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Polietilene a bassa densità (LDPE) vs. polietilene ad alta densità (HDPE) vs. polietilene (PE)
Il polietilene a bassa densità (LDPE) è un polimero termoplastico ottenuto dal monomero etilene. Si tratta di una plastica altamente ramificata, che gli conferisce una bassa densità e una minore durezza, rigidità e temperatura di fusione. temperatura di fusione temperatura.
L’LDPE è stato prodotto per la prima volta nel 1933 dai dottori John C. Swallow e M.W. Perrin della Imperial Chemical Industries (ICI) utilizzando un processo ad alta pressione tramite polimerizzazione a radicali liberi. Questa produzione richiede calore e pressione e viene effettuata in autoclavi o reattori tubolari in grandi lotti.
Nonostante la concorrenza di polimeri più moderni, l’LDPE rimane una plastica importante. Viene utilizzato in un’ampia gamma di applicazioni, tra cui contenitori in plastica, tubi, articoli per la casa, involucri di batterie, parti di automobili, componenti elettrici, pellicole, imballaggi, isolamenti e dispositivi medici.
Grazie alla sua flessibilità, bassa cristallinità e cristallinità resistenza all’umidità e alla corrosione. È un polimero trasparente, inodore e riciclabile al 100%, utilizzato in prodotti come rivestimenti per alimenti e bidoni, pellicole, imballaggi, vassoi, anelli per lattine di bevande, tubi, protesi, bottiglie di lavaggio, coperchi per ghiaccio e stampi per estrusione.
EIGENSCHAFTEN | LDPE | HDPE | POLYETHYLEN |
|---|---|---|---|
| Dichte: | Niedrig (0,910–0,940 g/cm3) | Hoch (0,941–0,965 g/cm3) | 0.915–0.96 g/cm3 |
| Struktur: | Verzweigt | Linear | Verzweigt/Linear/Cross-linked |
| Transparenz: | Transparent | Opaq | Transparent/Opaq |
| Härte: | Niedrig | Hoch | Niedrig bis Hoch (Kommt auf die Polyethylen-Sorte an) |
| Flexibilität: | Hoch | Niedrig | Hoch bis Niedrig (Kommt auf die Polyethylen-Sorte an) |
| Schmelztemperatur: | Niedrig (beginnt bei 105°C zu schmelzen) | Hoch (beginnt bei 125°C zu schmelzen) | Unterschiedlich (Kommt auf die Polyethylen-Sorte an) |
| Anwendungen: | Folien, Verpackungen, Behälter | Rohre, Flaschen, Behälter, Verschlüsse | Verschiedene, je nach Struktur |
La cristallinità dell'LDPE
L’LDPE è un polimero altamente ramificato con una bassa cristallinità. L’elevata ramificazione gli conferisce una bassa densità e una minore durezza, rigidità e temperatura di fusione rispetto ad altri tipi di polietilene.
A causa della sua bassa cristallinità, l’LDPE è un polimero amorfo, il che significa che non ha una struttura cristallina regolare. Al contrario, è costituito da una disposizione irregolare delle catene polimeriche, con il risultato di una struttura amorfa e non cristallina.
Questa bassa cristallinità conferisce all’LDPE le sue caratteristiche di flessibilità e tenacità, che lo rendono adatto ad applicazioni come film, imballaggi e contenitori. La cristallinità dell’LDPE può essere analizzata con un Calorimetro differenziale a scansione (DSC) che misura la quantità di calore che un materiale assorbe o rilascia durante un aumento controllato della temperatura, consentendo di determinare i punti di fusione e di rammollimento e di analizzare le transizioni di fase.
Poiché l ‘LDPE ha una bassa cristallinità, fonde a temperature più basse rispetto ai polimeri altamente cristallini, rendendolo adatto allo stampaggio a iniezione e ad altre tecniche di lavorazione.
Punto di fusione del polietilene a bassa densità
Il punto di fusione dell’LDPE è compreso tra 105 e 115°C, il che lo rende caratterizzato da una bassa densità e un’elevata flessibilità. La temperatura di fusione dell’LDPE può essere misurata con un calorimetro a scansione differenziale (DSC), che misura la quantità di calore che un materiale assorbe o rilascia durante un aumento controllato della temperatura, consentendo di determinare i punti di fusione e di rammollimento.
L’LDPE è un materiale molto flessibile, con proprietà di scorrimento uniche, particolarmente adatto per applicazioni come sacchetti per la spesa e altre pellicole di plastica. Un esempio significativo è la produzione di pellicole termoretraibili.
Nella produzione di queste pellicole, l’LDPE viene solitamente riscaldato a temperature vicine al suo punto di fusione, spesso a circa 110°C. In questo stato, il materiale diventa elastico e facile da modellare. Una volta modellato il film come desiderato, viene rapidamente raffreddato per fissarne la struttura.
Se il film termoretraibile LDPE viene esposto a una fonte di calore, ad esempio una pistola termica, inizia a restringersi a temperature comprese tra i 90 °C e i 110 °C. Questo processo di restringimento crea un imballaggio aderente e protettivo per le merci. Questo processo di termoretrazione crea un imballaggio aderente e protettivo per le merci.
La stabilità termica dell'LDPE
Il polietilene a bassa densità è termicamente stabile nell’intervallo di temperature compreso tra -50 e 85°C, in assenza di ossigeno fino a una temperatura di 290°C. A questa temperatura inizia a decomporsi . A questa temperatura inizia a decomporsi e forma prodotti termoplastici di peso molecolare inferiore.
Al di sopra dei 350°C si formano più prodotti gassosi, che contengono principalmente butene anziché etilene. L ‘LDPE è meno stabile in presenza di ossigeno. La stabilità termica dell’LDPE può essere testata con uno STA L82 o un chip DSC che possono analizzare le proprietà termiche dei materiali, compreso il loro comportamento di decomposizione.
La stabilità termica dell’LDPE ne consente l’utilizzo in applicazioni quotidiane, ad esempio nella produzione di pellicole adesive per la conservazione degli alimenti, in quanto può resistere a un’ampia gamma di temperature senza degradarsi. Le pellicole adesive in LDPE proteggono efficacemente gli alimenti dall’aria e dall’umidità e ne prolungano la durata di conservazione.
Grazie alle proprietà termiche dell’LDPE, questa pellicola può essere utilizzata tranquillamente nel microonde senza sciogliersi o degradarsi, purché non sia esposta a temperature estreme. Inoltre aderisce facilmente a se stessa e ad altri materiali, formando una barriera efficace contro le influenze esterne e preservando il sapore degli alimenti.
La temperatura di transizione vetrosa del polietilene a bassa densità
La temperatura di transizione vetrosa (Tg) dell’LDPE è di circa -100 gradi Celsius. Al di sotto di questa temperatura, l’LDPE si trova in uno stato duro e rigido.
Al di sopra della Tg, l’LDPE diventa morbido e gommoso. La temperatura di transizione vetrosa è un parametro importante che influenza le proprietà meccaniche e la lavorabilità dell’LDPE.
La Tg può essere misurata con diversi metodi, tra cui analisi termomeccanica (TMA) e la calorimetria a scansione differenziale (DSC).
Con un DIL L75 o un TMA è possibile misurare le proprietà meccaniche, come la resistenza e la modellabilità del materiale. La Tg è un parametro importante che determina la lavorabilità e le possibilità di applicazione dell’LDPE.
Vari tipi di LDPE
I diversi tipi di LDPE, che variano a causa delle differenze di peso molecolare e di ramificazione, danno origine a prodotti con proprietà fisiche e ambiti di applicazione diversi.
Ecco alcuni esempi specifici di prodotti LDPE e una spiegazione delle loro proprietà speciali:
Borse della spesa:
- Le borse della spesa in LDPE sono onnipresenti nei supermercati e nei negozi. Offrono un buon mix di resistenza e flessibilità, consentendo di trasportare una varietà di articoli in modo sicuro. La loro flessibilità, dovuta alla bassa densità e alla temperatura di transizione vetrosa dell’
LDPE , permette di piegarle e riporle facilmente. Inoltre, sono generalmente resistenti agli strappi, grazie alla resistenza alla trazione dell’LDPE utilizzato.
Giocattoli:
- Molti giocattoli per bambini, soprattutto quelli che richiedono una certa flessibilità, come i giochi da bagno o le palline, sono realizzati in LDPE. La resistenza chimica dell’
LDPE fa sì che questi giocattoli non vengano facilmente danneggiati dal contatto con l’acqua o la saliva. Inoltre, la morbidezza e la duttilità dell’LDPE riducono al minimo il rischio di lesioni.
Guaine per cavi:
- L’LDPE viene spesso utilizzato per l’isolamento dei cavi elettrici, soprattutto per le sue proprietà di isolamento elettrico. La guaina in LDPE protegge i conduttori interni da danni fisici e previene i cortocircuiti. Poiché l’LDPE è anche flessibile, i cavi possono essere facilmente piegati e installati senza che il materiale si strappi o si deformi.
Rivestimenti in LDPE:
- Utilizzato per i cartoni del latte in carta patinata e per i bicchieri per bevande calde e fredde.
Bottiglie in LDPE:
- Utilizzato per alcune bottiglie da spremere (miele, senape), contenitori per alimenti e coperchi di contenitori.
