Polietylen (PE) to jeden z najpopularniejszych tworzyw sztucznych na świecie. PE ma szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu dzięki swoim unikalnym właściwościom fizykochemicznym. W tym artykule dowiesz się co to jest polietylen, jakie ma podstawowe właściwości, zastosowanie, rodzaje i metodach produkcji.
Polietylen co to?
Polietylen, zwany również Pe, to wysokocząsteczkowe tworzywo sztuczne o szerokim spektrum zastosowania. Należy do grupy poliolefinów, czyli polimerów składających się wyłącznie z węgla i wodoru. Pe jest giętki, przezroczysty i termoplastyczny. Polietylen ma wiele podstawowych właściwości fizykochemicznych, które sprawiają, że jest tak popularny w różnych branżach przemysłu.
Jego gęstość wynosi około 0,96 g/cm3 dla polietylenu o wysokiej gęstości (LDPE) i 0,945 g/cm3 dla polietylenu o niskiej gęstości (HDPE). Polietylen wykazuje doskonałe właściwości ślizgowe i spawalnicze oraz łatwość obróbki. Jest odporny na ścieranie, ma dużą stabilność wymiarową i doskonałe właściwości elektroizolacyjne. Jego temperatura topnienia wynosi około 122-124 stopni Celsjusza dla HDPE. Polietylen jest również odporny na roztwory kwasów, zasad i soli oraz cechuje go niska toksyczność.
Materiał Pe – jak powstaje?
Proces produkcji polietylenu opiera się na zastosowaniu dwóch głównych metod: wysokociśnieniowej i niskociśnieniowej metody syntezy. Oba te procesy mają swoje charakterystyczne cechy i różnią się od siebie pod wieloma względami.
Wysokociśnieniowa metoda syntezy polega na wytwarzaniu etylenu przez pirolizę węglowodorów nasyconych w piecach do pirolizy, aby uzyskać gaz pirolityczny. Następnie gaz ten jest poddawany reakcji polimeryzacji pod wysokim ciśnieniem (1000-3000 kg/cm2), co prowadzi do powstania granulek polietylenu o wysokiej gęstości (LDPE). Ten rodzaj polietylenu ma niższą gęstość właściwą, wynoszącą około 0,96 g/cm3.
Z kolei niskociśnieniowa metoda syntezy polega na polimeryzacji etylenu pod ciśnieniem 1-5 kg/cm2. W wyniku tego procesu powstaje polietylen o niskiej gęstości (HDPE) o gęstości wynoszącej około 0,945 g/cm3. Ten rodzaj polietylenu charakteryzuje się dłuższymi łańcuchami polimerowymi.
Różnica między tymi dwoma metodami produkcji polietylenu polega głównie na ciśnieniu, pod którym odbywa się proces polimeryzacji. Wysokociśnieniowa metoda wymaga znacznie wyższego ciśnienia niż niskociśnieniowa metoda. Ponadto, polietylen o wysokiej gęstości (LDPE) uzyskiwany z wysokociśnieniowej metody ma niższą gęstość właściwą niż polietylen o niskiej gęstości (HDPE) uzyskiwany z niskociśnieniowej metody.
Rodzaje polietylenu
Polietylen LDPE
LDPE, czyli polietylen o niskiej gęstości, wyróżnia się swoją specyficzną strukturą, która sprawia, że materiał ten jest bardziej elastyczny i miękki w porównaniu do polietylenu o wysokiej gęstości (HDPE). Jego niska gęstość wpływa na większą giętkość i podatność na formowanie, co czyni go idealnym wyborem do produkcji szerokiej gamy produktów, które nie wymagają dużej wytrzymałości mechanicznej.
Dzięki swojej elastyczności, LDPE znajduje szerokie zastosowanie w branży opakowaniowej, gdzie używany jest do produkcji lekkich folii oraz worków na śmieci. Oprócz tego, z tego rodzaju polietylenu wytwarza się różnego rodzaju przedmioty codziennego użytku, takie jak elementy wyposażenia domu czy zabawki. Wytwarzane z LDPE butelki i pojemniki charakteryzują się mniejszą odpornością na obciążenia, jednak doskonale sprawdzają się w przypadku mniej wymagających zastosowań.
Polietylen o niskiej gęstości jest także znany ze swojej amorficznej struktury, co oznacza, że nie ma uporządkowanej, krystalicznej budowy, co dodatkowo podnosi jego elastyczność. Te unikalne cechy sprawiają, że LDPE jest wszechstronnie stosowany w wielu gałęziach przemysłu, gdzie wymagana jest giętkość i możliwość łatwego formowania produktów.
LDPE właściwości
| Właściwość | LDPE |
| Gęstość, 230oC, g/cm3 | =<0,920 |
| Wskaźnik szybkości płynięcia (190oC / 2,16 kg), g/10min | 25-0,5 |
| Temp. topnienia fazy krystalicznej, oC | 105-110 |
| Wytrzymałość na rozciąganie na granicy plastyczności, MPa | – |
| Wydłużenie przy zerwaniu, % | – |
| Udarność z karbem wg Charpiy’ego, kJ/m2 | nie pęka |
| Stabilność termiczna bez zmian właśc. mechanicznych, oC ,w krótkim okresie | 80-90 |
| Stabilność termiczna bez zmian właśc. mechanicznych, oC ,w dłuższym okresie | 60-75 |
| Temp. mięknienia wg Vicata (met. B), oC | 40 |
| Rezystywność skrośna, om cm | >1016 |
| Wytrzymałość na przebicie, kV/cm | >700 |
| Rezystywność powierzchniowa, om | 1013 |
| Chłonność wody (24h), % | – |
LDPE Właściwości, źródło [1]
Polietylen HDPE
Polietylen o wysokiej gęstości (HDPE) wyróżnia się na tle innych odmian polietylenu swoją wyższą gęstością, co przekłada się na jego wyjątkowe właściwości mechaniczne. HDPE charakteryzuje się doskonałą wytrzymałością oraz sztywnością, co sprawia, że jest materiałem niezwykle odpornym na uszkodzenia i wpływ czynników zewnętrznych. Te cechy czynią go idealnym do produkcji wyrobów wymagających wysokiej trwałości, jak na przykład butelki na płyny, opakowania spożywcze czy rury ciśnieniowe.
HDPE właściwości
| Właściwość | HDPE | ||
| Gęstość, 230oC, g/cm3 | =<0,954 | ||
| Wskaźnik szybkości płynięcia (190oC / 2,16 kg), g/10min | 17-0,35 | ||
| Temp. topnienia fazy krystalicznej, oC | 130-135 | ||
| Wytrzymałość na rozciąganie na granicy plastyczności, MPa | – | ||
| Wydłużenie przy zerwaniu, % | – | ||
| Udarność z karbem wg Charpiy’ego, kJ/m2 | 6 | ||
| Stabilność termiczna bez zmian właśc. mechanicznych, oC ,w krótkim okresie | 90-120 | ||
| Stabilność termiczna bez zmian właśc. mechanicznych, oC ,w dłuższym okresie | 70-80 | ||
| Temp. mięknienia wg Vicata (met. B), oC | 60-65 | ||
| Rezystywność skrośna, om cm | >1016 | ||
| Wytrzymałość na przebicie, kV/cm | >700 | ||
| Rezystywność powierzchniowa, om | 1013 | ||
| Chłonność wody (24h), % | – |
HDPE Właściwości, źródło [1]
Polietylen LLDPE
LLDPE to rodzaj polietylenu o liniowej strukturze i niskiej gęstości, która plasuje się między LDPE a HDPE. Dzięki swojej specyficznej strukturze, LLDPE łączy w sobie zalety obu tych materiałów – oferując elastyczność charakterystyczną dla LDPE oraz większą wytrzymałość mechaniczną, typową dla HDPE. To czyni go wszechstronnym tworzywem, które idealnie sprawdza się w wielu zastosowaniach, gdzie wymagana jest zarówno elastyczność, jak i trwałość.
LLDPE właściwości
| Właściwość | LLDPE | |
| Gęstość, 230oC, g/cm3 | 0,918-0,935 | |
| Wskaźnik szybkości płynięcia (190oC / 2,16 kg), g/10min | 23-0,5 | |
| Temp. topnienia fazy krystalicznej, oC | 122-124 | |
| Wytrzymałość na rozciąganie na granicy plastyczności, MPa | – | |
| Wydłużenie przy zerwaniu, % | – | |
| Udarność z karbem wg Charpiy’ego, kJ/m2 | nie pęka | |
| Stabilność termiczna bez zmian właśc. mechanicznych, oC ,w krótkim okresie | 90-115 | |
| Stabilność termiczna bez zmian właśc. mechanicznych, oC ,w dłuższym okresie | 70-95 | |
| Temp. mięknienia wg Vicata (met. B), oC | 115(A) | |
| Rezystywność skrośna, om cm | >1016 | |
| Wytrzymałość na przebicie, kV/cm | >700 | |
| Rezystywność powierzchniowa, om | 1013 | |
| Chłonność wody (24h), % | 0,01 |
LLDPE właściwości, źródło [1]
Zastosowania polietylenu
Polietylen znajduje zastosowanie w wielu różnych dziedzinach przemysłu, dzięki swoim doskonałym właściwościom fizykochemicznym. Poniżej przedstawiamy kilka gałęzi przemysłu, w których stosuje się polietylen:
Przemysł petrochemiczny: Polietylen jest szeroko wykorzystywany w przemyśle petrochemicznym do produkcji rur, zbiorników i innych elementów aparatury. Jest odporny na działanie chemikaliów i ma wysoką stabilność wymiarową, co czyni go idealnym materiałem dla tej branży.
Przemysł budowlany: W branży budowlanej polietylen jest używany do produkcji izolacji termicznej i akustycznej, membran dachowych, rur kanalizacyjnych oraz różnego rodzaju elementów konstrukcyjnych. Jego łatwość obróbki i odporność na warunki atmosferyczne sprawiają, że jest to popularny materiał w tej branży.
Przemysł transportowy: Polietylen jest stosowany w przemyśle transportowym do produkcji elementów samochodowych, takich jak zderzaki, błotniki czy osłony podwozia. Jest lekki, wytrzymały i odporny na korozję, co czyni go idealnym materiałem dla tej branży.
Przemysł spożywczy: Polietylen jest szeroko stosowany w przemyśle spożywczym do produkcji opakowań na żywność, takich jak torby zakupowe, folie do pakowania i pojemniki na mleko. Jest higieniczny, łatwy do czyszczenia i ma dobrą odporność na działanie substancji chemicznych.
W powyższych gałęziach przemysłu polietylen znajduje zastosowanie również w wielu innych produktach, takich jak kaptury termokurczliwe, elementy maszyn pakujących, wyściółki kartonowych pojemników czy wieczka opakowań. Jego wszechstronne właściwości sprawiają, że jest to materiał niezwykle popularny i ceniony w różnych dziedzinach przemysłu.
Polietylen właściwości
Polietylen wykazuje wiele korzystnych właściwości chemicznych, które czynią go nie tylko wszechstronnym tworzywem sztucznym, ale także bezpiecznym dla zdrowia i środowiska. Jedną z najważniejszych cech polietylenu jest jego odporność na roztwory kwasów, zasad i soli. Dzięki temu może być stosowany w różnych branżach przemysłu, gdzie występują substancje chemiczne o różnym pH. Ponadto, polietylen jest niskotoksyczny i nie wydziela szkodliwych związków ani przykrych zapachów, co czyni go bezpiecznym zarówno dla pracowników, jak i dla konsumentów.
Ważne jest również podkreślenie, że polietylen jest palny. Oznacza to, że może palić się w obecności źródła ognia lub wysokiej temperatury. Dlatego należy zachować ostrożność podczas przechowywania i użytkowania wyrobów z polietylenu w pobliżu otwartego ognia lub innych potencjalnie niebezpiecznych źródeł ciepła. Jednakże, w przypadku normalnego użytkowania i odpowiednich warunków przechowywania, polietylen jest bezpieczny i nie stanowi zagrożenia dla zdrowia i środowiska. Pomimo swojej palności i pewnej reaktywności w wysokich temperaturach, polietylen jest powszechnie stosowany w wielu branżach, od produkcji z tworzywa sztucznego po przemysł spożywczy, co potwierdza jego liczne atesty, w tym certyfikat PZH.
Materiał PE nie pochłania dużych ilości wilgoci, co zapewnia jego stabilność w różnych warunkach. PE jest trwały i wytrzymały, co sprawia, że nie ulega szybkiemu zużyciu nawet w trudnych warunkach pracy. Polietylen Pe cechuje się doskonałą wytrzymałością na uderzenia i uszkodzenia mechaniczne.
Tworzywo Pe ma bardzo dobre parametry izolacji elektrycznej, co czyni go idealnym wyborem w aplikacjach wymagających ochrony przed przepływem prądu. Pe to materiał lekki, co ułatwia jego transport i stosowanie w różnorodnych produktach. Polietylen może pracować w temperaturach od -269°C do +80°C, co czyni go wszechstronnym rozwiązaniem w wielu aplikacjach.
Dodatkowo, w przypadku polietylenu wysokiej gęstości (HDPE), temperatura topnienia wynosi od 122°C do 124°C, co czyni go odpornym na stosunkowo wysokie temperatury.
Czy polietylen pe jest toksyczny?
Polietylen (PE) to jedno z najbardziej rozpowszechnionych tworzyw sztucznych, często stosowane w różnych branżach. Z perspektywy bezpieczeństwa dla zdrowia człowieka, polietylen jest uznawany za materiał nietoksyczny w swojej stałej formie. Potwierdzają to liczne certyfikaty i atesty, które dopuszczają jego kontakt z żywnością oraz wodą pitną, co sprawia, że jest szeroko stosowany w przemyśle spożywczym. Oczywiście, jak w przypadku każdego tworzywa, należy przestrzegać zaleceń producenta dotyczących jego użytkowania, zwłaszcza w procesach produkcyjnych, gdzie może być poddawany wysokim temperaturom.
Chociaż polietylen jest bezpieczny w codziennym użytkowaniu, może stanowić zagrożenie w trakcie procesów produkcyjnych, zwłaszcza w postaci par lub cieczy. Gdy PE jest poddawany wysokim temperaturom, jak np. podczas topienia, należy zachować szczególną ostrożność, aby unikać wdychania oparów lub kontaktu z gorącym materiałem. Działanie zgodnie z instrukcjami producenta minimalizuje ryzyko związane z tymi procesami.
Jednym z wyzwań związanych z polietylenem jest jego negatywny wpływ na środowisko, szczególnie w kontekście mikrogranulek polietylenowych, stosowanych w niektórych produktach kosmetycznych, takich jak żele pod prysznic. Mikrogranulki te, dostając się do wód gruntowych, mórz i oceanów, stają się częścią ekosystemu, często kończąc w organizmach morskich. Choć takie zastosowanie PE jest coraz rzadziej spotykane, pokazuje ono potencjalne zagrożenia związane z nieodpowiednim wykorzystaniem tego materiału.
Tworzywo pe – podsumowanie
Polietylen ma ogromny potencjał jako tworzywo sztuczne o szerokim spektrum zastosowania. Jego doskonałe właściwości fizykochemiczne i wszechstronność sprawiają, że jest niezastąpiony w wielu branżach przemysłu. Prognozy dotyczące wzrostu zapotrzebowania na polietylen są bardzo obiecujące, zwłaszcza w przemyśle, kosmetyce, chemii i farmacji.
W przemyśle polietylen znajduje coraz większe zastosowanie w produkcji różnego rodzaju elementów maszynowych, opakowań i konstrukcji. Jego łatwość obróbki, trwałość i odporność na działanie substancji chemicznych czynią go idealnym materiałem dla wielu projektów inżynieryjnych. Wraz z rozwojem technologii i rosnącym zapotrzebowaniem na nowe rozwiązania, perspektywy rozwoju polietylenu jako materiału przyszłości są bardzo obiecujące.
Od wielu lat jako producent form wtryskowych z pełnym zaangażowaniem dostarczamy naszym klientom projekty form wtryskowych i gotowe formy najwyższej jakości, dopasowane do wszelkich wymagań – od tych najprostszych, po najbardziej skomplikowane technologicznie.
Zapraszamy do kontaktu!
kontakt@fullbax-formy.pl
Telefon +48 799 012 186
Telefon +48 12 213 22 31
Zapraszamy do zapoznania się jak działa nasza narzędziownia form wtryskowych i przykładowe ceny za formy wtryskowe
Bibliografia: 1. Zespół Tworzyw Sztucznych, http://www.tworzywa.pwr.wroc.pl/pl/dydaktyka/polietylen dostęp 28 sierpnia 2024
