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Standardthermoplaste - Polyethylen (PE)

Verarbeitung von Polyethylen

Auszug aus

Saechtling Kunststoff Taschenbuch

Herausgeber: Erwin Baur, Tim A. Osswald, Natalie Rudolph, Hansjürgen Saechtling
10/2013, 883 Seiten, € 39,99
ISBN: 978-3-446-43729-6
S. 434-436

PE ist unkritisch in der Verarbeitung. Entsprechend der Variationsbreite der PE-Typen decken sie einen weiten Bereich der Verarbeitungsbedingungen ab. Für bestimmte Anwendungen und Verfahren kommen Spezialtypen mit besonderen Verarbeitungscharakteristiken zum Einsatz.

Im Spritzgießverfahren liegen die Massetemperaturen für PE-LD bei 160 bis 260 °C, für PE-HD bei 260 bis 300 °C und die Werkzeugtemperaturen entsprechend bei 50 bis 70 °C bzw. bei 30 bis 70 °C. Für Massenproduktionen werden leichtfließende Typen eingesetzt. Die Dichte und damit auch die Schwindung der Formteile ist bei diesen teilkristallinen Kunststoffen stark von der Temperaturführung bis zur Entformung abhängig.

Schnell abgekühlte Formteile weisen eine geringe Kristallinität, minimale Verarbeitungsschwindung aber auch eine hohe Nachschwindung infolge einer Nachkristallisation bei erhöhten Temperaturen auf. Die Folgen können Verzug und Spannungsrissbildung durch eingefrorene Spannungen sein. In dieser Hinsicht verhalten sich PE-Typen mit geringer Schmelze- Fließrate günstiger. Gegen die sog. Angusssprödigkeit infolge hoher Molekülorientierung helfen eine Erhöhung der Massetemperatur und Formmassen mit höchster Fließrate.

Nur Spezialtypen aus PE-HD-UHMW sind im Spritzgießen (Formteile bis ca. 1 kg) verarbeitbar. Sie erfordern wegen der schlechten Fließfähigkeit Maschinen mit hohen verfügbaren Spritzdrücken (ca. 1.100 bar), den Verzicht auf Rückströmsperren, möglichst genutete Einzugszonen und kurze Fließwege. Die Verarbeitungstemperaturen betragen bis zu 240 bis 300 °C, die Werkzeugtemperatur liegt zwischen 70 und 80 °C.

PE-LLD ist schwieriger zu verarbeiten als PE-LD. Es gilt: höhere Schnecken-Antriebsleistung, geringerer Ausstoß, ungünstigeres Schwindungsverhalten.

Für das Blasformen sind PE-Typen mit höherer Schmelzeviskosität erforderlich, die eine ausreichende Schmelzefestigkeit zur Verhinderung des Abreißens der Vorformlinge unter dem Eigengewicht aufweisen. Die Schmelze- und Werkzeugtemperaturen liegen bei 140 °C (PE-LD) und 160 bis 190 °C (PE-HD). PE-LLD ist wegen der engen Molmasseverteilung und der damit verbundenen größeren Schmelzeviskosität weniger für das Blasformen geeignet, gut dagegen für das Rotationsgießen.

Im Extrusionsverfahren wird PE-LD bei Massetemperaturen von 140 bis 210 °C (Filme, Rohre), 230 °C (Kabelummantelungen) und 350 °C (Beschichtungen) verarbeitet. Bei PE-HD liegen die Temperaturen um 20 bis 40 K höher. Aus diesen Formmassen werden auch Tafeln und Monofile hergestellt. Aus PE-HD-UHMW werden über die Hochdruckplastifizierung (2.000 bis 3.000 bar) mit taktweise arbeitenden Zwillingsextrudern (Ram-Extruder) Profile gefertigt. Auch gleichlaufende Doppelschneckenextruder, die mit ca. 10 min–1 arbeiten, sind hierfür geeignet (Massetemperatur 180 bis 200 °C).

Die Extrusion von PE-LLD liefert auf Extrudern, die für PE-LD ausgelegt wurden, einen um 20 bis 30 % geringeren Ausstoß. Dieser Nachteil wird durch eine erforderliche Reduzierung der Schneckenlänge von 30 D auf 25 bis 20 D und der Drehzahlen um 50 % bewirkt. Maßnahmen zum Ausgleich des Durchsatzverlustes sind die Verwendung von Schnecken größeren Durchmessers, die Erhöhung der Gangtiefe der Schnecke und die Vergrößerung des Düsenspaltes. Die optimale Massetemperatur liegt bei 210 bis 235 °C, für die Filmextrusion bei 250 bis 280 °C.

Durch ein absatzweises gesteuertes, 30faches Verstrecken von Spinnfasern unter Bedingungen, die zur fast einkristallartigen Ausrichtung der Kristallite führen, erhält man extrem feste Verstärkungsfasern mit Festigkeiten von 1 bis 5 GPa, E-Moduln von 50 bis 150 GPa und Reißdehnungen von ca. 5 %.

Durch Abscheiden von PE aus Lösungen unter Scherung werden zellstoffähnliche, fibrillierte Fasern, sog. Fibride, erzeugt.

Nach dem Neopolen-Verfahren werden vorgeschäumte Partikel, die aus einer treibmittelhaltigen Schmelze durch Heißabschlag gewonnen werden, zu Formblöcken oder Formteilen im Partikel-Schäumverfahren mit Dampf gesintert, PE-E (E = expandiert).

Durch Pressen werden einfache Formteile bei einem Druck von 2 bis 5 bar hergestellt. Elektrisch leitfähig eingestellte Massen können schnell durch einen Stromdurchgang aufgeheizt werden. PE-HD und PE-LD können bei 105 bis 140 °C verpresst werden.

In der Pulvertechnik (Rotationsschmelzen, Wirbelsintern) verwendet man Pulver mit 30 bis 800 µm Korndurchmesser aus PE-Sorten mit Rohdichten von 0,92 bis 0,95 g/cm 3 und geringen Volumen-Fließraten, während solche mit einem besseren Fließverhalten für Rückenbeschichtungen von Teppichen und für Aufbügelstoffe verwendet werden. Umgefällte PE Pulver mit gleichmäßigen Korngrößen von ca. 50 µm eignen sich zum elektrostatischen Beschichten von Metallen oder Geweben, noch feinere Partikel (8 bis 30 µm) sind z. B. für die Papierverarbeitung im Holländer oder in Druckfarben dispergierbar.

Auszug aus

Saechtling Kunststoff Taschenbuch

Herausgeber: Erwin Baur, Tim A. Osswald, Natalie Rudolph, Hansjürgen Saechtling
10/2013, 883 Seiten, € 39,99
ISBN: 978-3-446-43729-6
S. 434-436
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