Dichtewerte und Einheitenumrechnung
Polyethylen-Typen werden weitgehend nach Dichte klassifiziert, wobei die Grenzen Konventionen statt physikalische Konstanten sind. LDPE liegt bei 915–935 kg/m³. Darunter liegt VLDPE (sehr niedrige Dichte, unter 915). Darüber überschneidet sich LLDPE bei 915–925 mit einer anderen Kettenarchitektur, MDPE reicht von 926–940, und HDPE beginnt bei 940–970.
Umrechnung zwischen Einheiten: kg/m³ durch 1.000 teilen für g/cm³; g/cm³ mit 62,428 multiplizieren für lb/ft³. Das spezifische Gewicht ist zahlenmäßig identisch mit der Dichte in g/cm³, da Wasser bei 4 °C 1,000 g/cm³ hat. Da jeder Polyethylen-Typ ein spezifisches Gewicht unter 1 hat, schwimmen sie alle in Wasser – genau das nutzt die Sink-Schwimm-Trennung in Recyclinganlagen.
Warum LDPE weniger dicht ist
Das Hochdruck-Radikalverfahren, mit dem LDPE hergestellt wird, erzeugt lange und kurze Kettenverzweigungen entlang des Rückgrats. Diese Verzweigungen behindern physikalisch die Kristallisation, sodass sich nur 45–55 % des Polymers zu geordneten kristallinen Bereichen anordnen; der Rest bleibt amorph, mit mehr freiem Volumen zwischen den Ketten. Weniger effiziente Packung bedeutet weniger Masse pro Volumeneinheit.
Dieselbe Verzweigung erklärt den Rest des Eigenschaftsprofils. Geringere Kristallinität bedeutet niedrigeren Schmelzpunkt, geringere Steifigkeit, höhere Dehnung, bessere Transparenz und bessere Siegeleigenschaften – weshalb LDPE bei Folien dominiert, obwohl HDPE mechanisch fester ist.
Was die Dichte in der Praxis verändert
Drei Faktoren verschieben ein reales Material vom Lehrbuchwert weg.
- Comonomer-Gehalt — mehr Comonomer bedeutet mehr Verzweigung, niedrigere Kristallinität, niedrigere Dichte.
- Füllstoffe — Calciumcarbonat, Talkum, Glas oder Metall erhöhen die Dichte erheblich, ungefähr proportional zu ihrem Volumenanteil.
- Polymerverunreinigung im Rezyklat — HDPE- oder PP-Anteile verschieben die gemessene Dichte je nach Mischung nach oben oder unten.
- Hohlräume und Feuchtigkeit im Granulat — beeinflussen die Schüttdichte (die sich von der Festkörperdichte unterscheidet und bei Granulat typischerweise 500–600 kg/m³ beträgt).
Recycelte LDPE-basierte Materialien
Post-Consumer-recyceltes LDPE, das tatsächlich ein einzelnes Polymer ist, misst nahe den Neuware-Werten, vielleicht leicht höher durch Additiv- und Pigmentreste. Rezyklate aus mehreren Polymeren weichen stärker ab: Ein Strom mit HDPE- und PP-Anteil misst höher als reines LDPE, und einer mit mineralischem Füllstoff noch höher.
Das recycelte PolyAl-Granulat aus Getränkekartons ist ein klares Beispiel: ≈66 % LDPE, 18 % HDPE und 6 % PP plus rund 10 % Aluminium in der Masse, mit einer Dichte von 950–1050 kg/m³. Das Aluminium ist als feine Flocken verteilt und erhöht die Masse ohne proportionalen Volumenzuwachs, weshalb das Material auch steifer und maßhaltiger ist als ungefülltes LDPE. Sein Vicat-Erweichungspunkt liegt bei 90–100 °C, der MFI bei 2–4 g/10 min.
Dichte bei der Materialauswahl nutzen
Die Dichte ist ein Indikator für die Kristallinität, und die Kristallinität bestimmt den Großteil der mechanischen Eigenschaften. In der Praxis ist ein dichteres Polyethylen steifer, fester, chemisch beständiger, weniger durchlässig und weniger transparent; ein weniger dichtes ist flexibler, bei niedrigen Temperaturen zäher, leichter zu siegeln und klarer.
Für die Bauteilauslegung ist die Dichte auch kommerziell relevant: Granulat wird nach Gewicht verkauft, Bauteile aber nach Volumen ausgelegt. Ein um 10 % höherer Dichtewert bedeutet 10 % mehr Materialkosten bei gleicher Bauteilgeometrie – wichtig zu prüfen, wenn ein gefülltes Rezyklat mit ungefüllter Neuware allein anhand des Preises pro Kilogramm verglichen wird.
Physikalische Eigenschaften von LDPE
| Dichte | 915–935 kg/m³ (0,915–0,935 g/cm³) |
|---|---|
| Dichte (imperial) | 57,1–58,4 lb/ft³ |
| Spezifisches Gewicht | 0,915–0,935 |
| Schüttdichte (Granulat) | ≈500–600 kg/m³ |
| Kristallinität | 45–55 % |
| Schmelzpunkt | 105–115 °C |
| Vicat-Erweichungspunkt | 85–95 °C |
| Schmelzflussindex | 0,3–20 g/10 min (typabhängig) |
| Zugfestigkeit | 8–15 MPa |
| Bruchdehnung | 100–650 % |
| Wasseraufnahme | <0,01 % |
| Verarbeitungstemperatur | 160–230 °C |