플라스틱을 만드는 친구들, LLDPE가 뭔가요?

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문제 설명:

자주 보는데 뭔지는 모르겠고 어쩌면 그럴지도 폴리에틸렌과 관련이 있습니다.

분석:

선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 소개

선형 저밀도 폴리에틸렌은 일반 저밀도 폴리에틸렌과 구조적으로 다릅니다. 긴 사슬 가지가 없습니다. LLDPE의 선형성은 LLDPE와 LDPE의 다양한 생산 및 가공 공정에 따라 달라집니다. LLDPE는 일반적으로 에틸렌과 부텐, 헥센, 옥텐과 같은 고급 알파 올레핀을 낮은 온도와 압력에서 중합하여 생산됩니다. 중합 과정에서 생성되는 LLDPE 폴리머는 일반 LDPE에 비해 분자량 분포가 좁고 선형 구조를 갖고 있어 유변학적 특성도 다릅니다. LLDPE의 용융 흐름 특성은 새로운 공정, 특히 고품질 LLDPE 제품을 생산할 수 있는 필름 압출 공정의 요구 사항에 적응합니다. LLDPE는 모든 전통적인 폴리에틸렌 시장에서 신축성, 침투 저항성, 충격 저항성, 인열 저항성 등의 특성을 향상시켜 LLDPE를 필름에 적합하게 만드는 데 사용됩니다. 환경 응력 균열, 저온 충격 및 뒤틀림에 대한 탁월한 내성으로 인해 LLDPE는 파이프, 시트 압출 및 모든 성형 응용 분야에 매력적입니다. LLDPE의 최신 적용 분야는 폐기물 매립지 및 폐액 연못의 라이닝 필름입니다.

생산 및 특성

LLDPE 생산은 전이 금속 촉매, 특히 Ziegler 또는 Phillips 유형으로 시작됩니다. 사이클로올레핀 금속 유도체 촉매를 기반으로 하는 새로운 공정은 LLDPE 생산을 위한 또 다른 옵션입니다. 실제 중합 반응은 용액 및 기상 반응기에서 수행될 수 있습니다. 일반적으로 옥텐은 용액상 반응기*** 폴리, 부텐에서 에틸렌과 혼합됩니다. 헥센과 에틸렌은 기상 반응기에서 중합됩니다. 기상 반응기에서 생산된 LLDPE 수지는 펠릿 형태이며 분말로 판매되거나 펠렛으로 추가 가공될 수 있습니다.

Mobile과 Union Carbide는 헥센과 옥텐을 기반으로 한 차세대 슈퍼 LLDPE를 개발했습니다. Novacor 및 Dow Plastics와 같은 회사에서 출시되었습니다. 이러한 재료는 인성 한계가 크며 자체 제거 백 응용 분야에서 새로운 잠재력을 가지고 있습니다.

최근에는 밀도가 0.910g/cc 이하인 초저밀도 PE 수지도 등장했습니다. VLDPES는 LLDPE가 달성할 수 없는 유연성과 부드러움을 가지고 있습니다.

수지의 특성은 일반적으로 용융 지수와 밀도에 반영됩니다. 용융 지수는 수지의 평균 분자량을 반영하며 주로 반응 온도에 의해 제어됩니다. 평균 분자량은 분자량 분포(MWD)와 아무런 관련이 없습니다. 촉매 선택은 MWD에 영향을 미칩니다.

밀도는 폴리에틸렌 사슬에 있는 ***고분자 단량체의 농도에 따라 결정됩니다. 모노머 농도는 짧은 사슬 가지(길이는 모노머 유형에 따라 다름)의 수와 그에 따른 수지 밀도를 제어합니다. ***모노머 농도가 높을수록 수지 밀도는 낮아집니다.

구조적으로 LLDPE는 가지 수와 종류가 LDPE와 다릅니다. 고압 LDPE는 가지가 긴 반면 선형 LDPE는 가지가 짧습니다.

구조적으로 LLDPE는 단쇄 가지 수만 HDPE와 다릅니다. HDPE는 단쇄 가지가 적기 때문에 밀도가 높은 소재입니다.

LLDPE의 물리적 특성은 분자량, MWD 및 밀도에 의해 제어됩니다.

LLDPE는 LDPE보다 우수하며 궁극적으로 용도에 따라 다릅니다. 일반적으로 LLDPE는 모든 응용 분야에서 더 견고한 제품을 생산하는 데 사용되지만 저밀도 재료에 대한 ATSM 표준에 따르면 LLDPE와 LDPE의 밀도 범위는 0.91~0.925입니다.

LLDPE는 긴 사슬 가지가 없기 때문에 더 높은 결정 구조를 형성합니다. LLDPE의 결정성이 높을수록 강성이 높은 제품이 생산됩니다. 이렇게 결정성이 높아지면 LLDPE의 융점도 LDPE에 비해 10~15°C 정도 높아집니다.

LLDPE의 높은 인장 강도, 침투 저항성, 인열 저항성, 신장률 증가는 특히 필름 제작에 적합합니다. 고분자 단량체인 부텐 대신에 헥센이나 옥텐을 사용하면 내충격성과 인열저항성까지 크게 향상시킬 수 있다.

용융 지수와 밀도가 동일한 특정 수지의 경우 헥센 및 옥텐 LLDPE 수지는 충격 및 인열 특성을 최대 300%까지 향상시킵니다. 헥센과 옥텐 수지의 긴 측쇄는 사슬 사이에서 "매듭"처럼 작용하여 화합물의 인성을 향상시킵니다.

시클로올레핀 금속 유도체 촉매를 사용하여 수지를 생산하면 독특한 특성을 갖게 됩니다. 더 좁은 MWD, 향상된 중합된 모노머 분포, 더 나은 필름 투명성, 밀봉 및 충격 강도는 Ziegler 촉매로 생산된 LLDPE와 유사합니다. 투명성 측면에서 LLDPE는 LDPE와 유사한 단점을 가지고 있습니다. LLDPE 필름의 헤이즈와 광택은 좋지 않습니다. 주로 결정성이 높을수록 필름 표면이 거칠어지기 때문입니다. LLDPE 수지의 투명성은 소량의 LDPE와 혼합하여 향상시킬 수 있습니다.

가공

LDPE와 LLDPE는 모두 유동성이나 용융 유동성이 뛰어납니다. LLDPE는 분자량 분포가 좁고 사슬 가지가 짧기 때문에 전단 민감도가 낮습니다.

전단 공정(예: 압출) 중에 LLDPE는 더 큰 점도를 유지하므로 동일한 용융 지수를 갖는 LDPE보다 가공하기가 더 어렵습니다. 압출에서는 LLDPE의 전단 감도가 낮기 때문에 고분자 분자 사슬의 응력 완화가 빨라지므로 팽창률 변화에 대한 물리적 특성의 감도가 감소합니다. 용융 신장에서 LLDPE는 다양한 용도로 사용됩니다. 일반적으로 변형률에서는 점도가 낮습니다. 즉, LDPE처럼 늘려도 변형 경화되지 않습니다. 폴리에틸렌의 변형률이 증가함에 따라. LDPE는 분자 사슬 얽힘으로 인해 점도가 놀라울 정도로 증가합니다.

LLDPE에는 장쇄 가지가 없기 때문에 폴리머가 엉키는 것을 방지하기 때문에 LLDPE에서는 이러한 현상이 관찰되지 않습니다. 이 특성은 박막 응용 분야에 매우 중요합니다. LLDPE 필름은 높은 강도와 ​​인성을 유지하면서 쉽게 얇은 필름으로 만들 수 있기 때문입니다. nLLDPE의 유변학은 "잘랐을 때 단단함"과 "늘렸을 때 부드러워짐"으로 요약될 수 있습니다.

LDPE 대신 LLDPE를 사용하는 경우 필름 압출 장비 및 조건을 수정해야 합니다. LLDPE의 점도가 높기 때문에 압출기에 더 큰 출력이 필요합니다. 더 높은 용융 온도와 압력을 제공합니다.

높은 배압과 용융 균열로 인한 처리량 손실을 방지하려면 다이 간격을 넓혀야 합니다. LDPE 및 LLDPE의 일반적인 다이 갭 치수는 O입니다. 024～0. 040인치 그리고 0. 060-0. 10인치

LLDPE의 '연신시 부드러운' 특성은 필름 블로잉 공정에서 단점이 됩니다. LLDPE의 블로운 필름 버블은 LDPE만큼 안정적이지 않습니다.

LDPE의 안정성은 일반적인 단일 립 에어링이면 충분합니다. LLDPE의 독특한 필름 버블은 안정성을 위해 보다 완전한 이중 립 에어링이 필요합니다. 이중 립 에어링으로 내부 기포를 냉각하면 기포 안정성이 향상되는 동시에 높은 생산 속도에서 필름 처리량이 증가합니다. 필름 버블의 냉각을 개선하는 것 외에도 많은 필름 제조업체에서는 LLDPE의 용해도를 높이기 위해 LDPE와 혼합 방법을 채택합니다. 원칙적으로 LLDPE의 압출은 LDPE를 혼합하는 경우 기존 LDPE 필름 장비에서 완료될 수 있습니다. LLDPE 농도가 50%에 도달합니다. 100% LLDPE나 LLDPE가 풍부한 혼합재료를 LDPE와 함께 가공할 경우에는 일반 LDPE 압출기를 사용해야 하며, 장비의 개선도 필요합니다.

압출기의 수명에 따라 다이 간격을 넓히고, 에어링을 개선하고, 더 나은 압출을 위해 스크류 설계를 수정하고, 필요한 경우 모터 출력과 토크를 높이는 등의 개선이 필요할 수 있습니다. 사출 성형 응용 분야의 경우 일반적으로 장비를 개선할 필요가 없지만 가공 조건을 최적화해야 합니다.

회전 성형에서는 LLDPE를 균일한 입자(35메시)로 분쇄해야 합니다. 이 공정에는 분말형 LLDPE를 금형에 채우고, 금형을 가열하고 이축 회전시켜 LLDPE를 고르게 분포시키는 작업이 포함됩니다. 냉각 후 제품을 금형에서 꺼냅니다.

응용 분야

LLDPE는 필름, 몰딩, 파이프, 와이어 및 케이블을 포함한 대부분의 전통적인 폴리에틸렌 시장에 진출해 왔습니다. 누출 방지 멀치 필름은 새로 개발된 LLDPE 도시 멀치 필름으로, 주변 지역의 누출이나 오염을 방지하기 위해 폐기물 매립지 및 폐기물 수영장 라이너로 사용되는 대형 압출 시트입니다.

가방, 쓰레기 봉투, 탄성 포장재, 산업용 라이너, 수건 라이너 및 쇼핑백 생산과 같은 일부 LLDPE 필름 시장에서는 향상된 강도와 인성을 지닌 이 수지를 사용합니다. 빵 봉지와 같은 투명 필름은 탁도가 더 좋기 때문에 LDPE가 주로 사용되었습니다. 그러나 LLDPE와 LDPE를 혼합하면 강도가 향상됩니다. 필름 투명성에 큰 영향을 주지 않으면서 LDPE 필름의 침투 저항성과 강성을 향상시킵니다.

사출 성형과 회전 성형은 LLDPE의 가장 큰 두 가지 성형 응용 분야입니다. 이 수지의 뛰어난 인성, 저온, 충격강도는 이론적으로 쓰레기통, 장난감, 냉장기기 등에 적합합니다.

또한 LLDPE는 환경 응력 균열에 대한 저항성이 높아 기름기가 많은 식품과 접촉하는 성형 뚜껑의 사출 성형, 폐기물 용기, 연료 탱크 및 화학 탱크의 회전 성형에 적합합니다.

LLDPE가 제공하는 높은 파열 강도와 환경 응력 균열 저항성이 요구 사항을 충족할 수 있는 파이프, 전선 및 케이블 코팅 시장은 더 작습니다. 현재 LLDPE의 65%-70%가 필름 제조에 사용됩니다.