Spis treści
Polietylen o wysokiej gęstości (HDPE) a polietylen (PE)
Polietylen o wysokiej gęstości (HDPE) i polietylen (PE) to oba rodzaje polietylenu, ale mają różne właściwości ze względu na różnice w produkcji.
HDPE to specjalny rodzaj polietylenu, który charakteryzuje się wysoką krystalicznością. krystaliczność która charakteryzuje się niskim udziałem bocznych grup rozgałęziających w głównych łańcuchach polimerowych i brakiem jakichkolwiek długich rozgałęzień bocznych.
Pozwala to na ułożenie cząsteczek HDPE w uporządkowaną, pseudokrystaliczną strukturę, która nadaje materiałowi unikalne właściwości mechaniczne. Z drugiej strony, polietylen jako klasa materiałów jest produkowany w różnych gęstościach, a stopień i forma rozgałęzienia bocznego łańcucha polimerowego silnie wpływa na jego właściwości.
Różnice w produkcji prowadzą do różnych gęstości i różnych nazw handlowych i naukowych polietylenu, w tym HDPE.
Różnice między HDPE a polietylenem pod względem właściwości fizycznych podsumowano w poniższej tabeli:
EIGENSCHAFTEN | HDPE-WERT (METRISCH) | PE-WERT (METRISCH) |
|---|---|---|
| Dichte: | 0.933–1.27 g/cm3 | 0.915–0.96 g/cm3 |
| Shore D-Härte: | 55–69 | 42–56 |
| Zugfestigkeit, Bruchfestigkeit: | 15.2–45 MPa | 8.96–54 MPa |
| Zugfestigkeit, Dehnbarkeit: | 2.69–200 MPa | 7.6–14 MPa |
Te różnice w gęstości, twardości i wytrzymałości na rozciąganie podkreślają szczególne właściwości mechaniczne HDPE w porównaniu z innymi rodzajami polietylenu.
Krystaliczność HDPE
HDPE to specyficzny rodzaj polietylenu, który charakteryzuje się wysoką krystalicznością. Oznacza to, że
Wysoka krystaliczność HDPE skutkuje imponującą odpornością chemiczną i wysoką wytrzymałością na rozciąganie. Wynika to ze specjalnego układu molekularnego, który nie tylko nadaje materiałowi wytrzymałość, ale także pewną sztywność. HDPE jest zatem poszukiwany w takich zastosowaniach, jak systemy rurowe, opakowania oraz budowa łodzi i kajaków.
Temperatura topnienia polietylenu o wysokiej gęstości
Kluczową cechą fizyczną HDPE jest jego temperatura topnienia która zazwyczaj mieści się w zakresie od 120°C do 180°C.
Powszechną metodą określania temperatury topnienia jest użycie dynamicznego kalorymetru różnicowego, znanego również jako DSC.
Sprawia to, że materiał ten idealnie nadaje się do różnych metod produkcji przemysłowej. Dobrym tego przykładem jest proces wytłaczania do produkcji butelek i pojemników. Podczas tego procesu
Dzięki temu specyficznemu zakresowi temperatur, HDPE zachowuje wysoki poziom wytrzymałości i nieprzepuszczalności podczas tego procesu – właściwości, które są szczególnie istotne w przypadku opakowań na środki czyszczące lub oleje silnikowe.
Wytrzymałość i temperatura zeszklenia HDPE
Wytrzymałość HDPE w wysokich temperaturach otwiera możliwości zastosowań, w których materiał jest narażony na ekstremalne warunki termiczne bez utraty struktury lub funkcjonalności.
Doskonałym przykładem są systemy rur geotermalnych. W systemach tych gorące ciepło geotermalne, które może osiągać temperatury od 50°C do 370°C w zależności od głębokości i regionu, krąży pod ziemią w celu ogrzewania budynków lub wytwarzania energii elektrycznej. Rury HDPE są obecne w tym środowisku, ponieważ mogą wytrzymać gorące płyny bez utraty kształtu lub pęknięcia.
Wytrzymałość termiczna sprawia, że HDPE jest również pierwszym wyborem do innych zastosowań, takich jak systemy ogrzewania podłogowego, w których gorąca woda przepływa przez rury, zapewniając przyjemną temperaturę w pomieszczeniu.
Temperatura zeszklenia (Tg) polietylenu o wysokiej gęstości (HDPE ) wynosi zwykle od około -100°C do -130°C. Ta niska Tg oznacza, że HDPE pozostaje w stanie sztywnym i twardym w temperaturach poniżej tego zakresu.
Temperatura zeszklenia temperatura zeszklenia to temperatura, w której amorficzny polimer zmienia się z twardego, szklistego stanu w miękki, gumowaty stan lub odwrotnie.
W przypadku HDPE przejście to zachodzi w bardzo niskich temperaturach, co odzwierciedla jego wysoką sztywność i kruchość w stanie szklistym. Chip DSC może być również wykorzystany do precyzyjnego określenia temperatury, w której następuje przejście szkliste.
Tg HDPE jest znacznie niższy niż innych polimerów, dzięki czemu nadaje się do zastosowań wymagających zachowania w niskich temperaturach. Znajomość Tg HDPE ma kluczowe znaczenie dla zastosowań, w których ważne są właściwości mechaniczne i wydajność w różnych temperaturach.
Różne rodzaje HDPE
Istnieją różne gatunki HDPE, w zależności od masy cząsteczkowej i rozgałęzienia. Liczby za HDPE, takie jak „500”, „300” lub „1000”, zazwyczaj reprezentują masę cząsteczkową w tysiącach.
Oznacza to, że HDPE 500 ma średnią masę cząsteczkową około 500 000, HDPE 300 około 300 000, a HDPE 1000 około 1 000 000.
Wyższa masa cząsteczkowa może prowadzić do zwiększonej wytrzymałości, twardości i odporności chemicznej, w zależności od konkretnego składu i metody produkcji.
Niektóre z najpopularniejszych odmian to
- HDPE 500:
- Ten typ, o masie cząsteczkowej około 500 000, znany jest z wysokiej odporności na uderzenia i jest często stosowany w budowie kajaków i łodzi. Ze względu na odporność na korozję w słonej wodzie i solidny charakter, łodzie i kajaki wykonane z HDPE 500 są trwałe i wymagają niewielkiej konserwacji.
- HDPE 300:
- Ten typ, o masie cząsteczkowej około 300 000, jest powszechnie stosowany do pakowania żywności. Jego odporność na chemikalia i niska zdolność absorpcji wody zapewniają, że żywność pozostaje świeża i unika się jej zanieczyszczenia. HDPE 300 jest również zgodny z FDA, co oznacza, że jest bezpieczny w kontakcie z żywnością.
- HDPE 1000:
- Przy masie cząsteczkowej około 1 000 000, ten typ jest często używany w zastosowaniach przemysłowych ze względu na wysoką odporność na ścieranie i odporność na wpływy chemiczne. Jednym z przykładów jest produkcja łożysk ślizgowych lub szyn ślizgowych w systemach przenośników, ponieważ części te są narażone na ciągłe tarcie.
W zależności od specyficznych wymagań danego zastosowania, takich jak odporność na promieniowanie UV, wytrzymałość mechaniczna lub przydatność do kontaktu z żywnością, można wybrać konkretny gatunek HDPE, aby osiągnąć najlepsze wyniki. Ilustruje to wszechstronność i zdolność adaptacji HDPE w różnych sektorach przemysłowych i komercyjnych.
Zalety stosowania polietylenu o wysokiej gęstości
- Odporność chemiczna
- Bezpieczny dla żywności
- Odporność na promieniowanie UV
- Odporność na wilgoć
- Wytrzymałość i niska waga
- Możliwość recyklingu
- Wszechstronność
