Сорта линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПЭНП) для выдувной пленки группируются в диапазоне показателя текучести расплава от 0,5 до 1,1 г/10 мин. Сорта для литой пленки находятся в диапазоне от 2,0 до 3,5, и среди двадцати пленочных сортов в сентябрьском руководстве по полиэтилену Westlake за 2022 год эти две полосы никогда не пересекаются.
Я читаю таблицу сортов так же, как читаю прайс-лист. Области применения, которые производитель указывает или не указывает рядом с номером, — это правило выбора, записанное без единого слова.
Руководства по портфелю производителя и паспорта партий предоставляют вам показатель текучести расплава, плотность и сомономер для каждого сорта. Превращение этого списка в один заказ на закупку требует порядка операций: сначала зафиксируйте полосу показателя текучести расплава, заданную процессом, затем полосу плотности для конечного применения, и в последнюю очередь — технологию сомономера и катализатора.
Показатель текучести расплава идет первым, потому что его труднее всего изменить из трех, а не потому, что его нельзя изменить. Затем плотность и сомономер конкурируют за то пространство, которое экструдер, головка и охлаждающий стек оставляют внутри этого окна.
Начните с полосы показателя текучести расплава ЛПЭНП, которую допускает ваш процесс
Каждый процесс переработки работает с ЛПЭНП в узком окне показателя текучести расплава, измеряемого при 190 °C и 2,16 кг. Выдувная пленка принимает от 0,5 до 1,1 г/10 мин. Литой пленка — от 2,0 до 3,5, ротационное формование — примерно от 3 до 7, а литье под давлением — от 25 до 50.
Четыре полосы охватывают два порядка величины и едва соприкасаются, поэтому процесс фиксирует это число до того, как какая-либо цель по производительности получит право голоса.
| Процесс | Показатель текучести расплава (190 °C / 2,16 кг) | Типичная плотность | Что задает полосу |
|---|---|---|---|
| Выдувная пленка | от 0,5 до 1,1 г/10 мин | от 0,915 до 0,925 г/см³ | Прочность расплава должна удерживать пузырь |
| Литой пленка | от 2,0 до 3,5 г/10 мин | от 0,918 до 0,925 г/см³ | Охлаждающий валок несет полотно, поэтому текучесть имеет значение |
| Ротационное формование | примерно от 3 до 7 г/10 мин | от 0,924 до 0,935 г/см³ | Порошок должен спекаться и уплотняться без провисания |
| Литье под давлением | от 25 до 50 г/10 мин | 0,934 г/см³ | Заполнение тонких стенок при коротком цикле |
Таблица Westlake делает разделение пленок видимым, а не спорным. Пятнадцать сортов в ней имеют применение для выдувной пленки, и ни один не превышает 1,1 ПТР; пять имеют применение для литой пленки, и ни один не опускается ниже 2,0. Ни один сорт не предлагается для обоих.
Ротационное формование — самая свободная строка из четырех. Рабочий диапазон составляет примерно от 1,5 до 12 ПТР с практическим оптимумом около 3–7. Внутри этой строки конечное применение решает больше, чем печь.
На дальнем конце инъекционные сорта OPaL Opalene M2525 и M2550 имеют ПТР 25 и 50 при 0,934 г/см³, что на порядок превышает все, что выдержит линия пленки.
Полоса может изгибаться. Переработчики, которые не могут удержать пузырь на смоле с ПТР 0,5, смешивают ЛПЭНП для прочности расплава. Работа Dow по смесям показала, что прочность расплава значительно превышает линейное правило смесей при каждом испытанном соотношении.
Счет приходит в виде ударной вязкости. Ударная прочность по методу падающего груза резко падает с содержанием ЛПЭНП, энергия прокола снижается почти линейно, а прочность на раздир отслеживает концентрацию проходных цепей, которую разбавляет ЛПЭНП.
Не заменяйте сорт для литой пленки в линии выдувной пленки без повторной квалификации, что бы ни говорили две цифры плотности.
Наша собственная ниша выдувной пленки заполнена такими сортами, как DFDA-7042 и LL0209AA. Перепроверьте ваше целевое окно по конкретному паспорту сорта, прежде чем запрашивать сертификат качества.
Установите полосу плотности ЛПЭНП исходя из вашего конечного применения
Плотность определяет жесткость против ударной вязкости внутри окна показателя текучести расплава, которое процесс уже зафиксировал. Весь рабочий диапазон пленок охватывает около 0,010 г/см³, с пластомерами ниже него и инъекционными сортами значительно выше.
- Тяжелые условия, максимальная ударная вязкость: от 0,915 до 0,918 г/см³
- Пленка общего назначения: от 0,918 до 0,920 г/см³
- Усадочная, хлебопекарная и прозрачная пленка: от 0,922 до 0,925 г/см³
- Герметизирующая и ударная вязкость при низких температурах (пластомер): от 0,906 до 0,910 г/см³
- Инъекционные хозяйственные товары и тонкостенные крышки: 0,934 г/см³
Этот градиент — это регулятор, а не закон, и таблица несет свой собственный контрпример. Сорт Westlake для прозрачной линии LF74580 находится на уровне 0,925 г/см³, и руководство 2022 года перечисляет его как высокопрочную пленку, потому что прозрачная смола торгует по другой оси.
Майкл Сепе, пишущий об основах полиэтилена в Plastics Technology, называет допущение, которое здесь рушится. Два сорта могут иметь одинаковую среднюю молекулярную массу и различаться по плотности, и два сорта могут иметь одинаковую плотность и различаться по молекулярной массе.
Плотность отслеживает разветвленность и то, насколько плотно упакованы цепи. Молекулярная масса отслеживает длину цепи и дает пластичность, ударную вязкость и стойкость к растрескиванию под напряжением.
Два инъекционных сорта OPaL доказывают независимость на одной паре паспортов. M2525 и M2550 оба имеют 0,934 г/см³, и единственная переменная, которая меняется между ними, — это показатель текучести расплава, 25 против 50.
Модуль упругости при изгибе возрастает с 250 до 400 МПа на этом шаге. Относительное удлинение при разрыве падает с выше 500% до выше 400%, а температура размягчения по Вика не меняется вовсе.
Коммерческие Сорта ЛПЭНП охватывают примерно от 0,915 до 0,934 г/см³, и нижний предел пластомеров на уровне 0,906 пересекается с гомополимером полипропилена только по шкале плотности. Плотность определяет позицию внутри семейства. Она никогда не определяет само семейство.
Выбор между сомономерами бутен-1, гексен-1 и октен-1
Гексен-1 формирует более длинную короткоцепную ветвь, чем бутен-1, и более длинная ветвь создает больше связующих молекул — цепей, которые соединяют кристаллические области и передают нагрузку между ними. Октен-1 продлевает тот же механизм еще на один шаг. Эффект проявляется в стойкости к удару, раздиру и растрескиванию под напряжением, ни один из которых не отражается в показателе плотности.
Д-р Ник Хенвуд, технический директор Ассоциации ротационного формования, ранжирует переменные прямо: индекс расплава оказывает большее влияние на ESCR, чем что-либо еще.
При MI 5 и выше разница между марками на основе бутена-1 и гексена-1 минимальна. При MI 3 и ниже марки на основе гексена-1, как правило, показывают более высокий ESCR. Даже тогда разница оправдана только там, где деталь испытывает постоянную или циклическую нагрузку, например, подземные камеры и резервуары для хранения.
Каталог Westlake за 2022 год проводит ту же оценку через распределение марок. Ни одна марка на основе бутена в нем не предлагается для высокопрочной или тяжелой пленки; все эти позиции занимает гексен.
Там, где два сомономера пересекаются, применение — товарное. Марка для мусорных мешков на основе гексена находится на уровне 0,85 MI и 0,918 г/см³, а на основе бутена — 1,1 MI и 0,919.
Привычки поставок объясняют расхождение больше, чем химия. Северная Америка работает преимущественно на гексене-1, а Южная Азия — преимущественно на бутене-1 для тех же применений.
Выше 5 MI относитесь к сомономеру как к вопросу цены и доступности.
Выбор между металлоценовым и циглер-натта LLDPE
Металлоценовый LLDPE окупает свою надбавку в трех местах: уменьшение толщины при сохранении прочности, инициирование сварного шва при более низкой температуре и оптические свойства пленки. Вне этих трех узкое молекулярно-массовое распределение, которое их обеспечивает, работает против линии. Марка циглер-натта с тем же номинальным индексом расплава будет работать быстрее и дешевле.
Сам по себе индекс расплава не скажет вам, чисто ли тянется марка. Индекс расплава — это обратный показатель средней молекулярной массы, и он ничего не говорит о том, насколько широко эта масса распределена.
Одноцентровый металлоценовый катализатор сужает распределение. Это узкое распределение обеспечивает характеристики инициирования сварного шва и оптики, а также повышает давление в головке и нагрузку на двигатель при равном индексе расплава.
Эксплуатационные затраты предсказуемы по своей природе. Давление в экструдере растет при эквивалентной производительности, фильера часто требует более широкого зазора или более короткого пояска, а технологическая добавка на основе фторполимера добавляется для подавления расплавного разрушения.
Линия, уже работающая на циглер-натта вблизи полной мощности, может не удержать производительность на металлоценовой марке без хотя бы одного из этих изменений.
Платите надбавку, когда требование — это свойство, которого широкое распределение циглер-натта не может достичь. Сельскохозяйственная и тепличная пленка — самый очевидный случай, где металлоценовая марка на основе гексена, такая как EZP2005H , обеспечивает стойкость к проколу и раздиру при уменьшенной толщине.
Во всех остальных случаях надбавка покупает штраф за переработку, и честный ответ — оставаться на циглер-натта.
Подтвердите марку LLDPE по COA перед заказом
Технический паспорт OPaL Opalene M2525 делает это замечание в собственной сноске: “Типичные значения и не должны рассматриваться как пределы спецификации”. Паспорт публикует диапазон, а не гарантию.
Сертификат анализа партии сообщает, что фактически показала смола, которую вы покупаете. Шесть строк в нем определяют, попадает ли партия в этот диапазон.
| Что проверять | Метод испытания | Почему это определяет соответствие |
|---|---|---|
| Показатель текучести расплава | ASTM D1238, 190 °C / 2,16 кг | Значение, указанное при другой нагрузке, несопоставимо |
| Плотность | ASTM D1505 при 23 °C | Градиентная колонка, а не вытеснение по D792 |
| Предел текучести при растяжении, относительное удлинение при разрыве | ASTM D638 при 50 мм/мин | Скорость траверсы изменяет оба числа |
| Модуль упругости при изгибе | ASTM D790A | Половина жесткости в обмене на плотность |
| Температура размягчения по Вика | ASTM D1525 при 10 Н | Температурный предел для готовой детали |
| Происхождение образца | ASTM D4101 литье, D618 кондиционирование | Подтверждает, что сопоставимые образцы дали эти числа |
COA дает вам четыре числа; спецификация дает вам диапазон; применение говорит вам, какой угол диапазона вам на самом деле нужен. Партия, которая вернулась с 0,930 г/см³ против типичного значения 0,934, не провалила спецификацию, потому что паспорт никогда ее не предлагал.
Еще две строки в том же паспорте имеют значение до отправки контейнера. Соответствие для контакта с пищевыми продуктами указано как FDA 21 CFR 177.1520 для олефиновых полимеров — строка, которую собственный клиент переработчика упаковки попросит показать.
Там же указаны условия хранения: ниже 50 °C, вдали от прямых солнечных лучей и тепла. Игнорируйте их — и деградация проявится в виде изменения цвета, запаха и неудовлетворительных характеристик.
Ничто из этого не является специфичным для LLDPE. Запрашивайте COA по тем же шести строкам для каждой марки полиэтилена , которую вы покупаете контейнерами, и пограничная партия станет решением, которое вы принимаете до ее отправки.
Следующие шаги
Запишите диапазон перед тем, как звонить поставщику. Диапазон индекса расплава, на котором ваша линия фактически работает, плотность, которая нужна вашему конечному применению внутри него, испытывает ли деталь постоянную или циклическую нагрузку, и стоят ли металлоценовые оптические свойства того, чтобы за них платить.
Three numbers and two yes-or-no calls. Every grade that misses any of them leaves the list before anyone quotes a price.
That order keeps you from qualifying the same resin twice. Start from density, the number a grade is named by, and you shortlist candidates your extruder cannot run at rate. Start from comonomer, and you pay for tie molecules a short-term-load part never uses.
The discipline buys trial time. Price differences across a shortlist are small next to a lost production day on a grade that never had a chance of holding the bubble.