¿Cómo elegir materiales de PE y procesarlos para convertirlos en láminas y varillas de PE de alta calidad?

PE (Polietileno), es un polímero de alto peso molecular formado por la polimerización de monómeros de etileno (C₂H₄) y es un tipo de resina termoplástica. Es una de las materias primas plásticas más producidas y utilizadas en el mundo, con excelentes propiedades generales (como resistencia química, aislamiento eléctrico y procesabilidad), lo que lo hace ampliamente utilizado en embalajes, materiales de construcción, artículos de primera necesidad, productos industriales y otros campos.

Ⅰ. Naturaleza química y estructura del PE

La estructura molecular del PE está compuesta por una gran cantidad de monómeros de etileno unidos entre sí mediante polimerización por adición, y la columna vertebral consta de unidades repetidas "-CH₂-CH₂-". Las diferencias de rendimiento se deben principalmente al grado de ramificación y cristalinidad de la cadena molecular:

Número de ramas: más ramas dan como resultado una disposición de cadena molecular más suelta y una densidad más baja (como el LDPE); menos ramas (o incluso ninguna rama) dan como resultado una disposición de cadena molecular más densa y una mayor densidad (como el HDPE). Cristalinidad: el PE con menos ramas tiene una cristalinidad más alta (por ejemplo, el HDPE tiene una cristalinidad del 70 % al 80 %) y es más rígido, duro y resistente al calor. El PE con más ramificaciones tiene una cristalinidad menor (por ejemplo, el LDPE tiene una cristalinidad de aproximadamente 50 % -60 %) y es más suave y transparente.

Ⅱ. Clasificación de PE y propiedades típicas de las materias primas

Según las diferencias en los procesos de polimerización y las estructuras moleculares, el PE se divide principalmente en tres categorías. Si bien todas las materias primas aparecen en forma de pellets (aproximadamente de 2 a 5 mm de diámetro y de 5 a 10 mm de longitud), su rendimiento y aplicaciones difieren significativamente:

Tipo	Nombre completo	Densidad (g/cm³)	Características de la cadena ramificada	Propiedades principales	Aplicaciones típicas
PEBD	Polietileno de baja densidad	0,910-0,925	Altamente ramificado (cadena larga + ramas de cadena corta)	Suave, transparente, resistente al frío, fácil de procesar.	Adecuado para bolsas de plástico, películas agrícolas, envolturas de plástico y revestimientos.
LLDPE	Polietileno lineal de baja densidad	0,915-0,925	Ramas de cadena corta (sin ramas de cadena larga)	Dureza y resistencia a la perforación superiores al LDPE, con mayor resistencia a la tracción	Se utiliza para películas de embalaje, películas de embalaje de alta resistencia y tuberías.
PEAD	Polietileno de alta densidad	0,941-0,965	Casi sin ramificaciones (estructura principalmente lineal)	Excelente rigidez, resistencia química y resistencia a la temperatura (-50°C a 80°C)	Adecuado para botellas, barriles, tuberías, láminas y paletas de plástico.

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Ⅲ. ¿Cómo seleccionar materias primas de PE (polietileno) de alta calidad?

El PE (polietileno) se clasifica por densidad en polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) y polietileno de alta densidad (HDPE). El rendimiento de los diferentes tipos de PE varía significativamente. La elección de materias primas de PE de alta calidad requiere considerar el escenario de aplicación, centrándose en los siguientes indicadores:

1. Identificar el tipo de PE y los requisitos de aplicación.

LDPE/LLDPE: Suave y transparente, adecuado para películas (como bolsas de plástico y películas agrícolas).

HDPE: Altamente rígido y resistente químicamente, adecuado para láminas, tuberías, contenedores y más.

Seleccione el tipo apropiado según el producto objetivo (por ejemplo, las láminas/barras suelen ser HDPE).

2. Pruebas de indicadores clave de rendimiento

Propiedades físicas:

Densidad: La densidad del HDPE es de aproximadamente 0,941-0,965 g/cm³, la densidad del LDPE es de aproximadamente 0,910-0,925 g/cm³. Las desviaciones deben cumplir con los estándares nacionales (por ejemplo, GB/T 11115-2009).

Tasa de flujo de fusión (MFR): refleja la fluidez del procesamiento. Las láminas de HDPE suelen tener un MFR de 0,1 a 1,0 g/10 min (mayor peso molecular, mejor resistencia); Las películas suelen tener un MFR de 1 a 5 g/10 min (mejor fluidez).

Propiedades mecánicas: Resistencia a la tracción (HDPE ≥ 20 MPa), alargamiento a la rotura (LDPE ≥ 500%), resistencia al impacto (tenacidad a baja temperatura).

Peso molecular y distribución: una distribución amplia de MWD mejora la procesabilidad, mientras que una distribución estrecha de MWD aumenta la resistencia (la selección depende de los requisitos del producto).

3. Control de apariencia y impurezas

Los gránulos de PE de alta calidad deben tener un color uniforme (generalmente blanco lechoso o translúcido), estar libres de coloración amarillenta, manchas negras o impurezas metálicas (las impurezas pueden causar defectos de procesamiento o degradación del rendimiento).

Verifique la uniformidad de los gránulos para evitar que se aglomeren o se rompan excesivamente (que pueden ser causados por un almacenamiento inadecuado o una alta proporción de material reciclado).

4. Especificaciones químicas y de seguridad

Contenido de cenizas: ≤0,05% (refleja el nivel de impurezas inorgánicas; un alto contenido de cenizas puede provocar fácilmente productos quebradizos).

Humedad: ≤0,1% (el PE tiene baja higroscopicidad, pero los gránulos húmedos pueden provocar la formación de burbujas al extruirse).

Se deben cumplir los estándares de protección ambiental (por ejemplo, no tóxico, libre de aditivos nocivos; la certificación de calidad alimentaria debe ser la FDA o GB 4806).

5. Verificación del fabricante y de la calificación

Seleccione proveedores acreditados y solicite informes de inspección de fábrica.

Ⅳ. ¿Cómo se deben almacenar las materias primas de PE?

Aunque el PE es resistente al envejecimiento, un almacenamiento inadecuado a largo plazo puede provocar su degradación debido a la oxidación, la absorción de humedad o la contaminación. Cabe señalar los siguientes puntos:

1. Control Ambiental

Temperatura: Almacenar en un lugar fresco y oscuro, ≤30°C (las altas temperaturas aceleran la degradación oxidativa).

Humedad: Humedad relativa ≤60% (el PE tiene baja higroscopicidad, pero los ambientes húmedos pueden causar condensación en la superficie de los pellets).

Luz: Evite la luz solar directa (los rayos ultravioleta pueden causar fotooxidación; el embalaje debe realizarse en bolsas o cajas tejidas que bloqueen la luz).

2. Sellado y Aislamiento

Las materias primas sin abrir deben conservarse en su embalaje original (bolsas a prueba de humedad o big bag). Después de abrir, utilizar lo antes posible. Cualquier materia prima restante debe sellarse en un recipiente a prueba de humedad para evitar la entrada de polvo y materias extrañas.

3. Clasificación y Etiquetado

Almacene las materias primas de diferentes tipos y lotes por separado para evitar confusiones.

Marque la fecha de producción y la fecha de vencimiento (la fecha de vencimiento típica de las materias primas de PE es de 1 a 2 años; después de la fecha de vencimiento, vuelva a probar el MFR, la resistencia a la tracción, etc.).

Hoja de polietileno de alta densidad AHD

Ⅴ. ¿Cómo producir láminas y varillas de PE de alta calidad?

Las láminas y varillas de PE se suelen producir mediante el proceso de extrusión. Los factores clave incluyen el pretratamiento de la materia prima, la puesta en servicio del equipo y el control de los parámetros del proceso.

1. Pretratamiento de materia prima

Si la materia prima se almacena en un ambiente húmedo (como durante la temporada de lluvias en el sur de China), se requiere secado: secado con aire forzado a 80°C durante 2 a 4 horas (el PE tiene baja higroscopicidad, por lo que esto puede omitirse durante el almacenamiento normal).

El material reciclado debe agregarse en ≤ 20% para evitar la pérdida de peso molecular y la degradación de la resistencia debido al procesamiento repetido.

2. Selección y puesta en servicio de equipos

Extrusora: Extrusora de un solo tornillo (relación longitud-diámetro L/D = 25-30, adecuada para láminas de HDPE y varillas de HDPE) o extrusora de doble tornillo (sobresale en la mezcla, adecuada para PE modificado con rellenos).

Moho:

Separación del troquel: Uniforme (desviación del espesor de la lámina ≤ ±0,1 mm). Ajuste según el espesor objetivo (por ejemplo, para una hoja de 10 mm, la separación del troquel debe ser de aproximadamente 10,5 a 11 mm para compensar la contracción por enfriamiento). Troquel de ajuste: utilice vacío o refrigeración por agua para garantizar la estabilidad dimensional (la temperatura del agua de refrigeración para HDPE es de 15 a 25 °C; para LDPE, ligeramente superior).

3. Control de parámetros del proceso

Temperatura:

HDPE: Temperatura del barril 180-220°C (sección trasera 160-180°C, sección frontal 200-220°C), cabezal de matriz 210-230°C (evitar bajas temperaturas que conducen a una mala plastificación o altas temperaturas que conducen a la degradación).

LDPE: Temperatura del barril 160-200°C (bajo punto de fusión para evitar el sobrecalentamiento y la descomposición).

Velocidad del tornillo: 5-20 rpm (la velocidad baja garantiza una plastificación suficiente y evita el sobrecalentamiento del cizallamiento).

Contrapresión: 0,5-2 MPa (aumentar la contrapresión mejora la uniformidad de la masa fundida y reduce las burbujas).

4. Extracción y posprocesamiento

Velocidad de extracción: iguale la velocidad de extrusión (si tira demasiado rápido se obtiene un espesor más delgado, mientras que si tira demasiado lento puede provocar abultamiento) y mantenga una velocidad constante (desviación ≤ ±0,5%).

Enfriamiento: Después de darle forma, enfríe naturalmente o pase a través de rodillos de enfriamiento para evitar la tensión interna causada por el enfriamiento rápido.

Corte y recorte: corte con una sierra o láser y recórtelo para eliminar las rebabas (el exceso de rebabas afectará la precisión dimensional).

5. Control de calidad

Aspecto: Superficie lisa, libre de rayones y burbujas, y sin delaminación en la sección transversal.

Dimensiones: Tolerancia de espesor ≤ ±0,2 mm (hoja), tolerancia de diámetro ≤ ±0,3 mm (varilla).

Rendimiento: La resistencia a la tracción y el punto de reblandecimiento Vicat se inspeccionan aleatoriamente para garantizar el cumplimiento de los requisitos de la aplicación.

Las materias primas de PE de alta calidad deben examinarse según el tipo, los indicadores de rendimiento y los informes de prueba. Las prioridades de almacenamiento incluyen sequedad, protección contra la luz y sellado. El procesamiento de láminas y varillas depende del control de la temperatura de extrusión, la precisión del molde y la velocidad de extracción, al tiempo que se fortalecen las inspecciones de calidad del proceso. Mediante un control integral del proceso, es posible una producción estable de láminas y varillas de PE de alto rendimiento.