Qual è la differenza tra LDPE e HDPE?

Introduzione

Per comprendere realmente il polietilene a bassa densità e il polietilene ad alta densità, dobbiamo partire dalle loro origini.

Entrambi i materiali derivano dal polietilene (PE), la plastica più diffusa al mondo, utilizzata in tutti i modi, dalle borse dei supermercati ai gilet anti-proiettile. Il PE è una termoplastica creata dalla polimerizzazione dell'etilene. Questo può essere realizzato in diversi modi per produrre LDPE e HDPE. In altre parole, questi polimeri hanno proprietà diverse a causa della struttura delle loro molecole.

In breve: la chimica dell'LDPE e dell'HDPE 

Le catene polimeriche in LDPE hanno ramificazioni laterali. Immagina una singola linea retta – una catena – di molecole. All'interno di questa linea un'altra catena si dirama in una direzione. Da quella catena si crea un'altra catena. Queste ramificazioni laterali impediscono alle molecole di polimero di allinearsi in modo ordinato.       

• La struttura dell'LDPE non è cristallina. 
• Questa irregolarità è ciò che dà all'LDPE la sua minore densità. 
• Le forze di attrazione tra molecole di polimeri sono indebolite.

Le catene polimeriche dell'HDPE si allineano in modo regolare. Immaginate un esercito di soldati in formazione, uno accanto all'altro, fila per fila, colonna per colonna, e avrete la rappresentazione dell'HDPE. 

• La struttura dell'HDPEè cristallina. 
• La struttura straordinaria dell'HDPE offre una densità maggiore rispetto all'LDPE. 
• Le forze di attrazione tra molecole di polimeri sono forti.

Le ramificazioni a catena lunga e corta dell'LDPE impediscono al materiale di essere inglobato saldamente nella sua forma cristallina. Questo offre una minore resistenza alla trazione rispetto all'HDPE, ma una maggiore duttilità.

Dall'altro lato, l'HDPE non ha molte ramificazioni attive. Le molecole sono strettamente unite insieme durante la cristallizzazione, rendendo l'HDPE denso e con una maggiore resilienza rispetto all'LDPE.

Caratteristiche

LDPE	HDPE
Flessibile	Semirigido; resistente
Buona resistenza agli impatti	Buona resistenza agli impatti
Buona resistenza alle abrasioni	Eccellente resistenza alle abrasioni
Leggerezza	Leggerezza
Buona resistenza chimica (variabile)	Buona resistenza chimica (variabile)
Impermeabile	Impermeabile
Basso costo	Basso costo

Applicazioni industriali 

Diamo uno sguardo a ciò che c'è da aspettarsi quando si tratta delle prestazioni dell'LDPE e dell'HDPE nelle diverse applicazioni.

Isolamento elettrico 

Il polietilene chimicamente inerte ha eccellenti proprietà elettriche e meccaniche, il che lo rende un materiale ideale per l'isolamento dei cavi ad alta tensione. L'applicazione stabilisce se utilizzare LDPE o HDPE. 

L'HDPE ha una maggiore resistenza all'abrasione e allo strappo rispetto all'LDPE, oltre a una maggiore resistenza alla trazione e al taglio. Se intendete interrare i vostri cavi, scegliete l'HDPE. Altrimenti, l'LDPE rimane una scelta eccellente. Le canaline per cavi in LDPE offrono eccezionale flessibilità, un'elevata resistenza alla fatica e un'elevata resistenza agli urti. L'elevata resistenza dell'LDPE lo rende una buona scelta per i fissacavi.

In breve:proprietà elettriche

	Costante dielettrica a 1 MHz	Forza dielettrica kV mm-1	Fattore di dissipazione a 1 MHz	Resistività alla superficie Ohm/sq	Resistività volume 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

 

Componenti pneumatici e idraulici 

Il polietilene viene impiegato anche nell'ambito della pneumatica e non solo per motivi economici. Poiché l'HDPE è semi-rigido, è eccellente come tubo con raccordi a pressione senza morsetti. È adatto per applicazioni pneumatiche a bassa pressione o per la gestione dei fluidi. La sua rigidità fornisce anche eccellenti prestazionicome i cappucci per raccordi banjo, consentendo di applicarli rapidamente e senza problemi, proteggendo l'applicazione dall'ingresso di sporcizia e umidità.

L'HDPE è eccellente per proteggere i tubi flessibili. Spiralguard, realizzato con il materiale, ha un'eccezionale resistenza allo schiacciamento e all'abrasione.

L'LDPE è utilizzato anche per i tubi e funziona particolarmente bene per: 

• Linee pneumatiche e ad aria
• Alimentazioni di fluido
• Guaine per cavi
• Lavorazione di alimenti e bevande
• Impianti per acqua potabile
• Scarichi

L'LDPE è un materiale eccellente per cappucci e tappi idraulici speciali. Come calotte per raccordi SAE il materiale consente all'O-ring di rimanere visibile, mentre un perno di bloccaggio interno fornisce una protezione sicura. La flessibilità dell'LDPE è ottima nel caso di tappi di collegamento con rilascio laterale o a compressione, con un bordo di tenuta continuo. Il materiale può anche essere formulato per essere un po' più rigido, rendendolo eccezionale come cappuccio esagonale.

Industria automobilistica 

Un tipo speciale di HDPE viene utilizzato nella produzione di serbatoi di carburante. In realtà, secondo la QI automobilistica, rappresenta circa il 44% della plastica utilizzata nei sistemi a combustibile. L'HDPE è ideale per il processo di stampaggio a soffiaggio con estrusione, offrendo ai serbatoi prestazioni eccellenti: 

• Capacità di produrre forme complesse, consentendo l'uso ottimale del carburante in spazi ristretti 
• Comportamento eccezionale durante l'impatto 
• Leggerezza

L'HDPE è utilizzato anche nella carrozzeria dell'auto ed, essendo leggero, aiuta a ridurre il consumo di carburante.

L'LDPE si trova all'esterno dell'auto nei componenti leggeri. È particolarmente diffuso come componente utilizzato per proteggere i componenti dell'auto durante la produzione e la spedizione. Prendiamo, ad esempio, il propulsoredi un'auto. Come i cappucci per connettori elettrici, la flessibilità dell'LDPE li rende facili e veloci da applicare e rimuovere, sia automaticamente che manualmente.I cappucci di copertura elastici in LDPE sono la soluzione ideale per mascherare forme irregolari. Anche in questo caso, la flessibilità dell'LDPE lo rende possibile.

Imballaggi

A basso costo e facile da elaborare, l'HDPE è ampiamente utilizzato nella produzione di imballaggi in plastica.  Si tratta di una barriera particolarmente efficace con stabilità chimica, che la rende perfetta per contenitori e bottiglie, in particolare nei prodotti chimici per uso domestico e industriale.

Nota: le bottiglie non pigmentate in HDPE sono traslucide e rigide, pertanto sono particolarmente adatte per il confezionamento di prodotti con un breve ciclo di conservazione. D'altro canto, le bottiglie pigmentate hanno una maggiore resistenza alle crepe da sforzo rispetto all'HDPE non pigmentato.

La robustezza, la flessibilità e la trasparenza dell'LDPE sono presenti negli imballaggi in applicazioni con pellicola in cui è necessaria la sigillatura a caldo. È utilizzato anche per realizzare alcuni coperchi e bottiglie flessibili.

Protezione per flange e tubi 

I cappucci e i tappi utilizzati per proteggere tubi e flange sono prevalentemente in LPDE. Ancora una volta, tutto ruota intorno alla flessibilità del materiale e all'elevata resistenza agli urti. Per flessibilità si intende che i dispositivi di fissaggio di solito non sono necessari, il che facilita l'applicazione e la rimozione di cappucci e tappi. L'elevata resistenza agli urti è fondamentale per proteggere tubi e flange durante il trasporto e lo stoccaggio.

È inoltre resistente alla corrosione, un'altra caratteristica che lo rende così popolare nei settori dell'edilizia, del petrolio e del gas. La varietà di protezione offerta è vasta.  

Industria manifatturiera 

Ora diamo uno sguardo alle prestazioni di questi materiali in un altro contesto.

Stampaggio a iniezione: LDPE e HDPE 

Ovviamente è possibile utilizzare entrambi i materiali. La vostra scelta dipenderà da ciò che state producendo. Entrambe sono resine estremamente popolari utilizzate nello stampaggio a iniezione, ed entrambe sono convenienti.

L'LDPE è un materiale "easy flow" grazie alla sua catena di ramificazione lunga. È ideale anche per lo stampaggio a caldo, quindi si consiglia una rapida velocità di iniezione.  Analogamente, l'HDPE scorre facilmente. E ancora una volta, come l'LDPE, necessita una velocità di iniezione rapida. Se con l'HDPE sono necessarie frequenti variazioni di colore, utilizzare un canale a punta calda isolato.

LDPE: restringimento 

I valori effettivi di restringimento dipendono dalle condizioni di stampaggio. Come regola generale, avrete un restringimento dello 0,02 – 0,05 mm/mm o del 2% - 5%, quando la densità è compresa tra 0,91 – 0,925 g/cm˄3. Quando la densità è compresa tra 0,926 e 0,04 g/cm˄3, si prevede un restringimento dell'1,5 – 4%.

HDPE: restringimento 

Poiché l'HDPE è un materiale cristallino, il restringimento è elevato: circa 0,015 – 0,004 mm/mm o 1,5 – 4%. Questo dipenderà dal grado di orientamento e dal livello di cristallinità nel componente, e che, ovviamente, dipende dalle condizioni di lavorazione e persino dal design del componente che state producendo.

In breve: proprietà di stampaggio a iniezione

In breve: proprietà di stampaggio a iniezione

	LDPE	HDPE
Essiccazione	Solitamente non necessaria	Solitamente non necessaria
Temperatura di fusione	180˚ - 280˚C (355˚ - 535˚F)	180˚ - 280˚C (355˚ - 535˚F). Per guadagni di peso molecolare maggiori, 200˚ - 250˚C (392˚ - 482˚F)
Temperatura dello stampo	20˚ - 70˚C (68˚ - 158˚F) Per una rimozione uniforme ed economica del calore, i diametri dei canali di raffreddamento devono essere di almeno 8 mm. La distanza dalla superficie dello stampo al bordo del canale di raffreddamento non supera 1,5 volte il diametro del canale di raffreddamento	20˚ - 95˚C (68˚ - 194˚F). Temperature più elevate per pareti con spessore fino a 6 mm. Temperatura più bassa per pareti di spessore superiore a 6 mm. La velocità di raffreddamento deve essere uniforme per ridurre al minimo le variazioni di restringimento. I diametri del canale di raffreddamento devono essere di almeno 8 mm e devono trovarsi entro una distanza di 1,3 d dalla superficie dello stampo (dove ‘d’ è il diametro del canale di raffreddamento)
Pressione di iniezione del materiale	Fino a 150 MPa	70 – 105 MPa
Pressione	Fino a 75 MPa
Velocità di iniezione	Veloce. Le velocità profilate possono limitare i problemi di deformazione dei componenti di aree con grandi superfici.	Veloce. Le velocità profilate possono limitare i problemi di deformazione dei componenti di aree con grandi superfici.

 

Proprietà	LDPE	HDPE
Resistenza alla trazione	0,20-0,40 N/mm²	0,20-0,40 N/mm²
Resistenza agli urti da taglio	Nessuna rottura Kj/m²	Nessuna rottura Kj/m²
Coefficiente termico di espansione	100 - 220 x 10-6	100 - 220 x 10-6
Temperatura di utilizzo max cont	65˚C/149˚F	65˚C/149˚F
Densità	0,917 - 0,930 g/cm3	0,944-0,965 g/cm3

 

Resistenza agli agenti chimici	LDPE	HDPE
Acido diluito	Eccellente	Eccellente
Alcali diluiti	Eccellente	Eccellente
Oli e grassi	Moderato (variabile)	Moderato (variabile)
Idrocarburi alifatici	Scarso	Scarso
Idrocarburi aromatici	Scarso	Scarso
Idrocarburi alogenati	Scarso	Scarso
Alcoli	Eccellente	Eccellente

 

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