Поліетилен

Поліетилен — полімерний матеріал, добре знайомий нам завдяки широкому застосуванню в побуті та в промисловості. Вперше відкритий у 20-х роках минулого століття, він спочатку застосовувався як ізоляція для телефонного кабелю. І лише з 1950-х років його почали використовувати як матеріал для упаковки, зокрема для харчових продуктів. Відтоді виробництво поліетиленових пакетів зростало з року в рік, витісняючи інші види пакування.

Що таке поліетилен

Якщо звернутися до наукової термінології, то поліетилен є термопластичним полімером етилену (безбарвного горючого газу). Його формула: [–СН2-СН2–]n. Він хімічно та біологічно нейтральний, не вступає в реакцію з кислотами і лугами при температурі довколишнього середовища до +60 °C, не проводить електрику (діелектрик), вологостійкий, стійкий до ударів, стає пластичним при нагріванні до 80-120 °C. Має білий відтінок у товстому шарі (непрозорий), тонка плівка з нього — прозора.

Ще одна з надзвичайно корисних його властивостей — морозостійкість. Він зберігає свої якості за температури до -70 °C, а деякі його види навіть за -120 °C. Це робить його незамінним матеріалом для упаковки та зберігання заморожених харчових продуктів: м'яса, риби, напівфабрикатів, овочів.

Типи поліетилену

Промисловий поліетилен має три основні типи, незважаючи на те, що сировиною для них у будь-якому разі є газ етилен. Ці різновиди визначаються способами полімеризації етилену. Розрізняють:

• поліетилен низького тиску (ПНТ);
• поліетилен високого тиску (ПВТ);
• поліетилен середнього тиску (ПСТ). За своїми властивостями займає проміжне місце між ПНТ і ПВТ.
• лінійний поліетилен (ЛПВТ). Є підвидом ПВТ, але володіє відрізняльними характеристиками, завдяки яким використовується для виробництва стрейч-плівки.

Полімеризація ПНТ відбувається за тиску трохи більше 5 атм і температури 80 °C. Використовується каталізатор Циглера-Натта й органічний розчинник.

Для отримання ПВТ потрібні більш жорсткі умови: тиск 1000-3000 атм і температура 180 °C. Каталізатором слугує кисень.

ПСТ полімеризується за тиску 30-40 атм, а температура доходить до 150 °C. Як результат — матеріал поєднує властивості двох попередніх типів.

Отже, незважаючи на одну й ту саму вихідну сировину, ці типи полімеру відрізняються один від одного щільністю, температурою плавлення, твердістю і міцністю.

Схожість і відмінності різних типів поліетилену

Загальними якостями, якщо не робити акцент на конкретних цифрах для кожного виду, є:

• стійкість до ударних навантажень;
• морозостійкість;
• хороші діелектричні характеристики;
• висока хімічна стійкість;
• біологічна інертність;
• легкість переробки (рециклінгу).

Побачити відмінності найпростіше на прикладі плівок із цих матеріалів. Так, плівка з ПВТ на вигляд — глянцева, на дотик — м'яка, має здатність розтягуватися.

Плівка з ПНТ має матову поверхню, під час зминання видає характерний хрусткий звук, жорстка.

Основні етапи виробництва виробів з поліетилену. Матеріали та сировина

Поліетилен є сировиною для виробництва різноманітних плівок і листів, ізоляції для проводів, труб різного призначення та багато чого іншого. За оцінкою BusinesStat, за останні 5 років обсяг виробництва поліетилену у світі зріс на 20 %, при цьому на частку плівок припадає до 70 % промислового споживання. Тож на їхньому прикладі розглянемо основні етапи виробництва.

Поліетиленові плівки виготовляються методом екструзії. Незалежно від їхнього типу, технологія, яку використовує виробник поліетилену, одна й та сама.

Можна виділити такі кроки:

1. Завантаження поліетиленових гранул в екструдер. Гранули виробляються на нафтопереробних заводах або на підприємствах з рециклінгу. Якщо необхідно надати плівці додаткових властивостей, також вносяться спеціальні добавки, барвники (для отримання потрібного кольору).
2. Розігрів гранул до температури плавлення і перемішування до утворення однорідної пластичної маси.
3. Подача за допомогою обертового шнека пластичної маси на головку екструдера з кільцевим отвором. У результаті на виході утворюється поліетиленова труба (рукав).
4. Роздування рукава зсередини до необхідного діаметра за допомогою повітряного струменя. Одночасно проводиться зовнішній обдув холодним повітрям для охолодження плівки.
5. Пропускання поліетиленового рукава через витяжні вали. Саме вони надають рукаву вигляд полотна. Регулюючи швидкість їхнього обертання, а також швидкість обертання подавального шнека в екструдері, отримують потрібну товщину плівки.
6. Намотування отриманого рукава в рулони. Також перед намотуванням рукава в рулон може проводитися його розрізання з одного боку. У такий спосіб отримують напіврукав. Якщо виконувати розрізання з двох боків, виходять два незалежних полотна. Їх можна намотувати як окремо, отримуючи два рулони, так і разом на один двошаровий рулон.

Надалі ця плівка використовується для виробництва різних видів пакування, накривання теплиць, складування товарів, виконання будівельних і агротехнічних робіт, багато чого іншого.

Застосування поліетилену

Вироби з цього матеріалу використовують практично у всіх галузях: у побуті, в будівництві та на виробництві, в торгівлі, у сфері побутових послуг, у сільському господарстві та багато в чому іншому. Можна виділити такі основні напрямки:

• Пакувальні та фасувальні пакети. Використовують для розфасовки продуктів харчування: овочі, фрукти, хлібобулочні вироби, крупи, сіль, цукор, сухофрукти, заморожені риба і м'ясо, різні напівфабрикати. У модних бутиках, магазинах сувенірів і подарунків, брендових салонах пакети привертають увагу барвистим повноколірним друком на поверхні (тематичні зображення, рекламні слогани, логотипи).
• Стретч-плівка для упаковки товарів і вантажів. Широко використовується в логістичних центрах для надійної фіксації вантажів на транспортних палетах.
• Термозбіжна плівка. Застосовується для пакування промислових товарів і продуктів харчування, зокрема під час вакуумної упаковки.
• Повітряно-бульбашкова плівка («пухирка»). Слугує для захисту крихких вантажів від пошкоджень.
• Плівка для будівельних робіт, облаштування штучних водойм, накривання теплиць і агротехнічних робіт. У вироби сільськогосподарського призначення вносять спеціальну добавку, яка підвищує стійкість до сонячного ультрафіолетового випромінювання.
• Предмети домашнього вжитку: скатертини, занавіски, плащі, кухонні фартухи тощо.
• Різноманітна тара: пляшки, бочки, каністри, ящики, садові лійки, квіткові горщики і багато іншого.
• Сантехнічні вироби: труби для водопостачання, дренажу, каналізації. А також різна арматура до них: патрубки, трійники, перехідники, хрестовини, муфти.
• Ізоляція для електропроводів і радіокабелів.
• Деталі приладів, антен, предмети побуту.
• Ванни, човни та інше подібне. Виробляються з поліетиленових листів методом штампування.
• Теплоізоляційні панелі. Виготовляються методом спінювання (пінополіетилен).

Звісно, цим переліком сфери застосування поліетилену не обмежуються. Їх набагато більше. Усе це робить його універсальним матеріалом, який займає провідні позиції серед полімерів, що виробляються.