Polietilen

Polietilen PE je delno kristalična termoplastična umetna masa, ki se pridobiva s polimerizacijo iz plina Etilena C2H4. Surovine, ki se uporabljajo za proizvodnjo polietilena, so surova nafta, zemeljski plin ali premog. Njegove makro molekule so verige iz več tisoč CH2-povezav, ki so lahko razcepljene, glede na različne polimerizacijske pogoje. Prvotno je material v opalni barvi in se lahko kasneje obarva s poljubno barvo. Da bi preprečili krhkost s sevanjem UV žarkov (sončne svetlobe), dodajajo pri proizvodnji cevi 2 do 3 odstotke saj. Lastnosti polietilena so odvisne od načina polimerizacije.

 Vrste materialov

Kot prve je že leta 1937 uspelo razviti visokotlačne polietilene (ali mehki-polietilen). Polimerizacija se odvija pri tlaku 1500 do 2000 barov in pri temperaturi okoli 200 oC. Njegove makromolekule so močno razvejane. Material je upogljiv in elastičen, njegova gostota pa znaša p = 0,92 g/cm3. (Zato je stenografsko PE-LD, v angleščini - low density, ali nizka gostota.) Na sliki je prikazana cev PE-X za ogrevanje, hladno in vročo sanitarno vodo v zgradbah, izdelana po DIN 4726.

Slika - Cev iz zamreženega polietilena PE-X

Polietilena nizke gostote (ali trdi polietilen) izdelujejo pod normalnim tlakom in pri temperaturi od 20 do 70 °C. Polimerizacija je bila prvič izvedena leta 1950 s pomočjo prof. Zieglerja, ki je razvil katalizator. Izhajajoče molekule spojene v verige so bolj ali manj razdeljene, kot pri visokotlačnem-PE. Material je tog, njegova gostota pa leži med 0,94 in 0,97 g/cm3. Stenografsko gledano PE-MD (srednje gostote) in PE-HD (visoke gostote.) Visoka kristaličnost PE-HD (do 80 %) je vzrok za njeno visoko gostoto,  togost in trdnost. Prav tako je odporna na topila in manj prepustna za pline in pare. V preglednici št. 1 je prikazana uporaba cevi PE-X.

Preglednica št. 1: Plastične cevi za ogrevanje, hladno in toplo sanitarno vodo, izdelane po DIN 4726

Z naknadnim dodatnim zamreženjem makromolekul, se lahko še dodatno izboljšajo lastnosti materiala. PE bo bolj elastičen, njegova temperatura in tlačna odpornost pa naraščata. Ravno zaradi teh lastnosti se lahko cevi uporabljajo tudi v ogrevalnih sistemih. Da so cevi izdelane iz zamreženega polietilena se da ugotoviti z kratic na ceveh, kot so,Xa, Xb in Xc.

PE-Xa je oznaka za polietilen, ki je še v raztaljenem stanju pod visokim tlakom in  z dodatkom peroksida in raznih stabilizatorjev. Lahko izvedemo kemično zamreženje. Izdelava cevi in zamreženje poteka v isti delovni operaciji. Minimalno zamreženje znaša okoli 75 odstotno, kar pomeni zelo gosto zamreženost.

PE-Xc označuje fizikalno zamreženost. Polietilenu se primešajo specialni dodatki  in stabilizatorji, da ga modificirajo. Po izstiskanju bo cev izpostavljena rentgenskim žarkom, katere verižne molekule jo spravijo v zamreženje. Minimalno zamreženje je 60 odstotno.

PE-Xb je oznaka za Silan zamreženi polietilen; kemično zamreženje s pomočjo silicijeve povezave. . V preglednici št. 2 je prikazano obnašanje oziroma vzdržljivost PE, pri različnih temperaturah.

 Preglednica št. 2: Obnašanje PE pri različnih temperaturah

Lastnosti

Cevi izdelane iz zamreženega polietilena so nezlomljive, elastične in upogljive. Mehki PE lahko režemo z nožem. PE je slab prevodnik toplote in elektrike (ni potrebna ozemljitev). Zamrznjena cev le redko poči, saj se po raztezku ponovno povrne v svoj položaj. Toda odtajanje cevi je zelo problematično, zato jih je po vgradnji potrebno zaščititi proti zmrzali, če je to potrebno. Cev se prelomi pri 400 odstotkih, kar pomeni, da se PE prelomi šele pri štirikratnem raztezku. Mehke stene cevi ne prenašajo šumov, v nasprotju z jeklenimi cevmi. PE je odporen proti koroziji in ne potrebuje nobene katodne zaščite ter je odporen proti kemikalijam in topilnim materialom, kar pomeni, da je trajen kot PVC material. Preglednica št. 3 prikazuje cevi, ki jih uporabljamo za različne sisteme talnega ogrevanja.

Preglednica št. 3: Cevi za talno ogrevanje

Dolžinski raztezek je precejšen: PE cev dolžine 1 m se razteza pri At = 100 K okoli 20 mm (pri jekleni cevi 1,2 mm, pri bakreni cevi 1,7 mm, pri PVC pa kar 8 mm. Ker so cevi odporne proti topilom, jih ne moremo lepiti. Topla olja in maščobe povzročijo, da material nabrekne. Zamreženi polietilen lahko pri visoki temperaturi preoblikujemo in to obliko pri ohlajanju "zamrznemo". Pri ponovnem segrevanju (nad kristalno talilno področje) se cev ponovno vrne nazaj v prvotno obliko.