PE Polietylen

O LDPE – polietylenie o małej gęstości

Polietylen LDPE charakteryzuje się wysokim stopniem rozgałęzienia łańcuchów (zarówno krótko-, jak i długołańcuchowego). Jest to jeden z najprostszych i najbardziej powszechnych polimerów. W związku z tym oddziaływania międzycząsteczkowe są słabsze, gdyż siły przyciągania typu dipol chwilowy – dipol indukowany są mniej intensywne. Skutkuje to mniejszą wytrzymałością na rozciąganie oraz większą ciągliwością materiału. LDPE wytwarza się w procesie polimeryzacji wolnorodnikowej. Wysoki stopień rozgałęzienia długich łańcuchów nadaje stopionemu LDPE unikalne i pożądane właściwości reologiczne (płynięcia). Materiał ten znajduje zastosowanie zarówno w produkcji sztywnych pojemników, jak i wyrobów foliowych, takich jak torby plastikowe czy folie opakowaniowe.
Polietylen LDPE należy do tworzyw sztucznych najczęściej wytwarzanych na skalę przemysłową. Poszczególne rodzaje polietylenu klasyfikuje się według ich gęstości. Polietylen o małej gęstości (ang. *Low-Density Polyethylene*), czyli odmiana o gęstości w przedziale 0,91–0,94 g/cm³, jest powszechnie określany skrótem LDPE. Materiał ten wykorzystuje się głównie do produkcji opakowań. W 2013 roku globalne przychody z tytułu sprzedaży LDPE wyniosły niemal 33 mld USD, a prognozy rynkowe zakładają wzrost sprzedaży o 1,5% rocznie do 2021 roku.
LDPE jest najczęściej wykorzystywany do produkcji folii. Około 63% całkowitego popytu wiąże się z wytwarzaniem folii, przy czym największy udział w tym segmencie rynku mają folie opakowaniowe. Na kolejnych miejscach pod względem zapotrzebowania plasują się torby i worki oraz inne rodzaje folii. Do pozostałych istotnych zastosowań należą sztywne opakowania oraz wyroby budowlane. W skali globalnej największy potencjał wzrostu w najbliższych latach wykazuje segment wyrobów budowlanych, co wynika z nowych inwestycji w infrastrukturę. Z kolei w Azji największy potencjał wzrostu wiąże się z foliami – a w szczególności z foliami opakowaniowymi z LDPE – ponieważ kraje azjatyckie w coraz większym stopniu przyjmują zachodnie standardy pakowania żywności.
W ujęciu globalnym najpopularniejszą technologią przetwarzania LDPE jest wytłaczanie folii. Pozostałe technologie – takie jak powlekanie metodą wytłaczania, formowanie wtryskowe oraz inne procesy, np. formowanie z rozdmuchem i formowanie rotacyjne – odpowiadają łącznie za zaledwie 37% rynku. W poszczególnych regionach świata występują jedynie niewielkie różnice w zakresie stosowanych technologii przetwórczych. Na przykład w Ameryce Północnej nieproporcjonalnie często stosuje się powlekanie metodą wytłaczania, podczas gdy w krajach Europy Wschodniej duże ilości LDPE wykorzystuje się nie tylko do wytłaczania folii, ale także w procesie formowania wtryskowego.

Tworzywa sztuczne zyskały na znaczeniu w okresie II wojny światowej – początkowo jako materiał do powlekania kabli podwodnych, a następnie jako kluczowy izolator w tak istotnych zastosowaniach wojskowych, jak kable radarowe. Dopiero po zakończeniu wojny zniesiono ograniczenia w dystrybucji tego tworzywa i udostępniono je do użytku konsumenckiego. Od tego momentu jego popularność – zarówno w zastosowaniach konsumenckich, jak i przemysłowych – rosła tak gwałtownie, że polietylen stał się pierwszym tworzywem sztucznym w USA, którego roczna sprzedaż przekroczyła miliard funtów. Do dziś pozostaje on tworzywem produkowanym w największych ilościach na świecie. Polietylen znajduje szerokie i różnorodne zastosowanie, m.in. w produkcji folii opakowaniowych, worków na śmieci, pokrowców na odzież i toreb na zakupy, a także formowanych artykułów gospodarstwa domowego, zabawek, pojemników, rur, beczek, zbiorników paliwa, powłok ochronnych i wielu innych wyrobów. Polietylen to żywica termoplastyczna otrzymywana w procesie polimeryzacji gazowego etylenu [C₂H₄]. Polimery etylenu o niskiej masie cząsteczkowej to ciecze stosowane jako środki smarne; polimery o średniej masie to woski mieszalne z parafiną; natomiast polimery o wysokiej masie cząsteczkowej (powyżej 6000) stanowią materiał wykorzystywany w przemyśle tworzyw sztucznych.

Polimery o gęstości w zakresie od ok. 0,910 do 0,925 określa się mianem polimerów o niskiej gęstości; te o gęstości od 0,926 do 0,940 to polimery o średniej gęstości, a te o gęstości od 0,941 do 0,965 i wyższej – polimery o wysokiej gęstości. Odmiany o niskiej gęstości powstają w procesie polimeryzacji przebiegającym w bardzo wysokich temperaturach i pod bardzo wysokim ciśnieniem, natomiast odmiany o wysokiej gęstości wytwarza się w stosunkowo niskich temperaturach i pod niższym ciśnieniem. Stosunkowo nowy rodzaj tworzywa, zwany liniowym polietylenem o niskiej gęstości (LLDPE), produkuje się różnymi metodami: w fazie gazowej, w roztworze, metodą zawiesinową lub w procesie wysokociśnieniowym. Wysokowydajny układ katalityczny wspomaga polimeryzację etylenu i pozwala na prowadzenie procesu w niższych temperaturach i pod niższym ciśnieniem niż w przypadku produkcji konwencjonalnego polietylenu o niskiej gęstości. Duże znaczenie komercyjne mają kopolimery etylenu z octanem winylu, akrylanem etylu oraz kwasem akrylowym.