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Polietileno de alta densidade (HDPE) vs. polietileno (PE)
O polietileno de alta densidade (HDPE) e o polietileno (PE) são ambos tipos de polietileno, mas têm propriedades diferentes devido a diferenças na produção.
O PEAD é um tipo especial da família do polietileno que se caracteriza pela sua elevada cristalinidade. cristalinidade que se caracteriza por uma baixa proporção de grupos de ramificação lateral nas cadeias principais do polímero e pela ausência de quaisquer ramificações laterais longas.
Isto permite que as moléculas de PEAD sejam dispostas numa estrutura ordenada e pseudo-cristalina, o que confere ao material as suas propriedades mecânicas únicas. Por outro lado, o polietileno, como classe de materiais, é produzido numa gama de densidades, com o grau e a forma de ramificação lateral da cadeia polimérica a influenciar fortemente as suas propriedades.
As diferenças na produção conduzem a diferentes densidades e a diferentes designações comerciais e científicas para o polietileno, incluindo o PEAD.
As diferenças entre o PEAD e o polietileno em termos de propriedades físicas estão resumidas no quadro abaixo:
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 |
Estas diferenças de densidade, dureza e resistência à tração realçam as propriedades mecânicas especiais do PEAD em comparação com outros tipos de polietileno.
A cristalinidade do PEAD
O PEAD é um tipo específico da família do polietileno e caracteriza-se pela sua elevada cristalinidade. Isto significa que
A elevada cristalinidade do PEAD resulta numa impressionante resistência química e numa elevada resistência à tração. Estes resultam do seu arranjo molecular especial, que não só confere ao material resistência, mas também uma certa rigidez. O PEAD é, por isso, muito procurado em aplicações como sistemas de tubagem, embalagens e construção de barcos e canoas.
O ponto de fusão do polietileno de alta densidade
Uma caraterística física fundamental do PEAD é o seu ponto de fusão que se situa tipicamente entre 120°C e 180°C.
Um método comum para determinar o ponto de fusão é a utilização de um calorímetro diferencial dinâmico, também conhecido como DSC.
Este facto torna o material ideal para vários métodos de produção industrial. Um bom exemplo disso é o processo de extrusão para o fabrico de garrafas e recipientes. Durante este processo, o
Graças a esta gama de temperaturas específica, o PEAD mantém um elevado nível de robustez e impermeabilidade durante este processamento – propriedades que são particularmente essenciais para embalagens de agentes de limpeza ou óleos de motor.
A robustez e a temperatura de transição vítrea do PEAD
A robustez do PEAD a altas temperaturas abre possibilidades para aplicações em que o material é exposto a condições térmicas extremas sem perder a sua estrutura ou funcionalidade.
Os sistemas de condutas geotérmicas são um excelente exemplo. Nestes sistemas, o calor geotérmico quente, que pode atingir temperaturas entre 50°C e 370°C, dependendo da profundidade e da região, circula a partir do subsolo para aquecer edifícios ou gerar eletricidade. Os tubos PEAD estão presentes neste ambiente, uma vez que podem suportar fluidos quentes sem perder a sua forma ou partir.
Esta resistência térmica também faz do PEAD a primeira escolha para outras aplicações, como os sistemas de aquecimento por piso radiante, em que a água quente flui através dos tubos para garantir uma temperatura ambiente agradável.
A temperatura de transição vítrea (Tg) do polietileno de alta densidade (HDPE) situa-se normalmente entre cerca de -100°C e -130°C. Esta baixa Tg significa que o HDPE permanece num estado rígido e duro a temperaturas inferiores a este intervalo.
A temperatura de transição vítrea é a temperatura à qual um polímero amorfo muda de um estado duro e vítreo para um estado macio e borrachoso ou vice-versa.
No HDPE, esta transição ocorre a temperaturas muito baixas, o que reflecte a sua elevada rigidez e fragilidade no estado vítreo. O Chip DSC também pode ser utilizado para determinar com precisão a temperatura a que ocorre a transição vítrea.
A Tg do HDPE é significativamente mais baixa do que a de outros polímeros, tornando-o adequado para aplicações que requerem um comportamento a baixas temperaturas. Conhecer a Tg do PEAD é fundamental para aplicações em que as propriedades mecânicas e o desempenho a diferentes temperaturas são importantes.
Diferentes tipos de PEAD
Existem diferentes graus de HDPE, consoante o peso molecular e a ramificação. Os números por detrás do PEAD, como “500”, “300” ou “1000”, representam normalmente o peso molecular em milhares.
Isto significa que o HDPE 500 tem um peso molecular médio de cerca de 500.000, o HDPE 300 de cerca de 300.000 e o HDPE 1000 de cerca de 1.000.000.
Um peso molecular mais elevado pode levar a uma maior força, dureza e resistência química, dependendo da formulação específica e do método de fabrico.
Algumas das variedades mais comuns são
- PEAD 500:
- Este tipo, com um peso molecular de cerca de 500.000, é conhecido pela sua elevada resistência ao impacto e é frequentemente utilizado na construção de canoas e barcos. Devido à sua resistência à corrosão da água salgada e à sua natureza robusta, os barcos e canoas feitos de HDPE 500 são duráveis e requerem pouca manutenção.
- PEAD 300:
- Este tipo, com um peso molecular de cerca de 300.000, é normalmente utilizado para a embalagem de alimentos. A sua resistência a produtos químicos e a sua baixa capacidade de absorção de água garantem que os alimentos se mantêm frescos e que se evita a contaminação. O HDPE 300 também está em conformidade com a FDA, o que significa que é seguro para o contacto com alimentos.
- PEAD 1000:
- Com um peso molecular de cerca de 1.000.000, este tipo é frequentemente utilizado em aplicações industriais devido à sua elevada resistência à abrasão e às influências químicas. Um exemplo é o fabrico de chumaceiras ou calhas de desgaste em sistemas de transporte, uma vez que estas peças estão expostas a fricção constante.
Dependendo dos requisitos específicos de uma aplicação, quer se trate de resistência à radiação UV, resistência mecânica ou aptidão alimentar, pode ser selecionado um determinado tipo de PEAD para obter os melhores resultados. Isto ilustra a versatilidade e a adaptabilidade do PEAD em vários sectores industriais e comerciais.
Vantagens da utilização do polietileno de alta densidade
- Resistência química
- Segurança alimentar
- Resistência aos raios UV
- Resistência à humidade
- Durabilidade e baixo peso
- Reciclagem
- Versatilidade
