Polyethylen (PE)

Tupperware gilt als eine der großen Errungenschaft der Nachkriegszeit: Die bunten Behältnisse aus dem Kunststoff Polyethylen revolutionierten die Aufbewahrung und das Frischhalten von leicht verderblichen Lebensmitteln. Der 1949 patentierte Verschluss macht luftdichtes Abdichten möglich. Earl Silas Tupper hatte damit die Vorteile von PE gegenüber Behältnissen aus Glas oder Keramik früh erkannt. Polyethylen ist leicht, unzerbrechlich und geruchs- sowie geschmacksneutral. Neben Polypropylen (PP) gehört PE zur Gruppe der Polyolefine. Diese stellen die mengenmäßig bedeutendste Kunststoffgruppe dar. Auf Grund der niedrigen Produktionskosten, der leichten Zugänglichkeit der Rohstoffe und der guten Ökobilanz macht Polyethylen heute etwa ein Viertel der gesamten Kunststoffproduktion weltweit aus.

Eigenschaften

Polyolefine sind teilkristalline Thermoplaste. Bei dieser Form der Struktur liegt ein großer Anteil der Fadenmoleküle in regelmäßiger Anordnung vor. Im Vergleich zu amorphen Polymeren bewirken kristalline Strukturen einen stabileren Zusammenhalt mit erhöhter Dichte, Form- und Temperaturbeständigkeit .Entsprechend des Kristallisationsgrades unterscheidet man Polyethylen geringer (PELD,„low density“), mittlerer (PE-MD, „medium density“) und hoher Dichte (PE-HD,„high density“). Die mechanischen und chemischen Eigenschaften können je nach Anwendungsfall eingestellt werden. Darüber hinaus ist durch räumliche Vernetzung während der Verarbeitung auch eine Steigerung von Temperaturbeständigkeit und Schlagzähigkeit möglich. Vernetzte PE-Varianten tragen die Bezeichnung PE-X. Polyethylene sind in ungefärbten Zustand milchig weiß. Sie haben eine wachsartige Oberflächenstruktur. Die maximalen Verwendungstemperaturen liegen zwischen 75°C (PELD) und 95°C (PE-HD). Bei Kälte oder UV-Einstrahlung ist mit Versprödung zu rechnen. Für die Verwendung im Außenbereich muss PE daher ein Russpartikelanteil von etwa 2 % beigemischt werden. Die elektrischen Isolationseigenschaftensind hervorragend. Polyethylene sind beständig gegen verdünnte Säuren, Laugen, Alkohol und Öl. Die Durchlässigkeit für Gase und Aromastoffe fällt im Vergleich zu anderen Kunststoffen größer aus.

Anwendung

PE-LD wird hauptsächlich für die Fertigung von Folien aller Art, Verpackungsmaterialien, Abdeckplanen und Tragetaschen verwendet. Auch ist es für Kabelummantelungen und als Beschichtungswerkstoff für Metallbauteile gut geeignet.

Bei der Herstellung von Behältnissen, Rohren und Spritzgussartikeln greift man auf Polyethylen hoher Dichte zurück. Außerdem kommt PE-HD bei Geotextilien für den Deponie- und Böschungsbau zur Anwendung.

Die vernetzte Variante PE-X wird vor allem für Warmwasserleitungen oder Rohrsysteme von Fußbodenheizungen verwendet. Außerdem eignet sich diese zur Isolierung von Hochspannungskabeln und für die Gasversorgung.

Verarbeitung

Polyethylen lässt sich einfach verarbeiten. Häufig angewendete Verarbeitungstechniken sind das Spritzgießen, Extrudieren und Extrusionsblasformen. Beim Spritzgießen muss eine Schwindung von 1,5 % (PE-LD) bis 5 % (PE-HD) berücksichtigt werden. Großbehälter und Fässer werden auch durch das Rotationsgießen erzeugt. Die zerspanende Bearbeitung ist eher unüblich. Umformungen werden unter Wärmezufuhr bei Temperaturen von 140 °C (PE-LD) und 160 °C (PE-HD) durchgeführt.

Polyethylene haben keine guten Klebeigenschaften. Geschweißt werden können die PE-Sorten durch Warmgas-, Reibungs- und Heizelementeschweißen. Zum Bedrucken eignet sich das Siebdruckverfahren. PE muss hier aber durch Sandstrahlen oder Beflammen vorbehandelt werden. PE-LD eignet sich als Beschichtungsmaterial für Rohre, Kühlschrankeinleger und Spülmaschinenteile. Aufgebracht wird das Materialdurch Wirbelsintern bei etwa 220 °C.

Lieferformen

Polyethylene sind in Form von Granulat, Pulver, Blöcken, Platten, Stäben, Rohren und als Folienmaterial erhältlich.

Handelsnamen

„Dowlex“, „Elite“ – Dow Chemical, „Sclair“ – Nova, „Escorene“ –Exxon Mobil Chemical, „Hostalen“ – Elenac, „Vestolen A – DSM Engineering Plastics,„Novex“, „Rigidex“ – BP-Amoco, „Marlex“ – Phillips, „Fortiflex“ – Solvay, „Vestowax“– Hüls AG, „Lupolen“ – Basell

Alternativen

Polypropylen, PVC, EVOH, Polystyrol (PS, ABS, SAN)