Ultranagy molekulatömegű polietilén – PE-UHMW - A műszaki műanyag félkész termék ismertető sorozat (V. rész)

Dr. habil. Kalácska Gábor, egyetemi docens, Szent István Egyetem, Gödöllő

1. Szerkezet

Az etilén polimerizációjakor, az alkalmazott eljárástól függően, egyenes láncú (kis nyomású eljárás) vagy többé-kevésbé elágazó láncú (nagy nyomású eljárás) polimer keletkezik.
A nagy nyomású eljárással készített – rugalmas PE vagy kis sűrűségű polietilén (PE-LD) néven ismert – anyag kristályosodási foka 40–55%, sűrűsége 0,915–0,93 kg/dm3. Főleg csomagolóanyagokat és háztartási eszközöket készítenek belőlük.

A kis nyomású eljárással készült polietilén – a rideg PE vagy nagy sűrűségű polietilén (PE-HD) – kristályodási foka 60–80%, sűrűsége 0,94–0,965 kg/dm3.

A polietilének tulajdonságait nagymértékben meghatározza sűrűségük, molekulatömegük és a tömegeloszlás a molekulán belül. A molekulatömeg növelésével javul az ütésszilárdság (bemetszett és bemetszés nélküli), a szakítószilárdság, a szívósság, a kopásállóság és a repedésképződéssel szembeni ellenállás.

A PE-UHMW (UHMW – “Ultra High Molecular Weight”) magas polimerizációs fokú nagy sűrűségű polietilén.
A polietilének jellemzőit összehasonlítva az ismertető sorozat korábbi anyagaival (PA, POM, PETP) megállapítható, hogy:

• sűrűségük, szilárdságuk, merevségük, mérettartóságuk kisebb,
• csillapítóképességük jobb,
• siklási tulajdonságaik kiválóak, alacsony a súrlódási tényezőjük,
• abrázióállóságuk nagyobb,
• nedvességfelvételük gyakorlatilag nincs,
• fiziológiailag semlegesek (élelmiszerre engedélyezettek).

2. Főbb tulajdonságok

Az 1. táblázat bemutatja a PE-UHMW műszaki műanyag különböző típusaiból és módosított kompozitokból előállított félkész termékek néhány jellemző tulajdonságát.

1. táblázat

PE-UHMW- műszaki műanyag félkész termékek tulajdonságai

3. Változatok és kompozitok

• HD 300 és 500 (kisebb kopásállóság, nagyobb keménység, az élelmiszer- és húsiparban széleskörűen alkalmazott).
• HD 1000 (nagyobb abráziós kopásállóság és szívósság, az élelmiszeripar mellett az abráziós anyagcsúzdák és vezetékek ideális anyaga).

A HD 500 R és 1000 R jelű anyag regenerátumot is tartalmaz, továbbá léteznek elektromosan nem szigetelő változatok, sztatikus feltöltődés ellen különböző felületi és térfogati ellenállással. Ezek a típusok ASTL, EL, EL-SK kiegészítő jelölésekkel vannak ellátva a Quatroplast Kft termékválasztékában.

4. Fő alkalmazási területek

Kisebb fajlagos terhelésű siklócsapágyak (általában p<10 MPa); csúszóvezetékek; vágóasztalok (élelmiszer- és bőripar); csúzda- és tárolóbélések szemcsés anyagmozgatásnál; görgők; kisterhelésű fogaskerekek; szigetelők; árnyékolók az elektromos és nukleáris iparban stb.

5. Megmunkálási technológia

• Ragasztás: nem javasolt, de kis kötésszilárdsággal megoldható.
• Hegesztés: megvalósítható.
• Forgácsolás (esztergálás, marás, fúrás, dörzsárazás, fűrészelés): Az UHMW polietilének forgácsolása jobban hasonlít a faipari eljárásokra, mint a fémmegmunkálásra. Elsősorban a gyorsacél szerszámok ajánlottak éles kivitelben. A PE-UHMW forgácsleválasztása szembetűnően eltérő a szívósabb HD 1000 anyagoknál, mint a keményebb HD 500 vagy a töltött ASTL kompozitnál. Gyakran előfordul, hogy a rendelkezésre álló szerszámokkal és a választott forgácsolási sebességgel, fogással és előtolással például nem lehet sorjamentesen marni. Ez nem rendellenesség, hanem az anyag rendkívüli szívóssága okozza, ilyenkor a sorjázást utóműveletként be kell iktatni. A jelenség részben elkerülhető, ha hűtéssel forgácsolunk, így a forgács részben „elridegíthető”.

A PE-UHMW féltermék anyagok forgácsolásához a nemzetközi szakirodalom az alábbi általános ajánlást teszi (2. táblázat).

2. táblázat

A PE-UHMW forgácsolási jellemzői