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저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 대 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 대 폴리에틸렌(PE)
저밀도 폴리에틸렌(LDPE)은 단량체 에틸렌으로 만든 열가소성 폴리머입니다.
고도로 분지된 플라스틱으로 밀도가 낮을 뿐만 아니라 경도, 강성이 낮고 녹는 온도.
LDPE는 1933년 임페리얼 케미컬 인더스트리(ICI)의 존 C. 스왈로우 박사와 M.W. 페린이 자유 라디칼 중합을 통한 고압 공정을 사용하여 처음 생산했습니다.
이 생산 방식은 열과 압력이 필요하며 오토클레이브 또는 튜브형 반응기에서 대량으로 수행됩니다.
최신 폴리머와의 경쟁에도 불구하고 LDPE는 여전히 중요한 플라스틱입니다.
플라스틱 용기, 파이프, 가정용품, 배터리 케이스, 자동차 부품, 전기 부품, 필름, 포장, 단열재, 의료 기기 등 다양한 용도로 사용됩니다.
LDPE는 유연성, 낮은 결정성, 내습성 및 내식성으로 인해 인기가 높습니다. 식품 및 쓰레기 봉투, 필름, 포장, 트레이, 음료수 캔용 식스팩 링, 호스, 보철물, 세제병, 얼음 트레이, 압출 성형 부품 등의 제품에 사용되는 투명하고 무취이며 100% 재활용 가능한 폴리머입니다.
PROPERTIES | LDPE | HDPE | POLYETHYLEN |
|---|---|---|---|
| Density: | Low (0,910–0,940 g/cm3) | High (0,941–0,965 g/cm3) | 0.915–0.96 g/cm3 |
| Structure: | Branched | Linear | Branched/Linear/Cross-linked |
| Transparency: | Transparent | Opaq | Transparent/Opaq |
| Hardness: | Low | High | Low to high (depends on the polyethylene grade) |
| Flexibility: | High | Low | High to low (depends on the polyethylene grade) |
| Melting temperature: | Low (starts to melt at 105°C) | High (starts to melt at 125°C) | Different (depends on the type of polyethylene) |
| Applications: | Films, packaging, containers | Tubes, bottles, containers, closures | Various, depending on the structure |
LDPE의 결정성
LDPE는 결정성이 낮은 고분자 폴리머입니다. 분지성이 높기 때문에 다른 폴리에틸렌에 비해 밀도가 낮고 경도, 강성 및 용융 온도가 낮습니다.
결정성이 낮기 때문에 LDPE는 비정질 폴리머로 규칙적인 결정 구조가 없습니다. 대신 폴리머 사슬의 불규칙한 배열로 이루어져 있어 비정질 비결정성 구조로 이루어져 있습니다.
이 낮은 결정성 덕분에 LDPE는 특유의 유연성과 인성을 갖추고 있어 필름, 포장, 용기 등의 용도에 적합합니다. 제어된 온도 상승 동안 재료가 흡수하거나 방출하는 열의 양을 측정하는 시차 주사 열량계(DSC)를 사용하여 LDPE의 결정성을 측정할 수 있으므로 융점 및 연화점을 결정하고 상 전이를 조사할 수 있습니다.
LDPE는 결정성이 낮기 때문에 고결정성 폴리머에 비해 낮은 온도에서 녹기 때문에 사출 성형 및 기타 가공 기술과 같은 공정에 적합합니다.
저밀도 폴리에틸렌의 융점
LDPE의 녹는점은 105~115°C 범위로 밀도가 낮고 유연성이 높습니다.
LDPE의 녹는 온도는 다음을 사용하여 측정할 수 있습니다. 차동 주사 열량계(DSC)를 사용하여 측정할 수 있는데, 이는 제어된 온도 상승 동안 재료가 흡수하거나 방출하는 열의 양을 측정하여 융점 및 연화점을 결정할 수 있습니다.
LDPE는 고유한 유동 특성을 지닌 매우 유연한 소재로 쇼핑백 및 기타 플라스틱 필름과 같은 용도에 특히 적합합니다.
대표적인 예로 수축 필름 생산이 있습니다.
이러한 필름을 제조할 때 LDPE는 일반적으로 녹는점에 가까운 온도(보통 110°C 정도)로 가열합니다.
이 상태에서는 소재가 신축성이 있고 성형이 용이해집니다.
원하는 모양으로 필름이 만들어지면 빠르게 냉각하여 구조를 고정합니다.
히트 건과 같은 열원에 노출되면 LDPE 수축 필름은 약 90°C~110°C 범위의 온도에서 수축하기 시작합니다.
이 수축 과정을 통해 상품을 보호하는 견고한 포장이 만들어집니다.
LDPE의 열 안정성
저밀도 폴리에틸렌은 -50~85°C의 온도 범위에서 열적으로 안정적이며, 산소가 없는 경우 최대 290°C까지 안정적입니다. 이 온도 이상에서는 분해되기 시작하여 저분자 열가소성 제품을 형성합니다.
350°C 이상의 온도에서는 주로 에틸렌 대신 부텐을 포함하는 가스 생성물이 더 많이 형성됩니다. 산소가 존재하면 LDPE는 안정성이 떨어집니다. 분해 거동을 포함한 재료의 열적 특성을 분석할 수 있는 STA PT 1000 또는 Chip-DSC를 사용하여 LDPE의 열 안정성을 측정할 수 있습니다.
LDPE의 열 안정성은 분해되지 않고 넓은 온도 범위를 견딜 수 있기 때문에 식품 보존용 집착 필름 생산과 같은 일상적인 용도로 사용할 수 있습니다. LDPE 집착 필름은 공기와 습기로부터 식품을 효과적으로 보호하여 유통기한을 연장합니다.
LDPE의 열적 특성으로 인해 이 필름은 극한의 온도에 노출되지 않는 한 녹거나 분해되지 않고 전자레인지에서 안전하게 사용할 수 있습니다. 또한 필름 자체와 다른 재료에 쉽게 부착되어 외부 영향에 대한 효과적인 보호막을 형성하고 음식의 풍미를 보존합니다.
저밀도 폴리에틸렌의 유리 전이 온도
The 유리 전이 온도(Tg) 는 약 섭씨 -100도입니다. 이 온도 이하에서는 LDPE가 단단하고 딱딱한 상태가 됩니다.
Tg 이상에서 LDPE는 부드럽고 고무처럼 부드러워집니다.
유리 전이 온도는 LDPE의 기계적 특성과 가공성에 영향을 미치는 중요한 파라미터입니다.
Tg는 다음과 같은 다양한 방법을 사용하여 측정할 수 있습니다. 열역학적 분석(TMA) 및 동적 차동 주사 열량 측정(DSC) 등의 방법으로 측정할 수 있습니다.
A DIL L75 또는 TMA는 재료의 강도 및 성형성과 같은 기계적 특성을 측정하는 데 사용할 수 있습니다. Tg는 LDPE의 가공성과 잠재적 응용 분야를 결정하는 중요한 파라미터입니다.
다양한 유형의 LDPE
분자량과 분기가 다른 다양한 유형의 LDPE로 인해 물리적 특성과 용도가 다른 제품이 만들어집니다.
다음은 LDPE 제품의 몇 가지 구체적인 예와 그 특수한 특성에 대한 설명입니다:
쇼핑백:
- 슈퍼마켓과 상점에서 LDPE로 만든 쇼핑백은 어디에나 있습니다. 강도와 유연성의 적절한 조합으로 다양한 물품을 안전하게 운반할 수 있습니다. LDPE의 낮은 밀도와 유리 전이 온도로 인한 유연성 덕분에 쉽게 접어서 보관할 수 있습니다. 또한, 사용된 LDPE의 인장 강도 덕분에 일반적으로 찢어지지 않습니다.
장난감:
- 많은 어린이 장난감, 특히 목욕 장난감이나 공과 같이 어느 정도의 유연성이 요구되는 장난감은 LDPE로 만들어집니다. LDPE의 내화학성 덕분에 이러한 장난감은 물이나 타액에 닿아도 쉽게 손상되지 않습니다. 또한 LDPE의 부드러움과 유연성 덕분에 부상의 위험도 줄어듭니다.
케이블 덮개:
- LDPE는 주로 전기 절연 특성으로 인해 전기 케이블 절연에 자주 사용됩니다. LDPE 피복은 내부 도체를 물리적 손상으로부터 보호하고 단락을 방지합니다. 또한 LDPE는 유연하기 때문에 케이블이 찢어지거나 변형되지 않고 쉽게 구부려서 설치할 수 있습니다.
LDPE 코팅:
- 코팅된 종이 우유팩과 냉온 음료 컵에 사용됩니다.
LDPE 병:
- 일부 스퀴즈 병(꿀, 겨자), 식품 용기 및 용기 뚜껑에 사용됩니다.
