Polietilen

Polietilen PE je delno kristalična termoplastična 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 različne polimerizacijske pogoje. Prvotno je material v opalni barvi in se lahko kasneje obarva s poljubno barvo. Da bi preprečili krhkost s sevanjem UV žarkov (sončne svetlobe), dodajajo pri proizvodnji cevi 2 do 3 odstotke saj. Lastnosti polietilena so odvisne od načina polimerizacije.

Vrste materialov

Kot prve je že leta 1937 uspelo razviti visokotlačne polietilene (ali mehki-polietilen). Polimerizacija se odvija pri tlaku 1500 do 2000 barov in pri temperaturi okoli 200 oC. Njegove makromolekule so močno razvejane. Material je upogljiv in elastičen, njegova gostota pa znaša p = 0,92 g/cm3. (Zato je stenografsko PE-LD, v angleščini - low density, ali nizka gostota.) Na sliki je prikazana cev PE-X za ogrevanje, hladno in vročo sanitarno vodo v zgradbah, izdelana po DIN 4726.

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 pomočjo prof. Zieglerja, ki je razvil katalizator. Izhajajoče molekule spojene v verige so bolj ali manj razdeljene, kot pri visokotlačnem-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 kristaličnost 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: Plastične cevi za ogrevanje, hladno in toplo sanitarno vodo, izdelane po DIN 4726

Dimenzija cevi: da: zunanji premer v mm;    s : debelina stene v mm Dobavljive dolžine: v kolutih do 300 m in v palicah dolžine 5 do 12 m
Uporabni razred	1	2	4	5
Delovna temperatura	60 oC	70 oC	60 oC	80 oC
Delovni tlak	4, 6, 8 ali 10 bar
Uporabno področje	Za oskrbo s toplo vodo		Talno ogrevanje in NT ogrevanje	Visoka temperatura za ogrevanje z radiatorji
Razred A	Cevne dimenzije za vse vrste uporabnosti
Razred C	Posebne cevne dimenzije za ogrevalne sisteme
Propustnost kisika:  m ≤ 0,10 g/(m3 • d) pri 40 oC

Z naknadnim dodatnim zamreženjem makromolekul, se lahko še dodatno izboljšajo lastnosti materiala. PE bo bolj elastičen, njegova temperatura in tlačna odpornost pa naraščata. 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 kemično zamreženje. Izdelava cevi in zamreženje poteka v isti delovni operaciji. Minimalno zamreženje znaša okoli 75 odstotno, kar pomeni zelo gosto zamreženost.

PE-Xc označuje 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; kemično zamreženje s pomočjo silicijeve povezave. . V preglednici št. 2 je prikazano obnašanje oziroma vzdržljivost PE, pri različnih temperaturah.

 Preglednica št. 2: Obnašanje PE pri različnih temperaturah

Vrsta materiala	Maksimalna temperatura	Najnižja temperatura
Visokotlačni-PE	Elastičen in viskozen do 60 °C	pod -80 °C bo stekleno trd in krhek
Nizkotlačni-PE	trd in žilav do 80 °C	pod -80 °C bo stekleno trd in krhek
Zamreženi PE	tog - žilav in trd do 95 °C, kratek čas tudi do 110 °C	pod -120 °C bo stekleno trd in krhek

 

Razlaga k preglednici

1.  PE plava v vodi (gostota p > 1)
2. Ne zamreženi PE gori z rahlim plamenom in kaplja nad kristaliti, tališče pri (130 °C), pekoč občutek. - Zamreženi polietilen popusti, če ga segrejemo na temperaturo razpadanja 400 °C.
3. Mehek-PE postane masten, njegova površina pa se sveti. Trdi-PE je v prijemu osušen, njegova površina pa motna in brez leska.
4. Visokotlačni-PE je elastičen in upogljiv. Nizkotlačni-PE je žilav in tog, zveni ob udarcu, svetel in suh. Pri upogibanju bo razlika jasna.

Cevi izdelane iz zamreženega polietilena so nezlomljive, elastične in upogljive. Mehki PE lahko režemo z nožem. PE je slab prevodnik toplote in elektrike (ni potrebna ozemljitev). Zamrznjena cev le redko poči, saj se po raztezku ponovno povrne v svoj položaj. Toda odtajanje cevi je zelo problematično, zato jih je po vgradnji potrebno zaščititi proti zmrzali, če 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 zaščite 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 različne sisteme talnega ogrevanja.

Preglednica št. 3: Cevi za talno ogrevanje

Cevi za talno ogrevanje po DIN 4726: 2000-01
Material		PB125	PP-R	PE-X	PE-MDX	Večslojna cev
Izpolnjuje zahtevam		EN ISO 15 876	EN ISO 15 874	EN ISO 15 875	DIN 16 894	-
Cev- mera	Razred A	DIN 16 969	DIN 8077	DIN 16893	DIN 16 895	Ni standardizirana (po proizvajalcu)
	Razred C	EN ISO 15 876	EN ISO 15 874	EN ISO 15 845
Mera cevi		12 x 1,8     ali      16 x 2,0       ali      20 x 2,0 mm
Povezava		Samo z varilnimi spojkami		Samo z zatiskanjem ali s fitingi
Upogibni radij		R ≥ 5 x da	R ≥ 6 x da	R ≥ 5 x da		Podatki proizvajalca
Oznake cevi za talno ogrevanje po DIN 4726 z da = 12 mm in s  = 1,8 mm iz PE-Xa   Cev DIN… - - Da x s - - Material Normativi EN ISO Talno ogrevanje DIN 4726 12 x 1,8 PE-Xa2) DIN EN ISO 158752)   1) Za mero se jemlje osnovna cev 2) Material za cev z navedbo, da je cev iz zamreženega polietilena

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 maščobe povzročijo, da material nabrekne. Zamreženi polietilen lahko pri visoki temperaturi preoblikujemo in to obliko pri ohlajanju "zamrznemo". Pri ponovnem segrevanju (nad kristalno talilno področje) se cev ponovno vrne nazaj v prvotno obliko.