Lineares Polyethylen niedriger Dichte unterscheidet sich strukturell von allgemeinem Polyethylen niedriger Dichte, da es keine langkettigen Verzweigungen aufweist. Die Linearität von LLDPE hängt von den unterschiedlichen Herstellungs- und Verarbeitungsprozessen von LLDPE und LDPE ab. LLDPE wird üblicherweise durch Copolymerisation von Ethylen und höheren Alpha-Olefinen wie Buten, Hexen oder Octen bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck hergestellt. Das durch den Copolymerisationsprozess hergestellte LLDPE-Polymer hat eine engere Molekulargewichtsverteilung als allgemeines LDPE und weist gleichzeitig eine lineare Struktur auf, die ihm andere rheologische Eigenschaften verleiht.
Schmelzflusseigenschaften
Die Schmelzflusseigenschaften von LLDPE sind an die Anforderungen des neuen Verfahrens angepasst, insbesondere an die Folienextrusion, die hochwertige LLDPE-Produkte produzieren kann. LLDPE wird in allen traditionellen Polyethylenmärkten eingesetzt. Dank verbesserter Dehn-, Penetrations-, Schlag- und Reißfestigkeit eignet sich LLDPE für Folien. Seine ausgezeichnete Spannungsrissbeständigkeit, Schlagzähigkeit bei niedrigen Temperaturen und seine Verzugsfestigkeit machen LLDPE attraktiv für Rohr-, Plattenextrusions- und alle Formanwendungen. Neueste Anwendungen von LLDPE sind Mulch für Mülldeponien und die Auskleidung von Abwasserteichen.
Produktion und Eigenschaften
Die LLDPE-Herstellung beginnt mit Übergangsmetallkatalysatoren, insbesondere vom Ziegler- oder Phillips-Typ. Neue Verfahren auf Basis von Cycloolefin-Metallderivatkatalysatoren sind eine weitere Option für die LLDPE-Herstellung. Die Polymerisation 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 Partikelform vor und kann als Pulver verkauft oder zu Pellets weiterverarbeitet werden. Eine neue Generation von Super-LLDPE auf Basis von Hexen und Octen wurde von Mobile, Union Carbide entwickelt. Unternehmen wie Novacor und Dow Plastics kamen auf den Markt. Diese Materialien weisen eine hohe Zähigkeitsgrenze auf und bieten neues Potenzial für Anwendungen zur automatischen Beutelentnahme. In den letzten Jahren ist auch PE-Harz mit sehr geringer Dichte (Dichte unter 0,910 g/cm³) auf den Markt gekommen. VLDPE weist eine Flexibilität und Weichheit auf, die LLDPE nicht erreichen kann. Die Eigenschaften von Harzen spiegeln sich im Allgemeinen in Schmelzindex und Dichte wider. Der Schmelzindex spiegelt das durchschnittliche Molekulargewicht des Harzes wider und wird hauptsächlich durch die Reaktionstemperatur gesteuert. Das durchschnittliche Molekulargewicht ist unabhängig von der Molekulargewichtsverteilung (MWD). Die Katalysatorauswahl 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 steuert 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 hat lange Verzweigungen, während lineares LDPE nur kurze Verzweigungen hat.
Verarbeitung
Sowohl LDPE als auch LLDPE weisen eine ausgezeichnete Rheologie bzw. einen hervorragenden Schmelzfluss auf. LLDPE ist aufgrund seiner engen Molekulargewichtsverteilung und der kurzen Kettenverzweigungen weniger scherempfindlich. Beim Scheren (z. B. bei der Extrusion) behält LLDPE eine höhere Viskosität und ist daher schwieriger zu verarbeiten als LDPE mit gleichem Schmelzindex. Bei der Extrusion ermöglicht die geringere Scherempfindlichkeit von LLDPE eine schnellere Spannungsrelaxation der Polymermolekülketten und somit eine geringere Empfindlichkeit der physikalischen Eigenschaften gegenüber Änderungen des Aufblasverhältnisses. Bei der Schmelzdehnung variiert LLDPE unter verschiedenen Dehnungen. Im Allgemeinen hat es bei hoher Geschwindigkeit eine geringere Viskosität. Das heißt, es verfestigt sich beim Dehnen nicht wie LDPE. Die Viskosität steigt mit der Deformationsrate von Polyethylen an. LDPE zeigt einen überraschenden Viskositätsanstieg, der durch die Verwicklung der Molekülketten verursacht wird. Dieses Phänomen wird bei LLDPE nicht beobachtet, da das Fehlen langer Kettenverzweigungen das Polymer frei von Verwicklungen hält. Diese Eigenschaft ist für Dünnschichtanwendungen äußerst wichtig, da LLDPE-Folien problemlos dünnere Folien herstellen können und dabei dennoch eine hohe Festigkeit und Zähigkeit behalten. Die rheologischen Eigenschaften von LLDPE lassen sich als „steif bei Scherung“ und „weich bei Dehnung“ zusammenfassen.
Veröffentlichungszeit: 21. Oktober 2022