polietilenos de alto desempenho para filmes...

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)


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


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

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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)


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%

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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

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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

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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

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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)


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


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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)


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.


Obrigado!

Dúvidas?

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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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