Propriedades básicas
PEAD é um material opaco, branco e ceroso com uma densidade mais leve do que a da água (0,941-0,960 g/cm³). É macio e resistente - mais rígido e ligeiramente menos extensível do que o LDPE. Não é tóxico e é inodoro.
Caraterísticas de combustão
Facilmente inflamável e continua a arder depois de retirada a fonte de chama. A chama é amarela na parte superior e azul na parte inferior. Derrete durante a combustão com gotejamento, não produz fumo negro e emite um odor semelhante ao da parafina.
Principais vantagens
- Resistente a ácidos, álcalis e muitos solventes orgânicos
- Excelente isolamento elétrico
- Mantém a tenacidade a baixas temperaturas
- Maior dureza superficial, resistência à tração e rigidez do que o LDPE; próximo do PP; mais resistente do que o PP, mas com um brilho superficial inferior ao do PP
Principais limitações
- Propriedades mecânicas inferiores às dos plásticos de engenharia; fraca barreira aos gases
- Propenso a deformação, envelhecimento, fragilidade (embora menos frágil do que o PP) e fissuração por tensão
- Baixa dureza da superfície; fácil de riscar
- Difícil de imprimir (requer tratamento corona da superfície); não pode ser galvanizado; a superfície não tem brilho
Aplicações típicas
- Extrusão: Películas de embalagem, cordas, sacos de tecido, redes de pesca, tubos de água
- Moldagem por injeção: Mercadorias diárias de gama baixa e caixas, peças que não suportam carga, caixas, caixas de rotação
- Moldagem por extrusão e sopro: Recipientes, objectos ocos, garrafas
Moldagem por injeção
PEAD é utilizado em inúmeras aplicações, desde copos reutilizáveis de parede fina a 5-gal latas, representando cerca de um quinto do consumo nacional de PEAD. Os graus de injeção têm normalmente um índice de fusão (MI) de 5-10. Existem tipos mais resistentes e de menor fluxo e tipos mais processáveis e de maior fluxo. As utilizações incluem embalagens de parede fina para consumidores e alimentos; latas resistentes e duradouras para alimentos e tintas; aplicações com elevado ESCR, como depósitos de combustível para motores pequenos e ~90-gal caixotes do lixo.
Caraterísticas:
Ponto de fusão típico ≈ 142 °C; decomposição ≈ 300 °C. Ampla janela de temperatura de injeção viável. As temperaturas de processamento são normalmente 180-230 °C. Sendo uma olefina, o PEAD não é higroscópico e, em geral, não necessita de secagem; para obter qualidade, pode ser seco a 60 °C durante 1 h para remover a humidade da superfície. A viscosidade da massa fundida é elevada e a relação fluxo-comprimento é baixa - as peças de parede fina podem ter um curto-circuito - pelo que as comportas e os canais devem ser relativamente grandes. As peças são propensas à estática e à recolha de poeiras superficiais. Típico retração da moldagem ≈ 16‰ (1,6%); Limite de flash ≈ 0,05 mm.
Desempenho:
PEAD oferece boa resistência ao calor e ao frio, estabilidade química, elevada rigidez e tenacidade, e sólida resistência mecânica. As propriedades dieléctricas e o ESCR são bons. Em comparação com o LDPE, o HDPE tem maior dureza, resistência à tração e melhor resistência à fluência; a resistência à abrasão, o isolamento elétrico, a tenacidade e o desempenho a baixas temperaturas são bons (o isolamento geral é ligeiramente inferior ao LDPE). Quimicamente estável - insolúvel em solventes orgânicos à temperatura ambiente; resistente a ácidos, álcalis e vários sais. As películas têm baixa permeabilidade ao vapor de água e ao ar e baixa absorção de água. A resistência ao envelhecimento é fraca e o ESCR é inferior ao do LDPE; a degradação termo-oxidativa reduz as propriedades, pelo que são adicionados antioxidantes e absorventes de UV. A película de PEAD tem uma temperatura de distorção térmica relativamente baixa sob carga - ter este facto em conta na aplicação.
Processos de fabrico
O PE é mais frequentemente produzido através de lama ou em fase gasosa processos, menos frequentemente através de fase de solução. Estas reacções exotérmicas envolvem monómeros de etileno, comonómeros de α-olefinas, sistemas catalisadores (frequentemente multicomponentes) e diluentes de hidrocarbonetos. O hidrogénio e certos catalisadores são utilizados para controlar o peso molecular.
Os reactores de lamas são normalmente tanques agitados ou, mais frequentemente, reactores de grandes dimensões com lamas em circulação. Após o contacto do etileno/comonómero e do catalisador, formam-se partículas de PE. Após a remoção do diluente, as partículas/pó são secas e doseadas com aditivos para produzir granulados. As linhas modernas com extrusoras de duplo parafuso podem produzir >40.000 lb/h de PE. Os novos catalisadores melhoraram o desempenho dos novos tipos de PEAD.
Duas famílias de catalisadores comuns são óxido de crómio (Phillips) e composto de titânio/alquil-alumínio (Ziegler-Natta). Os catalisadores Phillips dão normalmente médio MWD; os catalisadores Ziegler-Natta dão estreito MWD. Os catalisadores utilizados para polímeros de MWD estreito em instalações de reator duplo podem também produzir amplo-MWD graus. Por exemplo, dois reactores em série que produzam produtos com pesos moleculares muito 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 os tipos típicos de PEAD; a viscosidade também depende da temperatura de ensaio e da taxa de cisalhamento. O Mw é caracterizado por reologia ou medições de peso molecular.
- Índice de fusão (MI, 230 °C/2,16 kg): Aproximadamente 100 → 0,029 g/10 min em todos os graus; Mw mais elevado (MI mais baixo) aumenta a resistência à fusão, a tenacidade e o ESCR, mas torna o processamento mais exigente (pressão/temperatura mais elevada).
- Distribuição do peso molecular (MWD): Varia de estreito a largo, dependendo do catalisador e do processo. O índice comum é a polidispersidade (HI = Mw/Mn), normalmente 4-30 para PEAD. O MWD estreito reduz o empeno e melhora o impacto na moldagem. O MWD médio a largo melhora a extrudabilidade; o MWD muito largo pode aumentar a força de fusão e a resistência à fluência.
Aditivos
- Antioxidantes: Evitar a degradação durante o processamento e a oxidação em serviço.
- Agentes anti-estáticos: Utilizado em muitos tipos de embalagens para reduzir a aderência de poeiras/sujidade.
- Pacotes de especialidades: Por exemplo, inibidores de cobre para fios/cabos.
- UV/intemperismo: Adicionar estabilizadores de UV ou negro de fumo para utilização no exterior. O PE sem estabilizadores UV ou negro de fumo não é recomendado para exposição contínua no exterior. O negro de fumo de alta qualidade proporciona uma excelente resistência aos raios UV para fios/cabos, revestimentos ou tubos no exterior.
Moldagem por injeção: Guia de parâmetros
Perfil de temperatura do barril (pontos de regulação 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)
Definições gerais e notas
Equipamento: Parafuso standard de três zonas (típico L/D ≈ 25:1). Para o acondicionamento, utilizar parafusos com secções especializadas de mistura e de cisalhamento; bocal aberto (de passagem direta); válvula anti-retorno.
Utilização do tamanho do disparo: 35%-65%
Comprimento do fluxo em relação à espessura da parede (L/t): 50:1-100:1
Temperatura de fusão: 220-280 °C
Fixação/embebição do barril: ≈220 °C
Temperatura do molde: 20-60 °C
Pressão de injeção: 80-140 MPa (800-1400 bar); as 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; manter o tempo suficiente quando a precisão é importante)
Pressão de retorno: 5-20 MPa (50-200 bar); demasiado baixo pode causar inconsistência no peso da peça/dispersão da cor
Velocidade de injeção: Elevado para embalagens de parede fina; médio é frequentemente adequado para outras partes
Velocidade do parafuso: Elevado velocidade linear (≈ 1,3 m/s) é aceitável; assegurar que a plastificação esteja concluída antes do fim do arrefecimento; baixa exigência de binário
Curso de medição: 0.5-4 D (min-max); 4 D proporciona um tempo de residência adequado
Almofada (residual): 2-8 mm, dependendo do tamanho da granalha e do diâmetro do parafuso
Pré-secagem: Não é necessário; se o armazenamento for mau, seco 80 °C × 1 h
Regrind: Até 100% reutilizável
Encolhimento: 1.2%-2.5%; propenso a deformações; a maior parte do encolhimento pós-moldagem estabiliza dentro de 24 h
Gotejamento/corrediças: Porta de pinos; canal quente aquecido, canal isolado ou bucha de porta interna; a secção transversal relativamente pequena é adequada para secções finas; não é necessária uma purga especial durante o tempo de inatividade; o PE tolera aumentos de temperatura
Fornecimento a granel e para projetos
- Opções personalizadas: espessura, tamanho, cor, corte sob medida e usinagem CNC (mediante solicitação)
- Qualidade: lotes estáveis, verificações dimensionais e inspeção da superfície (registos disponíveis)
- Embalagem: proteção com película, embalagem em paletes/caixotes, marcação para exportação
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