Polyethylen niedriger Dichte (LDPE)

Polyethylen niedriger Dichte ist ein thermoplastisches Polymer aus der Familie der Olefine, das aus mehreren Ethyleneinheiten besteht. Im Spanischen wird es auch oft mit seinem Akronym PEBD (Polyethylen niedriger Dichte) und im Englischen mit LDPE (Low Density Polyethylene) bezeichnet.

LDPE ist ein thermoplastisches Polymer. Das bedeutet, dass es bei hohen Temperaturen biegsam oder verformbar wird, bei Erwärmung schmilzt und bei Abkühlung aushärtet. Wie alle anderen Thermoplaste ist LDPE perfekt recycelbar und seine Dichte ist im Vergleich zu HDPE aufgrund seiner stark verzweigten Kettenstruktur viel geringer.

Was sind die Eigenschaften von Polyethylen niedriger Dichte?

Dichte von HDPE: 0,93 bis 0,97 g/cm3
Polyethylen hoher Dichte Chemische Beständigkeit:Ausgezeichnete Beständigkeit gegen die meisten Lösungsmittel
Sehr gute Beständigkeit gegen Alkohole, verdünnte Säuren und Laugen
Mäßige Beständigkeit gegen Öle und Fette
Geringe Beständigkeit gegen Kohlenwasserstoffe (aliphatisch, aromatisch, halogeniert).
Dauertemperatur: -50°C bis +60°C, relativ steifes Material mit brauchbaren Temperatureigenschaften
Wärmeausdehnungskoeffizient 100 – 220 x 10-6
Schlagzähigkeit ohne Bruch Kj/m².
Zugfestigkeit 0,20 – 0,40 N/mm².
Höhere Zugfestigkeit im Vergleich zu anderen Formen von Polyethylen.
Kostengünstiges Polymer mit guter Verarbeitbarkeit
Gute Beständigkeit bei niedrigen Temperaturen
Ausgezeichnete elektrische Isolationseigenschaften
Sehr geringe Wasseraufnahme

Beständigkeit gegen Chemikalien:

Die Tabelle der chemischen Beständigkeit ist nur ein allgemeiner Richtwert. Da es so viele Faktoren gibt, die die Widerstandsfähigkeit eines bestimmten Produkts beeinflussen können, sollte es unter seinen eigenen Bedingungen getestet werden. Es ist zu beachten, dass die reaktive Kombination von Verbindungen aus einer oder mehreren Klassen eine synergistische oder unerwünschte Wirkung haben kann.
Verdünnte Säure – Sehr hoch
Verdünnte Alkalien – Sehr hoch
Öle und Fette – Mäßig
Aliphatische Kohlenwasserstoffe – niedrig
Aromatische Kohlenwasserstoffe – niedrig
Halogenierte Kohlenwasserstoffe – niedrig
Alkohole – sehr hoch

Nachteile von LDPE

Anfällig für Spannungsrisse
Geringere Steifigkeit als Polypropylen
Hohe Formschrumpfung
Schlechte UV- und Hitzebeständigkeit
Nicht in der Lage, mit hoher Frequenz zu schweißen und zu fügen

Anwendungen aus Polyethylen niedriger Dichte (LDPE)

Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) wird hauptsächlich für die Herstellung von Behältern, Spenderflaschen, Waschflaschen, Schläuchen, Kunststoffbeuteln für Computerbauteile und verschiedene geformte Laborgeräte verwendet. Die beliebteste Anwendung für LDPE sind Plastiktüten.
Verpackungen – Aufgrund seiner niedrigen Kosten und guten Flexibilität wird LDPE in der Verpackungsindustrie für pharmazeutische und Squeeze-Flaschen, Kappen und Verschlüsse, Sicherheitsplomben, Liner, Müllsäcke, Lebensmittelverpackungsfolien (Tiefkühlkost, Trockenware usw.), Laminate usw. verwendet.
Rohre und Formstücke – Polyethylen niedriger Dichte wird aufgrund seiner Plastizität und geringen Wasseraufnahme zur Herstellung von Wasserrohren und Schläuchen für die Rohr- und Formstückindustrie verwendet.
Weitere Anwendungen sind Konsumgüter – Haushaltswaren, flexibles Spielzeug, Folien für die Landwirtschaft, Kabel und Leitungen – Isolierung von Teilleitern, Kabelummantelung.

Wie wird Polyethylen niedriger Dichte hergestellt?

Polyethylen wird durch die chemische Verbindung von Ethylenmolekülen hergestellt. Der chemische Prozess, bei dem dies geschieht, wird Polymerisation genannt. Bei diesem Prozess werden die von den Kohlenstoffatomen gebildeten Doppelbindungen aufgebrochen und durch Ethylenmoleküle ersetzt, die lange Ketten bilden. Neben dem Ethylen wird ein Katalysator als Hilfselement für die chemische Reaktion verwendet.

Die Polymerisation findet in einem Reaktor statt. Im Inneren des Reaktors erreicht die Temperatur 99°C. Die Reaktion beginnt, wenn das in den Reaktor eingeleitete Ethylengas unter Druck gesetzt wird (100-300 PSI). Dabei werden das Gas und der Katalysator in Kunststoff umgewandelt.
Es gibt jedoch einen Teil des Ethylens, der nicht polymerisiert. Dieser Teil wird gekühlt und in den Reaktor zurückgeführt. Der Teil, der polymerisiert, wird hingegen in Granulat umgewandelt, das auch Pellets genannt wird und aus dem Boden des Reaktors entnommen wird.

Unterschied zwischen Polyethylen hoher und niedriger Dichte?

Da sie hauptsächlich aus denselben polymerisierten Ethylenmolekülen bestehen, haben LDPE und HDPE viele gemeinsame Eigenschaften. Beide Materialien haben zum Beispiel die folgenden Eigenschaften
Geringes Materialgewicht
Zugfestigkeit im Bereich von 0,20 bis 0,40 N/mm2
Hohe Schlagfestigkeit
Chemikalien-, Wasserdampf- und Witterungsbeständigkeit
Hohe Wiederverwertbarkeit
Niedrige Herstellungs- und Verarbeitungskosten
Bei der Verwendung im Spritzgussverfahren weisen beide Materialien außerdem folgende Eigenschaften auf
Schmelztemperaturen von 180 ̊ bis 280 ̊ C (355 ̊ bis 535 ̊ F)
Schnelle Einspritzgeschwindigkeiten
Keine Trocknung des fertigen Teils erforderlich

LDPE und HDPE eignen sich u. a. aufgrund der Ähnlichkeit der oben genannten Eigenschaften für ähnliche Anwendungen. Einige der Branchen, die beide Materialien häufig verwenden, sind:
Automobilindustrie
Elektrisch
Hydraulik und Pneumatik
Verpackung
Rohrleitungen und Kanalisation

Wie wird Polyethylen niedriger Dichte recycelt?

LDPE wird durch Formgebungsverfahren wie Spritzgießen und Extrusion verarbeitet. Da es unter Hitzeeinwirkung schnell schmilzt, kann es wiederholt geformt werden, ohne dass sich seine ursprünglichen Eigenschaften zu sehr verändern, was jedoch der Fall ist. Daher kann es nicht mehr als 6 oder 7 Mal recycelt werden, da es sich bei den verschiedenen Wiederaufbereitungszyklen verändert.

Unterschiede zwischen LDPE und HDPE:

Obwohl LDPE und HDPE viele Eigenschaften gemeinsam haben, unterscheiden sich ihre inneren Zusammensetzungen grundlegend, so dass es auch viele Unterschiede gibt. Die Polymerketten, aus denen beide Materialien bestehen, sind bei LDPE verzweigt, während die Polymere bei HDPE eine eher kristalline Struktur aufweisen. Dieser Unterschied in der Organisation der Polymere führt zu unterschiedlichen Eigenschaften der einzelnen Materialien.

Unterschiede in den physischen Merkmalen:
LDPE ist weicher und flexibler als HDPE. Außerdem hat es einen niedrigeren Schmelzpunkt (115 °C) und ist transparenter. Im Vergleich zu HDPE neigt es eher dazu, unter Belastung zu reißen.
HDPE ist steif und haltbar und bietet eine höhere chemische Beständigkeit. Aufgrund seines höheren Schmelzpunkts (135 °C) kann es höheren Temperaturen standhalten als LDPE. Seine stärker kristalline Struktur führt auch zu einer höheren Materialfestigkeit und Opazität.

Unterschiede in der Rezyklierbarkeit:
Sowohl LDPE als auch HDPE sind recycelbar, müssen jedoch getrennt voneinander recycelt werden. LDPE fällt unter die Recyclingnummer 4 und HDPE unter die Recyclingnummer 2. Je nach Produkt kann LDPE auch schwieriger zu recyceln sein, da es weicher ist und in den Recyclingmaschinen hängen bleiben kann. HDPE ist leichter zu transportieren und durch die Recyclinganlagen zu leiten.

Unterschiede in den Produktionsmethoden:
LDPE wird durch Komprimierung von Ethylenmonomergas in einem Autoklaven oder Rohrreaktor hergestellt, um die Polymerisation, d. h. die Verbindung der Monomere zu Polymerketten, zu erleichtern.
HDPE wird durch Erhitzen des Öls auf sehr hohe Temperaturen hergestellt. Bei diesem Verfahren werden die Monomere aus dem Ethylengas freigesetzt, die sich dann zu Polymerketten verbinden.