(PE.) POLİETİLEN LİFİ

Polietilen ticari polimerlerin başında gelir. Bütün dünyada üretimi 2007 yılında yaklaşık olarak 45 milyon tona ulaşmıştır. Polietilenin bu kadar çok üretilmesindeki en büyük neden hemen hemen her türlü sektörde kullanılan bir plastik olmasından kaynaklanır. Paketleme endüstrisinde, plastik mutfak ürünlerinden, otomotiv sanayinde, altyapı malzemeleri, beyaz eşya ve makina parçaları, oyuncak ve tekstil gibi daha birçok alanda kullanılır. İyi bir yalıtkan ve mukavim bir malzeme olduğundan elektronik ve elektrik eşya parçalarında da sıkça kullanılır.

Polietilen petrolden üretilen bir termoplastik polimerdir. Polietileni genel olarak iki ana sınıfa ayırmak mümkündür: Düşük Yoğunluklu Polietilen (Low Density Polyethylene – LDPE) ve Yüksek Yoğunluklu Polietilen (High Density Polyethylene – HDPE).

LDPE, radikal zincir polimerizasyonu yöntemi ile sentezlenir ve HDPE’ye göre daha çok dallanma (branching) görülen bir polimerdir (LDPE sentezinin detayları için tılayınız). Bu moleküler dallanmalar kısa ya da uzun olabilir ve LDPE’ye özelliklerinin bir kısmını veren bu dallanmalardır. Yoğun dallanma görülen polimerlerin kristal yapı oluşturmaları oldukça zordur bu sebeple LDPE, HDPE’ye göre daha düşük kristalliğe sahiptir. LDPE %40 ile %60 arası kristal yapıya sahip iken, HDPE %70 – 90 kristalleşme gösterir.

Dallanmaların yarattığı bir diğer değişiklik ise yoğunluğu azaltmaktır. LDPE’nin yoğunluğu 0.91 – 0.93 g.cm-3 değerlerinde oynarken, HDPE’nin yoğunluğu 0.94 – 0.96 g.cm-3 değerleri arasındadır.

LDPE farklı ve istenilen özelliklere sahip bir plastiktir. Camsılaşma sıcaklığı (Glass Transition Temperature – Tg) yaklaşık -120°C dolayındadır. Bir polimer için fena sayılmayacak kristalliğe sahiptir ve kristallerin erime sıcaklığı 110°C civarındadır. Oldukça düşük bir Tg ve goreceli olarak yüksek kristalliği sayesinde geniş bir sıcaklık aralığında kullanılabilecek esnekliğe sahiptir.

Ticari LDPE’nin sayıya dayalı ortalama molekül ağırlığı 20 – 100 kg.mol-1 arasındadır. Molekül ağırlık dağılımı ( ) 3 ile 20 arasında değişebilir. Piyasadaki LDPE’ler, reaktor tipi, polimerizasyon sıcaklığı ve polimerizasyon basıncı ile oynanarak; faklı molekül ağırlığı, molekül ağırlık dağılımı, ve farklı dallanma oranlarında üretilerek kristalleşme oranı, yoğunluğu, ve mukavemeti değiştirilebilir. Bu da LDPE’nin değişik pazarlarda kullanılmasını sağlar.

HDPE üretimine baktığımız zaman Ziegler-Natta ve Philips tipi reaktif başlatıcı maddeler kullanılır. Böylece çok daha az oranda dallanmalar ve yüksek polimer dönüşümü elde edilir. Her 500 monomer ünitesi için ortalama 0.5-3 arası metil grubu görülür. Bu oran LDPE’de 15 ile 30 arasındadır. Dallanmanın azalması polimer zincirinin bir düzen içinde kristal yapıyı daha kolay oluşturmasını sağlar. Daha önce belirttiğimiz gibi HDPE’de %70 – 90 arası kristallik görülür ve kristal erime sıcaklığı da yaklaşık 135°C civarındadır. Yüksek molekül ağırlığı, yoğunluk ve kristalleşme değerleri ile HDPE, LDPE’den daha mukavim, tok, sert ve kimyasal olarak daha dayanıklıdır. Ayrıca düşük sıcaklıklarda mekanik olarak daha iyi sonuçlar verir.

HDPE’nin sayıya dayalı ortalama molekül ağırlığı genellikle 50 – 250 kg.mol-1 değerlerindedir. Eğer yüksek molekül ağırlıklı HDPE (HMW-HDPE) ya da ultra-yüksek molekül ağırlıklı HDPE (UHMW-HDPE) termoplastiklerine bakarsak, sırasıyla molekül ağırlıkları 0.5 – 1.5milyon ile >1.5milyon arasındadır. Molekül ağırlığını arttırmak daha yüksek mukavemete, uzama değerlerine ve tokluğa ulaşmayı sağlar. Ancak aynı zamanda vizkozite de çok arttığı için üretim yapmak daha zor ve pahalıdır. Akışkanlığı arttırarak üretim maliyetlerini düşürmek için yumuşatıcılar (processing aid) kullanılır. Fakat bunları kullanırken mekanik özellikleri korumak ya da geliştirmek hedeflenmelidir.

HDPE’nin geniş bir kullanım alanı vardır. Üretilen HDPE’lerin %40′ı hava üflemeli döküm (blow-molding) yöntemi kullanılarak plastik parça üretiminde kullanılır. Bu parçalara örnek vermek gerekirse: İçecek, yiyecek, temizlik ürünleri şişeleri, mutfak-ev eşyaları ve oyuncaklar. HDPE pazarının %30′unu ise enjeksiyon kalıplama tekniği ile üretilen parçalar oluşturur. Geri kalan HDPE ürünleri ise çoğunlukla extrusion yöntemiyle üretilir. Özellikle paketleme, ince film kaplama, boru, tüp ve kablo üreitm endüstrilerinde bu yöntem kullanılır.

Polietilenlerin bu ticari isimlerler piyasada bulmak mümkündür: Alathon, Alkathene, Fertene, Grex,Hostalen, Marlex, Nipolon ve Petrothene.