Was ist der Unterschied zwischen LDPE und HDPE?

Am Anfang

Um Polyethylen mit niedriger Dichte und Polyethylen mit hoher Dichte wirklich zu verstehen, müssen wir ihre Herkunft verstehen.

Beide Materialien basieren auf Polyethylen (PE), dem beliebtesten Kunststoff der Welt, der in allen möglichen Produkten verwendet wird, von Supermarkttaschen bis hin zu kugelsicheren Westen. PE ist ein Thermokunststoff, der durch Polymerisation von Ethylen entsteht. Dies kann auf unterschiedliche Weise erfolgen, wobei LDPE und HDPE produziert wird. Mit anderen Worten, diese Polymere haben aufgrund der Struktur ihrer Moleküle unterschiedliche Eigenschaften.

Kurz zusammengefasst: die Chemie von LDPE und HDPE

Die Polymerketten von LDPE besitzen seitliche Verzweigungen. Stellen Sie sich eine einzelne, gerade Linie – eine Kette – von Molekülen vor. Innerhalb dieser Linie zweigt eine weitere Kette in eine Richtung ab. Von dieser Kette zweigt eine weitere Kette ab. Diese Seitenzweige verhindern, dass sich die Polymermoleküle ordentlich ausrichten.

• Die Struktur von LDPE ist nicht kristallin.
• Diese Unregelmäßigkeit verleiht LDPE seine geringere Dichte.
• Die Anziehungskräfte zwischen den Molekülen des Polymers sind geschwächt.

Die Polymerketten von HDPE sind regelmäßig angeordnet. Stellen Sie sich eine Armee von Soldaten in Formation nebeneinander vor, Reihe für Reihe, Linie für Linie vor – und schon haben Sie eine Vorstellung von HDPE.

• Die Struktur von HDPEist kristallin.
• Die beeindruckende Struktur von HDPE verleiht ihm eine höhere Dichte als LDPE.
• Die Anziehungskräfte zwischen den Molekülen des Polymers sind stark.

Die lang- und kurzkettigen Verzweigungen von LDPE verhindern, dass das Material in seiner kristallinen Form dicht gepackt wird. Dies verleiht ihm eine geringere Zugfestigkeit als HDPE, aber eine größere Zähigkeit.

Auf der anderen Seite hat HDPE nicht viele Verzweigungen. Die Moleküle sind während der Kristallisation eng gepackt, was HDPE dicht macht und eine höhere Widerstandsfähigkeit als LDPE gibt.

Auf einen Blick: Merkmale

LDPE	HDPE
Flexibel	Halbstarr; robust
Gute Stoßfestigkeit	Gute Stoßfestigkeit
Gute Abriebfestigkeit	Hervorragende Abriebfestigkeit
Leicht	Leicht
Gute chemische Beständigkeit (variabel)	Gute chemische Beständigkeit (variabel)
Wetterfest	Wetterfest
Geringe Kosten	Geringe Kosten

Industrielle Anwendungen

Hier ist ein Blick darauf, was Sie in Bezug auf die Leistungen von LDPE und HDPE in verschiedenen Anwendungen erwarten können.

Elektrische Isolierung

Polyethylen ist chemisch inert und hat hervorragende elektrische und mechanische Eigenschaften, was es zu einem bevorzugten Material für die Kabelisolierung bei Hochspannungsanwendungen macht. Die jeweilige Anwendung bestimmt, ob Sie LDPE oder HDPE verwenden sollen.

HDPE hat eine höhere Abrieb- und Reißfestigkeit als LDPE, dazu eine höhere Zug- und Scherfestigkeit. Wenn Sie Ihre Kabel unterirdisch vergraben möchten, entscheiden Sie sich für HDPE. Ansonsten ist LDPE eine hervorragende Wahl. LDPE-Kabelleitungen bieten Ihnen eine hervorragende Flexibilität, eine hohe Lebensdauer und eine hohe Schlagfestigkeit. Die große Stärke von LDPE macht es auch zu einer guten Wahl für Kabelbefestigungsklemmen.

Auf einen Blick: Elektrische Eigenschaften

	Dielektrische Konstante bei 1 MHz	Durchschlagsfestigkeit kV mm-1	Verlustfaktor bei 1 MHz	Oberflächenwiderstand Ohm/sq	Durchgangswiderstand Ohm/cm
HDPE	2,3 – 2,4	22	1 – 10 x 10-4	1013	1015 – 1018
LDPE	2,2 – 2,35	27	1 – 10 x 10–4	1013	1015 – 1018

 

HDPE eignet sich hervorragend zum Schutz von Schläuchen. Spiralguard Spiralschläuche, die aus dem Material bestehen, bieten eine außergewöhnliche Anti-Quetsch-Beständigkeit und Abriebfestigkeit.

LDPE wird auch für Rohrleitungen verwendet. Es eignet sich besonders gut für:

• Luft-und Pneumatikleitungen
• Flüssigkeitszufuhr
• Drahtummantelung
• Lebensmittel- und Getränkeverarbeitung
• Trinkwassersysteme
• Entwässerung

LDPE ist ein hervorragendes Material für Spezialkappen und -stopfen in Hydraulikanwendungen. Als durchsichtige SAE-Flanschabdeckungen bleibt der O-Ring sichtbar, während gleichzeitig durch den inneren Verschlussrand ein sicherer Schutz gegeben ist. Die Flexibilität von LDPE glänzt auch bei Kompressionsstopfen mit Seitenlasche und durchgehender Dichtlippe. Das Material kann auch so formuliert sein, dass es etwas steifer ist, wodurch es sich herausragend gut für die Sechskant-Kappe eignet.

Automobilindustrie

Bei der Herstellung von Kraftstofftanks wird eine spezielle HDPE-Qualität verwendet. Tatsächlich macht es laut Automotive IQ etwa 44 % des in Kraftstoffsystemen verwendeten Kunststoffs aus. HDPE ist ideal für das Extrusionsblasformverfahren, was den Tanks eine hervorragende Leistung verleiht:

• Möglichkeit zur Herstellung komplexer Formen, die die optimale Nutzung von Kraftstoff in engen Räumen ermöglichen
• Hervorragendes Verhalten während Aufprallvorgängen
• Leicht

HDPE wird auch in der Karosserie von Autos verwendet, und da es leicht ist, hilft es, den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren.

LDPE findet sich an der Außenseite des Autos in leichten Teilen. Es ist besonders beliebt als eine Komponente, die verwendet wird, um Autoteile während der Herstellung und des Versands zu schützen. Nehmen wir zum Beispiel den Antriebsstrang eines Autos. Bei Verwendung als Kappen für elektrische Anschlüsse ermöglicht die Flexibilität von LDPE eine schnelle und einfache Montage und Demontage, entweder automatisch oder per Hand. Dehnbare Abdeckkappen aus LDPE sind die perfekte Lösung zum Maskieren komplizierter Formen. Auch das macht die Flexibilität von LDPE möglich.

Verpackungen

HDPE ist kostengünstig und einfach zu verarbeiten und wird häufig in der Herstellung von Kunststoffverpackungen verwendet. Es stellt eine besonders effektive Barriere mit chemischer Stabilität dar, wodurch es sich ideal für Behälter und Flaschen, insbesondere für Haushalts- und Industriechemikalien eignet.

Hinweis: Nicht pigmentierte Flaschen aus HDPE sind durchsichtig und steif, daher eignen sie sich gut für Verpackungsprodukte mit kurzer Haltbarkeit. Auf der anderen Seite haben pigmentierte Flaschen eine bessere Spannungsrissfestigkeit als nicht pigmentiertes HDPE.

Die Robustheit, Flexibilität und Transparenz von LDPE bedeutet, dass es normalerweise in Verpackungen für Folienanwendungen verwendet wird, bei denen eine Wärmeversiegelung erforderlich ist. Es wird auch für die Herstellung bestimmter flexibler Deckel und Flaschen verwendet.

Rohr- und Flanschschutz

Die Kappen und Stopfen zum Schutz von Rohren und Flanschen sind überwiegend aus LPDE. Auch hier dreht sich alles um die Flexibilität und die hohe Schlagfestigkeit des Materials. Die Flexibilität bedeutet, dass in der Regel keine Befestigungen benötigt werden, was es leichter macht, die Kappen und Stopfen anzubringen und wieder zu entfernen. Die hohe Schlagfestigkeit ist entscheidend, um Rohre und Flansche während des Transports und der Lagerung zu schützen.

Es ist zudem korrosionsbeständig, ein weiteres Merkmal, das es in der Bau-, Öl- und Gasindustrie so beliebt macht. Die Vielfalt der angebotenen Schutzlösungen ist riesig. Hier ein paar Beispiele:

• Rohrschutzkappen
• Gerippte Rohrendstopfen
• Rohrkeile
• Flexible Rohrschutzkappen
• Hakenverladungskappen
• Konische Rohrschutzkappen und -stopfen für starke Beanspruchung
• Interner Flanschschutz
• All-Round-Flanschdeckel

Fertigung

Sehen wir uns nun an, wie diese Materialien in einem anderen Kontext abschneiden.

Spritzgussverfahren: LDPE und HDPE

Sie können natürlich beide Materialien verwenden. Ihre Wahl hängt davon ab, was Sie produzieren. Beide sind extrem beliebte Harze, die in Spritzgussverfahren verwendet werden, und beide sind kostengünstig.

LDPE ist aufgrund seiner langkettigen Verzweigungen ein leichtfließendes Material. Es eignet sich auch gut für Heißkanalsysteme, daher wird eine schnelle Spritzgeschwindigkeit empfohlen. Ebenso ist HDPE leichtfließend. Und auch hier sollten Sie wie beim LDPE eine schnelle Spritzgeschwindigkeit zur Anwendung bringen. Wenn bei HDPE häufige Farbänderungen erforderlich sind, verwenden Sie einen isolierten Heißkanal mit entsprechender Düse.

LDPE: Schrumpfung

Die tatsächlichen Schrumpfungswerte hängen von den Formgebungsbedingungen ab. In der Regel arbeitet man mit einer Schrumpfung von 0,02 – 0,05m/mm bzw. 2 % – 5 %, wenn die Dichte zwischen 0,91 und 0,925 g/cm3 liegt. Wenn die Dichte zwischen 0,926 und 0,04 g/cm3 liegt, kann von einer Schrumpfung von 1,5 – 4 % ausgegangen werden.

HDPE: Schrumpfung

Da HDPE ein kristallines Material ist, ist die Schrumpfung hoch: etwa 0,015 – 0,04 mm/mm bzw. 1,5 – 4 %. Dies hängt vom Grad der Ausrichtung und vom Grad der Kristallinität des Bauteils ab – und diese hängt natürlich von den Verarbeitungsbedingungen und sogar vom Design des Bauteils ab, das Sie herstellen.

Auf einen Blick: Merkmale des Spritzgussverfahrens

	LDPE	HDPE
Trocknen	Normalerweise nicht erforderlich	Normalerweise nicht erforderlich
Schmelztemperatur	180 ˚C – 280 ˚C (355 ˚F – 535 ˚F)	180 ˚C – 280 ˚C (355 ˚C – 535 ˚F). Für höhere Molekulargewichtszunahme 200 ˚C – 250 ˚C (392 ˚F – 482 ˚F)
Formgebungstemperatur	20 ˚C – 70 ˚C (68 ˚F – 158 ˚F) Für eine gleichmäßige und wirtschaftliche Wärmeableitung sollte der Durchmesser der Kühlkanäle mindestens 8 mm betragen. Der Abstand von der Formoberfläche zur Kante des Kühlkanals darf das 1,5-fache des Durchmessers des Kühlkanals nicht überschreiten.	20 ˚C – 95 ˚C (68 ˚F – 194 ˚F). Höhere Temperaturen für Wandstärken von bis zu 6 mm. Niedrigere Temperaturen für Wandstärken über 6 mm. Die Abkühlrate sollte gleichmäßig sein, um Schwankungen bei der Schrumpfung zu minimieren. Der Kühlkanaldurchmesser sollte mindestens 8 mm betragen und muss einen Abstand von 1,3 d von der Formoberfläche einhalten (wobei „d“ der Durchmesser des Kühlkanals ist).
Materialeinspritzdruck	Bis zu 150 MPa	70 – 105 MPa
Staudruck	Bis zu 75 MPa
Einspritzgeschwindigkeit	Schnell. Geschwindigkeitsprofile können Verzug von großflächigen Teilen begrenzen	Schnell. Geschwindigkeitsprofile können Verzug von großflächigen Teilen begrenzen

 

Ein genauerer Blick auf LDPE und HDPE

Schließlich stellt die British Plastics Federation diese Werte zur Verfügung, sodass Sie sie selbst vergleichen können.

Eigenschaft	LDPE	HDPE
Zugfestigkeit	0,20 – 0,40 N/mm²	0,20 – 0,40 N/mm²
Kerbschlagzähigkeit	Bruchfestigkeit kJ/m²	Bruchfestigkeit kJ/m²
Thermischer Ausdehnungskoeffizient	100 – 220 x 10-6	100 – 220 x 10-6
Max. Dauernutzungstemperatur	65 ˚C / 149 ˚F	65 ˚C / 149 ˚F
Dichte	0,917 bis 0,930 g/cm3	0,944 bis 0,965 g/cm3

 

Chemikalienbeständigkeit	LDPE	HDPE
Dünnsäure	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet
Verdünnte Lauge	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet
Öle und Fette	Moderat (variabel)	Moderat (variabel)
Aliphatische Kohlenwasserstoffe	Schlecht	Schlecht
Aromatische Kohlenwasserstoffe	Schlecht	Schlecht
Halogenierte Kohlenwasserstoffe	Schlecht	Schlecht
Alkohole	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet

 

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