Propriedades básicas
O PEAD é um material opaco, branco e ceroso, com densidade mais leve que a da água (0,941–0,960 g/cm³). É macio e resistente — mais rígido e ligeiramente menos extensível que o PEBD. É atóxico e inodoro.
Características de combustão
Facilmente inflamável e continua queimando após a remoção da fonte de chama. A chama é amarela na parte superior e azul na parte inferior. Derrete durante a queima, gotejando, não produz fumaça preta e emite um odor semelhante ao da parafina.
Principais vantagens
- Resistente a ácidos, álcalis e muitos solventes orgânicos
- Excelente isolamento elétrico
- Mantém a tenacidade em baixas temperaturas
- Maior dureza superficial, resistência à tração e rigidez do que o LDPE; próximo ao PP; mais resistente do que o PP, mas com brilho superficial pior do que o PP
Principais Limitações
- Propriedades mecânicas inferiores em comparação com plásticos de engenharia; barreira de gás ruim
- Sujeito à deformação, envelhecimento, fragilidade (embora menos quebradiço que o PP) e rachaduras por estresse
- Baixa dureza superficial; fácil de arranhar
- Difícil de imprimir (requer tratamento de corona na superfície); não pode ser galvanizado; a superfície não tem brilho
Aplicações típicas
- Extrusão: Filmes de embalagem, cordas, sacos de tecido, redes de pesca, canos de água
- Moldagem por injeção: Artigos e alojamentos de uso diário de baixo custo, peças não estruturais, caixas, engradados de movimentação
- Moldagem por extrusão e sopro: Recipientes, artigos ocos, garrafas
Moldagem por injeção
O HDPE é usado em inúmeras aplicações, desde copos reutilizáveis de parede fina até 5 galões latas, representando cerca de um quinto do consumo doméstico de PEAD. Os graus de injeção normalmente têm um índice de fusão (IM) de 5 a 10. Existem graus mais resistentes, de menor fluidez, e graus mais processáveis, de maior fluidez. Os usos incluem embalagens de parede fina para consumo e alimentos; latas de alimentos e tintas resistentes e duráveis; aplicações com alto índice de desintegração de partículas (ESCR), como tanques de combustível de motores pequenos e ~90 galões latas de lixo.
Características:
Ponto de fusão típico ≈ 142 °C; decomposição ≈ 300 °C. Ampla janela de temperatura de injeção trabalhável. As temperaturas de processamento são geralmente 180–230 °C. Por ser uma olefina, o PEAD não é higroscópico e geralmente não necessita de secagem; para qualidade, pode ser seco em 60 °C por 1 h para remover a umidade da superfície. A viscosidade do fundido é alta e a relação fluxo-comprimento é baixa — peças de parede fina podem apresentar curto-circuito — portanto, as comportas e os canais devem ser relativamente grandes. As peças são propensas à estática e à captação de poeira na superfície. contração de moldagem ≈ 16‰ (1,6%); limite de flash ≈ 0,05 milímetros.
Desempenho:
O PEAD oferece boa resistência ao calor e ao frio, estabilidade química, alta rigidez e tenacidade, além de sólida resistência mecânica. As propriedades dielétricas e a ESCR são boas. Comparado ao PEBD, o PEAD apresenta maior dureza, resistência à tração e melhor resistência à fluência; a resistência à abrasão, o isolamento elétrico, a tenacidade e o desempenho em baixas temperaturas são bons (o isolamento geral é ligeiramente inferior ao do PEBD). Quimicamente estável — insolúvel em solventes orgânicos à temperatura ambiente; resistente a ácidos, álcalis e diversos sais. Os filmes apresentam baixa permeabilidade ao vapor d'água e ao ar, além de baixa absorção de água. A resistência ao envelhecimento é baixa e a ESCR é inferior ao PEBD; a degradação termooxidativa reduz as propriedades, portanto, antioxidantes e absorvedores de UV são adicionados. O filme de PEAD apresenta uma temperatura de distorção térmica relativamente baixa sob carga — considere isso na aplicação.
Processos de Fabricação
O PE é mais comumente produzido por meio de lama ou fase gasosa processos, menos frequentemente via fase de soluçãoEssas reações exotérmicas envolvem monômero de etileno, comonômeros de α-olefina, sistemas catalíticos (geralmente multicomponentes) e diluentes de hidrocarbonetos. Hidrogênio e certos catalisadores são usados para controlar o peso molecular.
Os reatores de polpa são tipicamente tanques agitados ou, mais comumente, grandes reatores de circuito fechado com polpa circulante. Ao contato do etileno/comonômero com o catalisador, formam-se partículas de PE. Após a remoção do diluente, as partículas/pó são secas e dosadas com aditivos para formar pellets. Linhas modernas com extrusoras de dupla rosca podem produzir >40.000 lb/h de PE. Novos catalisadores melhoraram o desempenho dos novos tipos de PEAD.
Duas famílias comuns de catalisadores são óxido de cromo (Phillips) e composto de titânio/alquil-alumínio (Ziegler-Natta)Os catalisadores Phillips normalmente fornecem médio MWD; Os catalisadores Ziegler-Natta fornecem estreito MWD. Os catalisadores usados para polímeros de MWD estreito em configurações de reator duplo também podem produzir MWD amplo graus. Por exemplo, dois reatores em série produzindo produtos de peso molecular marcadamente diferentes podem produzir bimodal polímeros com MWD muito amplo.
Peso molecular, índice de fusão e MWD
- Peso molecular (Mw): Aproximadamente 40.000–300.000 Para graus típicos de PEAD; a viscosidade também depende da temperatura de teste e da taxa de cisalhamento. O peso molecular é caracterizado por medições de reologia ou peso molecular.
- Índice de fusão (MI, 230 °C/2,16 kg): Aproximadamente 100 → 0,029 g/10 min em todos os graus; maior Mw (menor MI) aumenta a resistência da fusão, a tenacidade e o ESCR, mas torna o processamento mais exigente (maior pressão/temperatura).
- Distribuição de peso molecular (MWD): Varia de estreito a amplo, dependendo do catalisador e do processo. O índice comum é a polidispersão (HI = Mw/Mn), tipicamente 4–30 para HDPE. MWD estreito reduz a deformação e melhora o impacto na moldagem. MWD médio a largo melhora a extrudabilidade; MWD muito largo pode aumentar a resistência à fusão e à fluência.
Aditivos
- Antioxidantes: Evitar degradação durante o processamento e oxidação em serviço.
- Agentes antiestáticos: Usado em muitos tipos de embalagens para reduzir a adesão de poeira/sujeira.
- Pacotes especiais: Por exemplo, inibidores de cobre para fios/cabos.
- UV/intempéries: Adicione estabilizadores UV ou negro de fumo para uso externo. PE sem estabilizadores UV ou negro de fumo não é recomendado para exposição contínua ao ar livre. O negro de fumo de alta qualidade oferece excelente resistência UV para fios/cabos, revestimentos ou tubulações externas.
Moldagem por Injeção: Guia de Parâmetros
Perfil de temperatura do barril (pontos de ajuste típicos entre parênteses)
- Zona de alimentação: 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)
- Bocal: 220–300 °C (240 °C)
Configurações e notas gerais
Equipamento: Parafuso padrão de três zonas (típico L/D ≈ 25:1). Para embalagem, utilize parafusos com seções especializadas de mistura e cisalhamento; bico aberto (direto); válvula de retenção.
Utilização do tamanho do tiro: 35%–65%
Comprimento do fluxo em relação à espessura da parede (L/t): 50:1–100:1
Temperatura de fusão: 220–280 °C
Retenção/imersão do barril: ≈220 °C
Temperatura do molde: 20–60 °C
Pressão de injeção: 80–140 MPa (800–1400 bar); embalagens de parede fina podem exigir até 180 MPa (1800 bar)
Pressão de embalagem/retenção: 30%–60% de pressão de injeção (o PEAD encolhe significativamente; mantenha-se por tempo suficiente quando a precisão for importante)
Contrapressão: 5–20 MPa (50–200 bar); muito baixo pode causar inconsistência na dispersão de peso/cor da peça
Velocidade de injeção: Alto para embalagens de parede fina; médio é frequentemente adequado para outras partes
Velocidade do parafuso: Alto velocidade linear (≈ 1,3 m/s) é aceitável; garantir que a plastificação seja concluída antes do término do resfriamento; baixa demanda de torque
Curso de medição: 0,5–4 D (mín.–máx.); 4D fornece tempo de residência adequado
Almofada (residual): 2–8 mm, dependendo do tamanho do tiro e do diâmetro do parafuso
Pré-secagem: Não é necessário; se o armazenamento for ruim, seco 80 °C × 1 h
Remoído: até 100% reutilizável
Encolhimento: 1,2%–2,5%; sujeito a empenamento; a maior parte da contração pós-moldagem se estabiliza dentro 24 horas
Gating/corredores: Gatilho de pino; canal quente aquecido, canal isolado ou bucha de portão interno; seção transversal relativamente pequena é adequada para seções finas; nenhuma purga especial é necessária durante o tempo de inatividade; PE tolera aumentos de temperatura
