Tubo (per irrigazione)

Polietilene ad alta densità, il nome inglese è "High Density Polyethylene", o "HDPE" in breve.L'HDPE è una resina termoplastica altamente cristallina e non polare.L'aspetto dell'HDPE originale è bianco latte e la sezione sottile è in una certa misura traslucida.Il PE ha un'eccellente resistenza alla maggior parte dei prodotti chimici domestici e industriali.Alcuni tipi di sostanze chimiche possono causare corrosione chimica, come gli ossidanti corrosivi (acido nitrico concentrato), gli idrocarburi aromatici (xilene) e gli idrocarburi alogenati (tetracloruro di carbonio).Il polimero non è igroscopico e ha una buona resistenza al vapore acqueo e può essere utilizzato per scopi di imballaggio.L'HDPE ha buone proprietà elettriche, in particolare l'elevata rigidità dielettrica dell'isolamento, che lo rende molto adatto per fili e cavi.I gradi di peso molecolare medio-alto hanno un'eccellente resistenza agli urti, anche a temperatura ambiente e anche a basse temperature di -40F.

L'HDPE è una poliolefina termoplastica prodotta dalla copolimerizzazione dell'etilene.Sebbene l'HDPE sia stato lanciato nel 1956, questa plastica non ha ancora raggiunto un livello maturo.Questo materiale multiuso sviluppa costantemente nuovi usi e mercati.

Caratteristiche principali

L'HDPE è una resina termoplastica non polare con elevata cristallinità.L'aspetto dell'HDPE originale è bianco latte e la sezione sottile è in una certa misura traslucida.Il PE ha un'eccellente resistenza alla maggior parte dei prodotti chimici domestici e industriali.Alcuni tipi di sostanze chimiche possono causare corrosione chimica, come gli ossidanti corrosivi (acido nitrico concentrato), gli idrocarburi aromatici (xilene) e gli idrocarburi alogenati (tetracloruro di carbonio).Il polimero non è igroscopico e ha una buona resistenza al vapore acqueo e può essere utilizzato per scopi di imballaggio.L'HDPE ha buone proprietà elettriche, in particolare l'elevata rigidità dielettrica dell'isolamento, che lo rende molto adatto per fili e cavi.I gradi di peso molecolare medio-alto hanno un'eccellente resistenza agli urti, anche a temperatura ambiente e anche a basse temperature di -40F.Le caratteristiche uniche dei vari gradi di HDPE sono la corretta combinazione di quattro variabili di base: densità, peso molecolare, distribuzione del peso molecolare e additivi.Diversi catalizzatori vengono utilizzati per produrre polimeri personalizzati con proprietà speciali.La combinazione di queste variabili produce gradi HDPE per scopi diversi;raggiungere il miglior equilibrio in termini di prestazioni.

densità

Questa è la variabile principale che determina le caratteristiche dell'HDPE, anche se le quattro variabili menzionate si influenzano a vicenda.L'etilene è la principale materia prima del polietilene.Anche alcuni altri comonomeri, come 1-butene, 1-esene o 1-ottene, sono spesso usati per migliorare le prestazioni del polimero.Per l'HDPE, il contenuto dei suddetti pochi monomeri generalmente non supera l'1%-2%.L'aggiunta di comonomero riduce leggermente la cristallinità del polimero.Questo cambiamento è generalmente misurato dalla densità, che ha una relazione lineare con la cristallinità.La classificazione generale degli Stati Uniti è conforme a ASTM D1248 e la densità dell'HDPE è di 0,940 g/.Sopra C;L'intervallo di densità dell'MDPE è 0,926~0,940 g/CC.Altre classificazioni a volte classificano MDPE come HDPE o LLDPE.Gli omopolimeri hanno la densità più alta, la rigidità più alta, la buona permeabilità e il punto di fusione più alto, ma generalmente hanno una scarsa resistenza all'incrinatura da stress ambientale (ESCR).ESCR è la capacità del PE di resistere alla fessurazione causata da sollecitazioni meccaniche o chimiche.Una densità maggiore generalmente migliora la resistenza meccanica, come la resistenza alla trazione, la rigidità e la durezza;proprietà termiche come la temperatura del punto di rammollimento e la temperatura di distorsione termica;e impermeabilità, come permeabilità all'aria o permeabilità al vapore acqueo.Una densità inferiore migliora la resistenza agli urti e l'E-SCR.La densità del polimero è principalmente influenzata dall'aggiunta di comonomeri, ma in misura minore dal peso molecolare.L'elevata percentuale di peso molecolare riduce leggermente la densità.Ad esempio, gli omopolimeri hanno densità diverse in un'ampia gamma di pesi molecolari.

Produzione e catalizzatore

Il metodo di produzione più comune di PE è attraverso la lavorazione in fase di sospensione o gassosa, e alcuni sono prodotti mediante lavorazione in fase di soluzione.Tutti questi processi sono reazioni esotermiche che coinvolgono il monomero di etilene, il monomero a-olefinico, il sistema catalitico (può essere più di un composto) e vari tipi di diluenti idrocarburici.L'idrogeno e alcuni catalizzatori vengono utilizzati per controllare il peso molecolare.Il reattore a sospensione è generalmente un serbatoio agitato o un reattore a circuito su larga scala più comunemente usato in cui la sospensione può essere fatta circolare e agitata.Quando etilene e comonomero (se necessario) entrano in contatto con il catalizzatore, si formano particelle di polietilene.Dopo aver rimosso il diluente, i granuli di polietilene o granuli di polvere vengono essiccati e gli additivi vengono aggiunti secondo il dosaggio per produrre pellet.Una moderna linea di produzione con grandi reattori con estrusori bivite può produrre più di 40.000 libbre di PE all'ora.Lo sviluppo di nuovi catalizzatori contribuisce a migliorare le prestazioni di nuovi gradi di HDPE.I due tipi di catalizzatori più comunemente utilizzati sono i catalizzatori Philips a base di ossido di cromo ei catalizzatori di composto di titanio-alluminio alchilico.L'HDPE prodotto dal catalizzatore Phillips ha una distribuzione del peso molecolare di media ampiezza;il catalizzatore titanio-alchilalluminio ha una stretta distribuzione del peso molecolare.Il catalizzatore utilizzato nella produzione di polimeri MDW stretti in un doppio reattore può anche essere utilizzato per produrre gradi MDW larghi.Ad esempio, due reattori in serie che producono prodotti di peso molecolare significativamente diversi possono produrre polimeri di peso molecolare bimodali che hanno una gamma completa di distribuzioni di peso molecolare.Raccordi per tubi in PE

Peso molecolare

Un peso molecolare più elevato comporta una maggiore viscosità del polimero, ma la viscosità è anche correlata alla temperatura e alla velocità di taglio utilizzate nel test.La misurazione della reologia o del peso molecolare viene utilizzata per caratterizzare il peso molecolare del materiale.I gradi HDPE generalmente hanno un intervallo di peso molecolare da 40.000 a 300.000, e il peso molecolare medio ponderale corrisponde approssimativamente all'intervallo dell'indice di fusione, cioè da 100 a 0,029/10 min.Generalmente, MW più elevato (indice di fusione inferiore MI) migliora la resistenza del fuso, migliore tenacità e ESCR, ma MW più elevato rende la lavorazione

Il processo è più difficile o richiede una pressione o una temperatura più elevate.

Distribuzione del peso molecolare (MWD): la WD del PE varia da stretta ad ampia a seconda del catalizzatore utilizzato e del processo di lavorazione.

L'indice di misurazione MWD più comunemente utilizzato è l'indice di irregolarità (HI), che è uguale al peso molecolare medio ponderale (MW) diviso per il peso molecolare medio numerico (Mn).Questa gamma di indice per tutti i gradi HDPE è 4-30.Lo stretto MWD fornisce bassa deformazione e alto impatto durante il processo di stampaggio.L'MWD da medio a largo fornisce lavorabilità per la maggior parte dei processi di estrusione.L'ampia MWD può anche migliorare la resistenza allo scorrimento e la resistenza allo scorrimento.

additivo

L'aggiunta di antiossidanti può prevenire la degradazione del polimero durante la lavorazione e prevenire l'ossidazione del prodotto finito durante l'uso.Gli additivi antistatici sono utilizzati in molti tipi di imballaggi per ridurre l'adesione delle bottiglie o degli imballaggi alla polvere e allo sporco.Applicazioni specifiche richiedono speciali formulazioni di additivi, come gli inibitori del rame relativi alle applicazioni di fili e cavi.È possibile ottenere un'eccellente resistenza agli agenti atmosferici e anti-ultravioletto (o luce solare) aggiungendo additivi anti-UV.Senza l'aggiunta di PE resistente ai raggi UV o nerofumo, si consiglia di non continuare a utilizzarlo all'aperto.I pigmenti di nerofumo di alta qualità offrono un'eccellente resistenza ai raggi UV e sono spesso utilizzati in applicazioni esterne, come fili, cavi, strati di serbatoi o tubi.

metodi di lavorazione

Il PE può essere prodotto in un'ampia gamma di diversi metodi di lavorazione.Usando etilene come materia prima principale, propilene, 1-butene ed esene come copolimero, sotto l'azione di un catalizzatore, viene adottato il processo di polimerizzazione in sospensione o polimerizzazione in fase gassosa e il polimero ottenuto viene evaporato, separato, essiccato, granulato , ecc. Processo per ottenere prodotti finiti con particelle uniformi.Compresi estrusione di fogli, estrusione di film, estrusione di tubi o profili, soffiaggio, stampaggio a iniezione e stampaggio rotazionale.

▲Estrusione: il grado utilizzato per la produzione di estrusione ha generalmente un indice di fusione inferiore a 1 e un MWD medio-ampio.Durante la lavorazione, un MI basso può ottenere un'adeguata resistenza allo stato fuso.I gradi MWD più larghi sono più adatti per l'estrusione perché hanno velocità di produzione più elevate, pressioni dello stampo inferiori e ridotta tendenza alla frattura del fuso.

Il PE ha molte applicazioni di estrusione, come fili, cavi, tubi flessibili, tubi e profili.Le applicazioni dei tubi vanno dai tubi gialli di piccola sezione per gas naturale ai tubi neri a parete spessa con un diametro di 48 pollici per condotte industriali e urbane.L'uso di tubi a parete cava di grande diametro in sostituzione dei tubi di drenaggio dell'acqua piovana in calcestruzzo e di altri tubi fognari sta crescendo rapidamente.

Foglio e termoformatura: il rivestimento termoformato di molti grandi frigoriferi da picnic è realizzato in PE, che è resistente, leggero e durevole.Altri prodotti in lamiera e termoformati includono parafanghi, rivestimenti per serbatoi, protezioni per pentole, scatole di spedizione e serbatoi.Un gran numero di applicazioni di fogli in rapida crescita sono pacciamature o villaggi sul fondo di stagni, che si basano sulla tenacità, resistenza chimica e impermeabilità dell'MDPE.

▲ Soffiaggio: più di 1/3 dell'HDPE venduto negli Stati Uniti viene utilizzato per il soffiaggio.Questi vanno da flaconi contenenti candeggina, olio motore, detersivo, latte e acqua distillata a grandi frigoriferi, serbatoi e taniche di carburante per auto.Le caratteristiche dei gradi per soffiaggio, come la resistenza allo stato fuso, l'ES-CR e la tenacità, sono simili a quelle utilizzate per le applicazioni di lastra e termoformatura, pertanto è possibile utilizzare gradi simili.

Lo stampaggio a iniezione-soffiaggio viene solitamente utilizzato per realizzare contenitori più piccoli (meno di 16 once) per il confezionamento di medicinali, shampoo e cosmetici.Uno dei vantaggi di questo processo è che le bottiglie di produzione vengono rifilate automaticamente, senza la necessità di fasi di post-finitura come il soffiaggio generale.Sebbene alcuni gradi MWD stretti vengano utilizzati per migliorare la finitura superficiale, generalmente vengono utilizzati gradi MWD medio-larghi.

▲ Stampaggio a iniezione: l'HDPE ha innumerevoli applicazioni, che vanno dalle tazze riutilizzabili per bevande a parete sottile alle lattine da 5 gsl, che consumano 1/5 dell'HDPE domestico.I gradi per stampaggio a iniezione generalmente hanno un indice di fusione di 5-10.Ci sono gradi con tenacità e fluidità inferiore e gradi di fluidità superiore con processabilità.Gli usi includono le necessità quotidiane e gli imballaggi a pareti sottili per alimenti;barattoli per alimenti e vernici resistenti e durevoli;elevata resistenza alle applicazioni di stress cracking ambientale, come piccoli serbatoi di carburante per motori e bidoni della spazzatura da 90 galloni.

▲ Stampaggio rotazionale: i materiali che utilizzano questo metodo di lavorazione sono generalmente frantumati in materiali in polvere, che vengono fusi e fatti scorrere nel ciclo termico.Il rotomolding utilizza due tipi di PE: generico e reticolabile.L'MDPE/HDPE per uso generico di solito ha una densità compresa tra 0,935 e 0,945 g/CC, con un MWD stretto, in modo che il prodotto abbia un impatto elevato e una deformazione minima e il suo indice di fusione è generalmente compreso tra 3 e 8.I gradi MI più alti generalmente non sono adatti perché non hanno la resistenza all'urto e alla rottura da stress ambientale prevista per i prodotti rotostampati.

Le applicazioni di stampaggio rotazionale ad alte prestazioni utilizzano le proprietà uniche dei suoi gradi reticolabili chimicamente.Questi gradi hanno una buona fluidità nella prima parte del ciclo di stampaggio, quindi si reticolano per formare la loro eccellente resistenza alla rottura da stress ambientale e tenacità.Resistenza all'usura e resistenza agli agenti atmosferici.Il PE reticolabile è adatto solo per contenitori di grandi dimensioni, che vanno da serbatoi da 500 galloni per il trasporto di vari prodotti chimici a serbatoi agricoli da 20.000 galloni.

▲ Film: la lavorazione del film in PE utilizza generalmente la normale lavorazione del film soffiato o l'elaborazione dell'estrusione piatta.La maggior parte del PE viene utilizzata per la pellicola, sono disponibili PE generico a bassa densità (LDPE) o PE lineare a bassa densità (LLDPE).I tipi di film in HDPE sono generalmente utilizzati dove sono richieste una maggiore elasticità e un'eccellente impermeabilità.Ad esempio, il film HDPE viene spesso utilizzato per borse per merci, sacchetti della spesa e imballaggi per alimenti.

Prestazioni del prodotto

Il polietilene ad alta densità è costituito da particelle bianche atossiche, insapori e inodori con un punto di fusione di circa 130°C e una densità relativa da 0,941 a 0,960.Ha una buona resistenza al calore e resistenza al freddo, buona stabilità chimica, elevata rigidità e tenacità e buona resistenza meccanica.Anche le proprietà dielettriche e la resistenza allo stress cracking ambientale sono buone.

Imballaggio e stoccaggio

Tenere lontano dal fuoco e dall'isolamento termico durante lo stoccaggio.Il magazzino deve essere mantenuto asciutto e ordinato.È severamente vietato mescolare qualsiasi impurità, luce solare e pioggia.Il trasporto deve essere effettuato in carrozze o cabine pulite, asciutte e coperte e non devono essere presenti oggetti appuntiti come chiodi di ferro.È severamente vietato il trasporto misto con idrocarburi aromatici infiammabili, idrocarburi alogenati e altri solventi organici.

riciclare e riutilizzare

L'HDPE è la parte in più rapida crescita del mercato del riciclaggio della plastica.Ciò è dovuto principalmente alla facilità di ritrattamento, alle caratteristiche di degradazione minima e al gran numero di applicazioni per l'imballaggio.Il riciclaggio principale consiste nel ritrattare il 25% dei materiali riciclati, come i materiali riciclabili post-consumo (PCR), con HDPE puro per realizzare bottiglie che non sono a contatto con gli alimenti.

I tubi in PE per l'approvvigionamento idrico sono i prodotti sostitutivi dei tradizionali tubi in acciaio e dei tubi per l'acqua potabile in PVC.