikáciách, vďaka ktorým je nevyhnutná v našom každodennom živote.
Chemické zloženie a štruktúra plastu PE
Chemický vzorec
Polyetylén (PE) má jednoduchý chemický vzorec: (C2H4) n . Pozostáva z dvoch atómov uhlíka spojených so štyrmi atómami vodíka. 'N ' vo vzorci predstavuje opakujúce sa jednotky tejto štruktúry. Keď sa spája veľa etylénových molekúl (C2H4), tvoria dlhé reťazce a vytvárajú polyetylén.
Molekulárna štruktúra PE
Proces za tým sa nazýva polymerizácia . Etylénové monoméry sa spájajú v reťazovej reakcii a transformujú sa na PE. Tento proces sa môže stať rôznymi metódami, ako je polymerizácia Ziegler-Natta alebo polymerizácia voľných radikálov . Každá metóda mierne ovplyvňuje konečné vlastnosti PE.
Molekulárna štruktúra
Molekulárna štruktúra PE hrá kľúčovú úlohu pri jej výkone. Molekulová hmotnosť PE sa môže výrazne meniť, čo ovplyvňuje pevnosť, flexibilitu a trvanlivosť plastu. Vďaka vyššej molekulovej hmotnosti zvyčajne znamená silnejší materiál, vďaka čomu je vhodný pre náročné aplikácie.
Vetvovanie je ďalším dôležitým faktorom. PE môže mať v molekulárnych reťazcoch rôzne úrovne vetvenia. Viac vetvenia, podobne ako v polyetyléne s nízkou hustotou (LDPE) , vedie k mäkšiemu a flexibilnejšiemu plastu. Na druhej strane, polyetylén s vysokou hustotou (HDPE) má menej vetiev, čo je tvrdší a rigidnejší.
Kryštalinita tiež ovplyvňuje správanie PE. Čím viac kryštalickej PE je, tým pevnejšie a menej priehľadné sa stáva. Napríklad HDPE, ktorý má vysoký stupeň kryštalinity, sa používa vo výrobkoch, ktoré vyžadujú pevnosť, ako sú nádoby a potrubia. Naopak, LDPE s dolnou kryštalinitou je ideálny pre plastové vrecká a flexibilné filmy.
Typy plastu PE
Polyetylén s nízkou hustotou (LDPE)
Charakteristiky a vlastnosti
LDPE je známa svojou flexibilitou a transparentnosťou. Je mäkký, tvrdý a odolný voči nárazu.
Kľúčové vlastnosti:
Výrobný proces
LDPE sa vyrába pomocou vysokého tlaku a teploty. Proces zahŕňa:
Kompresia etylénového plynu
Polymerizácia v reaktore
Chladenie
Bežné aplikácie
Plastové vrecká
Fľaše
Filmy na obal potravín
Izolácia drôtu a kábla
Polyetylén s vysokou hustotou (HDPE)
Jedinečné vlastnosti a výhody
HDPE je silnejší a rigidnejší ako LDPE. Ponúka:
Výrobné metódy
HDPE sa vyrába s nízkym tlakom a teplotou. Metódy zahŕňajú:
Populárne použitie v priemysle
Lineárny polyetylén s nízkou hustotou (LLDPE)
Porovnanie s LDPE
LLDPE kombinuje vlastnosti LDPE a HDPE:
Flexibilnejšie ako HDPE
Silnejší ako LDPE
Lepší odpor prepichnutia
Výrobné techniky
LLDPE sa vyrába pomocou:
Tieto metódy umožňujú presnú kontrolu vetvenia.
Konkrétne aplikácie
Natiahnutie
Poľnohospodárske filmy
Flexibilné hadičky
Káblové kryty
Ultra vysoká molekulová hmotnosť polyetylén (UHMWPE)
Výnimočné vlastnosti
Uhmwpe sa môže pochváliť:
Výrobné výzvy
Výroba UHMWPE je zložitá z dôvodu:
Často sa používajú špeciálne techniky, ako je kompresné formovanie.
Vysoko výkonné aplikácie
Nepriestrelné vesty
Umelé kĺby v medicíne
Priemyselné stroje
Vysoko výkonné vlákna
Zosieťovaný polyetylén (PEX)
Výhody zosieťovania
Zlepšovanie zosieťovania:
Teplotný odpor
Chemický odpor
Mechanická pevnosť
Výrobný proces
PEX sa vyrába:
Vytváranie HDPE
Zosieťovanie pomocou peroxidov, silánu alebo elektrónového lúča
Použitie v inštalatérstve a konštrukcii
Žiarivé vykurovacie systémy
Potrubie
Izolácia pre káble s vysokým napätím
Prenos geotermálneho tepla
Polyetylén strednej hustoty (MDPE)
Vlastnosti a vlastnosti
MDPE ponúka rovnováhu medzi HDPE a LDPE:
Výrobné metódy
MDPE sa zvyčajne vyrába pomocou:
Aplikácie v plynových potrubiach a príslušenstve
Distribučné potrubia zemného plynu
Armatúry pre plynové systémy
Tlakové potrubia pre vodu
Na ochranu káblov
Etylénové kopolyméry
Typy kopolymérov
Bežné etylénové kopolyméry zahŕňajú:
Jedinečné vlastnosti a výhody
Ponuka etylénových kopolymérov:
Zlepšená flexibilita
Vylepšená adhézia
Lepšia jasnosť
Zvýšená húževnatosť
Konkrétne aplikácie
Eva: Fenové podrážky v topánkach
EAA: Adhézne vrstvy v balení
EMAA: Golfové kryty loptičiek
Všeobecné: Horúce lepidlá, tmely
Kľúčové vlastnosti PLAP PLAST
Zmeny hustoty
Plasty PE prichádzajú v rôznych hustotách. Táto vlastnosť výrazne ovplyvňuje ich charakteristiky a aplikácie.
Tu je rýchle zrútenie:
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
Vyššia hustota zvyčajne znamená väčšiu pevnosť a tuhosť. Nižšia hustota ponúka väčšiu flexibilitu a odolnosť proti nárazu.
Náraz molekulovej hmotnosti
Molekulová hmotnosť hrá rozhodujúcu úlohu vo vlastnostiach PE. Ovplyvňuje silu, tvrdosť a spracovateľnosť.
Kľúčové body:
UHMWPE, s extrémne vysokou molekulovou hmotnosťou, predstavuje výnimočnú pevnosť a odolnosť proti opotrebeniu.
Chemický odpor
Plasty PE vo všeobecnosti vykazujú vynikajúcu chemickú odolnosť. Sú inertné pre mnoho látok.
Odpor sa líši podľa typu PE:
HDPE: vynikajúca odolnosť voči chemikáliám a rozpúšťadlám
LDPE: Dobrý odpor, ale môže byť ovplyvnený niektorými uhľovodíkmi
PE odolné kyseliny, základne a väčšina rozpúšťadiel. Nie je odolný voči silným oxidačným činidlám.
Tolerancia teploty
Plasty PE môžu odolať rozsahu teplôt. Ich výkon sa líši v závislosti od typu a známky.
Všeobecné rozsahy teploty:
PEX ponúka vylepšenú vysokú teplotu odporu, vhodnú pre potrubia horúcej vody.
UV odpor
Nemodikovaný PE je náchylný na UV degradáciu. Predĺžené slnečné vystavenie môže spôsobiť krehkosť a zmeny farieb.
Zlepšenie UV odporu:
Pridajte UV stabilizátory
Začlente sa z modelu Carbon (pre výrobky z čiernych PE)
UV-stabilizované PE nájdete vo vonkajších aplikáciách, ako sú poľnohospodárske filmy a vonkajší nábytok.
Úvahy o bezpečnosti potravín
Mnoho typov PE je schválených FDA na kontakt s potravinami. Sú netoxické a nepredstavujú chuť ani zápach.
Charakteristiky bezpečia PE s potravinami:
HDPE a LDPE sa bežne používajú pri obalení potravín. UHMWPE je vhodný na vybavenie na spracovanie potravín.
Pamätajte: Vždy skontrolujte konkrétne známky, či nie sú dodržiavanie bezpečnosti potravín.
Podrobné porovnanie vlastností
| vlastností PE Typy | LDPE | lldpe | MDPE | HDPE | UHMWPE |
| Hustota (g/cm³) | 0,910 - 0,925 | 0,915 - 0,925 | 0,926 - 0,940 | 0,941 - 0,965 | 0,930 - 0,935 |
| Kryštalinita | Nízka (40-50%) | Médium (50-60%) | Stredne vysoký | Vysoká (70-80%) | Veľmi vysoké (> 85%) |
| Pevnosť v ťahu (MPA) | 8-12 | 10-30 | 20-35 | 20-40 | 40-48 |
| Bod topenia (° C) | 105 - 115 | 120 - 130 | 125 - 135 | 130 - 137 | 130 - 135 |
| Flexibilita | Najviac flexibilný | Flexibilný | Mierny | Menej flexibilný | Najmenej flexibilný |
| Tuhosť | Najmenej pevný | Mierne tuhý | Mierne rigidný | Tuhý | Najhružený |
| Kľúčové funkcie | Flexibilný, priehľadný | Vylepšená sila, odolná voči vpichu | Rovnováha vlastností | Silný, chemický odolný | Mimoriadne silný, odolný voči opotrebovaniu |
| Bežné aplikácie | Filmy, tašky | Natiahnutie, hadičky | Plynové potrubia, káble | Fľaše, potrubia | Vysoko výkonné diely |
Poznámka: Presné hodnoty sa môžu mierne líšiť v závislosti od konkrétnych stupňov a výrobcov.
Techniky spracovania pre PE
PLAP je všestranný. Môže sa spracovať pomocou rôznych metód.
Vstrekovanie
Vstrekovanie je obľúbené pre hromadné časti PE PET. Takto to funguje:
Pelety PE sa roztopia.
Roztavený plast sa vstrekuje do formy.
Forma je ochladená a stuhne plast.
Hotová časť je vyhodená.
Táto metóda je vynikajúca na vytváranie zložitých tvarov. Používa sa na uzávery, nádoby a hračky.
Vytláčanie
Extrúzia sa používa na vytváranie súvislých profilov. Proces zahŕňa:
Tavenie pelety PE.
Vynútenie roztaveného plastu cez matku.
Chladenie a tuhnutie extrudovaného tvaru.
Je ideálny na výrobu potrubí, hadičiek a drôtových povlakov.
Vyfukovanie
Vstrekovanie je ideálne pre duté predmety. Tu je proces:
Extruduje sa trubica PE (parison).
Parison je zovrel vo forme.
Vzduch je fúkaný do parisonu a rozširuje ho do tvaru formy.
Časť sa ochladí a je vyhodená.
Táto technika sa používa na fľaše, palivové nádrže a veľké nádoby.
Rotačné lišty
Rotačné formovanie je skvelé pre veľké, duté časti. Kroky sú:
PEP sa vloží do formy.
Forma je zahrievaná a otočená.
Prášok sa topí a pokrýva interiér formy.
Forma je ochladená a časť sa odstráni.
Používa sa na tanky, vybavenie detských ihrísk a kajaky.
Kompresná formovanie (pre Uhmwpe)
UHMWPE vyžaduje špeciálne spracovanie. Často sa používa kompresné formovanie:
Prášok UHMWPE je umiestnený do vyhrievanej formy.
Tlak sa vyvíja na stlačenie prášku.
Materiál sa zahrieva na jeho topenie.
Časť je ochladená pod tlakom.
Táto metóda vytvára vysoko pevné časti, ako sú umelé kĺby.
Fúkanie filmu
Film Blowing vytvára tenké PE filmy. Proces:
PE sa roztopí a extruduje sa do skúmavky.
Vzduch je fúkaný do trubice a rozširuje ho.
Bublina je ochladená a zrútená.
Film je zaviazaný na rolky.
Táto technika produkuje plastové vrecká a obalové filmy.
3D tlač s PE
3D tlač s PE . Vynára sa Ponúka nové možnosti:
Filamenty HDPE sú k dispozícii pre tlačiarne FDM.
Umožňuje vlastnú výrobu malých šarží.
Môže sa použiť recyklovaný PE, čo podporuje udržateľnosť.
Výzvy zostávajú, ale je to vzrušujúca oblasť rozvoja.
Úpravy a prísady pre PE plast
Zosieťovanie na vytvorenie PEX
Zosieťované PE (PEX) ponúka vylepšené vlastnosti:
Odpor
Lepšia chemická odolnosť
Zvýšená nárazová sila
PEX sa vytvára tromi metódami:
Peroxid (PEX-A)
Silány (PEX-B)
Elektrónový lúč (PEX-C)
Všeobecne sa používa v inštalatérskych a žiarivých vykurovacích systémoch.
Chlorácia na výrobu CPE
Chlórovaný PE (CPE) pridáva nové funkcie:
CPE sa používa v:
Strešné membrány
Plášť z drôtu a káblov
Automobilové diely
Kopolyméry (EVA, kyselina etylén-akrylová)
Kopolyméry kombinujú PE s inými monomérmi:
Etylén vinylacetát (EVA)
Eva sa používa v:
Podvádzanie topánok
Balenie
Horúce lepidlá
Kyselina etylén-akrylová (EAA)
EAA nájde aplikácie v:
Viacvrstvový obal
Povlaky
Lepky
Metalocén PE (MPE) pre vylepšené vlastnosti
MPE ponúka niekoľko výhod:
Používa sa v:
Ďalšie úpravy pre konkrétne aplikácie
PE je možné upraviť pomocou rôznych prísad:
| Aditive Typ | Účel | Aplikácia |
| Stabilizátory | Zabráňte degradácii zo slnečného žiarenia | Vonkajšie výrobky |
| Antioxidanty | Zabráňte oxidácii počas spracovania | Všetky výrobky PE |
| Farbivo | Pridať farbu | Spotrebný tovar |
| Spomaľovače horenia | Znížiť horľavosť | Stavebné materiály |
Aplikácie v priemysle
PLAP je neuveriteľne univerzálny. Používa sa v mnohých odvetviach.
Balenie
Balenie potravín
PE je ideálny pre balenie potravín. Používa sa v:
Plastové vrecká
Nádoba na potraviny
Fľašové uzávery
LDPE a HDPE sú bežné výbery. Udržiavajú jedlo čerstvé a bezpečné.
I mágový zdroj Šampón U-nuo HDPE 16 oz fľaše na mlieko
Priemyselné balenie
PE svieti aj v priemyselnom balení:
Prepravné vrecia
Vložky
Ochranné zábaly
HDPE sa často používa na svoju pevnosť a chemický odpor.
Výhody v obalovom priemysle
PE ponúka veľa výhod:
Ľahký
Odolný voči vlhkosti
Nákladovo efektívny
Recyklovateľný
Vďaka týmto vlastnostiam je PE najlepšou voľbou pre balenie.
Stavebné materiály
Potrubia
PE rúrky sa široko používajú. Sú skvelé pre:
Zásobovanie vodou
Distribúcia plynu
Kanalizačné systémy
Potrubia HDPE sú odolné a odolné proti korózii.
Izolačné materiály
PE Foam je vynikajúci izolátor. Používa sa v:
Izolácia steny
Podklad
Tlmený zvuk
Je ľahký a odolný voči vlhkosti.
Geomembrány
Geomembrány PE sú rozhodujúce pre výstavbu:
Podšírky
Vložky
Kontrola erózie
Poskytujú vynikajúcu chemickú odolnosť a trvanlivosť.
Automobilový priemysel
Palivové nádrže
Palivové nádrže HDPE sú bežné vo vozidlách. Sú:
To pomáha zlepšovať palivovú účinnosť a bezpečnosť.
Interiér
PE sa používa v mnohých interiéroch automobilov:
Dverové panely
Chrbát
Držiak na pohár
Je nákladovo efektívne a ľahko sa formuje.
Výhody vo výrobe vozidiel
PE ponúka niekoľko výhod:
Vďaka týmto výhodám je PE populárny v automobilovej výrobe.
Poľnohospodárstvo
Skleníky
Filmy LDPE sú ideálne pre skleníky:
Prevodovka
Zadržiavanie tepla
Trvanlivosť
Pomáhajú vytvárať ideálne podmienky pestovania.
Zavlažovacie systémy
PE rúrky sa široko používajú pri zavlažovaní:
Odkvapkávacie trubice
Postrekovač
Skladovacie nádrže
Sú odolné voči chemikáliám a UV žiareniu.
Mulčovanie
PE Mulch Films ponúkajú výhody:
Ovládanie buriny
Zadržiavanie vlhkosti
Regulácia teploty pôdy
Pomáhajú zvyšovať výnosy a kvalitu plodín.
Zdravotníctvo a zdravotnícke pomôcky
Plastiká lekárskeho stupňa
PE s lekárskou úrovňou je špeciálne formulovaná:
Biokompatibilný
Sterilizovateľný
Chemický
Spĺňa prísne štandardy zdravotnej starostlivosti.
Bežné lekárske aplikácie
PE sa používa v rôznych lekárskych predmetoch:
Protetika
Chirurgické implantáty
Farmaceutické balenie
UHMWPE je obzvlášť cenný pre výmeny spoločných spoločností.
Spotrebný tovar
Domácnosť
PE sa nachádza v mnohých výrobkoch pre domácnosť:
Úložné kontajnery
Rezací dosky
Košné plechovky
Je odolný, ľahko čistený a cenovo dostupný.
Hračky a rekreačné výrobky
PE je ideálny pre hračky a športové vybavenie:
Je to bezpečné, odolné a odolné voči nárazu.
Elektrická a elektronika
Izolácia káblov
PE je vynikajúci elektrický izolátor:
Napájacie káble
Telekomunikačné vodiče
Vláknité káblové bundy
Poskytuje ochranu a trvanlivosť.
Elektronické komponenty
PE sa používa v elektronickej výrobe:
Ponúka dobré elektrické vlastnosti a chemický odpor
Navrhovanie úvah pre polyetylénové výrobky
Výber materiálu
Pri výbere polyetylénu (PE) na návrh produktu musíte zvážiť niekoľko faktorov. Patria sem mechanické vlastnosti , ako je pevnosť a flexibilita v ťahu, ktoré sa líšia v závislosti od typov PE. Odolnosť v oblasti životného prostredia je rozhodujúca, najmä ak produkt bude čeliť vystaveniu UV UV alebo chemickým prostredím. Napríklad HDPE ponúka vynikajúci chemický odpor, zatiaľ čo LDPE je lepšia pre flexibilné aplikácie s nízkym stresom. Nakoniec, metóda spracovania záleží - či už používate na vstrekovanie , extrúziu , alebo Vyfukovanie - pretože nie všetky typy PE fungujú dobre pri každej metóde.
Výrobná činnosť
Zabezpečenie výroby je kľúčom k výrobe efektívnych a nákladovo efektívnych výrobkov PE. Návrh prvkov, ako je jednoduchosť, znižujú čas výroby a zložitosť. Udržiavanie rovnomernej hrúbky steny zabraňuje defektom, ako je deformácia alebo potopenie, ktoré sa môžu vyskytnúť počas chladenia. Uhly konceptu sú tiež nevyhnutné pri vstrekovaní, čo umožňuje ľahké odstránenie formovaných častí z formy. Preskočenie týchto úvah môže mať za následok zvýšené výrobné náklady a nižšiu kvalitu výrobkov.
| konštrukcie | Dôležitosť |
| Jednoduchosť | Znižuje zložitosť a čas výroby |
| Hrúbka steny | Zabraňuje deformácii a potopeniu |
| Uhly | Uľahčuje ľahké odstránenie z foriem |
Recyklovateľnosť
Keď sa udržateľnosť stáva dôležitejšou, navrhovanie produktov PE pre recyklovateľnosť je rastúcou prioritou. Použitie jedného materiálu , ako je čistý HDPE alebo LDPE , uľahčuje recykláciu. Multi-materiálne výrobky komplikujú tento proces a často končia na skládkach. Navrhovanie demontáže je ďalšou stratégiou, kde sa výrobky vybudujú, aby sa dali ľahko rozobrať na recykláciu. Čisté značenie materiálu je tiež rozhodujúce - pomáha recyklátorom identifikovať a efektívne triediť plasty.
| Kľúčové úvahy o recyklovateľnosti | Popis |
| Použitie jedného materiálu | Zjednodušuje recykláciu |
| Dizajn pre demontáž | Uľahčuje ľahšie porušenie produktu |
| Označovanie materiálu | Pomáha pri triedení procesov recyklácie |
Testovanie a kontrola kvality
Mechanické testovanie
Mechanické testovanie zaisťuje, že produkty PE spĺňajú požadované štandardy pevnosti a trvanlivosti. Testy pevnosti v ťahu Meria, koľko sily môže materiál PE vydržať skôr, ako sa zlomí. To je rozhodujúce pre výrobky, ako sú potrubia alebo fľaše , kde záleží na štrukturálnej integrite. Testovanie nárazu hodnotí odolnosť materiálu voči náhlym silám, čím sa zabezpečí, že nebude prasknúť alebo rozbiť stres. Medzitým testy pevnosti v ohybe posudzujú, koľko ohýbania produktu môže vydržať skôr, ako zlyhá, čo je obzvlášť dôležité v flexibilných materiáloch PE, ako sú napríklad materiály PE LDPE.
| mechanické testovacie | účely | Príklad Aplikácie |
| Pevnosť v ťahu | Meria odpor voči ťahaním síl | Potrubia, nádoby |
| Testovanie dopadu | Testuje odpor materiálu na náhle dopady | Balenie, automobilové diely |
| Ohybová sila | Hodnotí, koľko ohybovej sily zvládne | Flexibilné balenie, filmy |
Napríklad vyššie uvedené mechanické testy musia byť zahrnuté do testu na balenie fliaš . Možnosti
Tepelné testovanie
Aby sa zabezpečilo, že produkty PE fungujú dobre pri rôznych teplotách, tepelné testovanie . je nevyhnutné Diferenciálna skenovacia kalorimetria (DSC) analyzuje, ako sa PE chová pod teplom, čo pomáha určiť jeho topenie a kryštalinita . Toto je kľúčom pre výber správneho typu PE pre prostredia s vysokým teplom . Ďalšou užitočnou metódou je termogravimetrická analýza (TGA) , ktorá testuje tepelnú stabilitu materiálu a meria, koľko hmotnosti prichádza, keď sa rozkladá. To pomáha výrobcom pochopiť, ako sa bude materiál správať za extrémnych podmienok.
Chemické testovanie
Produkty PE sa často stretávajú s drsnými chemikáliami, vďaka čomu je chemické testovanie rozhodujúce. Odolnosť proti prasknutiu v oblasti environmentálneho napätia (ESCR) hodnotí, ako dobre materiály PE odolávajú krakovaním pri kombinovanom vplyve stresu a vystavenia chemikáliám. To je nevyhnutné pre výrobky používané v chemickom skladovaní alebo v vonkajšom prostredí , kde by mohli prísť do kontaktu s agresívnymi látkami. ESCR zaisťuje dlhodobý výkon, čím sa v priebehu času znižuje riziko zlyhania materiálu.
| Testovací typ | účel | bežné použitia |
| Diferenciálna skenovacia kalorimetria | Meria bod topenia a kryštalinita | Aplikácie s vysokým teplom |
| Termogravimetrická analýza | Hodnotí tepelnú stabilitu | Extrémne teplotné prostredie |
| Odolnosť proti prasknutiu životného prostredia | Testuje chemickú odolnosť | Chemické skladovanie, vonkajšie výrobky |
Záver: Budúcnosť plastu PE
PLAP je všestranný materiál s mnohými výhodami. Vďaka jeho trvanlivosti a adaptabilite je ideálna pre rôzne aplikácie.
Kľúčové výhody PE zahŕňajú:
So zvýšeným plastovým odpadom je však rozhodujúce vyváženie jeho priemyselného využívania s environmentálnou zodpovednosťou . Pokračujúce inovácie v oblasti recyklácie a udržateľných alternatív pomôžu zabezpečiť budúcnosť PE a zároveň znížiť jeho vplyv na životné prostredie.
Tipy: Možno vás zaujíma všetky plasty
