Позвонить нам Написать нам

Минимальная партия - 500 кг
Цены актуальны на 15.10.2018

От
500 кг
Меню
Производство
Немного об истории создания полиэтилена

Изобретателем полиэтилена считается немецкий инженер Ганс фон Пехманн, который впервые случайно получил этот продукт в 1899 году. Однако это открытие не получило распространения. Вторая жизнь полиэтилена началась в 1933 году благодаря инженерам Эрику Фосету и Реджинальду Гибсону. Сначала полиэтилен использовался в производстве телефонного кабеля и лишь в 1950-е годы стал использоваться в пищевой промышленности как упаковка.

История полиэтилена высокой плотности (ПЭВП или ПЭНД) развивалась с 1920-х, когда Карл Циглер начал работы по созданию катализаторов для ионно-координационной полимеризации. В 1954 году технология была в целом освоена, и был получен патент. Позже было начато промышленное производство ПЭНД.

Ганс Фон Пехманн
Эрик Фосет
Реджинальд Гибсон
Что такое полиэтилен?

Полиэтиле́н — термопластичный полимер этилена, относится к классу полиолефинов. Является органическим соединением и имеет длинные молекулы …—CH2—CH2—CH2—CH2—…, где «—» обозначает ковалентные связи между атомами углерода.

Представляет собой массу белого цвета (тонкие листы прозрачны и бесцветны). Химически- и морозостоек, диэлектрик, не чувствителен к удару (амортизатор), при нагревании размягчается (80—120°С), адгезия (прилипание) — чрезвычайно низкая. Часто неверно называется целлофаном.

Хим. формула - (С2H4)n

Из чего получают полиэтилен?

Сырьем для производства полиэтилена служит газ этилен. Полиэтилен синтезируют путем полимеризации этилена при высоком и низком давлениях. Как правило, полиэтилен выпускают в виде гранул диаметром 2-5 миллиметров. ПЭ относится к классу полиолефинов. Существует два основных класса полиэтиленов: Полиэтилен Низкой Плотности (Высокого Давления) LDPE и Полиэтилен Высокой Плотности (Низкого Давления) HDPE.

Молекулярное строение полиэтилена

Показатели, характеризующие строение полимерной цепи различных видов полиэтилена:

Показатель ПЭВД ПЭСД ПЭНД
Общее число групп СН3 на 1000 атомов углерода 21,6 5 1,5
Число концевых групп СН3 на 1000 атомов углерода 4,5 2 1,5
Этильные ответвления 14,4 1 1
Общее количество двойных связей на 1000 атомов углерода 0,4–0,6 0,4–0,7 1,1–1,5
в том числе
Винильных двойных связей (R-CH=CH2), % 17 43 87
Винилиденовых двойных связей , % 71 32 7
Транс-виниленовых двойных связей (R-CH=CH-R'), % 12 25 6
Степень кристалличности, % 50–65 75–85 80–90
Плотность, г/см³ 0,9–0,93 0,93–0,94 0,94–0,96
Свойства полиэтилена

Химические свойства: устойчив к действию воды, обладает низкой паро и газопроницаемостью. Химическая стойкость зависит от молекулярной массы и плотности. Полиэтилен не реагирует со щелочами любой концентрации, с растворами любых солей, карбоновыми, концентрированной соляной и плавиковой кислотами. Устойчив к кислотам, щелокам, растворителям, алкоголю, бензину, воде, овощным сокам, маслу. Полиэтилен не растворим в органических растворителях и ограниченно набухает в них. Под высоким давлением может быть растворён в перегретой до 180°C воде.

Физические свойства

Эластичный, жесткий – до мягкого, в зависимости от веса изделия устойчивый к низким температурам до -70°С, ударостойкий, не ломающийся, с хорошими диэлектрическими свойствами, с небольшой поглотительной способностью. физиологически нейтральный, без запаха. Физико-химические и механические свойства полиэтилена зависят главным образом от структуры полимера и его молекулярной массы. Для полиэтилена высокого давления характерны разнозвенность, большая эластичность, меньшая хрупкость, более низкая температура размягчения по сравнению с полиэтиленом, получаемым при низком давлении.

Эксплуатационные свойства

Полиэтилен стоек при нагревании в вакууме и атмосфере инертного газа; деструктируется при нагревании на воздухе при 800С. Под действием солнечной радиации, особенно УФ лучей, подвергается фотостарению. Полиэтилен практически безвреден; из него не выделяются в окружающую среду опасные для здоровья человека вещества.

Необходимо отметить, что свойства изделий из полиэтилена будут существенно зависеть от режимов их изготовления, условий эксплуатации и использовании различных добавок.

Виды полиэтилена

Виды полиэтилена принято классифицировать по плотности.

Полиэтилен низкой плотности (высокого давления) — ПЭНП, ПЭВД, ПВД, LDPE (Low Density Polyethylene).
Полиэтилен высокой плотности (низкого давления) — ПЭВП, ПЭНД, ПНД, HDPE (High Density Polyethylene).
Полиэтилен среднего давления (высокой плотности) — ПЭСД. ПСД.
ПНД

ПНД более жесткая, менее воскообразная на ощупь, имеет большую плотность (0,95 г/см3) по сравнению с ПВД. Прочность при растяжении и сжатии выше, чем у ПВД, а сопротивление разрыву и удару ниже. Благодаря более плотной упаковке макромолекул проницаемость ПНД ниже, чем у ПВД. По водопроницаемости ПНД уступает только пленкам на основе сополимеров винилхлорида. По химической стойкости ПНД также превосходит ПВД (особенно по стойкости к маслам и жирам).

Физико-механические свойства ПЭНД при 20°C:

Параметр Значение
Плотность, г/см³ 0,94–0,96
Разрушающее напряжение, кгс/см²
При растяжении 100–170
При статическом изгибе 120–170
При срезе 140–170
Относительное удлинение при разрыве, % 500–600
Модуль упругости при изгибе, кгс/см² 1200–2600
Предел текучести при растяжении, кгс/см² 90–60
Относительное удлинение в начале течения, % 15–20
Твёрдость по Бринеллю, кгс/мм² 1,4–2,5
ПВД

Полиэтилен высокого давления представляет собой конструкционный материал общетехнического назначения, сочетающий невысокую стоимость с высокими показателями диэлектрических свойств, стабильными и достаточно высокими физико – механическими показателями. Эластичность материала сохраняется при –60, –70 0С. Верхний температурный предел эксплуатации полиэтилена высокого давления составляет 60 0С. Полиэтилен не токсичен, изделия из него разрешены для использования в контакте с пищевыми продуктами, в пламени плавится, горит после удаления из пламени. Вредное воздействия оказывают только продукты разложения полимера.

По сравнению с полиэтиленом низкого давления полиэтилен высокого давления обладает более высокой стойкостью к растрескиванию и в 4–10 раз большей газопроницаемостью. Прочность полиэтилена высокого давления в 1,5 раз ниже, чем у полиэтилена низкого давления. К недостаткам полиэтилена высокого давления относится невысокая верхняя температура применения (60 0С), не позволяющая проводить стерилизацию изделий, ползучесть под действием нагрузок, горючесть, способность электризоваться, накапливая статическое электричество, гидрофобная поверхность, создающая затруднения при нанесении печати, трудность склеивания. Если на пленку ПВД планируется наноситься рисунок или текст, то ее поверхность после протяжки дополнительно подвергают коронному разряду электрического тока.

ПСД

Материал, изготовленный при среднем давлении относительного новое изобретение — это жесткий продукт, состоящий из смеси ПВД и ПНД (в определенных пропорциях). Плотность ПСД составляет от 0.926 г/см3 до 0.940.

Полиэтилен среднего давления сочетает в себе все достоинства ПНД и ПВД в строго определенном соотношении. В отличии от ПНД, этот полимер более устойчив к растрескиванию и царапинам, обладает хорошей устойчивостью к изломам и ударам В сущности, характеристики ПСД практически ничем не отличаются от характеристик ПНД, в общем, это идентичные виды полиэтилена, не хуже и не лучше друг друга.

Применяется этот полиэтилен для производства обычных и термоусадочных пленок, мешков, хозяйственных сумок и винтовых колпачков.

Оборудование для изготовления полиэтилена

Изготовление полиэтиленовой пленки происходит из гранулированного полиэтилена в экструдерах. В зависимости от формы конечной продукции - рукав или полотно, экструдеры имеют свои конструктивные особенности. Пленка в виде рукава получается путем формирования на головке круглого сечения, а при использовании для формовки двух параллельных плит производят плоское пленочное полотно.

В гранулированный полимер в процессе производства добавляются различные красители, позволяющие получить черный полиэтилен, красный или любого другого цвета.

Так же при добавлении различных добавок полиэтилен приобретает различные свойства и становиться: морозостойкий, скользящий, антискользящий, матовый, светостабилизирующий и др.

Этапы производства
1 этап Гранулы полиэтилена засыпаются в бункер. На этом этапе возможно применение специальных добавок для регулировки физических характеристик пленки и ее цвета.
2 этап Из бункера полимер поступает на винтовую поверхность шнека.
3 этап По мере вращения шнека исходный материал под действием давления и силы трения само нагревается и начинает плавиться.
4 этап Достигнув однородности, расплав подвергается непосредственно экструзии. Путем продавливания полученной пластичной массы через головку получают изделие необходимой формы:
Рукав Заготовка, полученная после прохождения расплавленного полиэтилена через щель в виде кольца, раздувается до необходимых размеров. Диаметр и толщина рукавной пленки регулируется интенсивностью подачи воздуха.
Полотно Расплав продавливается через щель, образующуюся между двумя плитами. Соответственно ширина щели влияет на толщину пленки.
5 этап Полиэтиленовый рукав или полотно после формовки охлаждаются, протягиваются через приемное устройство и сматываются в рулон.
На всех этапах осуществляется тщательный контроль производственных параметров (температура, давление и так далее) для обеспечения высокого качества получаемой пленки: равномерной толщины, без заломов и складок.
Области применения полиэтилена

Полиэтилен – уникальный материал, привычный в быту и производстве. Вряд ли рядовой потребитель, сможет определить с каким количеством предметов из него он сталкивается ежедневно. В мировом выпуске полимеров полиэтилен занимает львиную долю рынка – 31% от общего валового продукта.

В зависимости от того, из чего сделан полиэтилен и технологии производства, определяются его качества. Этот материал соединяет порой противоположные показатели: гибкость и прочность, пластичность и твердость, сильное растяжение и устойчивость к разрыву, устойчивость к агрессивным средам и биологическим агентам.

Широкий спектр потребительских свойств полиэтилена обусловлен целым комплексом химических, физико-механических и диэлектрических характеристик этого материала. Поэтому он востребован в радиоэлектротехнической, кабельной, химической, строительной, медицинской и многих других отраслях.

Наибольшее распространение полимер получил в изготовлении упаковочных материалов. На эту часть применения приходится около 35% всего производимого сырья. Такое использование оправдано грязеооталкивающими свойствами, отсутствием среды для возникновения грибкового поражения и жизнедеятельности микроорганизмов. Одна из разновидностей – рукав полиэтиленовый, имеющий широкое применение. Варьируя по собственному усмотрению длину, пользователь ограничен лишь шириной. Производство ИПК имеет ограничение ширины 3,5 метра или 3500 мм.

Помня, из чего сделан полиэтилен, становится понятным, почему он получил распространение как один из лучших изоляционных материалов. Одним из его востребованных в этой сфере качеств стало отсутствие электропроводимости. Также незаменимы его свойства водоотталкивания, что нашло применение в производстве гидроизоляционных материалов.

В строительной отрасли используются шумоизолирующие качества полиэтилена, его низкая теплопроводность. Эти свойства пригодились при изготовлении на его основе материалов для утепления жилых и промышленных объектов. Полиэтилен технический используется для изоляции тепловых трасс, в машиностроении и пр.

Хотя сам полиэтилен не конструкционный по структуре, но армирование стекловолокном дает возможность использовать его в конструкционных композитных изделиях.

В медицине полиэтилен полезен в виде мешков для медицинских отходов и упаковки стерильных материалов.

Полиэтилен высокого давления широко применяется как товар широкого потребления – тара, упаковка, игрушки, плёнка (теплицы, упаковка, мешки), термоусаживающаяся плёнка.

Применение в сельском хозяйстве

Пленка полиэтиленовая благодаря таким своим свойствам, как прозрачность, водонепроницаемость, эластичность, способность удерживать тепло, широко применяется в сельском хозяйстве в целях покрытия теплиц и парников, пропаривания грунта, мульчирования почвы, гидроизоляции овощехранилищ, зернохранилищ, хранилищ силоса и др.

Пленка непрозрачного типа применяется для сенажных траншей, а также используется как укрывной материал силосных ям.

Пленка может использоваться для сооружения навесов, где стоит сельскохозяйственная техника, для укрытия участков земли, как упаковочный материал.

Особую прочность имеют армированные типы полиэтилена, которые, помимо стойкости к ультрафиолету, имеют повышенную устойчивость к тепловому излучению и препятствуют перегреву теплицы, позволяют выращивать экологически чистые продукты.

Для теплиц круглогодичного типа активно применяют в качестве укрывного материала воздушно-пузырьковую светостабилизированную пленку, состоящую из трех слоев. Срок службы такого своеобразного «стеклопакета» — около трех лет.

С целью мульчирования почв используют, как правило, полиэтилен черного цвета. Он препятствует нарушению структуры грунта, сохраняет под укрытием влагу, поддерживает температуру почвы в оптимальном режиме, отражает лучи солнца, не позволяет расти сорнякам, защищает растения от болезней.

Использование технической пленки позволяет не применять пестициды и удобрения. Растения не болеют, хорошо плодоносят, активно развиваются.

Вторичная переработка полиэтилена

Изделия из полиэтилена пригодны для переработки и последующего использования. Полиэтилен перерабатывается всеми известными для пластмасс методами, такими как экструзия и экструзия с раздувом.

Полиэтилен используется и как вторсырье. Его отходы отлично перерабатываются для дальнейшего применения.

Международный знак вторичной переработки для полиэтилена высокой плотности
Международный знак вторичной переработки для полиэтилена низкой плотности

Отдельный сегмент современного рынка - рециклинг полиэтилена. Многие компании в России и мире специализируются на покупке полиэтиленовых отходов с дальнейшей переработкой и продажей или использованием вторичного полиэтилена. Как правило, для этого применяется технология экструдирования очищенных отходов и последующим дроблением и получением вторичного гранулированного материала пригодного для изготовления изделий.

Утилизация полиэтилена

Со временем полиэтилен подвергается деструкции с образованием поперечных меж цепных связей, что приводит к повышению хрупкости на фоне небольшого увеличения прочности. Нестабилизированный полиэтилен на воздухе подвергается термоокислительной деструкции (термостарению). Термостарение полиэтилена проходит по радикальному механизму, сопровождается выделением альдегидов, кетонов, перекиси водорода и др.

Полиэтилен устойчив к воздействию воды, ко многим видам растворителей, кислотам (органическим, неорганическим), не вступает в реакцию с солями. При горении выделяется запах парафина, наблюдается свечение голубого оттенка, огонь слабый. Разложение происходит при воздействии азотной кислоты, хлора и фтора в газообразном или жидком состоянии.

Биоразложение

Плесневые грибки Penicillium simplicissimum способны за три месяца частично утилизировать полиэтилен, предварительно обработанный азотной кислотой. Относительно быстро разлагают полиэтилен бактерии Nocardia asteroides, обитающие в кишечнике индийской моли (Plodia interpunctella) бактерии способны разложить 100 миллиграммов полиэтилена за восемь недель, личинки восковой моли Galleria mellonella могут утилизировать полиэтилен еще быстрее.