Kennen Sie Ihre Materialien:Polyethylen (PE)

Polyethylen (PE) ist ein variabel kristalliner Thermoplast, der für seine Vielseitigkeit bekannt ist. Der deutsche Chemiker Hans von Pechmann entdeckte 1898 zufällig Polyethylen, als er versuchte, eine stabilere Version von Diazomethan herzustellen. Eric Fawcett und Reginald Gibson synthetisierten 1933 erstmals Polyethylen für industrielle Zwecke, und sechs Jahre später begann die großtechnische Produktion von Polyethylen niedriger Dichte. In den 1950er Jahren wurden Katalysatoren entdeckt, die den Polymerisationsaspekt der Polyethylenproduktion verbesserten, was die Produktion von Polyethylen hoher Dichte für die nächsten zwanzig Jahre und darüber hinaus ankurbelte.

Heute ist Polyethylen ein Grundnahrungsmittel der verarbeitenden Industrie, und jährlich werden über 100 Millionen Tonnen davon produziert. Hier finden Sie alles, was Sie über Polyethylen wissen müssen, von der Herstellung bis hin zu den optimalen Anwendungen.

Wie wird Polyethylen hergestellt?

Polyethylen wird über den Polymerisationsprozess hergestellt. Kohlenwasserstoffbrennstoffe werden in leichtere Gruppen, sogenannte Monomere, destilliert, die dann mit einem Katalysator in Kontakt gebracht werden, um den Polymerisationsprozess zu starten. Am gebräuchlichsten ist die Koordinationspolymerisation, an der Metallchloride und -oxide beteiligt sind, aber Polyethylen kann auch nach dem radikalischen Polymerisationsverfahren hergestellt werden.

Polyethylen ist in vielen Typen, Qualitäten und Formulierungen mit unterschiedlichen Eigenschaften erhältlich. Die gebräuchlichsten Arten von Polyethylen können in verzweigte Versionen, lineare Versionen und vernetzte Polyethylene unterteilt werden. Beliebte verzweigte Versionen umfassen Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) und lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE), während beliebte lineare Versionen Polyethylen hoher Dichte (HDPE) und Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht (UHMWPE) umfassen.

LDPE

Dieser halbstarre, flexible Thermoplast hat eine gute Witterungsbeständigkeit, hohe Schlagfestigkeit und hervorragende elektrische Isoliereigenschaften. Die einzigartigen Fließeigenschaften von LDPE machen es ideal für die Herstellung von Einkaufstüten und Kunststofffolien. Obwohl Polyethylen niedriger Dichte sehr dehnbar ist, hat es eine sehr geringe Zugfestigkeit, wie durch seine Dehnbarkeit bewiesen wird. Wie HDPE hat dieses Material eine schlechte Hitzebeständigkeit – tatsächlich ist es leicht entflammbar – was seine Verwendung in Hochtemperaturanwendungen einschränkt.

LLDPE

Diese Art von Polyethylen ist flexibel mit guter Spannungs-, Riss-, Schlag- und Chemikalienbeständigkeit. Es hat auch eine hohe Schlagfestigkeit. LLDPE ist LDPE strukturell ähnlich und kann es in einigen Anwendungen sogar ersetzen, aber LLDPE hat einige entscheidende Vorteile. Die Eigenschaften von LLDPE können durch Anpassung der Polymerformel verändert werden und es ist weniger arbeitsintensiv in der Herstellung als LDPE. Dieses Polyethylen wird hauptsächlich zur Herstellung verschiedener Arten von Folien verwendet.

HDPE

Im Gegensatz zu LDPE und LLDPE hat Polyethylen hoher Dichte eine lineare Struktur und wenig bis keine Verzweigungen. Es ist flexibel, aber dennoch steif, witterungsbeständig und hält auch niedrigen Temperaturen stand. HDPE hat eine gute UV-Beständigkeit und wird manchmal in Gartenmöbeln verwendet. Es hat auch eine höhere Zugfestigkeit als andere Formen von Polyethylen. HDPE wird häufig in Plastikmilchtüten, Mülleimern, Schneidebrettern und sogar Waschmittelflaschen verwendet. Es ist jedoch anfällig für Spannungsrisse und hat eine schlechte Hitzebeständigkeit.

UHMWPE

Dies ist eine extrem dichte Art von Polyethylen – sogar dichter als HDPE. Dieses Material kann zu Fäden gesponnen werden, die stärker als Stahl sind, und wird häufig zur Herstellung von kugelsicheren Westen und anderer Hochleistungsausrüstung verwendet. Es hat hervorragende mechanische Eigenschaften und ist größtenteils inert, wodurch es für den Einsatz in den korrosivsten Umgebungen geeignet ist.

XLPE

Hochdichtes vernetztes Polyethylen (XLPE) ist ein vernetztes Polyethylen, das speziell für kritische Anwendungen wie Chemikalienspeicher-Rohrsysteme und Isolierungen für elektrische Hochspannungskabel entwickelt wurde. Es ist hydrolysebeständig und trinkwasserzugelassen mit ausgezeichneter Abriebfestigkeit und elektrischen Eigenschaften.

Eigenschaften und mechanische Spezifikationen von Polyethylen

Im Allgemeinen haben Polyethylene eine ausgezeichnete Chemikalien- und Schlagfestigkeit, gute elektrische Eigenschaften und einen niedrigen Reibungskoeffizienten. Sie sind außerdem erschwinglich, leicht und gut bearbeitbar. Die mechanischen Eigenschaften von Polyethylen variieren je nach Typ. Beispielsweise lauten die mechanischen Spezifikationen für LDPE wie folgt:

• Zugfestigkeit bei 72 °F:1.400 psi
• Zugmodul:57.000
• Reißdehnung:100 %
• Biegemodul:29.000 psi
• Shore-Härte (D):D45

Produktteams sollten wissen, dass Polyethylen in flüssiger Form giftig ist. Es kann sehr schädlich sein, wenn es eingeatmet oder in die Haut aufgenommen wird. Die anderen Nachteile von Polyethylen sind in erster Linie umweltbedingt, da es nicht das umweltfreundlichste Material auf dem Markt ist. Beispielsweise sind LDPE und HDPE nicht sehr gut biologisch abbaubar und da sie aus Kohlenwasserstoffen und fossilen Brennstoffen hergestellt werden, sind sie nicht nachhaltig.

Warum Polyethylen wählen?

Ingenieure und Produktteams aus verschiedenen Branchen entscheiden sich für Polyethylen, wenn sie einen unglaublich vielseitigen und nützlichen Standardkunststoff suchen. Es ist erschwinglich, einfach zu bearbeiten und mit bewährten Herstellungsverfahren wie Spritzguss und CNC-Bearbeitung kompatibel.

Auch bei den Anwendungen übertrifft Polyethylen andere Kunststoffe wie Polyurethan. Von Folien über Behälter bis hin zu Plastikspielzeug ist Polyethylen in den meisten Konsumgütern zu finden, die Sie heute verwenden. Weitere beliebte Anwendungen sind künstliche Gelenke bei der Herstellung medizinischer Geräte, Kraftstofftanks in Kraftfahrzeugen, alle Arten von Verpackungen sowie Rohre und Armaturen.

Erste Schritte mit Polyethylen-Kunststoff

Bei all den verschiedenen Arten von Polyethylen-Kunststoffen auf dem Markt können Sie darauf vertrauen, dass es eine Art von PE gibt, die perfekt für Ihr Teil ist. Dennoch stehen viele Optionen zur Auswahl, und Materialtabellen helfen Ihnen nur begrenzt bei der Auswahl. Wie können Sie sicherstellen, dass Sie die richtige Entscheidung treffen? Ein erfahrener Fertigungspartner kann das dringend benötigte Licht in den Materialauswahlprozess bringen.

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