I. Karakteristike
Osnovni tipovi PE: PE se dobija polimerizacijom etilena kroz različite postupke, dajući polietilene sa različitim karakteristikama (npr. visokotlačni i niskotlačni postupci), kao što su: LDPE, MDPE, HDPE i LLDPE.
a) Gustoća: - Razgranati LDPE: 0,914 do 0,94 g/cm³
LLDPE: 0,918 do 0,943 g/cm³
HDPE: 0,94 do 0,96 g/cm³
b) Struktura: nepolarni, djelomično kristalinični termoplast s različitim stupnjem razgranatosti, ovisno o kojem ovisi kristalnost (od 40 do 55% kod LDPE i od 60 do 80% kod HDPE). PE gotovo ne upija vodu.
c) Mekaničke karakteristike: mehaničke i kemijske karakteristike ovise o kristalnosti (gustoći) i o stupnju polimerizacije (indeks taljenja MFI). S porastom gustoće (linearnosti) PE-a rastu čvrstoća na istezanje i savijanje, tvrdoća, čvrstoća, temperaturna postojanost, otpornost na kemikalije i otapala, dok opada transparentnost, naprezna-korozivna postojanost i fleksibilnost proizvoda. Ovisno o kristalnosti, materijal može biti krut ili mekan. Sklonost prema plastičnom deformiranju je osobito izražena kod LDPE-a.
d) Boja: Neobojani je mliječno bijel, gotovo proziran kod veoma tankih folija. Može biti pokriven u svim bojama.
e) Električne karakteristike: ima izvrsna električna izolacijska svojstva. Dielektrična svojstva su gotovo neovisna o gustoći, indeksu taljenja, temperaturi i frekvenciji. Visokofrekventno grijanje nije moguće. Često ima jaku elektrostatičku napunjenost i prilikom toga prašenje. Zato se dodaju antistatici. Vodljivost se povećava dodatkom 25 do 30% aditiva.
f) Temperaturna postojanost: Gornja radna temperatura za LDPE je 60°C, za HDPE 95°C, kratkotrajno može biti i viša. Lomljivost nastupa pri otprilike -50°C, kod više molekulske mase još niže. Kristalno područje taljenja je za LDPE od 105 do 115°C, za HDPE od 125 do 140°C. LDPE je stabilniji na oksidaciju od HDPE-a. PE gori plavim plamenom, pri čemu žari i kaplje.
g) Postojanost: u razrijeđenim kiselinama, bazama, otopinama soli, u vodi, alkoholima, esterima, uljima, HDPE čak i u benzinu. Pri temperaturi ispod 60°C, PE je gotovo netopiv u svim organskim otapalima. Netopiv je u jakim oksidacijskim sredstvima, posebno pri povišenoj temperaturi. LDPE nabubri u ugljikovodicima. Propusnost kisika i nekih drugih plinova je veća nego kod većine plastičnih masa. Karakterizira ga veoma mala propusnost vodene pare. Izlaganje direktnom sunčevom zračenju i lomljivost poboljšavamo dodatkom 2 do 2,5% aditiva.
h) Fiziološke karakteristike: PE je bez mirisa i okusa te fiziološki neškodljiv. Može se koristiti u kontaktu s hranom.
i) Sklonost stvaranju napetosnih pukotina: do stvaranja napetosnih pukotina dolazi uglavnom pri uporabi površinski aktivnih tvari (emulgatori, sredstva za čišćenje). Taj fenomen je manje čest kod LDPE-a s nižom gustoćom i nižim indeksom taljenja (duži molekulski lanci). Tipovi polietilena otporni na stvaranje pukotina sadrže dodatke poliizobutilena.
II. Obrada
a) Brizganje: Za brizganje se koriste tipovi PE koji imaju dobru sposobnost topljenja (viši MFI). Na odnos između amorfnog i kristaliničnog sastava u konačnom proizvodu snažno utiče hlađenje rastopljenog materijala (temperatura alata). Od ovog odnosa zavisi skupljanje prilikom obrade i naknadno skupljanje. Temperature materijala (zavisno od tipa i sastava) kreću se od 160 do 300 °C; temperature alata od 20 do 80°C, što je gornja granica za veći postotak kristaliziranih čestica i bolji površinski sjaj. Skupljanje prilikom obrade je za LDPE od 1.5 do 3.5%, a za HDPE do 5%. Pritisak pri brizganju je za LDPE 600 bara, a za HDPE do 1200 bara.
b) Ekstrudiranje: Uglavnom se koriste visokomolekularni tipovi sa nižim indeksom taljenja (0.2-4 MFI). Temperatura materijala zavisi od tipa i kreće se u rasponu od 190 do 250 °C, za proizvodnju monofilamenata i kablova do 300°C.
c) Ekstruzivno duvanje: Visokomolekularni tipovi su vrlo pogodni. Temperatura materijala zavisi od tipa i kreće se od 140 do 220°C, temperatura alata od 5-40°C. Visoke temperature materijala i brzo hlađenje omogućuju proizvodnju visoko transparentnih profila od LDPE.
d) Termoformiranje: Odvija se na temperaturama od 130 do 180°C, uglavnom vakuumskim formiranjem u matičnoj talini. Temperatura alata je od 40-90°C. LDPE ploče su zbog niske temperaturne otpornosti jako ovisne o temperaturi, stoga se preporučuje upotreba zaštitnog plina.
e) Lijepljenje: Budući da je PE nepolarni materijal, nema visoku sposobnost ljepljenja. Ponekad je potrebna prethodna obrada površine, poput paljenja, namakanja u krom-sumpornoj kiselini ili elektrostatičkog ispražnjavanja površine. Lijepimo pomoću adheziva, kontaktnih (PUR, sintetički kaučuk), dvokomponentnih ljepila (EP, PUR).
f) Zavarivanje: Najbolji spojevi nastaju zavarivanjem vrućim zrakom, toplotnim elementima i trenjem. Zavarivanje toplinskim impulsima prikladno je za folije. Ultrazvučno zavarivanje koristi se samo u posebnim slučajevima. Visokofrekventno zavarivanje nije moguće zbog dielektričnih gubitaka.
g) Obrada odvajanjem: Obrada odvajanjem je rijetka; ultravisokomolekularni poluproizvodi od PE-a mogu se obraditi odvajanjem. Potrebni su specijalni alati za obradu plastičnih masa.
h) Obrada površine: Potrebna je prethodna obrada površine paljenjem ili elektrostatičkim ispražnjavanjem u vakuumskoj komori; zatim je potrebna odgovarajuća daljnja obrada. Tiskanje: kao sito tisak ili indirektno knjiško tiskanje. Lakiranje: prema uobičajenim postupcima s dvokomponentnim lakom. Toplotno oblikovanje: na temperaturama od 110 do 130°C. Metalizacija u vrućem vakuumu nakon prethodnog elektrostatičkog ispražnjavanja i zatim osnovno premazivanje
III. Metode upotrebe
a) Strojarski i vozni elementi: brtve, poklopci za zatvaranje, držači, zaštita od korozije, kućišta za baterije (akumulatore), unutrašnji oblozi, koturovi za tekstil
b) Elektromehanika: izolacija visokonaponskih kablova, dalekovoda, cijevi za instalacije, razdjelnici, kućišta za elektromotore, koturovi
c) Građevinski elementi: cijevi za pitku i otpadnu vodu, cijevi za grijanje, fitinzi, prekrivne folije, brtvene folije, tankovi za vruće ulje, umjetna trava
d) Transportni elementi: nosači za transport, kutije za boce, različite posude, folije za pakiranje, boce, tube, posude za smeće, različite nošene folije, povezne folije
e) Razno: monofili za mreže i užad, koturovi za tekstilnu industriju, igračke svih vrsta, posude za kućanstvo.
IV. Specifični tipovi PE
a) PE u prahu: s definiranom veličinom zrna za rotacione procese, prašno sintranje i premazivanje. Upotreba: rotaciono oblikovana šuplja tijela, prevlaka elektrostatičnim ili prašnim sintranjem.
b) LLDPE: ima veću čvrstoću i krutost pri istoj gustini kao LDPE. Posebno je pogodan za tanke, otprilike 5 mm debele duvane i laminirane folije (za pakiranje), kao i za rotaciono oblikovane dijelove (velika šuplja tijela, kao što su kontejneri, daske za jedrenje).
c) Visokomolekularni PE: uključujući i ultravisokomolekularni PE, koji se koristi za specijalne namjene, kao što su ležajevi, zupčanici, premazi otporni na habanje, gdje su potrebne visoka udarna i urezna čvrstoća te dobre karakteristike habanja. Obrada se vrši presovanjem praškaste sirovine do poluproizvoda, koji se dalje može obrađivati samo odvajanjem.
d) Zamreženi PE: Do zamašćivanja HDPE-a dolazi nakon brizganja uz upotrebu peroksida i pri temperaturi alata od 200-230°C ili pomoću energijski bogatog zračenja. Karakteristike: Zamašćivanjem se povećava vijek trajanja, udarna čvrstoća pri nižim temperaturama i otpornost na stvaranje napetosnih pukotina. Kratkotrajne temperature upotrebe su također do 200°C. Zamašćivanjem dolazi samo do elastičnog omekšavanja materijala na visokim temperaturama. Upotreba: dijelovi u automobilima i elektrotehnici. PE se može zamašćivati i prilikom ekstrudiranja (energijski bogato zračenje). Upotreba: cijevi za vodu, podno grijanje, premazi za visokonaponske kablove.
f) Etilenski kopolimer EVA: kopolimerizacijom etilena s vinil acetatom mijenjaju se neke karakteristike. S porastom udjela VA masa postaje fleksibilnija i dobiva izražene karakteristike gume; povećava se čvrstoća u hladnom, otpornost na temperaturne šokove, fleksibilnost, otpornost na stvaranje napetosnih pukotina, prozirnost, otpornost na vremenske uvjete i ljepljivost; dok opada tvrdoća, krutost, temperaturna točka taljenja, vlačna čvrstoća i temperaturna otpornost.