Полиэтилен

Полиэтилен – полимерный материал, хорошо знакомый нам благодаря широкому применению в быту и в промышленности. Впервые открытый в 20-х годах прошлого столетия, он сначала применялся в качестве изоляции для телефонного кабеля. И лишь с 1950-х годов его начали использовать как материал для упаковки, в том числе для пищевых продуктов. С тех пор производство полиэтиленовых пакетов возрастало из года в год, вытесняя другие виды упаковки.

Что такое полиэтилен

Если обратиться к научной терминологии, то полиэтилен является термопластичным полимером этилена (бесцветного горючего газа). Его формула: [–СН2-СН2–]n. Он химически и биологически нейтрален, не вступает в реакцию с кислотами и щелочами при температуре окружающей среды до +60 °C, не проводит электричество (диэлектрик), влагостойкий, стоек к ударам, становится пластичным при нагревании до 80-120 °C. Имеет белый оттенок в толстом слое (непрозрачен), тонкая пленка из него – прозрачная.

Еще одно из чрезвычайно полезных его свойств – морозостойкость. Он сохраняет свои качества при температуре до -70 °C, а некоторые его виды даже при -120 °C. Это делает его незаменимым материалом для упаковки и хранения замороженных пищевых продуктов: мяса, рыбы, полуфабрикатов, овощей.

Типы полиэтилена

Промышленный полиэтилен имеет три основных типа, несмотря на то, что сырьем для них в любом случае является газ этилен. Эти разновидности определяются способами полимеризации этилена. Различают:

• полиэтилен низкого давления (ПНД);
• полиэтилен высокого давления (ПВД);
• полиэтилен среднего давления (ПСД). По своим свойствам занимает промежуточное место между ПНД и ПВД.
• линейный полиэтилен (ЛПВД). Является подвидом ПВД, но обладает отличающимися характеристиками, благодаря которым используется для производства стрейч пленки.

Полимеризация ПНД происходит при давлении немногим более 5 атм и температуре 80 °C. Используется катализатор Циглера-Натта и органический растворитель.

Для получения ПВД нужны более жесткие условия: давление 1000-3000 атм и температура 180 °C. Катализатором служит кислород.

ПСД полимеризуется при давлении 30-40 атм, а температура доходит до 150 °C. Как результат – материал совмещает свойства двух предыдущих типов.

Таким образом, несмотря на одно и то же исходное сырье, эти типы полимера отличаются друг от друга плотностью, температурой плавления, твердостью и прочностью.

Схожесть и различия разных типов полиэтилена

Общими качествами, если не делать акцент на конкретных цифрах для каждого вида, являются:

• устойчивость к ударным нагрузкам;
• морозостойкость;
• хорошие диэлектрические характеристики;
• высокая химическая стойкость;
• биологическая инертность;
• легкость переработки (рециклинга).

Увидеть различия проще всего на примере пленок из этих материалов. Так, пленка из ПВД на вид – глянцевая, на ощупь – мягкая, имеет способность растягиваться.

Пленка из ПНД имеет матовую поверхность, при сминании издает характерный хрустящий звук, жесткая.

Основные этапы производства изделий из полиэтилена. Материалы и сырье

Полиэтилен является сырьем для производства всевозможных пленок и листов, изоляции для проводов, труб разного назначения и многого другого. По оценке BusinesStat, за последние 5 лет объем производства полиэтилена в мире вырос на 20 %, при этом на долю пленок приходится до 70% промышленного потребления. Поэтому на их примере рассмотрим основные этапы производства.

Полиэтиленовые пленки производятся методом экструзии. Независимо от их типа, технология, которую использует производитель полиэтилена, одна и та же.

Можно выделить такие шаги:

1. Загрузка полиэтиленовых гранул в экструдер. Гранулы производятся на нефтеперерабатывающих заводах или на предприятиях по рециклингу. Если необходимо придать пленке дополнительные свойства, также вносятся специальные добавки, красители (для получения нужного цвета).
2. Разогрев гранул до температуры плавления и перемешивание до образования однородной пластичной массы.
3. Подача с помощью вращающегося шнека пластичной массы на головку экструдера с кольцевым отверстием. В результате на выходе образуется полиэтиленовая труба (рукав).
4. Раздувание рукава изнутри до необходимого диаметра с помощью воздушной струи. Одновременно производится внешний обдув холодным воздухом для охлаждения пленки.
5. Пропускание полиэтиленового рукава через вытягивающие валы. Именно они придают рукаву вид полотна. Регулируя скорость их вращения, а также скорость вращения подающего шнека в экструдере, получают нужную толщину пленки.
6. Намотка полученного рукава в рулоны. Также перед намоткой рукава в рулон может производиться его разрезание с одной стороны. Таким образом получают полурукав. Если выполнять разрезание с двух сторон, получаются два независимых полотна. Их можно наматывать как по отдельности, получая два рулона, так и вместе на один двухслойный рулон.

В дальнейшем эта пленка используется для производства различных видов упаковки, накрывания теплиц, складирования товаров, выполнения строительных и агротехнических работ, многого другого.

Применение полиэтилена

Изделия из этого материала используются практически во всех областях: в быту, в строительстве и на производстве, в торговле, в сфере бытовых услуг, в сельском хозяйстве и многом другом. Можно выделить такие основные направления:

• Упаковочные и фасовочные пакеты. Используют для расфасовки продуктов питания: овощи, фрукты, хлебобулочные изделия, крупы, соль, сахар, сухофрукты, замороженные рыба и мясо, различные полуфабрикаты. В модных бутиках, магазинах сувениров и подарков, брендовых салонах пакеты привлекают внимание красочной полноцветной печатью на поверхности (тематические изображения, рекламные слоганы, логотипы).
• Стрейч-пленка для упаковки товаров и грузов. Широко используется в логистических центрах для надежной фиксации грузов на транспортных паллетах.
• Термоусадочная пленка. Применяется для упаковки промышленных товаров и продуктов питания, в том числе при вакуумной упаковке.
• Воздушно-пузырчатая пленка («пупырка»). Служит для защиты хрупких грузов от повреждений.
• Пленка для строительных работ, обустройства искусственных водоемов, накрывания теплиц и агротехнических работ. В изделия сельскохозяйственного назначения вносят специальную добавку, повышающую устойчивость к солнечному ультрафиолетовому излучению.
• Предметы домашнего обихода: скатерти, занавеси, плащи, кухонные передники и т.п.
• Различная тара: бутылки, бочки, канистры, ящики, садовые лейки, цветочные горшки и многое другое.
• Сантехнические изделия: трубы для водоснабжения, дренажа, канализации. А также различная арматура к ним: патрубки, тройники, переходники, крестовины, муфты.
• Изоляция для электропроводов и радиокабелей.
• Детали приборов, антенн, предметы быта.
• Ванны, лодки и другое подобное. Производятся из полиэтиленовых листов методом штампования.
• Теплоизолирующие панели. Изготавливаются методом вспенивания (пенополиэтилен).

Конечно, этим перечнем сферы применения полиэтилена не ограничиваются. Их гораздо больше. Все это делает его универсальным материалом, занимающим лидирующие позиции среди производимых полимеров.