Vergleich von LLDPE und LDPE.

Lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE) unterscheidet sich strukturell von herkömmlichem Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), da es keine langkettigen Verzweigungen aufweist. Die Linearität von LLDPE hängt von den unterschiedlichen Herstellungs- und Verarbeitungsprozessen ab. LLDPE wird üblicherweise durch Copolymerisation von Ethylen und höheren α-Olefinen wie Buten, Hexen oder Octen bei niedrigeren Temperaturen und Drücken hergestellt. Das durch Copolymerisation gewonnene LLDPE-Polymer besitzt eine engere Molekulargewichtsverteilung als herkömmliches LDPE und gleichzeitig eine lineare Struktur, die ihm andere rheologische Eigenschaften verleiht.

Schmelzfließeigenschaften

Die Schmelzfließeigenschaften von LLDPE sind optimal auf die Anforderungen neuer Verfahren, insbesondere der Folienextrusion, abgestimmt, wodurch hochwertige LLDPE-Produkte hergestellt werden können. LLDPE findet in allen traditionellen Anwendungsbereichen für Polyethylen Verwendung. Dank seiner verbesserten Dehn-, Durchstoß-, Schlag- und Reißfestigkeit eignet sich LLDPE hervorragend für Folien. Seine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion, Tieftemperaturschlagfestigkeit und Verzugsbeständigkeit macht LLDPE attraktiv für Rohre, Plattenextrusion und alle Formgebungsanwendungen. Eine neue Anwendung von LLDPE ist die Verwendung als Mulchmaterial für Deponien und als Auskleidung für Abwasserteiche.

Herstellung und Eigenschaften

Die Herstellung von LLDPE beginnt mit Übergangsmetallkatalysatoren, insbesondere vom Ziegler- oder Phillips-Typ. Neue Verfahren auf Basis von Cycloolefin-Metallderivat-Katalysatoren stellen eine weitere Option für die LLDPE-Produktion dar. Die eigentliche Polymerisationsreaktion kann in Lösungs- und Gasphasenreaktoren durchgeführt werden. Typischerweise wird Octen in einem Lösungsphasenreaktor mit Ethylen und Buten copolymerisiert. Hexen und Ethylen werden in einem Gasphasenreaktor polymerisiert. Das im Gasphasenreaktor hergestellte LLDPE-Harz liegt in partikelförmiger Form vor und kann als Pulver verkauft oder zu Granulat weiterverarbeitet werden. Eine neue Generation von Super-LLDPE auf Basis von Hexen und Octen wurde von Mobile, Union Carbide und Unternehmen wie Novacor und Dow Plastics entwickelt. Diese Materialien weisen eine hohe Zähigkeit auf und bieten neues Potenzial für Anwendungen mit automatischer Beutelentnahme. In den letzten Jahren sind auch PE-Harze mit sehr niedriger Dichte (Dichte unter 0,910 g/cm³) auf den Markt gekommen. VLDPE bietet Flexibilität und Weichheit, die LLDPE nicht erreichen kann. Die Eigenschaften von Harzen spiegeln sich im Allgemeinen im Schmelzindex und der Dichte wider. Der Schmelzindex gibt das mittlere Molekulargewicht des Harzes wieder und wird primär durch die Reaktionstemperatur bestimmt. Das mittlere Molekulargewicht ist unabhängig von der Molekulargewichtsverteilung (MWD). Die Wahl des Katalysators beeinflusst die MWD. ​​Die Dichte wird durch die Comonomerkonzentration in der Polyethylenkette bestimmt. Die Comonomerkonzentration steuert die Anzahl der kurzen Kettenverzweigungen (deren Länge vom Comonomertyp abhängt) und somit die Harzdichte. Je höher die Comonomerkonzentration, desto geringer die Harzdichte. Strukturell unterscheidet sich LLDPE von LDPE in Anzahl und Art der Verzweigungen: Hochdruck-LDPE weist lange Verzweigungen auf, während lineares LDPE nur kurze Verzweigungen besitzt.

Verarbeitung

Sowohl LDPE als auch LLDPE weisen ausgezeichnete rheologische Eigenschaften bzw. Schmelzfließeigenschaften auf. LLDPE ist aufgrund seiner engen Molekulargewichtsverteilung und der kurzen Kettenverzweigungen weniger scherempfindlich. Bei Schervorgängen (z. B. Extrusion) behält LLDPE eine höhere Viskosität und ist daher schwieriger zu verarbeiten als LDPE mit demselben Schmelzindex. Die geringere Scherempfindlichkeit von LLDPE ermöglicht bei der Extrusion eine schnellere Spannungsrelaxation der Polymerketten und somit eine geringere Empfindlichkeit der physikalischen Eigenschaften gegenüber Änderungen des Aufblasverhältnisses. Bei der Schmelzdehnung variiert LLDPE unter verschiedenen Dehnungen. Im Allgemeinen weist es bei höheren Geschwindigkeiten eine niedrigere Viskosität auf. Das heißt, es verfestigt sich beim Dehnen nicht wie LDPE. Die Viskosität steigt mit der Deformationsrate von Polyethylen. LDPE zeigt einen überraschenden Viskositätsanstieg, der durch die Verknäuelung von Molekülketten verursacht wird. Dieses Phänomen tritt bei LLDPE nicht auf, da das Fehlen langer Kettenverzweigungen das Polymer vor Verknäuelungen schützt. Diese Eigenschaft ist für Dünnschichtanwendungen äußerst wichtig, da LLDPE-Folien leichter dünner hergestellt werden können und gleichzeitig eine hohe Festigkeit und Zähigkeit beibehalten. Die rheologischen Eigenschaften von LLDPE lassen sich zusammenfassen als „schersteif“ und „dehnungsweich“.