Propiedades básicas
El HDPE es un material opaco, blanco y ceroso, con una densidad inferior a la del agua (0,941–0,960 g/cm³). Es blando y resistente, más rígido y ligeramente menos extensible que el LDPE. No es tóxico ni tiene olor.
Características de la combustión
Fácilmente inflamable y continúa ardiendo tras retirar la llama. La llama es amarilla en la parte superior y azul en la inferior. Se derrite al arder con goteo, no produce humo negro y desprende un olor a parafina.
Ventajas clave
- Resistente a ácidos, álcalis y muchos disolventes orgánicos.
- Excelente aislamiento eléctrico
- Mantiene la tenacidad a bajas temperaturas.
- Mayor dureza superficial, resistencia a la tracción y rigidez que el LDPE; similar al PP; más resistente que el PP pero con peor brillo superficial que el PP
Limitaciones principales
- Propiedades mecánicas inferiores en comparación con los plásticos de ingeniería; mala barrera a los gases.
- Propenso a la deformación, al envejecimiento, a la fragilidad (aunque menos frágil que el PP) y al agrietamiento por tensión.
- Baja dureza superficial; fácil de rayar
- Difícil de imprimir (requiere tratamiento corona de superficie); no se puede galvanizar; la superficie carece de brillo
Aplicaciones típicas
- Extrusión: Películas de embalaje, cuerdas, bolsas tejidas, redes de pesca, tuberías de agua.
- Moldeo por inyección: Artículos de uso diario de gama baja y viviendas, piezas que no soportan carga, contenedores, cajas giratorias
- Moldeo por extrusión-soplado: Contenedores, artículos huecos, botellas
Moldeo por inyección
El HDPE se utiliza en innumerables aplicaciones, desde vasos reutilizables de pared delgada hasta 5 galones Latas, que representan aproximadamente una quinta parte del consumo doméstico de HDPE. Los grados de inyección suelen tener un índice de fusión (IM) de 5 a 10. Existen grados más resistentes y de menor fluidez, y grados más procesables y de mayor fluidez. Sus usos incluyen envases de pared delgada para consumo y alimentos; latas resistentes y duraderas para alimentos y pintura; aplicaciones con alto ESCR, como tanques de combustible para motores pequeños y... ~90 galones contenedores de basura.
Características:
Punto de fusión típico ≈ 142 °C; descomposición ≈ 300 °CAmplio rango de temperaturas de inyección viables. Las temperaturas de procesamiento suelen ser... 180–230 °CAl ser una olefina, el HDPE no es higroscópico y generalmente no necesita secado; por calidad, se puede secar a 60 °C durante 1 hora Para eliminar la humedad superficial. La viscosidad del material fundido es alta y la relación flujo-longitud es baja (las piezas de pared delgada pueden presentar una inyección insuficiente), por lo que las compuertas y los canales deben ser relativamente grandes. Las piezas son propensas a la acumulación de estática y polvo superficial. contracción de moldeo ≈ 16‰ (1.6%); límite de destello ≈ 0,05 milímetros.
Actuación:
El HDPE ofrece buena resistencia al calor y al frío, estabilidad química, alta rigidez y tenacidad, y una sólida resistencia mecánica. Sus propiedades dieléctricas y su ESCR son buenas. En comparación con el LDPE, el HDPE tiene mayor dureza, resistencia a la tracción y mejor resistencia a la fluencia; la resistencia a la abrasión, el aislamiento eléctrico, la tenacidad y el rendimiento a bajas temperaturas son buenos (el aislamiento general es ligeramente inferior al del LDPE). Químicamente estable: insoluble en disolventes orgánicos a temperatura ambiente; resistente a ácidos, álcalis y diversas sales. Las películas tienen baja permeabilidad al vapor de agua y al aire, y baja absorción de agua. La resistencia al envejecimiento es baja y el ESCR es inferior al del LDPE; la degradación termooxidativa reduce las propiedades, por lo que se añaden antioxidantes y absorbentes de rayos UV. La película de HDPE tiene una temperatura de distorsión térmica relativamente baja bajo carga; considérelo en la aplicación.
Procesos de fabricación
La PE se produce más comúnmente a través de estiércol líquido o fase gaseosa procesos, con menos frecuencia a través de fase de soluciónEstas reacciones exotérmicas involucran monómero de etileno, comonómeros de α-olefina, sistemas catalíticos (a menudo multicomponentes) y diluyentes de hidrocarburos. El hidrógeno y ciertos catalizadores se utilizan para controlar el peso molecular.
Los reactores de lodos suelen ser tanques agitados o, más comúnmente, grandes reactores de bucle con lodos circulantes. Al entrar en contacto el etileno/comonómero y el catalizador, se forman partículas de PE. Tras la eliminación del diluyente, las partículas/polvo se secan y se dosifican con aditivos para formar pellets. Las líneas modernas con extrusoras de doble tornillo pueden producir... >40.000 libras/h de PE. Los nuevos catalizadores han mejorado el rendimiento de los nuevos grados de HDPE.
Dos familias de catalizadores comunes son óxido de cromo (Phillips) y compuesto de titanio/alquil-aluminio (Ziegler-Natta)Los catalizadores Phillips suelen dar medio MWD; Los catalizadores Ziegler-Natta dan angosto MWD. Los catalizadores utilizados para polímeros de MWD estrecho en configuraciones de reactor doble también pueden producir MWD amplio grados. Por ejemplo, dos reactores en serie que producen productos con pesos moleculares marcadamente diferentes pueden producir bimodal polímeros con MWD muy amplio.
Peso molecular, índice de fusión y MWD
- Peso molecular (Mw): Apenas 40.000–300.000 Para los grados típicos de HDPE, la viscosidad también depende de la temperatura de prueba y la velocidad de cizallamiento. El peso molecular (Mw) se caracteriza mediante mediciones reológicas o de peso molecular.
- Índice de fusión (MI, 230 °C/2,16 kg): Apenas 100 → 0,029 g/10 min en todos los grados; un Mw más alto (MI más bajo) aumenta la resistencia de la masa fundida, la tenacidad y el ESCR, pero hace que el procesamiento sea más exigente (mayor presión/temperatura).
- Distribución de pesos moleculares (MWD): Varía de estrecho a amplio según el catalizador y el proceso. El índice común es la polidispersidad (HI = Mw/Mn), típicamente 4–30 Para HDPE. Una MWD estrecha reduce la deformación y mejora el impacto en el moldeo. Una MWD media-ancha mejora la extruibilidad; una MWD muy ancha puede aumentar la resistencia a la fusión y la fluencia.
Aditivos
- Antioxidantes: Prevenir la degradación durante el procesamiento y la oxidación en servicio.
- Agentes antiestáticos: Se utiliza en muchos grados de embalaje para reducir la adherencia de polvo y suciedad.
- Paquetes especiales: Por ejemplo, inhibidores de cobre para cables y alambres.
- UV/intemperie: Añada estabilizadores UV o negro de humo para uso en exteriores. No se recomienda el PE sin estabilizadores UV ni negro de humo para exposición continua al exterior. El negro de humo de alta calidad ofrece una excelente resistencia a los rayos UV para cables, revestimientos y tuberías en exteriores.
Moldeo por inyección: Guía de parámetros
Perfil de temperatura del barril (puntos de ajuste típicos entre paréntesis)
- Zona de alimentación: 30–50 °C (50 °C)
- Zona 1: 160–250 °C (200 °C)
- Zona 2: 200–300 °C (210 °C)
- Zona 3: 220–300 °C (230 °C)
- Zona 4: 220–300 °C (240 °C)
- Zona 5: 220–300 °C (240 °C)
- Boquilla: 220–300 °C (240 °C)
Configuración general y notas
Equipamiento: Tornillo estándar de tres zonas (típico L/D ≈ 25:1). Para el envasado, utilice tornillos con secciones especializadas de mezcla y corte; boquilla abierta (de paso directo); válvula antirretorno.
Utilización del tamaño de la toma: 35%–65%
Relación longitud-espesor de pared del flujo (L/t): 50:1–100:1
Temperatura de fusión: 220–280 °C
Remojo/mantenimiento del barril: ≈220 °C
Temperatura del molde: 20–60 °C
Presión de inyección: 80–140 MPa (800–1400 bares); los embalajes de paredes delgadas pueden requerir hasta 180 MPa (1800 bares)
Presión de empaque/retención: 30%–60% de presión de inyección (el HDPE se contrae significativamente; manténgalo el tiempo suficiente cuando la precisión importa)
Contrapresión: 5–20 MPa (50–200 bar); un nivel demasiado bajo puede provocar inconsistencias en la dispersión del color o el peso de la pieza
Velocidad de inyección: Alto para embalajes de paredes delgadas; medio A menudo es adecuado para otras piezas.
Velocidad del tornillo: Alto velocidad lineal (≈ 1,3 m/s) es aceptable; asegúrese de que la plastificación se complete antes de que finalice el enfriamiento; demanda de torque baja
Carrera de medición: 0,5–4 días (mín–máx); 4D proporciona un tiempo de residencia adecuado
Cojín (residual): 2–8 milímetros, dependiendo del tamaño del disparo y del diámetro del tornillo
Presecado: No requerido; si el almacenamiento es deficiente, secar 80 °C × 1 hora
Remolido: Hasta 100% reutilizable
Contracción: 1.2%–2.5%; propenso a deformarse; la mayor parte de la contracción posterior al moldeo se estabiliza dentro 24 horas
Puertas/canales: Puerta de pasador; canal caliente calentado, canal aislado o casquillo de puerta interno; una sección transversal relativamente pequeña es adecuada para secciones delgadas; no se necesita purga especial durante el tiempo de inactividad; el PE tolera aumentos de temperatura
