Polietilenos de alto desempenho para filmes agrícolas
Carolina Vieira
Igor Xaia
2
7 bilhões
População mundial em 2017 População mundial em 2040
9 bilhões
Source: ExxonMobil 2018 Outlook for Energy
3
Soluções ExxonMobil parafilmes agrícolas:
• Estufas
• Silo Bolsa
• Mulch
• Silo Fardo
3
Nos últimos 50 anos, filmes plásticos proporcionaram uma enormecontribuição para o progresso da agricultura, gerando melhorias norendimento a partir da influência ou mudança de alguns fatoresestratégicos como luz, água e temperatura.
4
Funcionamento da Estufa
Função:
• Controle do micro clima:
Luz, umidade, temperatura, ambiente químico.
• Proteção contra o ambiente externo:
Radiação solar, chuva, neve, ventos, poeira, insetos.
Vantagens:
• Otimização dos recursos:
Energia, água, defensivos agrícolas.
• Rendimento mais elevado
• Diminuição do tempo de cultivo
• Melhoria das culturas e qualidade das plantas
Temperatura
UVPAR
IV
5
Requisitos dos Filmes
Filmes plásticos permitem a construção de estruturas mais leves e baratas.
Propriedades desejadas:
• Maior duração do filme (boa performance de evelhecimento)
• Elevadas propriedades mecânicas para minimizar danos e prolongar a vida útil do filme.
• Resistência a fluência para reduzir as chances de que o filme se solte, resultando em danos.
• Termicidade para reter o calor criando períodosde crescimento mais longos.
• Propriedades ópticas
Filmes para ambiente externo sãoselecionados por:
• Exposição a luz solar• Temperatura e umidade• Propriedades mecânicas iniciais do filme• Defensivos agrícolas utilizados• Tipo de cultura• Seleção de aditivos• Design da Estufa
Seleção da ResinaDesign da formulação e estruturas
6
Design do filme
Drivers: Aumento da largura do filme Aumento da produtividade Diminuição da dependência de PEBD Redução da espessura
Excelente processabilidade
Resistência do fundido a 190°C
Data from tests performed by or on behalf of ExxonMobil
Evolução dos filmes para estufa
Monocamada Multicamadas
Rico emPEBD
Rico em PE de alto desempenho
ExceedTM XP 6026 performance PEExceedTM XP 6056 performance PE ExceedTM 1018 performance PEC8 ZN LLDPE (1 MI, 0.922d)
7
Seleção da Resina
PEBD: oferece estabilidade do balão
PEBDL Convencional: normalmente utilizadoem blendas para balancear ocusto/desempenho.
Polímeros de alto desempenho* possibilitam:
Filmes mais resistentes para estufas;
Filmes de maior duração;
Oportunidade de redução de espessura;
Excelentes propriedades ópticas.
PEBD
PEBDL
Performance PE
Filme com PEBDL
Filme com polímero de desempenhoEnable™
*ExceedTM XP, ExceedTM and EnableTM performance polymer
8
Portifólio de polietileno de alto desempenho
Exceed™ XP Exceed™
When eXtreme Performance matters, para propriedades
mecânicas e processabilidade
excepcionais
Para elevado desempenho
mecânico e de selagem
combinadas ao melhor
desempenho óptico
Enable™
Para ótimo balanço de processamento e estabilidade do
balão com boas propriedadesProcessabilidade
Pro
pri
ed
ad
es
me
cân
ica
s
PEBDL
PEBDL
blendas PEBD
blendasPEBD
Exceed™
Enable™
Exceed™ XP
ExceedTM XP, ExceedTM and EnableTM performance polymer
9
Enable™ em filmes de 100/80 microns
Tensile at break MD[0-70N]
Tensile at break TD[0-70N]
Elmendorf tear MD[0-600g]
Elmendorf tear TD[0-1750g]
Haze[30-5%]
Dart impact[0-700g]
Estrutura baseada nas excelentes propriedadesmecânicas do polímero Enable™ 2010: • Maior resistência à tração• Maior resistência ao rasgo• Maior resistência ao dardo
Estrutura baseada no conceito de redução de espessura com o polímero Enable™ 2010: • >20% de redução de espessura• Melhoria do impacto ao dardo• Excelente propriedade óptica
Referência 100µm
Enable 2010100µm
Enable 2010D/G – 80µm
Ratio 1 / 1 / 1 1 / 1 / 1 1 / 1 / 1
Skins 80% C4-PEBDL (MI 1.0, 0.918d)20% PEBD (MI 0.33, 0.922d)
80% Enable 201020% PEBD (MI 0.33, 0.922d)
80% Enable 201020% PEBD (MI 0.33, 0.922d)
Core 60% C4-PEBDL (MI 1.0, 0.918d)40% PEBD (MI 0.33, 0.922d)
80% Enable 200520% PEBD (MI 0.33, 0.922d)
80% Enable 200520% PEBD (MI 0.33, 0.922d)
Data from tests performed by or on behalf of ExxonMobil
10
Alto desempenho com o polímero Exceed™ XP
Tensile at break MD[0-115N]
Tensile at break TD[0-110N]
Elmendorf tear MD[0-2300g]
Elmendorf tear TD[0-3600g]
Haze[30-10%]
Dart impact[0-1500g]
O polímero de alta performance Exceed™ XP oferece:• Excelente resistência ao fundido com menor teor de PEBD • Excelente resistência com redução de espessura• Excelente desempenho de envelhecimento
Benefícios e valor potencial:• Oportunidade para redução de espessura ≥ 20%• Melhora significativa das propriedades ópticas. • Excelente resistência mecânica
• Solução utilizando o polímero Exceed™ XP 6026 que possui elevada resistência ao dardo.
• Solução utilizando o polímero Exceed™ XP 6056 que permite elevada taxa de extrusão
Data from tests performed by or on behalf of ExxonMobil
Referência 200µm
Exceed XP 6026 D/G160µm
Ratio 1 / 2 / 1 1 / 2 / 1
Outer35% C8-PEBDL (MI 1.0, 0.920d)65% PEBD (MI 0.33, 0.922d)
100% Exceed XP 6026
Core 35% C8-PEBDL (MI 1.0, 0.920d)65% PEBD (MI 0.33, 0.922d)
60% Enable 200540% PEBD (MI 0.75, 0.923d)
Inner 35% C8-PEBDL (MI 1.0, 0.920d)65% PEBD (MI 0.33, 0.922d)
100% Exceed XP 6026
11
Resultados de envelhecimento dos polímeros de alto desempenho da ExxonMobil
Estudo dos tipos de envelhecimento WOM UV
• Envelhecimento úmido:
• Ciclo com chuva: 102 min a seco seguido por 18 min de spray de água. O ciclo se repetiu por todo o tempo de envelhecimento.
• Sem exposição a pesticidas
• Envelhecimento seco:
• Sem chuvas durante o ciclo (para proteger o equipamento WOM)
• A simulação do perfil do pesticida é exposto na figura
Teste de envelhecimento UV dentro de um WOM de acordo com ISO 4892-2
• Temperatura da câmara de WOM: 38 °C & Umidade: 50% • Radiação : 0.5 W/m2 @ 340 nm • S baseado na simulação de pesticida: Solução de ácido sulfuroso (H2SO3)• Cl baseado na simulação de pesticide: solução de Permethrin• Os testes foram realizados na NORNER (Noruega)
Data from tests performed by or on behalf of ExxonMobil
0
50
100
150
0
1000
2000
3000
0 1000 2000 3000 4000
Exp
osi
ção
tota
l a C
l(p
pm
)
Exp
osi
ção
tota
l a S
(pp
m)
Exposição no WOM (h) * Exposição combinada de S & Cl.
Simulação de exposição a pesticidas (calculado)*
Detalhes das amostras de filmes:
• Amostras de filmes monocamadas• Aditivo (mesmo nível ppm para todas as amostras):
• NOR HALS: 0.9% or 1.2%• UV abs: 0.1%
12
Resultados de envelhecimento do polímero Enable™
Estruturas de filmes para estufas baseadas no polímero EnableTM:
• Excelente resistência ao intemperismo comprovada por ensaios laboratoriais de envelhecimento (envelhecimento úmido*)
- Melhor tenacidade e desempenho de envelhecimento do que PEBD e blendas de PEBD com C4-PEBDL ou C8-PEBDL
- Melhor desempenho óptico
• Os testes de envelhecimento validaram o superior desempenho óptico, mecânico e de envelhecimento do polímero Enable em filmes para estufas certificados pela CAFA.
• A resistência às interpéries de filmescom Exceed™ e Enable™ sãomelhores do que o PEBDL convencional.
• O desempenho do Exceed™ e Enable™ é qualificado para serutilizado em filmes agrícolas devidoa suas propriedades opticas/ mecanicas superiores, assim comoas propriedades de envelhecimento.
-- CAFA Report
300 KLY
300 KLY
Ref 1 (pure LDPE, 180µm, 1% anti-UV)
Ref 2 (LDPE 70% / C4-LLDPE 30%, 180µm, 1% anti-UV)
Ref 3 (LDPE 70% / C8-LLDPE 30%, 180µm, 1% anti-UV)
Film 2 (Enable 2005 80% / LDPE 20%, 180µm, 1% anti-UV)
Film 1 (pure Enable 2005, 180µm, 1% anti-UV)
300 KLY
300 KLY
13
Resultados de envelhecimento do Exceed™ XP
Estruturas de filmes para estufas baseadas no polímero de alto desempenho ExceedTM XP:
• Excelente resistência às interpéries baseada em estudos laboratoriais(envelhecimento úmido). - Melhor resistência e desempenho de envelhecimento em relação
ao C8-PEBDL e blendas PEBDL/PEBD de maior espessura- Melhor e mais estável desempenho óptico;
• Os testes de envelhecimento, certificados pelo CAFA, validaram o melhor desempenho óptico, mecânico e de envelhecimento do ExceedTM XP em filmes para estufas.
Estufas com ExceedTM XP 6056 durante teste de envelhecimento no campo
010203040506070
0 1000 2000 3000 4000Te
nsi
le @
bre
ak-
MD
(M
Pa)
WOM exposure (h)
0
5
10
15
20
25
0 1000 2000 3000 4000
Ha
ze (
%)
WOM exposure (h)
Exceed XP 6026 + 2%UV@80µmExceed XP 6056 + 2%UV@80µmEnable 2005 + 2%UV@80µmC8-mLLDPE + 2%UV@80µm74% C4-LLDPE + 24%LDPE + 2%UV @100µm
300 KLY
300 KLY
14
Impacto da redução da espessura (200 µm vs 160 µm) nos resultados de envelhecimento dos polímeros ExxonMobil
Envelhecimento – UV do filme no ambiente com pesticida (envelhecimento seco*).
0
0,1
0,2
0,3
0 1000 2000 3000 4000 5000
Exposição WOM (h)
Teor de Carbonila - SECO
160 µm
200 µm
160 µm
KLY: 0 85 170 255 340 425
0
20
40
60
80
100
0 1000 2000 3000 4000 5000
Exposição WOM (h)
Elongation @ break-MD (retenção %) - SECO
KLY: 0 85 170 255 340 425
200 µm
160 µm160 µm
Zona de falha do filme+
* Simulação com exposição ao pesticide / sem ciclo de chuvas.
• Desempenho superior com filmes mais finos utilizando as soluções ExxonMobil (ambiente com pesticida)
Polímero de Referência (100% PEBD (0.922d,0.33MI)) – 200 µm filme monoExceed™ XP 6026 – 160 µm filme monoEnable™ 2005 – 160 µm filme mono
+ Zona de falha do filme baseada na BS EN 13206:2017-Todos os filmes contém 1.2% of HALS & 0.1% UV abs (mesmo nível ppm)
ExceedTM XP and EnableTM performance polymer Data from tests performed by or on behalf of ExxonMobil
15
Resultados de envelhecimento dos polímeros ExxonMobil vs C8-PEBDL
Envelhecimento – UV do filme em um ambiente com pesticida (envelhecimento seco*)
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0 1000 2000 3000 4000 5000
Exposição WOM (h)
Teor de Carbonila - SECO
160 µm
160 µm
160 µm
KLY: 0 85 170 255 340 425
0
20
40
60
80
100
0 1000 2000 3000 4000 5000
Exposição WOM (h)
Elongation @ break - MD (retenção %) - SECO
KLY: 0 85 170 255 340 425
160 µm
160 µm160 µm
Zona de falha do filme +
• Desempenho superior com filmes mais finos utilizando polímeros ExxonMobil (ambiente com pesticida).
Polímero de Referência (100% C8-PEBDL (0.920d,1MI)) – 160 µm filme monoExceed™ XP 6026 – 160 µm filme monoEnable™ 2005 – 160 µm filme mono
ExceedTM XP and EnableTM performance polymer Data from tests performed by or on behalf of ExxonMobil
* Simulação com exposição ao pesticida / sem ciclo de chuvas
+ Zona de falha do filme baseada na BS EN 13206:2017-Todos os filmes contém 1.2% of HALS & 0.1% UV abs (mesmo nível ppm)
16
Impacto da redução de espessura (150 µm vs 120 µm) nos resultados de envelhecimento dos polímeros ExxonMobil
Envelhecimento – UV do filme em um ambiente com pesticida (envelhecimento seco*)
0
0,1
0,2
0,3
0 1000 2000 3000 4000 5000
Exposição WOM (h)
Teor de Carbonila - SECO
120 µm
150 µm
KLY: 0 85 170 255 340 425
0
20
40
60
80
100
0 1000 2000 3000 4000 5000
Exposição WOM (h)
Elongation @ break - MD (retenção %) - SECO
KLY: 0 85 170 255 340 425
150 µm
120 µm
Zona de falha do filme+
• Desempenho superior com filmes finos utilizando polimeros ExxonMobil (ambientecom pesticida).
Polímero de Referência (100% LDPE (0.922d,0.33MI)) – 150 µm filme monoExceed™ XP 6026 – 120 µm filme mono
ExceedTM XP performance polymer Data from tests performed by or on behalf of ExxonMobil
* Simulação com exposição ao pesticide / sem ciclo de chuvas.
+ Zona de falha do filme baseada na BS EN 13206:2017-Todos os filmes contém 1.2% of HALS & 0.1% UV abs (mesmo nível ppm)
Obrigado!
Dúvidas?
20
Test Test method based on
MI (Melt Index) ASTM D-1238
Melt Strength ExxonMobil method
Melt Viscosity (SAOS) ExxonMobil method
Density ASTM D-4703 / D-1505
Haze ASTM D-1003
Light Transmission Rate ASTM D-1003
Thermicity (IR Transmittance) ExxonMobil method
Tensile at Break ASTM D-882
Elongation at Break ASTM D-882
Elmendorf Tear ASTM D-1922
Dart Impact ASTM D-1709
Creep Resistance ExxonMobil method
Lab UV Aging Test
• Tensile Test• Carbonyl Test
ISO 4892-2 at Norner
• ISO 527-3• Norner method M730849 – based on FTIR technique
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