Polyeteeni

Polyeteeni (lyhenne PE) eli polyetyleeni on joukko polymeerejä ja niistä valmistettavia vahamaisen läpikuultavia kestomuoveja. Rakenteeltaan polyeteeni on yksinkertainen polymeeri.

Polyeteenistä valmistettu kierrätettävä muovipussi.

Polyeteeni on halpaa, ja se on käytetyin muovin polymeerinen raaka-aine maailmassa. Polyeteenejä käytetään moneen tarkoitukseen kalvopakkauksista kuituihin ja paksuihin putkiin. Se soveltuu myös ihmisruumiin implantiksi, sillä yksinkertaisena hiilivetynä se ei juurikaan reagoi muihin aineisiin.

Polyeteenin CAS-numero on 9002-88-4.

Historia

Polyeteenien kierrätysmerkit

Polyeteenin kehittivät Eugen Bamberger ja Friedrich Tschirner 1900-luvun alussa. Ensi kertaa tuotetta käytettiin kemianjätti ICI:n laboratoriossa vuonna 1936, ja tehdasmainen PE-LD-tuotanto aloitettiin vuonna 1939.

Jaottelu

Polyeteenin rakennekaava.

Polyeteenimolekyylin rakenneyksikkö, yksinkertaistettu kaavio..

Polyeteenit jaetaan niiden tiheyden mukaan kolmeen päätyyppiin alatyyppeineen:

1. Pientiheyspolyeteeni (PE-LD) on tiheydeltään 0,91–0,93 kg/dm³. Se on kirkasta, pehmeää, joustavaa, hajutonta ja mautonta, ja sen pinta on vahamainen. Sillä on hyvä kemiallinen kestävyys, eikä se läpäise kosteutta. Se on maailman yleisin muovityyppi, ja sitä käytetään muun muassa muovipusseissa.
   • Lineaariset polyeteenit (PE-LLD)
   • Eteenin kopolymeerit (EVOH, EVA, EBA ym.)
   • Metalloseenipolyeteenit (mPE-LD, mPE-LLD)
   • Erittäin pientiheyspolyeteeni (PE-VLD)
2. Keskitiheyspolyeteeni (PE-MD) on tiheydeltään 0,93–0,95 kg/dm³.
3. Suurtiheyspolyeteeni (PE-HD) on tiheydeltään 0,95–0,98 kg/dm³. Se on sameaa, kovaa ja kestävää mutta samalla joustavaa. Sillä on hyvä iskunkestävyys kylmissäkin lämpötiloissa. PE-HD:tä käytetään muun muassa ohuissa pusseissa.
   • Suurimolekyyliset polyeteenit (suurimolekyylinen PE-HMW, ultrasuurimolekyylinen PE-UHMW)
   • Metalloseenityypit (mPE-HD)

Ominaisuudet

Polyeteenin ominaisuuksiin vaikuttavat muun muassa sen tiheys, moolimassa ja moolimassajakauma. Ominaisuuksia voi jonkin verran muuttaa seosaineiden ja jälkikäsittelyn avulla.

Polyeteeneillä on joitain yhteisiä tyypillisiä ominaisuuksia, vaikka niihin kuuluukin laaja joukko muoveja. Polyeteenit ovat keveitä, ja niiden tiheys on alle 1 kilogramma kuutiodesimetriä kohti. Ne ovat sitkeitä eivätkä kovin jäykkiä. Polyeteeneillä on hyvä kemikaalinkesto, lukuun ottamatta voimakkaita happoja. Niillä on myös hyvä sähköneristävyys, hyvä kuumasaumautuvuus ja hyvä ekstruusiotyöstettävyys. Polyeteenit eivät kestä korkeita lämpötiloja ja ne kellastuvat ultraviolettisäteilyssä. Polyeteenit soveltuvat hyvin elintarvikepakkauksiin.

Polyeteenin liimaaminen on hankalaa, sillä sen pinta on liukas ja hylkivä. Pinnoitus ja painatus vaativat pinnan esikäsittelyn. Joissain sovelluksissa polyeteenien liukkaus on etu.

Valmistus

Polyeteeniä valmistetaan polymeroimalla eteeniä eli etyleeniä (CH₂:CH₂). Eteenin polymerisaatioreaktiossa monomeerin kaksoissidokset hajoavat ja muodostuu uusia yksinkertaisia kovalenttisia sidoksia hiiliatomien välille, jolloin syntyy makromolekyyli. Polyeteenimolekyyli sisältää ainoastaan hiili- ja vetyatomeja, ja sitä voitaisiin pitää myös pitkäketjuisena alkaanisarjan hiilivetynä.

Työstäminen

Polyeteeniä voidaan työstää kappaleiksi esimerkiksi seuraavilla muovintyöstötekniikoilla:

• Ruiskuvalu (tunnetaan myös nimellä ruiskupuristus), esimerkkejä tuotteista: kuljetuslaatikot, lelut
• Suulakepuristus eli ekstruusio, esimerkkejä tuotteista: kalvot, putket, levyt, profiilit
• Rotaatiovalu, esimerkkejä tuotteista: säiliöt, tankit

Lähteet

• Järvinen, Pasi: Muovit ja muovituotteiden valmistus. Muovifakta, 2017. ISBN 978-952-93-8690-1.

Aiheesta muualla

• Valuatlas: Polyeteeni (PE), Tampereen teknillinen yliopisto (Arkistoitu – Internet Archive) (pdf)
• Independent Chemical Information Service (ICIS): Polyethylene – high density (HDPE) CAS No: 9002-88-4 (englanniksi)