Znajomość formowania rotacyjnego PE (polietylenu) i materiałów kompozytowych

Polietylen jest związkiem wysokocząsteczkowym powstającym w wyniku polimeryzacji addycyjnej etylenu. Rzeczywista masa cząsteczkowa waha się od 10 000 do kilku milionów w zależności od warunków polimeryzacji. Wynaleziony polietylen był polietylenem o małej gęstości otrzymywanym metodą wysokociśnieniową, o ciężarze właściwym 0,910-0,925 g/cm3. Polietylen otrzymywany metodami niskociśnieniowymi i średniociśnieniowymi ma ciężar właściwy 0,941-0,965 g/cm3, zwany polietylenem o dużej gęstości. Polietylen to biały, woskowy, półprzezroczysty materiał, miękki i wytrzymały, lekko wydłużony, nietoksyczny, łatwopalny, który topi się i kapie podczas spalania, wydzielając zapach palonej parafiny. Właściwości polietylenu zależą od jego masy cząsteczkowej i krystaliczności.
Wiele właściwości mechanicznych polietylenu zależy od gęstości i wskaźnika płynięcia materiału. Od polietylenu o małej gęstości do polietylenu o dużej gęstości gęstość waha się w zakresie 0,90-0,96 g/cm3. Wskaźnik płynięcia (wskaźnik przepływu stopu) polietylenu jest bardzo zróżnicowany i wynosi od 0,3 do ponad 25,0. Wiele ważnych właściwości polietylenu różni się w zależności od gęstości i wskaźnika płynięcia.
Temperatura zeszklenia materiału polietylenowego jest stosunkowo niska i wynosi 125°C, ale może on zachować swoje właściwości mechaniczne w szerokim zakresie temperatur. Równowagowa temperatura topnienia liniowego polietylenu o dużej masie cząsteczkowej wynosi 137°C, ale na ogół trudno jest osiągnąć punkt równowagi. Zwykle zakres temperatur topnienia podczas przetwarzania wynosi 132-135°C. Temperatura zapłonu polietylenu wynosi 340°C, temperatura samozapłonu wynosi 349°C, a temperatura zapłonu jego pyłu wynosi 450°C. Wskaźnik płynięcia polietylenu zależy od jego masy cząsteczkowej. Gdy miesza się materiały polietylenowe o różnej masie cząsteczkowej, ich wskaźnik płynięcia również przyjmuje pewną wartość zgodnie z pewną regułą.
Polietylen jest wodoodporny, a jego właściwości fizyczne pozostają niezmienione przy wysokiej wilgotności lub wodzie. Stężony kwas siarkowy, stężony kwas azotowy i inne utleniacze będą powoli korodować polietylen. W przypadku węglowodorów alifatycznych, węglowodorów aromatycznych i węglowodorów chlorowanych polietylen pęcznieje, ale pierwotne właściwości można przywrócić po odparowaniu środka pęczniejącego. Poniżej 60°C polietylen jest odporny na rozpuszczalniki, ale rozpuszczalniki węglowodorowe szybko korodują polietylen, gdy temperatura przekracza 70°C. Gdy temperatura będzie nadal rosła, polietylen rozpuści się w niektórych rozpuszczalnikach. Polietylen oddzielony od roztworu po ochłodzeniu tworzy pastę lub stan koloidalny, w zależności od temperatury.
Polietylen jest podatny na fotooksydację, utlenianie termiczne, rozkład ozonu i halogenowanie. Ze względu na swoją obojętność chemiczną i niepolarną powierzchnię polietylen jest trudny do wiązania i drukowania. Jednakże po poddaniu polietylenu działaniu utleniaczy, płomieni i wyładowań koronowych, charakteryzuje się on dobrą przyczepnością i właściwościami drukarskimi.
Podczas napromieniowania polietylenu zachodzą reakcje sieciowania, rozrywania łańcucha i tworzenia grup nienasyconych, ale główną reakcją jest sieciowanie. Gdy polietylen jest napromieniowywany gazem obojętnym, następuje przepełnienie wodorem i traci on na wadze; gdy polietylen jest napromieniowywany powietrzem, zyskuje na wadze w wyniku dodania tlenu. Po napromieniowaniu do cząsteczek polietylenu dodawane są grupy nienasycone, co powoduje zmniejszenie stabilności oksydacyjnej. Po napromieniowaniu reakcja sieciowania polietylenu polega na reakcji zerwania łańcucha i utworzenia grupy nienasyconej. Reakcja sieciowania może poprawić odporność polietylenu na warunki atmosferyczne, dlatego napromieniowane produkty polietylenowe mają lepszą odporność na warunki atmosferyczne niż nienapromieniowane produkty polietylenowe.
Polietylen ulega powolnej degradacji pod wpływem tlenu zawartego w powietrzu, a proces ten przyspieszany jest przez ciepło, promienie ultrafioletowe i promieniowanie wysokoenergetyczne. Cechami degradacji i starzenia są zanikająca kruchość, a nawet uszkodzenie produktów. Sadza ma znaczący wpływ na ochronę polietylenu przed światłem. Dodanie 2% sadzy może skutecznie wydłużyć żywotność produktów polietylenowych. Oprócz sadzy dodanie do polietylenu pewnych pochłaniaczy promieniowania ultrafioletowego może również pełnić rolę przeciwstarzeniową.
Plastik polietylenowy ma słabą przewodność cieplną. Aby umożliwić szybkie przenoszenie ciepła do całej objętości cząstek proszku z tworzyw sztucznych podczas formowania rotacyjnego, wielkość cząstek proszku polietylenowego stosowanego do formowania rotacyjnego powinna spełniać określone wymagania. Im mniejsze są cząsteczki, tym łatwiej jest przenosić ciepło i tym łatwiej jest osiągnąć temperaturę topnienia materiału. Jeśli jednak cząstki są zbyt małe, materiał łatwo wchłania wilgoć i aglomeraty, co nie sprzyja ruchowi obrotowemu w formie. Tworzywa polietylenowe kupowane na rynku to często granulki, które należy zmielić i przesiać, aby spełnić wymagania procesu formowania rotacyjnego.
Polietylen jest tworzywem sztucznym o wysokiej wytrzymałości. Po przetworzeniu w konwencjonalnym młynku granulki zostaną rozerwane na kształt, który nie będzie sprzyjał ponownemu mieleniu. Do kruszenia granulek polietylenu potrzebny jest specjalny, szybki sprzęt do rozdrabniania.