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Standardthermoplaste - Polyethylen (PE)

Polyethylen (PE)

Auszug aus
Georg Abts

Kunststoff-Wissen für Einsteiger

09/2016, 264 Seiten, € 35,00
ISBN: 978-3-446-45041-7
S. 110-113

Mit rund 30% Anteil an der Gesamtmenge ist Polyethylen der am meisten verwendete Kunststoff. Polyethylen ist ein teilkristalliner und unpolarer Thermoplast. Durch die Wahl der Polymerisationsbedingungen lassen sich Molmasse, Molmassenverteilung, mittlere Kettenlänge und Verzweigungsgrad einstellen.

Typen

Aufgrund der unterschiedlichen Dichte unterscheidet man in vier Haupttypen, wobei die Kurzbezeichnungen nicht immer einheitlich verwendet werden:

  • Polyethylen hoher Dichte (high density), PE-HD oder HDPE
  • Polyethylen mittlerer Dichte (medium density), PE-MD oder MDPE
  • Polyethylen niedriger Dichte (low density), PE-LD oder LDPE
  • lineares Polyethylen mit niedriger Dichte (linear, low density), PE-LLD oder LLDPE

Weitere wichtige Typen sind

  • Polyethylen mit ultrahoher Molmasse (ultra-high molecular weight), PE-UHMW oder UHMWPE
  • Polyethylen mit sehr niedriger Dichte (very low density), PE-VLD oder VLDPE.

Eigenschaften

Die Dichte von PE-VLD liegt zwischen 0,90 und 0,93 g/cm3 ; bei PE-HD zwischen 0,94 und 0,97 g/cm3 .

Die niedrige Dichte der PE-LD-Typen resultiert aus dem hohen Anteil kurz- und langkettiger Verzweigungen, die eine enge Zusammenlagerung der Polymerketten verhindert. Daher haben PE-LD-Typen mit etwa 35% auch einen geringeren Kristallisationsgrad als PE-HD-Typen (etwa 80%). Sie haben auch eine höhere Lichtdurchlässigkeit, die bei dünnen Folien bis zur Transparenz reichen kann. Der höhere Kristallisationsgrad ist auch die Ursache für die höhere Schmelztemperatur von PE-HD.

Festigkeit, Härte und Steifigkeit von PE sind geringer als bei den meisten anderen Thermoplasten, allerdings weist PE hohe Dehnbarkeit und Kälteschlagfestigkeit sowie gutes Gleitreibverhalten auf. Für im Spritzgussverfahren hergestellte Formteile werden Typen mit hoher Molmasse verwendet, wobei PE-HD-UHMW nicht mehr thermoplastisch verarbeitbar ist. PE lässt sich zu sehr festen Verstärkungsfasern verstrecken, die Festigkeit beruht dabei auf einer durch das Verarbeitungsverfahren erzielten extrem hohen Kristallinität. Die maximale Dauergebrauchstemperatur liegt je nach Typ bei etwa 60 bis 85 °C, kurzzeitig sind 80 bis 120 °C möglich (etwa 150 °C bei PE-HD-UHMW).

PE hat gute elektrische Isoliereigenschaften und besitzt eine gute chemische Beständigkeit gegenüber einer Vielzahl von Säuren, Basen, Ölen und Fetten. Während PE-LD nur sehr eingeschränkt gegenüber Kohlenwasserstoffen beständig ist, kann PE-HD auch für Kraftstoffbehälter verwendet werden. Oft werden solche Behälter zusätzlich mit Barrierefolien oder einer Plasmabeschichtung ausgerüstet, da PE eine hohe Gasdurchlässigkeit (Permeation) aufweist. Starke Oxidationsmittel wie hoch konzentrierte anorganische Säuren sowie Halogene greifen PE an. PE ist brennbar und nicht witterungsbeständig, daher sind Additive wie Flammschutzmittel und UV-Absorber erforderlich.

Anwendungsgebiete

Die Hauptanwendung von PE sind Folien und Verpackungen, wie etwa durch Blasformen hergestellte Kanister, einfache Spritzgussteile sowie Rohre und Kabelisolationen. PE-Pulver werden zur Beschichtung von Textilien oder Papier verwendet.

Technische Bedeutung haben folgende Spezialtypen und Copolymere erlangt:

  • chloriertes Polyethylen (PE-C): zur Erhöhung der Flammwidrigkeit von Polyolefinen oder zur Erhöhung der Schlagfestigkeit von Polyvinylchlorid (PVC) , vernetzt als witterungsbeständiges und leicht einfärbbares Elastomer für Kabelmäntel
  • chlorsulfoniertes Polyethylen (CSM), kautschukelastisch, nach Vernetzung für Kabelisolationen, beschichtete Gewebe, Dachfolien, Schlauchdecken und Schlauchboote
  • Ethylen-Vinylacetat-Copolymere (EVAC): bis 10% Vinylacetat für Gewächshausfolien, Rohre, Faltenbälge mit hohem Rückstellvermögen; bis 30% Vinylacetat für thermoplastische Kabelummantelungen; bis etwa 40% Vinylacetat für Klebstoffe; über 40% Vinylacetat vernetzt als Elastomer (EVM) mit sehr hohem Füllstoffanteil fast ausschließlich für Kabelisolationen (FRNC-Kabel)
  • Ethylen-Vinylalkohol-Copolymere (EVOH) mit 53 bis 68% Vinylalkohol haben minimale Gasdurchlässigkeit und werden als so genannte Barrierefolien verwendet
  • vernetztes Polyethylen (PE-X) : Elastomer, Rohre für Warmwasser und Fußbodenheizungen
  • PE-Compounds mit etwa 6% Stärke für biologisch abbaubare Produkte (Tragetaschen, Müllsäcke). Dabei wird nur die Stärke abgebaut, die umhüllende PE-Matrix jedoch nicht. Die bei PE schon vorhandene Empfindlichkeit gegenüber UV-Licht kann aber durch Einbau spezieller, UV-empfindlicher Molekülgruppen weiter erhöht werden, sodass ein fotochemischer Abbau möglich ist.
  • Cycloolefin-Copolymere (COC) werden beispielsweise durch Copolymerisation von Ethylen mit zyklischen Olefinen, wie Norbonen, hergestellt. Teilkristalline Typen weisen eine hohe Wärmeformbeständigkeit und gute chemische Beständigkeit auf.

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Kunststoff-Wissen für Einsteiger

09/2016, 264 Seiten, € 35,00
ISBN: 978-3-446-45041-7
S. 110-113
Weiterführende Information
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