HDPE va LDPE qatronining molekulyar tuzilishi puflash mashinalarida plyonka xususiyatlariga qanday ta'sir qiladi?

Har qanday plastmassa laboratoriyasiga kiring va texnik xodimdan nima uchun HDPE plyonkasi LDPE plyonkasidan juda farq qilishini so'rang va ular shoxlanish haqida gapirishni boshlashlari mumkin. Bu birinchi qarashda eng intuitiv kontseptsiya emas, lekin har bir polimerning molekulyar arxitekturasi ekstruderda, matritsada, sovutish zonasi orqali - jismoniy xatti-harakatlarini qanday belgilashini tushunganingizdan so'ng va tayyor plyonkada - HDPE va LDPE o'rtasidagi farqlar o'zboshimchalikdan to'xtaydi va to'liq mantiqiy ma'noga ega bo'la boshlaydi.

Ushbu maqola ikkala qatronning molekulyar tuzilishiga chuqur kirib boradi va bu tuzilmalar davomida qanday o'ynashini tushuntiradipuflangan plyonkaqayta ishlash va ularni real dunyoda muhim bo'lgan amaliy kino xususiyatlariga bog'laydi.

Molekulyar asos: Tarmoqlanish hamma narsa

HDPE ham, LDPE ham polietilendir -, ular ikkalasi ham uzun uglerod zanjirlariga polimerlangan bir xil etilen monomeridan (CH₂=CH₂) qurilgan. Muhim farq bu zanjirlar qanday tuzilganligidadir.

LDPE (past{0}}zichlikdagi polietilen) yuqori-bosimsiz-radikal polimerizatsiya natijasida tayyorlanadi. Bu jarayon molekulalarni juda yaxshi nazorat qilmaydi. O'sib borayotgan polimer zanjirlari ba'zan o'z-o'zidan katlanadi. Yoki ular radikallarni yaqin atrofdagi zanjirlarga o'tkazadilar. Bu ko'plab filiallarni yaratadi. LDPE ning asosiy zanjirdan chiqib turadigan uzun{8}}zanjirli shoxlari ham, koʻp-zanjirli shoxlari ham bor. Shunday qilib, oxirgi tuzilish juda notekis va chigal.

HDPE (Yuqori{0}}zichlikdagi polietilen) past bosimli koordinatsion polimerizatsiya orqali tayyorlanadi. Bunda Ziegler-Natta yoki metallosen katalizatorlari ishlatiladi. Ushbu katalizator tizimlari zanjir o'sishini ancha yaxshi nazorat qiladi. Shunday qilib, polimer zanjirlari asosan juda oz shoxlari bo'lgan to'g'ri chiziqlardir. Deyarli filiallar yo'qligi sababli, HDPE zanjirlari tartibli tarzda bir-biriga yaqinlashishi mumkin.

Tarmoqlangan va chiziqli - yagona strukturaviy farq - ikki polimer oʻrtasidagi deyarli barcha xossalar farqini keltirib chiqaradi.

Kristallik: shoxlanishning bevosita oqibati

Kristallik molekulyar tuzilishdan kelib chiqadigan eng asosiy xususiyatdir va u HDPE va LDPE o'rtasidagi deyarli barcha boshqa farqlarni asoslaydi.

HDPE-da chiziqli zanjirlar lamellar deb ataladigan yuqori tartibli kristalli hududlarda yonma-yon hizalanishi mumkin. Ushbu qadoqlashni to'xtatish uchun bir nechta filiallar mavjudligi sababli, HDPE 70-90% kristallik darajasiga erishadi. Qolgan 10-30% kristalli hududlar orasidagi interfeyslarda amorf (tartibsiz) materialdir.

LDPEda novdalar jismonan zanjirlarni yaqindan o'rashga to'sqinlik qiladi. Har bir tarmoq nuqtasi atrofdagi zanjir segmentlarini qo'shni zanjirlar bilan mos kelmaslikka majbur qiladi. Natijada ancha past kristallik - odatda 40-55% -, amorf fraktsiyasi ancha katta.

Kristallik to'g'ridan-to'g'ri zichlikka aylanadi, bu tom ma'noda nomlar tasvirlaydi:

HDPE: zichligi 0,940–0,970 g/sm³

LDPE: zichligi 0,910–0,935 g/sm³

Ammo zichlik haqiqatan ham chuqurroq strukturaviy voqelikning proksisidir - bu zichlik sonining o'zi emas, balki plyonka xususiyatlarini boshqaradigan kristallik farqidir.

Kristallik kino xususiyatlariga qanday ta'sir qiladi

Qattiqlik va kuchlanish kuchi

Kristalli hududlar polimer matritsasi - ichida jismoniy o'zaro bog'lanish vazifasini bajaradi, ular deformatsiyaga qarshilik ko'rsatadilar, stress ostida materialni birga ushlab turadilar va yukni uzatadilar. Yuqori kristallik bu birlik hajmiga ko'proq o'zaro bog'liqlik ekvivalentlarini bildiradi.

HDPE plyonkasi ekvivalent qalinlikda LDPE plyonkasidan sezilarli darajada qattiqroq va kuchliroqdir. HDPE filmlari odatda quyidagilarni ko'rsatadi:

HDPE plyonkasi kuchlanish kuchiga ega, bu shunga o'xshash LDPE plyonkalariga qaraganda uch-besh baravar yuqori. Bundan tashqari, u ancha yuqori modulga ega. Bu cho'zishga yaxshiroq qarshilik ko'rsatishini anglatadi. Yuqori haroratlarda ham mexanik xususiyatlarini yaxshiroq saqlaydi. Bu 130 darajaga yaqin erish nuqtasiga qadar davom etadi.

LDPE filmi boshqacha. U past kristallik va katta amorf qismga ega. Shunday qilib, u ancha yumshoq va moslashuvchan. Amorf joylar shisha o'tish haroratidan yuqori kauchukdir. Polietilen uchun bu harorat xona haroratidan ancha past. Bu LDPE ga yumshoq va egiluvchan tuyg'u beradi.

Shuning uchun HDPE kuch talab qiladigan ishlar uchun tanlangan. Asboblar orasida og'ir narsalarni ushlab turadigan oziq-ovqat sumkalari, sanoat astarlari va qishloq xo'jaligi mulch plyonkasi mavjud. LDPE asosan moslashuvchanlik va moslashuvchanlik muhim bo'lgan ish uchun ishlatiladi. Masalan, oziq-ovqat plyonkasi, strech plyonka va siqib olinadigan qadoqlash.

Optik xususiyatlar: tuman va tiniqlik

Bu erda molekulyar tuzilish va kino ko'rinishi o'rtasidagi bog'liqlik ayniqsa to'g'ridan-to'g'ri bo'ladi.

Kristalli hududlar va amorf hududlar bir oz farqli sinishi ko'rsatkichlariga ega. Yorug'lik plyonkadan o'tganda, u bu hududlar orasidagi chegaralarda tarqaladi. Yorug'likning to'lqin uzunligiga nisbatan kristalli domenlarning o'lchami qanchalik tarqalish sodir bo'lishini va shuning uchun plyonka qanchalik noaniq yoki tiniq ko'rinishini aniqlaydi.

HDPE plyonkasi tabiatan noaniq yoki juda tumanli. Yuqori kristallik yorug'likni keng tarqatadigan ko'plab yirik kristalli domenlarni yaratadi. HDPE plyonkasini optik jihatdan tiniq qilish uchun ishlov berish jarayonida juda kam narsa qila olasiz - polimer tuzilishi standart puflangan plyonkada shaffoflikni deyarli imkonsiz qiladi.

LDPE plyonkasi sezilarli darajada shaffofroq. Pastki kristallik kamroq tarqalish chegaralarini bildiradi va amorf hududlar yorug'likning kamroq shovqin bilan o'tishiga imkon beradi. Yaxshi ishlangan{2}}LDPE plyonkasi oziq-ovqat mahsulotlarini qadoqlash, ko'rgazma paketlari va mahsulot ko'rinishi muhim bo'lgan boshqa ilovalar uchun mos keladigan yaxshi tiniqlikka erisha oladi.

Bu asosiy optik farq nima uchun HDPE hech qachon shaffof qadoqlash uchun ishlatilmasligini va nima uchun LDPE aniqlik sezgir ilovalar-ustunligini tushuntiradi.

To'siq xususiyatlari

Polietilendagi kristalli hududlar asosan gaz va namlik molekulalarini o'tkazmaydi - tartiblangan qadoqlash diffuziya yo'llari uchun bo'sh joy qoldirmaydi. Amorf hududlar tartibsiz bo'lib, gazlar va namlik o'tish yo'llarini ta'minlaydi.

HDPE plyonkasi yuqori kristalliligi tufayli LDPE plyonkasiga qaraganda ancha yaxshi to'siq xususiyatlariga ega. Diffuziya qiluvchi molekulaning kristall to'siqlar orqali o'tishi kerak bo'lgan aylanish yo'lining - aylanish tezligi HDPEda - ancha katta. Bu quyidagicha namoyon bo'ladi:

Pastroq suv bug'ining uzatish tezligi (WVTR)

HDPE yaxshi kislorod to'sig'iga ega. Ammo polietilenning hech bir turi boshqa materiallar bilan solishtirganda yuqori{1}}to'siqli material hisoblanmaydi.

HDPE organik erituvchilarga ham yaxshi qarshilik ko'rsatadi.

LDPE plyonkasi katta amorf qismga ega. Bu gazlar o'tishi uchun ko'proq ochiq yo'llarga ega ekanligini anglatadi. Shunday qilib, u yuqori gaz va namlik o'tkazuvchanligiga ega.

To'siqning ishlashi muhim bo'lgan qadoqlash uchun HDPE ning molekulyar tuzilishi LDPEga nisbatan haqiqiy funktsional ustunlikni beradi. Bu foydalanish mahsulot sumkalari, oziq-ovqat mahsulotlarini saqlash va sanoat kimyoviy qadoqlarini o'z ichiga oladi.

Puflangan plyonka mashinasida ishlov berish harakati

HDPE va LDPE o'rtasidagi strukturaviy farqlar nafaqat tayyor filmning xususiyatlarida namoyon bo'ladi. Ular, shuningdek, qayta ishlash jarayonida har bir plastmassa o'zini qanday tutishini ko'rsatadi. Va bu puflangan plyonka mashinasi nima qilish kerakligida katta farqlarga olib keladi.

Eritmalarning yopishqoqligi va oqimning harakati

LDPE ning uzun{0}}zanjir shoxlari eritma reologiyasiga katta ta'sir ko'rsatadi. Uzun novdalar qo'shni zanjirlardagi novdalar bilan jismonan chigal bo'lib, oqim paytida ajratish uchun muhim energiya talab qiladigan tarmoq hosil qiladi. Bu LDPE eritmasini beradi:

Yuqori erish kuchi - erigan polimer cho'zilish deformatsiyasiga qarshilik ko'rsatadi, ya'ni matritsa ustidagi qabariq barqaror va o'zini qo'llab-quvvatlaydi-

LCB tarmog'ining kuchli ta'sirida-yupqalanish harakati - LDPE kesish ostida keskin yupqalanadi, bu esa mos bosimlarda siqib chiqarishni osonlashtiradi.

Viskoelastik xotira - eritma deformatsiyani "eslab qoladi" va qisman tiklanadi, bu esa qolipdan chiqishda ekstrudat shishishiga yordam beradi.

HDPE ning chiziqli zanjirlari hajmi birlik uchun kamroq bog'lanishga ega (chunki qo'shimcha bog'lanish nuqtalarini yaratish uchun uzun{0}}zanjir shoxlari yo'q). Buning natijasida:

LDPE bilan solishtirganda eritish kuchi pastroq - HDPE pufakchalari oʻzini kamroq qoʻllab-quvvatlaydi-

Past kesish tezligida yuqori eritma yopishqoqligi, lekin keskin kesish-siyraklash

Qabariq barqarorligi uchun torroq ishlov berish oynasi

Erish va kristallanish harakati

HDPE ning keskin, yuqori tartibli kristalli tuzilishi uning LDPE ga qaraganda o'tkirroq erish o'tishini bildiradi. HDPE nisbatan tor harorat oralig'ida (odatda kristall faza uchun 125-135 daraja) eriydi, LDPE esa kengroq diapazonda asta-sekin eriydi.

Bu ta'sir qiladi:

Vint qatronni qanday eritadi - HDPE to'liq erishga erishish uchun qisqaroq vint uzunligida ko'proq energiya sarfini talab qiladi; LDPE asta-sekin eriydi

Ayoz chizig'ining balandligi - HDPE pufak sovishi bilan tez kristallanadi va aniq belgilangan, keskin ko'rinadigan muzlash chizig'ini hosil qiladi; LDPE asta-sekin qattiqlashishi tufayli kamroq aniq muzlash chizig'iga ega

Kristallanish darajasi ham har xil. HDPE LDPEga qaraganda tezroq kristallanadi, chunki harorat kristallanish nuqtasidan pastga tushganda uning chiziqli zanjirlari tezroq lamellarga aylanishi mumkin. Ushbu tez kristallanish pufakdagi ikki o'qli cho'zilishdan orientatsiyani qulflaydi - HDPE ning mexanik xususiyatini rivojlantirish uchun muhim omil.

Bubble barqarorligi va ish parametrlari

Ushbu reologik farqlar to'g'ridan-to'g'ri puflangan plyonka mashinasini qanday sozlash kerakligini ko'rsatadi:

LDPE mashinalari LDPE ning yuqori erish kuchidan foyda oladi - qabariq tabiatan barqaror, jarayon tebranishlariga toqat qiladi va yiqilmasdan nisbatan yuqori portlash nisbatlarida (3:1 dan 4:1 yoki undan yuqori) ishga tushirilishi mumkin. Buning sabablaridan biri LDPE asl dominant puflangan plyonkali polimer bo'lgan.

HDPE mashinalari HDPE ning quyi eritma kuchini quyidagilar bilan qoplashi kerak:

Odatda 3:1 dan 4:1 gacha bo'lgan -portlash nisbati - pastroq, lekin qattiqroq nazorat talab qilinadi

Qovuq qafasi nozikroq devorli HDPE pufakchalarining tushishi yoki tebranishining oldini olish uchun - jismoniy qo‘llanmalarni o‘tkazadi

Yuqori sovutish havosi hajmlari - HDPE plyonkani muzlash chizig‘idan yuqori tezlikda qotib qoladi va u beqaror bo‘lishidan oldin pufakcha shaklida qulflanadi.

Balandroq sovutish minoralari - HDPE pufakning toʻliq qotib qolishi uchun koʻproq vertikal masofani talab qiladi.

Filmni yo'naltirish effektlari

Puflangan plyonka pufakchasi puflanganda (porlash nisbati) va yuqoriga tortilganda (pastga tushirish nisbati-), plyonka ikki o'qli yo'naltirilgan bo'ladi - ikkala mashina yo'nalishida ham, ko'ndalang yo'nalishda ham cho'ziladi. Polimer zanjirlari plyonka qotib qolganda bu yo'nalishlarda qisman tekislanadi.

HDPE-da bu yo'nalish tez kristallanish tufayli samarali tarzda qulflanadi. Yo'naltirilgan zanjirlar kristall tuzilishga muzlaydi va plyonka muhim ikki o'qli yo'nalishni saqlaydi. Ushbu yo'nalish HDPE ning plyonka qalinligiga nisbatan yuqori kuchlanish kuchi va qattiqligiga asosiy hissa qo'shadi.

LDPE da orientatsiya qisman saqlanadi, lekin qisman bo'shashadi, chunki tarvaqaylab ketgan zanjirlar asta-sekin shakllanadigan kristalli tuzilish ularni qulflashdan oldin harakat qilish uchun ko'proq erkinlikka ega. LDPE plyonkasi bir oz yo'nalishni saqlab qoladi, lekin ekvivalent ishlov berish sharoitida HDPE dan kamroq.

Amaliy kino mulkini taqqoslash

LLDPE: Strukturaviy o'rta zamin

HDPE va LDPE o'rtasidagi hech qanday muhokama, strukturaviy jihatdan oraliq pozitsiyani egallagan LLDPE (chiziqli past-zichlikdagi polietilen) ni tan olmasdan to'liq bo'lmaydi.

LLDPE koordinatsion katalizatorlar (HDPE ga o'xshash) yordamida ishlab chiqariladi, lekin zanjirga kiritilgan komonomerlar (geksen, okten yoki buten) bilan ishlab chiqariladi, bu esa qisqa{0}}zanjir shoxlarini hosil qiladi, faqat - uzun- zanjir shoxlari yo'q. Buning natijasida:

LDPE diapazonidagi zichlik (0,915-0,940 g/sm³) novdalardan kristallanishning buzilishi tufayli

Uzun-zanjir novdalari - yo'q, shuning uchun LLDPE LDPEga xos yuqori erish kuchi va pufakcha barqarorligiga ega emas.

HDPE yoki LDPEga qaraganda yaxshi teshilish va yirtiqqa chidamlilik - qisqa novdalar yorilish tarqalishiga qarshilik ko'rsatadigan kristall lamellar o'rtasida o'ziga xos bog'lanish-molekula arxitekturasini yaratadi.

Qayta ishlash qiyinchiliklari - LLDPE ning past erish kuchi HDPE kabi pufakchalarni boshqarish strategiyalarini talab qiladi.

LLDPE ko'plab puflangan plyonkali ilovalarda LDPE ni sezilarli darajada siqib chiqardi, chunki uning teshilish va yirtiqqa chidamliligi o'zining noyob qisqa{0}}zanjirli-tarmoqli mikro tuzilishidan kelib chiqqan holda, material birligi uchun plyonkaning yaxshi ishlashini ta'minlaydi.

Tez-tez so'raladigan savollar

Savol: LDPE plyonkasi juda aniq bo'lsa-da, nega HDPE filmi- ko'rinmaydi?
Javob: HDPE juda ko'p kristallikka ega. Bu yorug'likni tarqatuvchi{1}}katta, yaxshi tashkil etilgan kristall maydonlarni hosil qiladi. Shunday qilib, film loyqa ko'rinadi yoki-ko'rinmaydi. LDPE kamroq kristallik va kichikroq kristall maydonlarga ega. Ular yorug'likni kamroq tarqatadi, shuning uchun film aniqroq ko'rinadi. Bu zanjirning shoxlanishining bevosita natijasidir. LDPE ning shoxlari zanjirlarni yaqindan o'rashni to'xtatadi, shuning uchun katta kristall tuzilmalar hosil bo'lmaydi.

Savol: Nima uchun HDPE plyonkasi qattiqroq bo'lib, uni qo'llaganingizda jingalak tovush chiqaradi, LDPE plyonkasi esa yumshoq va jim bo'ladi?
Javob: Qattiqlik kristallikdan kelib chiqadi. HDPE ning yuqori kristalliligi egilishga qarshilik ko'rsatadigan qattiq tuzilmani yaratadi. Bundan tashqari, siz uni egsangiz, baland ovozda g'ijimlanadi. LDPE katta amorf qismga ega. Bu filmni yumshoq va moslashuvchan qiladi. Kauchuksimon amorf joylar plyonkaning xona haroratida qanday his qilishini nazorat qiladi.

Savol: Xususiyatlarni olish uchun HDPE va LDPE ni aralashtira olasizmi?
Javob: Ha, ularni aralashtirish odatiy holdir. HDPE/LDPE aralashmalari o'rtacha qattiqlik, tiniqlik va to'siq xususiyatlarini olish uchun sozlanishi mumkin. Ammo bu ikki plastmassa molekulyar darajada mukammal aralashmaydi. Shunday qilib, aralashmaning xususiyatlari shunchaki ikkalasining o'rtacha ko'rsatkichi emas. Aralash va qayta ishlash jarayonida aralashmaning qanday hosil bo'lishini nazorat qilish yakuniy natijaga katta ta'sir qiladi.

Savol: Nima uchun HDPE ga LDPEga qaraganda yuqoriroq issiqlik{0}}yopish harorati kerak?
Javob: Issiqlik bilan yopish plyonka yuzasini eritib ishlaydi, shuning uchun u bir-biriga yopishadi. HDPE ning kristall qismlari yuqori haroratlarda eriydi, taxminan 125-135 daraja. LDPE ning kristall qismlari 100-115 daraja atrofida eriydi. Shunday qilib, HDPE muhrni yaratish uchun ko'proq issiqlikka muhtoj. Bu qadoqlash liniyasi tezligiga va shakl{8}}toʻldirish-mashinalarida muhr sifatiga taʼsir qiladi.

Savol: Molekulyar og'irlik ikkala plastmassa uchun puflangan plyonkani qayta ishlashga qanday ta'sir qiladi?
Javob: Yuqori molekulyar og'irlik HDPE va LDPE uchun eritma kuchi va qalinligini oshiradi. Bu, odatda, qabariqni barqarorroq saqlashga yordam beradi. Lekin u ham yuqori ekstruziya bosimi va haroratiga muhtoj. Kino toifasidagi qatronlar odatda molekulyar og'irliklar bilan tayyorlanadi, ular yakuniy plyonkada zarur bo'lgan mexanik xususiyatlar bilan ishlov berish qanchalik osonligini muvozanatlashtiradi. HDPE plyonka navlari odatda kengroq molekulyar og'irlik taqsimotiga ega. Bu HDPE ning tabiiy ravishda past erish quvvatini qoplashga yordam beradi.

Savol: HDPE yoki LDPE ni qayta ishlash osonroqmi?
Javob: Ikkalasi ham o'z oqimlarida qayta ishlanishi mumkin. HDPE - bu qatron kodi №2. LDPE - bu qatron kodi №4. Ular bir xil qayta ishlash oqimida mos kelmaydi. Ularning turli erish nuqtalari va qalinligi ularni qayta ishlash jarayonida aralashtirish muammosiga olib keladi. Amalda, HDPE ko'plab bozorlarda yanada rivojlangan qayta ishlash tizimiga ega. Buning sababi qattiq HDPE konteynerlarining ko'pligi. LDPE plyonkalarini qayta ishlash ko'proq qayta ishlash dasturlari moslashuvchan plyonkalarni qabul qila boshlaganligi sababli o'sib bormoqda.

Xulosa

HDPE va LDPE o'rtasidagi farq, oxir-oqibat, - shoxlanishi va nanometr shkalasidagi strukturaviy xususiyatning kristallik, eritma reologiyasi va plyonka xususiyatlari orqali tayyor mahsulotning kuzatilishi mumkin bo'lgan, tijorat xususiyatlariga qadar qanday tarqalishi haqida hikoyadir.

HDPE ning chiziqli zanjirlari zich, yuqori kristalli tuzilmalarni o'z ichiga oladi, ular qattiqlik, mustahkamlik va to'siqni ishlash qobiliyatini optik tiniqlik va ishlov berish jarayonida erish quvvati bilan ta'minlaydi. LDPE ning tarvaqaylab ketgan arxitekturasi kristalli qadoqlashni buzadi, yumshoqroq, tiniqroq, osonroq ishlov beriladigan plyonkani past to'siqni va mexanik kuchga ega bo'ladi.

Ikkalasi ham universal jihatdan ustun emas. Ular turli xil ilovalar uchun xizmat qiladi, chunki ularning molekulyar arxitekturasi turli funktsional talablarga javob beradi. - molekulyar tuzilishdan ishlov berish harakati va tayyor plyonka unumdorligiga - bog'lanishini tushunish muammolarni tizimli ravishda hal qiladigan protsessorni parametrlarni sinov va xatolik yo'li bilan sozlaydigan protsessordan ajratib turadigan narsadir.