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Polyethylen

Polyethylen (PE)

Polyethylen (Kurzzeichen PE) ist ein durch Polymerisation von Ethen hergestellter, teilkristalliner, thermoplastischer Kunststoff, der zur Gruppe der Polyolefine gehört. Entdeckt wurde PE durch Zufall und ursprünglich als verlustarmes Dielektrikum für Hochfrequenzanwendungen verwendet. Inzwischen wird es für ein breites Anwendungsspektrum verwendet und ist mit 38 % Weltmarktanteil der am meisten verbrauchte Kunststoff.

Polyethylen-Typen

Polyethylen ist ein sehr vielseitiger Kunststoff, denn durch die Wahl der Polymerisationsbedingungen können seine Eigenschaften stark beeinflusst werden. Je nachdem, wie stark verzweigt die Polymerketten sind und wie hoch das Polymergewicht ist, klassifiziert man verschiedene Typen.

Wichtige Vertreter sind:

  • HDPE (High-Density-Polyethylen): Wenig Verzweigungen führen zu einer hohen Dichte.
  • LDPE (Low-Density-Polyethylen): Durch die starken Verzweigungen entsteht ein Polyethylen mit einer geringen Dichte.

Diese Typen können sehr verschiedene Eigenschaften haben. Durch die Wahl von Polymerisationsbedingungen, Copolymeren und Katalysatoren können harte und weiche Kunststoffe und sogar Öle auf Polyethylenbasis hergestellt werden.

Oberflächenenergie und Benetzung

Neben diesen Vorteilen hat Polyethylen aber einen wesentlichen Nachteil: eine geringe Oberflächenenergie von etwa 36 mN/m. Hierdurch werden Folgeprozesse erschwert, da die Benetzung – wie sie für Druck- oder Klebeprozesse unbedingt erforderlich ist – sehr schwierig ist. Mit einer vorherigen Atmosphärendruckplasma-Behandlung kann man dieses Problem überkommen, so kann man den vielseitigen Werkstoff PE anschließend auch für die ganze Bandbreite der Folgeprozesse nutzen.

Die folgende Tabelle zeigt die Wirkung der Plasmabehandlung mit dem Plasma System plasmabrush PB3 auf dem Material PE.

Material: PEOberflächenenergieKontaktwinkel H2O
Unbehandelt36,0 mN/m85,0°
5 Minuten nach der Plasmabehandlung66,0 mN/m34,5°
1 Stunde nach der Plasmabehandlung67,5 mN/m34,0°
2 Stunden nach der Plasmabehandlung66,0 mN/m35,0°
4 Stunden nach der Plasmabehandlung66,5 mN/m33,0°

Anwendungen

Polyethylen wird vor allem in der Verpackungsindustrie eingesetzt. Es hat zwar keine hohe Festigkeit, zeichnet sich aber durch eine hohe Dehnbarkeit aus. Dadurch ist es einfach zu verarbeiten, denn es erweicht schon bei Temperaturen von typischerweise 80 °C. Dies ermöglicht eine Vielzahl von Verarbeitungstechniken, insbesondere Umformprozesse spielen hier eine wichtige Rolle. So wird Polyethylen genauso für dünne, aber stabile Folien verwendet wie für Kunststoffbehältnisse oder Wasser- und Gasrohre. Da PE sehr beständig gegenüber Chemikalien ist, eignet es sich sogar für die Lagerung von Chemikalien.

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