Polietilēns (PE)

Vispārīgā informācija

Polimērus, kuri sastāv tikai no oglekļa un ūdeņraža (ogļūdeņražiem), sauc par poliolefīniem. Polietilēns (PE) pieder pie šīs grupas. Tas ir puskristālisks termoplastikāts. Polietilēns no pazīstamākajiem polimēriem.

Tā ķīmiskā formula: (CH₂=CH₂)_n.

PE un PP pieder pie nepolārajiem materiāliem. Tādēļ materiāls nešķīst parastajos šķīdinātājos, tas praktiski neuzbriest. Tā rezultātā PE nevar līmēt. Pareizākā šī materiāla savienošanas tehnoloģija ir metināšana.

Augstākās PE klases materiālus ļoti veiksmīgi pielieto rūpnieciskās cauruļvadu sistēmās. PE klases tiek iedalītas atkarībā no materiāla iekšējās spiediena pretestības. PE80 (MRS 8 MPa) un PE100 (MRS 10 MPa). Šajā kontekstā mēs varam runāt par 3. paaudzes PE klasi. PE80 vairumā gadījumu pieder pie 2. paaudzes. Taču 1. paaudzes PE63 praktiski vairs nav sastopams.

Cauruļvadu konstrukcijās PE visbiežāk izmanto maģistrālo gāzes un ūdens vadu būvniecībā. Šajās nozarēs PE ir kļuvis par pirmo izvēli daudzās valstīs. Taču arī rūpnieciskajā ražošanā šī materiāla izmantošanai ir savas priekšrocības: 

• viegls
• teicama elasticitāte
• laba berzes pretestība
• izturīgs pret koroziju
• augsta triecienizturība pat pie zemām temperatūrām
• laba ķīmiskā izturība
• droša un viegla savienošana metinot
• teicama cenas/kvalitātes attiecība

Mehāniskās īpašības

Modernās PE100 klases materiāls sastāv no divām dažādām molekulārajām ķēdēm (īsā un garā). Šie polietilēni apvieno augstu stiepes izturību ar augstu pretestību pret ātru un lēnu plaisu veidošanos. Papildus, īsā molekulārā ķēde nodrošina labu materiāla apstrādes iespēju. Līdzīgi kā ABS, arī PE uzrāda augstu triecienizturību - pat pie zemām temperatūrām. Šī īpašība ir ļoti nozīmīga vietās, kur uz materiālu iedarbojas ārēji spēki. Izmantošanas robežas, kas redzamas PVC-U Spiediena-Temperatūras grafikā, var nobīdīties no šīm līknēm.

Ķīmiskās īpašības

Pateicoties nepolārajai uzbūvei, polietilēns uzrāda augstu pretestību pret ķīmisku uzbrukumu. PE ir izturīgs pret skābēm, sārmiem, šķīdinātājiem, spirtiem un ūdeni. Tauki un eļļas liek PE nedaudz uzbriest. PE nav noturīgs pret oksidējošām skābēm, ketoniem, kā arī aromātiskajiem un hlorinētiem ogļūdeņražiem.

Ja polietilēns atrodas tiešā saules staru iedarbībā, līdzīgi vairumam plastikātu, to bojā īsie UV stari mijiedarbībā ar oksidējošo gaisu, izraisot fotooksidāciju. Šī iemesla dēļ GF melnā polietilēna klases ir stabilizētas pret UV iedarbību, pievienojot tam melno oglekli. Līdzīgi kā ABS, arī PE ir teicama noturība pret berzi. Tā rezultātā PE plaši izmanto cietvielu un šķidrumu ar piemaisījumiem transportēšanai.

Termiskās īpašības

PE caurules var izmantot temperatūras diapazonā -50°C ... +60°C. Pie augstākas temperatūras samazinās materiālu stiepes pretestība un cietība. Tādēļ apskatiet spiediena/temperatūras diagrammu. Temperatūrās zem 0°C, gluži kā jebkuram citam materiālam, jāpārliecinās, lai viela caurules iekšpusē nesasalst, tādējādi sabojājot cauruli.

Tāpat kā visi termoplastikāti, arī PE uzrāda augstāku materiāla izplešanās koeficientu nekā metāli. PVC-U termiskās izplešanās koeficients 0,15...0,20 mm/m K ir 1,5 reizes lielāks nekā PVC. Plānojot uzstādīšanu, ņemiet vērā termisko izplešanās koeficientu. Termiskās vadītspējas koeficients ir 0,38 W/m K. No tā izrotošās izolējošās īpašības PE padara daudz ekonomiskāku, salīdzinot ar metāliem (piem., varu).

Degšanas īpašības

PE pieder pie uzliesmojošiem plastikātiem. Skābekļa indekss ir 17%. (Materiāli, kas deg ar mazāk nekā 21% skābekļa saturu gaisā, tiek uzskatīti par uzliesmojošiem).

PE pil un turpina degt arī pēc liesmas avota noņemšanas. Degšanas rezultātā rodas CO₂, CO un H₂0. Oglekļa monoksīds ir kaitīgs cilvēkiem.

Tādējādi PE tiek iedalīts HB (Horizontal Burning) klasē, atbilstoši UL94, un B2 celtniecības materiālu klasē (normāli aizdedzināmi), atbilstoši DIN 4102-1. Pašuzliesmošanās temperatūra ir 350°C.

Attiecībā uz ugunsdzēšanas līdzekļiem, ieteicams izmantot ūdeni, putas, oglekļa dioksīdu un pulvera tipa līdzekļus.

Elektriskās īpašības

Ņemot vērā zemo PE ūdens uzsūkšanas spēju, tā elektriskās īpašības gandrīz neietekmē ilgstoša saskarsme ar ūdeni.

PE ir teicams izolators tā nepolāro ogļūdeņraža polimēru dēļ. Šīs īpašības var būtiski pasliktināties piesārņojuma, oksidējošu mēdiju vai laika apstākļu ietekmē. Materiāla īpatnējā tilpuma pretestība ir >10¹⁷ Ωcm; dielektriskā stiprība 220 kV/mm.

Strāvu nevadošās īpašības jāņem vērā, plānojot sistēmu, jo cauruļvados var notikt elektrostatiskā uzlādēšanās. Jo īpaši tas jāņem vērā vietās, kur ir uzliesmojošas gāzes. Eksistē vairākas metodes, kā izvairīties no elektrostatiskas uzlādes veidošanās polimēru cauruļvadu sistēmās. Lūdzu, vērsieties pie Jūsu GF partnera, lai iegūtu sīkāku informāciju par šīm metodēm.

Fizioloģiskās īpašības

GF melnā tipa PE ir atļauts lietot saskarsmē ar pārtiku. Veidgabali ir bez smaržas un garšas, kā arī fizioloģiski inerti.