PE - Polietileno

O polietileno é um polímero parcialmente cristalino, flexível, cujas propriedades são fortemente influenciadas pelas quantidades relativas das fases amorfa e cristalina.

Os polietilenos são inertes em comparação com a maioria dos produtos químicos comuns, devido à sua natureza parafínica, seu alto peso molecular e sua estrutura parcialmente cristalina. A temperaturas abaixo de 60°C, são parcialmente solúveis em todos os solventes.

Em condições normais, os polímeros etilênicos não são tóxicos, e podem até ser usados em contato com alimentos e produtos farmacêuticos, no entanto, certos aditivos podem ser agressivos. No passado, o polietileno era classificado por sua densidade e pelo tipo de processo usado em sua fabricação. Atualmente, os polietilenos são mais apropriadamente descritos como polietilenos de cadeia ramificada e linear.

Dependendo das condições de reação e do sistema catalítico usado na polimerização, cinco tipos diferentes de polietileno podem ser produzidos:

• Polietileno de baixa densidade (LDPE)
• Polietileno de alta densidade (HDPE)
• Polietileno linear de baixa densidade (LLDPE)
• Polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE)
• Polietileno de densidade ultra baixa (ULDPE)

LDPE – Polietileno de Baixa Densidade

O processo de produção de LDPE usa pressões entre 1000 e 3000 atmosferas e temperaturas entre 100 e 300°C. Temperaturas acima de 300°C geralmente não são usadas porque o polímero tende a se degradar. Vários iniciadores (peróxidos orgânicos) foram usados, no entanto, o oxigênio é o principal. A reação é altamente exotérmica e, portanto, uma das principais dificuldades do processo é a remoção do excesso de calor do meio de reação. Esta natureza altamente exotérmica da reação a altas pressões leva a uma grande quantidade de ramificações de cadeias, o que tem uma relação importante com as propriedades das atividades do polímero.

O LDPE tem uma combinação única de propriedades: tenacidade, alta resistência ao impacto, alta flexibilidade, não tóxico, transparente, boa processabilidade, estabilidade e excelentes propriedades elétricas.

Apesar de ser altamente resistente à água e algumas soluções aquosas a altas temperaturas, o LDPE é atacado lentamente por agentes oxidantes. A permeabilidade à água do LDPE é baixa em comparação com outros polímeros. A permeabilidade a compostos orgânicos polares como álcool ou éster é muito menor do que para compostos orgânicos não polares como heptano ou éter dietílico.

O LDPE pode ser processado por extrusão, moldagem por sopro e moldagem por injeção. É aplicado em filmes para embalagem industrial e agrícola, filmes para embalagem de alimentos, laminação, brinquedos, utensílios domésticos, revestimento de fios e cabos, tubos e mangueiras.

LLDPE – Polietileno Linear de Baixa Densidade

O polietileno linear de baixa densidade (LLDPE) é um copolímero de etileno com uma α-olefina (propileno, 1-buteno, 1-hexeno ou 1-octeno). O LLDPE tem estrutura molecular linear com ramificações curtas e distribuição de peso molecular estreita em comparação com polietileno de baixa densidade (LDPE).

As ramificações de cadeia curta têm influência tanto em LLDPE quanto em LDPE, na morfologia e em algumas propriedades físicas como rigidez, densidade, dureza e resistência à tração.

As propriedades dos filmes de LLDPE são atribuídas à sua linearidade e cristalinidade. A estrutura molecular do LLDPE é essencialmente linear devido ao tipo de catalisador usado. Sua cristalinidade, embora muito menor que HDPE, é maior que LDPE. Esta maior cristalinidade além das cadeias poliméricas lineares, afetam positivamente as propriedades mecânicas dos filmes sem causar uma diminuição em suas características ópticas. Comparado ao HDPE, o LLDPE apresenta resistência à tração e dureza mais baixas à medida que o conteúdo de ramificações aumenta, e exibe maior resistência ao impacto e ao rasgo (filmes).

O LLDPE é um termoplástico com alta capacidade de selagem térmica, sendo amplamente usado em embalagem de produtos básicos, substituindo o LDPE em várias aplicações.

É usado em filmes para uso industrial, fraldas descartáveis e absorventes em geral, brinquedos, farmacêutico e hospitalar, revestimento de fios e cabos.

A extrusão de filme tubular fornece materiais para embalagem. Em misturas com HDPE ou LDPE, o LLDPE é usado em sacos industriais, embalagem de alimentos e filme agrícola. A extrusão de filme fundido fornece produtos para uso em plástico bolha.

O LLDPE pode ser usado para tampas de injeção para uso doméstico, recipientes, artigos flexíveis e peças de uso geral.

HDPE – Polietileno de Alta Densidade

A linearidade das cadeias e, consequentemente, a maior densidade do HDPE tornam a orientação, alinhamento e empacotamento das cadeias mais eficientes; forças intermoleculares (Van der Waals) podem atuar mais intensamente e, como consequência, a cristalinidade é maior do que no caso do LDPE. Sendo maior cristalinidade, a fusão pode ocorrer a temperatura mais alta.

Devido à cristalinidade e à diferença no índice de refração entre as fases amorfas e cristalinas, os filmes de HDPE (obtidos via Ziegler-Natta ou Phillips) são translúcidos finos, menos transparentes que LDPE (obtidos via radicais livres) e menos do que cristalinos.

Enquanto as propriedades elétricas são pouco afetadas pela densidade e pelo peso molecular do polímero, as propriedades mecânicas sofrem forte influência do peso molecular, do conteúdo de ramificações, da estrutura morfológica e da orientação.

A orientação das cadeias poliméricas aplica um forte efeito às propriedades mecânicas do polímero. Materiais fabricados com HDPE altamente orientado são cerca de dez vezes mais resistentes do que aqueles feitos de polímero não orientado, uma vez que a orientação aumenta o empacotamento de cadeias e, consequentemente, aumenta a rigidez do polímero.

Em geral, o HDPE tem baixa reatividade química.

À temperatura ambiente, o HDPE não é solúvel em nenhum solvente, embora muitos solventes como o xileno, por exemplo, causem um efeito de inchamento. A altas temperaturas, dissolve-se em alguns hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos HDPE. O HDPE é relativamente resistente ao calor.

O HDPE é aplicável em diferentes segmentos da indústria de processamento de plásticos, cobrindo o processamento de moldagem por sopro, extrusão e moldagem por injeção.

Injeção

Através do processo de injeção, o HDPE é usado para fazer baldes, bandejas, banheiras, brinquedos, recipientes de alimentos, assentos de vasos sanitários, bandejas, tampas e garrafas, caixas, tanques de água, entre outros.

Moldagem por Sopro

Para o processo de sopro, as resinas HDPE oferecem uma excelente combinação de rigidez e resistência ao fissuramento por estresse ambiental, tornando-as os materiais para várias aplicações em recipientes industriais, domésticos, garrafas, tambores, etc.

Extrusão

Para extrusão, o HDPE é recomendado para isolamento de fios e cabos, sacos de freezer, revestimento de tubos metálicos, tubos para esgoto e distribuição de gás, esgoto sanitário, sacos de lixo, sacolas de supermercado, etc.

Algumas indústrias brasileiras já estão explorando um novo mercado, desenvolvendo um grau específico de HDPE para moldagem por sopro de tanques de combustível.

HDPE e LDPE têm muitas aplicações comuns, mas em geral, HDPE é mais duro e resistente e LDPE é mais flexível e transparente. Um exemplo da relação de dureza e flexibilidade é o fato de que HDPE é usado para fazer tampas rosqueadas (rígidas) e LDPE tampas sem rosca (flexíveis).

UHMWPE – Polietileno de Peso Molecular Ultra Alto

O processo de polimerização de UHMWPE usa um catalisador Ziegler-Natta semelhante ao usado para HDPE convencional.

O UHMWPE é semelhante ao HDPE (de 0,93 a 0,94 g/cm³), branco opaco, com uma temperatura de transição vítrea (Tg) de -100°C e -125°C e uma temperatura de fusão (Tm) de 135°C, cristalinidade de cerca de 45%.

Baseado em cadeia molecular longa, alta densidade e ausência de ramificações em sua estrutura dão ao UHMWPE propriedades como resistência à abrasão maior do que outros termoplásticos, boa resistência à corrosão, alta resistência à fadiga cíclica, alta resistência ao impacto, alta resistência ao fissuramento tenso, alta resistência química, alta dureza e baixo coeficiente de fricção.

As características de resistência à abrasão, impacto e químicos, autolubrificação, baixo coeficiente de fricção, absorção de ruído e outras já mencionadas, tornam o UHMWPE particularmente adequado para uso em diversas aplicações:

• Mineração: revestimentos, misturadores, raspadores, rolamentos e tubos
• Indústria química: tubos, bombas, válvulas, filtros, juntas, misturadores, revestimento de tanques metálicos e de concreto
• Indústria de bebidas e alimentos: embalagem automática, transportadores, rolos, bicos de enchimento, bombas
• Celulose e Papel: tampas de caixas de sucção e perfis
• Indústria Têxtil: guias, rolamentos e redutores de ruído
• Outras aplicações: transportadores industriais, artigos esportivos, artigos cirúrgicos e ortopédicos

ULDPE – Polietileno de Densidade Ultra Baixa

É um polietileno com densidade aproximadamente igual a 0,865 g/cm³ e oferece maior resistência, maior flexibilidade e melhores propriedades ópticas em comparação com LLDPE.

O principal uso de ULDPE é como resina modificadora, particularmente para polietileno de alta densidade (HDPE), polietileno de baixa densidade (LDPE) e polipropileno (PP). Adicionar ULDPE a polietilenos e PP melhora a resistência ao impacto, flexibilidade e resistência ao rasgo desses polímeros.

Essas resinas são ideais para produzir filmes para embalagem de líquidos, porque além de prevenir vazamentos e derramamentos, a embalagem tem alta resistência ao rasgo. O processamento de filmes fundidos é feito por sopro ou extrusão.