Полиэтиленовые материалы. Труба ПЭ SDR – что означает маркировка. Что такое SDR и ПЭ
Если раньше при монтаже водопровода, канализации, при проведения газа всегда использовали только металлические или чугунные трубы. Альтернативы просто не было. Сегодня все чаще применяют изделия из полимеров, и, в частности, — полиэтиленовые трубы. Они все больше вытесняют с рынка металлические аналоги, а все благодаря невысокой цене, простоте в обращении, длительному сроку эксплуатации. Полярности ПЭ трубам добавляет простота монтажа — есть фитинги, которые устанавливаются руками. Это очень удобно, например, при устройстве водопровода или системы полива на даче.
Свойства, достоинства, недостатки
Полиэтиленовые трубы применяют для транспортировки различных жидких и газообразных веществ. В литературе можно встретить сокращенное обозначение: в русском варианте это ПЭ, в международном — PE или PE-X для сшитого полиэтилена.
Они имеет отличные свойства:
Отличный набор свойств привел к тому, что полиэтиленовые трубы становятся все более популярными. Но, чтобы не было неожиданностей, необходимо знать их недостатки. Их не очень много, но они довольно серьезные.
- Полиэтилен горит, и при горении выделяет вредные вещества.
- Слабая стойкость к ультрафиолету. Под воздействием солнца материал становится хрупким и ломким. Но этой болезни не подвержены трубы из сшитого полиэтилена, именно они стали в последнее время лидерами продаж.
- Большое температурное расширение — оно в 10 раз больше чем у стали. Для нейтрализации этого недостатка устанавливается компенсатор.
- При замерзании жидкости в трубопроводе, полиэтилен может порваться. Потому при использовании полиэтиленовых труб для организации водоснабжения частного дома или дачи, его укладывают ниже глубины промерзания или утепляют сверху, применяют дополнительные методы обогрева ().
Это все недостатки. Теперь о разновидностях. По способу производства есть три вида труб из полиэтилена:
В данных названиях кроется определенный парадокс. Когда говорят о высоком или низком давлении полиэтиленовых труб, имеют в виду способ их производства. Но часто это воспринимается как область использования. Реально же все наоборот. Трубы, произведенные при высоком давлении, получаются менее прочными. Их можно использовать только для безнапорных систем (без насосов). Для систем напорного водоснабжения их делают, но прочность добирают за счет толщины стенок. При обычной толщине стенок их область использования — канализация, дренажные системы, ливневки и т.п. Тут их качества оптимальны.
В напорных трубопроводах, там где высокое давление, используются как раз полиэтиленовые трубы низкого давления. Они более прочные но, одновременно, более хрупкие, намного хуже гнутся. Это тоже не очень хорошо. Зато они выдерживают значительные перепады давления без какого-либо вреда. И еще надо сказать, что оба этих типа полиэтиленовых труб подходят только для холодной воды — горячую они не выдерживают, могут расплавиться.
А вот третий тип — из сшитого полиэтилена — это вариант с высокой прочностью, гибкостью. Выдерживают такие изделия высокое давление (до 20 Атм) и температуры до +95°C, то есть PE-X трубы можно применять и для горячего водоснабжения, а также для систем отопления. Кстати, их этого типа полимера делают металлопластиковые трубы. Однако и тут есть одно «но» — этот тип материала не сваривается. При монтаже трубопровода из сшитого полиэтилена используют фитинги с прокладками. Второй тип сборки — клеевой, когда стыки соединяемых элементов промазываются клеем.
Маркировка и диаметры
Полиэтиленовые трубы обычно бывают черного или ярко-синего цвета, из сшитого полиэтилена могут иметь ярко-красный цвет. Окрашиваются так они специально — чтобы их проще было отличить от прочих полимеров. На стенке вдоль могут быть нанесены полосы синего цвета, если она предназначена для холодной воды, желтого, если применяется она для газопровода. Форма выпуска — в бухтах длиной от 20 до 50 метров (обычно малые диаметры) и кусками по 12 метров (или нужной длины по договоренности).
Диаметры полиэтиленовых труб изменяются в широком диапазоне — от 20 мм до 1200 мм. Изделия малого сечения (до 40 мм) используются в основном для водопроводов и систем отопления в частных домах и квартирах, более серьезные (до 160 мм) идут на стояки систем водоснабжения, отопления и канализации. Большие диаметры — это уже промышленная и производственная сфера. Для частных строений и квартир практически не используется.
Плотность полиэтилена
Для изготовления труб используется полиэтилен разной плотности. Обозначается плотность цифрами, которые стоят после аббревиатуры:
Что еще может быть интересно: полиэтиленовые трубы могут быть еще и армированными. Вообще они производятся методом экструзии — в размягченном состоянии материал выдавливается через насадку, затем отправляется на калибровку, где ему придают требуемое сечение и размер. При производстве армированных полиэтиленовых труб волокна капрона, полистирола или поливинилхлорида (ПВХ) запаиваются внутри стенки. Оборудование для этого процесса намного более сложное, потому и цена на армированные ПЭ трубы значительно выше.
Диаметр полиэтиленовых труб и что такое SDR
В маркировке полимерных труб есть существенное отличие — указывается наружный диаметр. Но толщина стенки изменяется в больших пределах, так что внутренний диаметр приходится высчитывать — от наружного отнимать удвоенную толщину стенки. Толщина стенки в маркировке прописывается после указания наружного диаметра (обычно ставят * или знак «х»). Например: 160 х 14,6. Это обозначает что данная труба имеет наружный диаметр 160 мм, толщину стенки 14,6 мм. Можно посчитать и внутренний диаметр полиэтиленовой трубы: 160 мм — 14,6 мм*2 = 130,8 мм.
Еще в маркировке присутствует аббревиатура SDR и какие-то цифры. Цифры — это отношение наружного диаметра к толщине стенки. Этот показатель отражает прочность стенок и их возможность противостоять скачкам давления.
Чем меньше показатель SDR, тем более прочной (но и более тяжелой) является труба. Правда это справедливо в пределах изделий одной плотности. Например, ПЭ 80 SDR11 — более прочная, чем ПЭ 80 SDR 17.
| Наименование ПЭ трубы | Характеристики | Область применения |
|---|---|---|
| ПЭ 63 SDR 11 | Низкая плотность, плохо переносят перепады температур | Внутренние холодные трубопроводы |
| ПНД ПЭ-63 SDR 17,6 | ГОСТ 18599-2001(2003), давление не выше 10 Атм | Внутренние водопроводы с невысоким давлением для подвода холодной воды |
| ПЭ 80 SDR 13,6 | Плотность выше, но перепады температур переносят плохо | Водопроводы для подвода холодной воды, системы полива |
| ПЭ 80 SDR 17 | Плотность выше, но перепады температур | Водопроводы как в помещениях, так и на улице, напорные системы полива |
| ПЭ 100 SDR 26 | Высока плотность, способность переносить перепады температур | Любые трубопроводы для транспортировки жидкостей (воды, молока, соков и т.п.) |
| ПЭ 100 SDR 21 | Увеличенная толщина стенок | Любые трубопроводы, в том числе и газовые |
| ПЭ 100 SDR 17 | Увеличенная толщина стенок, но и большая масса | Чаще используются для помышленных целей |
| ПЭ 100 SDR 11 | Полиэтилен низкого давления, высокая прочность, повышенная химическая стойкость | Может использоваться при монтаже канализационных коллекторов, прокладывается в любом типе грунта |
Серия трубы и номинальное давление
Следующий параметр, который может быть важен при выборе — серия. Обозначается буквой S, за которой стоят цифры. Отображает способность стенок сопротивляться давлению. Это отношение того давления, которое она может выдержать (определяется в лабораторных условиях) к рабочему. Чем больше цифра, тем прочнее труба.
Номинальное давление ПЭ труб разной плотности с разным SDR
На практике этот показатель редко принимают во внимание, так как он более «лабораторный», чем практический. Намного более важным может оказаться номинальное давление, на которое рассчитаны стенки. Эти данные представлены на фото выше. Давление находится на пересечении столбцов и строк, указано в Атмосферах. Например, для трубы PE 80 SDR 13,6 рабочее давление равно PN10 (10 Атм). Это значит, что при транспортировке сред температурой не более +20°C и давлении не более 10 Атм, срок службы данной трубы — 50 лет.
Нормативные документы
Для стандартизации выпускаемой продукции были разработаны ГОСТы и отраслевые стандарты. Нормативная база по этому виду материалов появилась не так давно — уже в нынешнем тысячелетии — после 2000 года. В маркировке обычно указывается стандарт, которому отвечает данный вид продукции. По названию ГОСТа определяется область применения (из названий ГОСТов), но непрофессионалам проще ориентироваться на наличие полос соответствующего цвета (голубые — для холодной воды, желтые — для газа).
Вот стандарты для России:
Есть стандарты для Украины:
- ДСТУ Б В.2.7-151:2008 «Трубы полиэтиленовые для подачи холодной воды»
- ДСТУ Б В.2.5-322007 «Трубы безнапорные из полипропилена, полиэтилена, непластифицируемого поливинилхлорида и фасонные изделия к ним для внешних сетей канализации домов и сооружений и кабельной канализации»
- ДСТУ Б В.2.7-73-98 «Трубы полиэтиленовые для подачи горючих газов»
При желании все их можно изучить. В большинстве своем они представляют собой таблицы, в которых указан весь сортамент продукции с указанием из параметров.
Для идентификации на полиэтиленовые трубы нанесена маркировка. Надписи наносятся на каждом метре или около того. Первым указывается название фирмы-производителя, может стоять логотип кампании. Этот знак не обязательный, но является хорошим признаком — предприятие не боится за свой товар.
- обозначение материала трубы, в данном случае — ПЭ — полиэтилен;
- плотность полиэтилена — для этого примера 80;
- потом SDR трубы — 11;
- следующим стоит наружный диаметр и толщина стенки: 160 мм диаметр трубы, 14,6 мм — толщина стенки;
- в последней позиции указывается ГОСТ или ДСТУ, которому отвечает данный тип трубы.
Приведенная на фото труба — для газопроводов это подчеркивается трижды — нанесенными желтыми полосами, надписью «газ» в маркировке и наименованием ГОСТа — 50838-2009 — это стандарт, по которому производятся пластиковые трубы для газопроводов.
Полиэтилен – синтетический термопластичный неполярный полимер, принадлежащий к классу полиолефинов. Продукт полимеризации этилена. Твердое вещество белого цвета. Выпускается в форме полиэтилена низкого давления (полиэтилена высокой плотности), получаемого суспензионным методом полимеризации этилена при низком давлении на комплексных металлоорганических катализаторах в суспензии или газофазным методом полимеризации этилена в газовой фазе на комплексных металлоорганических катализаторах на носителе, и полиэтилена высокого давления (полиэтилен низкой плотности), получаемого при высоком давлении полимеризацией этилена в трубчатых реакторах или реакторах с перемешивающим устройством с применением инициаторов радикального типа. Кроме того, существует несколько подклассов полиэтилена, отличающиеся от традиционных более высокими эксплуатационными характеристиками. В частности, сверхвысокомолекулярный полиэтилен, линейный полиэтилен низкой плотности, полиэтилен, получаемый на металлоценовых катализаторах, бимодальный полиэтилен.
Как правило, полиэтилен выпускают в виде стабилизированных гранул диаметром 2-5 миллиметров в окрашенном и неокрашенном виде. Но возможен и промышленный выпуск полиэтилена в виде порошка.
Обычное обозначение полиэтилена на российском рынке – ПЭ, но могут встречаться и другие обозначения: PE (полиэтилен), ПЭНП или ПЭВД или LDPE или PEBD или PELD (полиэтилен низкой плотности, полиэтилен высокого давления), ПЭВП или ПЭНД или HDPE или PEHD (полиэтилен высокой плотности, полиэтилен низкого давления), ПЭСП или MDPE или PEMD (полиэтилен средней плотности), ULDPE (полиэтилен сверхнизкой плотности), VLDPE (полиэтилен очень низкой плотности), ЛПЭНП или LLDPE или PELLD (линейный полиэтилен низкой плотности), LMDPE (линейный полиэтилен средней плотности), HMWPE или PEHMW или VHMWPE (высокомолекулярный полиэтилен). HMWHDPE (высокомолекулярный полиэтилен высокой плотности), PEUHMW или UHMWPE (сверхвысокомолекулярный полиэтилен), UHMWHDPE (ультравысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности), PEX или XLPE (сшитый полиэтилен), PEC или CPE (хлорированный полиэтилен), EPE (вспенивающийся полиэтилен), mLLDPE или MPE (металлоценовый линейный полиэтилен низкой плотности).
Условное обозначение отечественного суспензионного полиэтилена низкого давления, состоит из названия материала «полиэтилен», восьми цифр, характеризующих конкретную марку, и обозначения стандарта, в соответствии с которым полиэтилен изготовлен.
Первая цифра 2 указывает на то, что процесс полимеризации этилена протекает на комплексных металлоорганических катализаторах при низком давлении. Две следующие цифры обозначают порядковый номер базовой марки. Четвертая цифра указывает на степень гомогенизации полиэтилена. Полиэтилен низкого давления подвергается усреднению холодным смешением, которое обозначается цифрой 0. Пятая цифра условно определяет группу плотности полиэтилена:
6 – 0,931-0,939 г/см 3 ;
7 – 0,940-0,947 г/см 3 ;
8 – 0,948-0,959 г/см 3 ;
9 – 0,960-0,970 г/см 3 .
При определении группы плотности берут среднее значение плотности данной марки. Следующие цифры, написанные через тире, указывают десятикратное среднее значение показателя текучести расплава данной марки.
Пример обозначения базовой марки суспензионного полиэтилена низкого давления порядкового номера марки 10, усредненного холодным смешением, плотностью 0,948-0,959 г/см 3 и средним показателем текучести расплава 7,5 г/10 мин:
Полиэтилен 21008-075 ГОСТ 16338-85.
Обозначение композиции полиэтилена низкого давления, не содержащей добавки красителя, состоит из наименования материала «полиэтилен», трех первых цифр обозначения базовой марки, номера рецептуры добавки, написанного через тире, и обозначения стандарта, в соответствии с которым полиэтилен изготовлен.
Пример обозначения композиции суспензионного полиэтилена низкого давления базовой марки 21008-075 с добавками в соответствии с рецептурой 04:
Полиэтилен 210-04 ГОСТ 16338-85.
Пример обозначения композиции газофазного полиэтилена низкого давления марки 271 с добавками в соответствии с рецептурой 70:
Полиэтилен 271-70 ГОСТ 16338-85.
Обозначение композиции полиэтилена низкого давления с добавкой красителя состоит из наименования материала «полиэтилен», трех первых цифр базовой марки, написанного через тире номера рецептуры добавки (при ее наличии), написанного через запятую наименования цвета, трехзначного числа, обозначающего рецептуру окраски, и обозначения стандарта, в соответствии с которым полиэтилен изготовлен.
Пример обозначения базовой марки полиэтилена низкого давления 21008-075 и композиции 210-04 на ее основе, окрашенных в красный цвет по рецептуре 101:
Полиэтилен 210, красный рец. 101 ГОСТ 16338-85,
Полиэтилен 210-04, красный рец. 101 ГОСТ 16338-85.
Базовые марки суспензионного полиэтилена низкого давления: 20108-001; 20208-002; 20308-005; 20408-007; 20508-007; 20608-012; 20708-016; 20808-024; 20908-040; 21008-075.
Базовые марки газофазного полиэтилена низкого давления: 271-70; 271-82; 271-83; 273-71; 273-73; 273-79; 273-80; 273-81; 276-73; 276-75; 276-83; 276-84; 276-85; 276-95; 277-73; 277-75; 277-83; 277-84; 277-85; 277-95.
Условное обозначение отечественного полиэтилена высокого давления состоит из названия «полиэтилен», восьми цифр, сорта и обозначения стандарта, в соответствии с которым полиэтилен изготовлен.
Первая цифра – 1 указывает на то, что процесс полимеризации этилена протекает при высоком давлении в трубчатых реакторах или реакторах с перемешивающим устройством с применением инициаторов радикального типа.
Две следующие цифры обозначают порядковый номер базовой марки. Четвертая цифра указывает на степень гомогенизации полиэтилена:
0 — без гомогенизации в расплаве;
1 — гомогенизированный в расплаве.
Пятая цифра условно определяет группу плотности полиэтилена, г/см 3 .
1 – 0,900-0,909
2 – 0,910-0,916
3 – 0,917-0,921
4 – 0,922-0,926
5 – 0,927-0,930
6 – 0,931-0,939
При определении группы плотности берут её номинальное значение для данной марки.
Следующие цифры, написанные через тире, указывают десятикратное значение показателя текучести расплава.
Пример обозначения полиэтилена высокого давления порядкового номера марки 15, без гомогенизации в расплаве, плотностью 0,917-0,921 г/см 3 и номинальным значением показателя текучести расплава 7 г/10 мин 1-го сорта:
Полиэтилен 11503-070, сорт 1, ГОСТ 16337-77
Обозначение композиций полиэтилена высокого давления состоит из наименования материала «полиэтилен», трех первых цифр обозначения базовой марки, номера рецептуры добавки, написанного через тире, цвета и рецептуры окрашивания, сорта и обозначения стандарта, в соответствии с которым изготовлен полиэтилен.
Пример обозначения композиции полиэтилена высокого давления базовой марки 10204-003 с добавками в соответствии с рецептурой 03, 1-го сорта:
Полиэтилен 102-03, сорт 1, ГОСТ 16337-77
В случае окрашенных композиций полиэтилена высокого давления к обозначению добавляется цвет и трехзначное число, обозначающее рецептуру окраски.
Пример обозначения композиции полиэтилена высокого давления базовой марки 10204-003, окрашенной в розовый цвет по рецептуре 104, 1-го сорта:
Полиэтилен 102, розовый 104, сорт 1, ГОСТ 16337-77
В обозначении полиэтилена высокого давления, предназначенного для изготовления пленок различного назначения, изделий, контактирующих с пищевыми продуктами, питьевой водой, косметическими и лекарственными препаратами, игрушек, а также полиэтилена, подлежащего длительному хранению, дополнительно указывают соответствующее назначение.
Базовые марки полиэтилена высокого давления, полученного в реакторах с перемешивающим устройством: 10204-003; 10604-007; 10703-020; 10803-020; 11304-040; 11503-070; 12003-200; 12103-200.
Базовые марки полиэтилена высокого давления, полученного в реакторах трубчатого типа: 15003-002; 15303-003; 15503-004; 16305-005; 17603-006; 17504-006; 16005-008; 17703-010; 16603-011; 17803-015; 15803-020; 16204-020; 16405-020; 18003-030; 18103-035; 16904-040; 18203-055; 16803-070; 18303-120; 17403-200; 18404-200.
В кабельной промышленности используются композиции на основе полиэтилена высокого давления (низкой плотности) и низкого давления (высокой плотности) со стабилизаторами и другими добавками, предназначенные для наложения изоляции, оболочек и защитных покровов проводов и кабелей методом экструзии.
Марки композиций полиэтилена для кабельной промышленности устанавливаются на основе базовых марок полиэтилена высокого давления 10204-003, 15303-003, 10703-020, 18003-030, 17803-015 и рецептур добавок 01, 02, 04, 09, 10, 93-97, 99, 100, марки 10703-020 и рецептур 61 и полиэтилена низкого давления (суспензионный метод) 20408-007, 20608-012, 20708-016, 20808-024 и рецептур добавок 07, 11, 12, 19, 57 полиэтилена низкого давления (газофазный метод) на основе марки 271-порошок и рецептур добавок 70, 82, 83, марки 273-порошок и рецептур добавок 71, 81.
Обозначение марок композиций полиэтилена для кабельной промышленности состоит из наименования материала «полиэтилен», трех первых цифр обозначения базовой марки полиэтилена, номера рецептуры добавок, написанного через тире, и буквы «К», обозначающей применение композиций полиэтилена в кабельной промышленности, и обозначения стандарта, в соответствии с которым изготовлен полиэтилен для кабельной промышленности.
Пример условного обозначения композиции для кабельной промышленности на основе полиэтилена высокого давления базовой марки 10204-003 с добавками в соответствии с рецептурой 09:
Полиэтилен 102-09К ГОСТ 16336-77
Пример условного обозначения композиции для кабельной промышленности на основе полиэтилена низкого давления базовой марки 20408-007 с добавками в соответствии с рецептурой 07:
Полиэтилен 204-07К ГОСТ 16336-77
При заказе полиэтилена после обозначения марки указывают сорт. Для полиэтилена, предназначенного для изготовления электротехнических изделий и изделий, контактирующих с пищевыми продуктами, питьевой водой, косметическими и лекарственными препаратами, игрушек, контактирующих и не контактирующих с полостью рта, а также для полиэтилена, подлежащего длительному хранению, дополнительно указывают соответствующее назначение.
Но на рынке присутствуют и другие марки полиэтилена, поскольку большинство производителей работает в соответствии с собственными ТУ, отражающими развитие индустрии полимерных материалов, за которым система стандартизации не всегда успевает.
Строение : Полиэтилен является продуктом полимеризации этилена, химическая формула которого С 2 Н 4 . В процессе полимеризации происходит разрыв двойной связи этилена и образуется полимерная цепь, элементарное звено которой состоит из двух атомов углерода и четырех атомов водорода:
Н Н
– С – С –
Н Н В процессе полимеризации может происходить разветвление полимерной цепи, когда к растущей главной цепи сбоку присоединяется короткая полимерная группа.
Разветвленность полимерной цепи препятствует плотной упаковке макромолекул и приводит к образованию рыхлой аморфно-кристаллической структуры материала и, как следствие, к уменьшению плотности полимера и понижению температуры размягчения. Различная степень разветвленности полимерной цепи полиэтиленов высокого и низкого давления и определяет различие свойств этих материалов.
Так у полиэтилена высокого давления разветвленность цепи 15-25 ответвлений на 1000 атомов углерода цепи, а у полиэтилена низкого давления – 3-6 на 1000 атомов углерода цепи. Соответственно, плотность, температуры плавления и размягчения, степень кристалличности у ПЭВД, который еще называют «полиэтиленом с разветвленной цепью», меньше, чем у ПЭНД, способ полимеризации которого обусловливает малую разветвленность.
Свойства
: Полиэтилен – пластический материал с хорошими диэлектрическими свойствами. Ударостойкий, не ломающийся, с небольшой поглотительной способностью. Физиологически нейтральный, без запаха. Обладает низкой паро и газопроницаемостью. Полиэтилен не реагирует со щелочами любой концентрации, с растворами любых солей, карбоновыми, концентрированной соляной и плавиковой кислотами. Устойчив к алкоголю, бензину, воде, овощным сокам, маслу. Разрушается 50%-ной азотной кислотой, а также жидкими и газообразными хлором и фтором. Не растворим в органических растворителях и ограниченно набухает в них. Полиэтилен стоек при нагревании в вакууме и атмосфере инертного газа. Но на воздухе деструктируется при нагревании уже при 80 °С. Устойчив к низким температурам до –70 °С. Под действием солнечной радиации, особенно ультрафиолетовых лучей, подвергается фотодеструкции (в качестве светостабилизаторов используется сажа, производные бензофенонов). Практически безвреден, из него не выделяются в окружающую среду опасные для здоровья человека вещества.
Полиэтилен легко перерабатывается всеми основными способами переработки пластмасс. Легко подвергается модификации. Посредством хлорирования, сульфирования, бромирования, фторирования ему можно придать каучукоподобные свойства, улучшить теплостойкость, химическую стойкость. Сополимеризацией с другими олефинами, полярными мономерами повысить стойкость к растрескиванию, эластичность, прозрачность, адгезионные характеристики. Смешением с другими полимерами или сополимерами улучшить ударную вязкость и другие физические свойства.
Химические, физические и эксплуатационные свойства полиэтилена зависят от плотности и молекулярной массы полимера, а потому различны для различных видов полиэтилена. Так, например, ПЭВД(полиэтилен с разветвленной цепью) мягче, чем ПЭНД, следовательно пленки из полиэтилена низкого давления более жесткие и плотные, чем из полиэтилена высокого давления. Их прочность при растяжении и сжатии выше, сопротивление раздиру и удару ниже, а проницаемость в 5-6 раз ниже, чем у пленок из ПЭВД.
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен с молекулярной массой более 1 000 000 имеет повышенные прочностные качества. Температурный интервал его эксплуатации от -260 до +120 °С. Он обладает низким коэффициентом трения, высокой износостойкостью, стойкостью к растрескиванию, химической стойкостью в наиболее агрессивных средах.
Свойства ПЭНД в соответствии с ГОСТ 16338-85.
1. Плотность – 0,931-0,970 г/см 3 .
2. Температура плавления – 125-132 °С.
3. Температура размягчения по Вика в воздушной среде – 120-125 °С.
4. Насыпная плотность гранул – 0,5-0,6 г/см 3 .
5. Насыпная плотность порошка – 0,20-0,25 г/см 3 .
6. Разрушающее напряжение при изгибе –19,0-35,0 МПа
7. Предел прочности при срезе – 19,0-35,0 МПа.
8. Твердость по вдавливанию шарика под заданной нагрузкой – 48,0-54,0 МПа.
9. Удельное поверхностное электрическое сопротивление – 10 14 Ом.
10. Удельное объемное электрическое сопротивление – 10 16 -10 17 Ом·см.
11. Водопоглощение за 30 суток – 0,03-0,04 %.
12. Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 10 10 Гц – 0,0002-0,0005.
13. Диэлектрическая проницаемость при частоте 10 10 Гц – 2,32-2,36.
14. Удельная теплоемкость при 20-25 °С – 1680-1880 Дж/кг·°С.
15. Теплопроводность – (41,8-44)·10 -2 В/(м·°С).
16. Линейный коэффициент термического расширения – (1,7-2,0)·10 -4 1/°С.
Свойства ПЭВД в соответствии с ГОСТ 16337-77.
1. Плотность – 0,900-0,939 г/см 3 .
2. Температура плавления – 103-110 °С.
3. Насыпная плотность – 0,5-0,6 г/см 3 .
4. Твердость по вдавливанию шарика под заданной нагрузкой – (1,66-2,25)·10 5 Па; 1,7-2,3 кгс/см 2 .
5. Усадка при литье – 1,0-3,5 %.
6. Водопоглощение за 30 суток – 0,020 %.
7. Разрушающее напряжение при изгибе – (117,6-196,07)·10 5 Па; 120-200 кгс/см 2 .
8. Предел прочности – (137,2-166,6)·10 5 Па; 140-170 кгс/см 2 .
9. Удельное объемное электрическое сопротивление – 10 16 -10 17 Ом·см.
10. Удельное поверхностное электрическое сопротивление – 10 15 Ом.
11. Температура хрупкости для полиэтилена с показателем текучести расплава в г/10 мин
0,2-0,3 – не выше минус 120 °С,
0,6-1,0 – не выше минус 110 °С,
1,5-2,2 – не выше минус 100 °С,
3,5 – не выше минус 80 °С,
5,5 – не выше минус 70 °С,
7-8 – не выше минус 60 °С,
12 – не выше минус 55 °С,
20 – не выше минус 45 °С.
12. Модуль упругости (секущий) для полиэтилена плотностью в г/см 2
0,917-0,921 – (882,3-1274,5)·10 5 Па; 900-1300 кгс/см 2 ,
0,922-0,926 – (1372-1764,7)·10 5 Па; 1400-1800 кгс/см 2 ,
0,928 – 2107,8 ·10 5 Па; 2150 кгс/см 2 .
13. Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 10 10 0 Гц – 0,0002-0,0005.
14. Диэлектрическая проницаемость при частоте 10 10 Гц – 2,25-2,31.
Сравнительный анализ характеристик ПЭНД и ПЭВД показывает, что ПЭНД, вследствие более высокой плотности, имеет более высокие прочностные показатели: теплостойкость, жесткость и твердость, обладает большей стойкостью к растворителям, чем ПЭВД, но менее морозоустойчив. Несколько хуже, чем у ПЭВД (из-за остатков катализаторов), высокочастотные электрические характеристики, однако это не ограничивает применения ПЭНД в качестве электроизоляционного материала. Кроме того, наличие остатков катализаторов не позволяет использовать ПЭНД в контакте с пищевыми продуктами (требуется отмывка от катализаторов). Благодаря более плотной упаковке макромолекул проницаемость ПЭНД ниже, чем у ПЭВД примерно в 5-6 раз. По химической стойкости ПЭНД также превосходит ПЭВД (особенно по стойкости к маслам и жирам). Но пленки из ПЭВД более проницаемы для газов, а потому непригодны для упаковки продуктов, чувствительных к окислению.
Получение : В промышленности полиэтилен получают полимеризацией этилена при высоком (ПЭВД, ПЭНП) и низком давлениях (ПЭНД, ПЭВП).
Полиэтилен высокого давления (низкой плотности) получается полимеризацией этилена при высоком давлении в трубчатых реакторах или реакторах с перемешивающим устройством с применением инициаторов радикального типа.
Полиэтилен высокого давления выпускают без добавок – базовые марки, или в виде композиций на их основе со стабилизаторами и другим и добавками в окрашенном и неокрашенном виде.
Полиэтилен низкого давления (высокой плотности), получают суспензионным методом полимеризации этилена при низком давлении на комплексных металлоорганических катализаторах в суспензии или газофазным методом полимеризации этилена в газовой фазе на комплексных металлоорганических катализаторах на носителе или полимеризацией этилена в растворе в присутствии титан-магниевого катализатора или CrO 3 на силикагеле.
Полиэтилен, получаемый суспензионным методом (суспензионный полиэтилен), выпускают без добавок (базовые марки) и в виде композиций на их основе со стабилизаторами, красителями и другими добавками.
Полиэтилен, получаемый газофазным методом (газофазный полиэтилен), выпускают в виде композиций со стабилизаторами.
Процесс полимеризации при высоком давлении протекает по радикальному механизму, инициаторами являются кислород, пероксиды, например, лаурила или бензоила, или их смесей.
При производстве ПЭВД в трубчатом реакторе этилен, смешанный с инициатором, сжатый компрессором до 25 МПа и нагретый до 70 °С, поступает сначала в первую зону реактора, где подогревается до 180°С, а затем во вторую, где полимеризуется при 190-300 °С и давлении 130-250 МПа. Среднее время пребывания этилена в реакторе 70-100 с, степень превращения 18-20% в зависимости от количествава и типа инициатора. Из полиэтилена удаляют непрореагировавший этилен, расплав охлаждают до 180-190 °С и гранулируют. Гранулы, охлажденные водой до 60-70 °С, подсушивают теплым воздухом и упаковывают в мешки.
Принципиальная схема производства ПЭВД в автоклаве с перемешивающим устройством отличается от производства в трубчатом реакторе тем, что инициатор в парафиновом масле подается специальным насосом высокого давления непосредственно в реактор. Процесс проводят при 250 °С и давлении 150 МПа. Среднее время пребывания этилена в реакторе – 30 с. Степень превращения – около 20%.
Товарный полиэтилен высокого давления выпускают окрашенным и неокрашенным, в гранулах диаметром 2-5 мм.
Процесс полимеризации при низком давлении протекает по координационно-ионному механизму.
Получения ПЭНД в суспензии включает следующие стадии: приготовление суспензии катализатора и раствора активатора в виде комбинации триэтилалюминия и производных титана; полимеризацию этилена при температуре 70-95 °С и давлении 1,5-3,3 МПа; удаление растворителя, сушку и гранулирование полиэтилена. Степень превращения этилена – 98%. Концентрация полиэтилена в суспензии – 45%. Единичная мощность реакторов с усовершенствованной системой теплосъема – до 60-75 тыс. т/год.
Технологическая схема получения ПЭНД в растворе осуществляется, как правило, в гексане при 160-250 °С и давлении 3,4-5,3 МПа в присутствии титан-магниевого катализатора или CrO 3 на силикагеле. Время контакта с катализатором 10-15 мин. Полиэтилен из раствора выделяют удалением растворителя последовательно в испарителе, сепараторе и вакуумной камере гранулятора. Гранулы полиэтилена пропаривают водяным паром при температуре, превышающей температуру плавления полиэтилена, чтобы в воду перешли низкомолекулярные фракции полиэтилена и нейтрализовались остатки катализатора. Преимущества полимеризации в растворе перед полимеризацией в суспензии в том, что исключаются стадии отжима и сушки полимера, появляется возможность утилизации теплоты полимеризации для испарения растворителя, облегчается регулирование молекулярной массы полиэтилена.
Газофазную полимеризацию этилена проводят при 90-100 °С и давлении 2 МПа с хромсодержащими соединениями на силикагеле в качестве катализатора. В нижней части реактор имеет перфорированную решетку для равномерного распределения подаваемого этилена с целью создания кипящего слоя, в верхней – расширенную зону, предназначенную для снижения скорости газа и улавливания частиц образовавшегося полиэтилена.
Товарный полиэтилен низкого давления выпускают окрашенным и неокрашенным, обычно в гранулах диаметром 2-5 мм, реже – в виде порошка.
Применение различных катализаторов позволяет поручать разновидности полиэтилена с улучшенными эксплуатационными качествами.
Так, полимеризацией в растворителе в присутствии оксидов Со, Мо, V при 130-170 °С и давлении 3,5-4 МПа получают полиэтилен среднего давления (ПЭСД), разветвленность цепи которого менее 3 ответвлений на 1000 атомов углерода, что повышает его прочностные качества и термостойкость по сравнению с ПЭНД.
Металлоценовые катализаторы делают возможной управляемую полимеризацию по длине цепи, что позволяет получать полиэтилен с заданными потребительскими характеристиками.
Если процесс полимеризации происходит при низком давлении в присутствии металлоорганических соединений, то получается полиэтилен с высокой молекулярной массой и строголинейной структурой, который в отличие от обычного ПЭНД обладает повышенными прочностными показателями, низким коэффициентом трения и высокой износостойкостью, стойкостью к растрескиванию, химической стойкостью в наиболее агрессивных средах.
Химической модификацией ПЭВД получен линейный полиэтилен низкой плотности – ЛПЭНП, который представляет собой легкий эластичный кристаллизующийся материал с теплостойкостью по Вика до 118 °С. Более стоек к растрескиванию, имеет большую ударную прочность и теплостойкость, чем ПЭВД.
При наполнении ПЭВД крахмалом может быть получен материал, представляющий интерес в качестве биоразрушаемого материала.
Основные производители полиэтилена низкого давления для российского рынка:
Ставролен – в частности, Ставролен РЕ4FE69, Ставролен РЕ4EC04S, Ставролен РЕ3IM61, Ставролен РЕ0ВМ45, Ставролен РЕ3ОТ49, Ставролен РЕ4ВМ42, Ставролен, РЕ4ВМ50В, Ставролен РЕ4ВМ41, Ставролен РЕЕС05, Ставролен РЕ4РР25В;
Казаньоргсинтез – в частности, ПНД 277-73, ПНД 276-73, ПНД 293-285Д, ПНД 273-83, ПНД ПЭ80Б-275, ПНД ПЭ80Б-285Д, ПНД 273-79;
Шуртанский ГХК – в частности, B-Y456, B-Y460, I-0760, I-1561.
Основные производители полиэтилена высокого давления для российского рынка:
Казаньоргсинтез – в частности, ПВД 15813-020, ПВД 15313-003, ПВД 10803-020;
Томскнефтехим – в частности, ПВД 15803-020, ПВД 15313-003;
Уфаоргсинтез – в частности, ПВД 15803-020.
Основные производители полиэтилена кабельных марок для российского рынка:
Казаньоргсинтез – в частности, ПВД 153-02К, ПВД 153-10К, 271-274К;
Шуртанский ГХК – в частности, WC-Y436.
Полиэтилен трубных марок P-Y337 MDPE, P-Y342 HDPE, P-Y456 HDPE производит Шуртанский ГХК. Это же предприятие выпускает пленочный полиэтилен F-Y346, F-0220S, F-0120S, F0120, F0220.
Применениe
: Полиэтилен – наиболее широко использующийся полимер. Он лидирует в мировом выпуске полимерных материалов – 31,5% от общего объема производимых полимеров. Технология изготовления изделий из полиэтилена сравнительно проста. Он может быть подвержен переработке всеми известными методами. Сваривается всеми основными способами: горячим газом, присадочным прутком, трением, контактной сваркой.
Для работы с полиэтиленом не требуется применения узкоспециализированного оборудования, как например, для переработки ПВХ, а современная промышленностью выпускает сотни марок добавок и красителей для придания изделиям из полиэтилена самых разнообразных потребительских качеств.
Применяя литье под давлением, из полиэтилена изготавливают широкий спектр товаров бытового назначения, канцтоваров, игрушек. При использовании экструзии получают полиэтиленовые трубы (существует специальные марки – трубный PE63, PE80, PE100), полиэтиленовые кабели (весьма перспективен сшитый полиэтилен), листовой полиэтилен для упаковки и строительства, а также самые разнообразные полиэтиленовые пленки для нужд всех отраслей промышленности. Экструзионно-выдувным и ротационным формованием из полиэтилена создают разного рода емкости, сосуды, тару. Термовакуумным формованием – разнообразные упаковочные материалы. Различные специальные виды полиэтилена, такие как сшитый, вспененный, хлорсульфированный, сверхвысокомолекулярный успешно применяются для создания специальных стройматериалов. 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.
Наиболее широко полиэтилен применяют для производства пленок технического и бытового назначения. Преимущества всех типов полиэтилена для упаковочных целей: малая плотность, хорошая химическая стойкость, незначительное водопоглощение, хорошая прозрачность, легкая перерабатываемость, хорошая свариваемость, непроницаемость для водяного пара, высокая вязкость, гибкость, растяжимость и эластичность. Полиэтиленовые пленки используются для производства пакетов для хлеба, овощей, мяса, птицы, мешков для мусора, упаковочных пленок для закрепления грузов. ПЭВД используется для изготовления комбинированных пленок соэкструзией с другими термопластичными полимерами и для нанесения на бумагу, картон, целлофан, алюминиевую фольгу. Во всех этих комбинированных пленках слой ПЭВД придает пленке отличную свариваемость, а другие слои – прочность и непроницаемость для запахов. Для получения определенных свойств осуществляют преобразование полиэтилена винилацетатом. Эти пленки при хорошей прочности более прозрачны и лучше свариваются. Благодаря этому при нагреве и адгезии с другими материалами, они становятся пригодны также для нанесения на картон и другие упаковочные материалы. Отечественный сополимер этилена с винилацетатом, получаемый совместной полимеризацией этилена и винилацетата в массе под высоким давлением, известен под торговой маркой Сэвилен, который широко используется при производстве витых шлангов для воздухоотсосов от различного оборудования.
Полиэтилен используется для производства:
пленок: сельскохозяйственных, упаковочных, термоусадочных, стретч;
труб: газовых, водопроводных, напорных, ненапорных;
емкостей: цистерн, канистр, бутылей;
стройматериалов;
волокон;
предметов домашнего обихода;
санитарно-технических изделий;
деталей автомашин и другой техники;
изоляции электрокабелей;
пенополиэтилена;
протезов внутренних органов;
И это далеко не предел возможностей использования полиэтилена. Тем более, что на рынок постоянно выходят новые марки этого полимера с новыми потребительскими свойствами.
Например, сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ), применяемый для изготовления высокопрочных технических изделий, стойких к удару, растрескиванию и истиранию: шестерен, втулок, муфт, роликов, валиков, звездочек, а также изолирующих деталей аппаратуры, работающей в диапазоне высоких и сверхвысоких частот. Кроме того, СВМПЭ находит широкое применение в изготовлении пористых изделий: фильтров, глушителей шума, прокладок, а в эндопротезировании – при создании суставов, черепных и челюстно-лицевых протезов.
Основные производимые марки полиэтилена:
Композиция полиэтилена высокой плотности ПЭ2НТ26-16
Композиция сэвилена 113-27
Композиция сэвилена 113-31
Линейный полиэтилен низкой плотности F-0120
Линейный полиэтилен низкой плотности F-0220
Линейный полиэтилен низкой плотности F-Y620
Линейный полиэтилен низкой плотности F-Y720
Полиэтилен высокого давления (ПЭВД) 15303-003 ГОСТ 16337-77 высшего сорта
Полиэтилен высокого давления (ПЭВД) 15303-003 ГОСТ 16337-77 первого сорта
Полиэтилен высокого давления (ПЭВД) 15803-020 ГОСТ 16337-77 высшего сорта
Полиэтилен высокого давления (ПЭВД) 15803-020 ГОСТ 16337-77 первого сорта
Полиэтилен высокой плотности B-Y250
Полиэтилен высокой плотности B-Y456
Полиэтилен высокой плотности B-Y460
Полиэтилен высокой плотности F-Y346
Полиэтилен высокой плотности I-0754
Полиэтилен высокой плотности I-0760
Полиэтилен высокой плотности I-1561
Полиэтилен высокой плотности O-Y446
Полиэтилен высокой плотности O-Y750
Полиэтилен высокой плотности O-Y762
Полиэтилен высокой плотности P-Y342
Полиэтилен высокой плотности P-Y456
Полиэтилен высокомолекулярный низкого давления 21606 второго сорта
Полиэтилен высокомолекулярный низкого давления 21606 первого сорта
Полиэтилен для кабельной промышленности 153-01К ГОСТ 16336-77 высшего сорта
Полиэтилен для кабельной промышленности 153-01К ГОСТ 16336-77 первого сорта
Полиэтилен для кабельной промышленности 153-02К ГОСТ 16336-77 высшего сорта
Полиэтилен для кабельной промышленности 153-02К ГОСТ 16336-77 первого сорта
Полиэтилен для кабельной промышленности 153-10К ГОСТ 16336-77 высшего сорта
Полиэтилен для кабельной промышленности 153-10К ГОСТ 16336-77 первого сорта
Полиэтилен марки HFP-4612H
Полиэтилен марки HMI-6582M
Полиэтилен марки HXF 4810H
Полиэтилен марки HXF-4607
Полиэтилен марки HXF-5115
Полиэтилен марки LLI-2420
Полиэтилен марки MXP-3920H
Полиэтилен марки SHF-2680РН
Полиэтилен марки SHF-3080H
Полиэтилен марки SMF 2210
Полиэтилен марки SMF-1810
Полиэтилен марки SMF-1810H
Полиэтилен марки НХВ 5115Н
Полиэтилен марки НХВ 5210Н
Полиэтилен низкого давления марки 271-70 К
Полиэтилен низкого давления марки 271-81 К
Полиэтилен низкого давления марки 273-79
Полиэтилен низкого давления марки 273-83
Полиэтилен низкого давления марки 276-73
Полиэтилен низкого давления марки 277-73
Полиэтилен низкого давления марки F 3802B
Полиэтилен низкого давления марки РЕ 3 OT 49
Полиэтилен низкого давления марки РЕ 4 BM 41
Полиэтилен низкого давления марки РЕ 4 FE 69
Полиэтилен низкого давления марки РЕ 4 ЕС 04S
Полиэтилен низкого давления марки РЕ 4 РР 21 В
Полиэтилен низкого давления марки РЕ 4 РР 25 В
Полиэтилен низкого давления марки РЕ 6 GP 26 B
Полиэтилен низкой плотности I-0525
Полиэтилен низкой плотности I-1625
Полиэтилен низкой плотности WC-Y436
Полиэтилен низкой плотности WC-Y736
Полиэтилен средней плотности F-Y240
Полиэтилен средней плотности F-Y336
Полиэтилен средней плотности P-Y337
Полиэтилен средней плотности R-0333 U
Полиэтилен средней плотности R-0338 U
Сэвилен 11104-030
Сэвилен 11205-040
Сэвилен 11306-075
Сэвилен 11407-027
Сэвилен 11507-070
Сэвилен 11607-040
Сэвилен 11708-210
Сэвилен 11808-340
Сэвилен 11908-125
Сэвилен 12206-007
Сэвилен 12306-020
Сэвилен 12508-150
Полиэстер – мировой лидер среди синтетических волокон. Технология его производства стала одним из больших открытий сороковых годов прошлого века. В промышленных масштабах ткань начали производить с 1947 года из кислот и спирта, угля и нефти с добавлением воды и воздуха.
Волокна полиэстера широко используются в производстве тканей для одежды: юбок, брюк, платьев, костюмов, блузок, курток, верхней одежды. Очень популярны его смеси: с хлопком, шерстью, их называют классическими. Подразумевается соотношение шерсти и полиэстера в отношении 55% к 45%. В 2013 году Германия произвела 198 000 тон волокон полиэстера, не отстают и другие страны, что делает этот вид лидером производства.
Описание
Получают полиэстер путем расплава. Сырье нагревают, получая прядильную массу, потом продавливают через тончайшие отверстия. Уже во время производства учитывается сфера применения волокна, ему придается треугольная, округлая, овальная форма для создания различных эффектов: прозрачности, блеска, тактильного комфорта. Волокно с углами образует жесткую ткань. Полые волокна используются для изготовления легких, амортизирующих тканей, обладающих изоляционными свойствами. Продукции можно придать любой цвет: спокойный нейтральный или яркий, блестящий оттенок. Волокна полируются для придания блеска, текстурируются для приобретения волнистости.
Свойства
Характеристики волокна высоко оценили производители различных изделий и потребители. Одно из его преимуществ – устойчивость против воздействия погодных факторов: интенсивного солнца, мороза, дождя. В это же время, он является тонкой и легкой тканью, которая хорошо сочетается с натуральными волокнами.
Такие изделия не требовательны к уходу, имеют высокую устойчивость к износу. На изделиях из этих волокон легко сформировать стрелки и складки путем термической обработки.
Наиболее распространенными являются две разновидности:
- PET – очень прочный вид ткани, волокна используются в сочетании с другими видами для придания им прочности и стабильности формы; основное сырье для производства – этилен, получаемый из нефти; из мягких волокон формируется пряжа;
- PCDT – обладает эластичностью и упругостью, волокна используются для изготовления мебельной обивки и портьер; сырье – конденсат терефталевой кислоты, из расплава формируются нити.
Представленая ткань, полностью изготовленная из полиэстера, абсолютно немнущаяся, даже после увлажнения, она очень быстро сохнет.
После экструзии волокна формируются и вытягиваются, после контакта с воздухом они затвердевают. Для большей прочности волокна сплетаются в нити, которые наматывают на бобины и отправляют на производство тканей.
Тюль, вуаль и органза – пример прозрачной ткани из 100% полиэстера. Обычное применение – изготовление эластичного кружевного белья, рубашек и блузок. Из толстых нитей изготавливают сети и веревки.
Свойства полиэстера 100%:
- гладкая поверхность, разнообразие цветов;
- большое разнообразие фактур – толстая и тонкая ткань, с шелковистым блеском или матовая;
- материал очень приятен на ощупь и при одевании вещи;
- износостойкость без потери цвета;
- незначительный вес;
- ткань не склонна к появлению устойчивых заломов при сминании;
- простой уход – стирка в прохладной воде, быстрая утюжка слегка нагретым утюгом;
- доступная цена в сравнении с натуральным шелком.
- это шовный материал, пригодный для пошива любых вещей.
Недостатком 100% полиэстера является высокая плотность, делающая невозможным ношение изделий из него в жарком климате.
Сочетания с другими видами волокон
Существует несколько видов сочетаний:
- С полиамидом . Такое сочетание позволяет получить очень упругие, эластичные, износостойкие ткани, не теряющие цвет в процессе эксплуатации. Из них шьют женское белье, обладающее мягкостью и благородством шелка, эластичностью и износостойкостью настоящей синтетики. Разбавленный , полиэстер теряет часть своей термостойкости, ткань слегка электризуется, не впитывает влагу.
- Со спандексом . Позволяет получить прочный и очень эластичный материал для изготовления чулочно-носочных изделий, прочной спортивной одежды, облегающих трикотажных изделий, перчаток. Благодаря , материал становится менее плотным и более воздухопроницаемым, хорошо тянется. Сочетание не так устойчиво к выгоранию, как чистый полиэстер, белоснежные ткани могут на солнце пожелтеть.
- С хлопком . Хлопок является классическим примером гигроскопичности, гигиеничности, натуральности и простоты. Сочетание его с полиэстером в соотношении 65% и 35%, лишает ткань присущих хлопку недостатков. Трикотажные изделия из хлопка с полиэстером не выгорают, не растягиваются, дольше носятся и используются. Постельное белье из хлопка с полиэстером имеет двукратную продолжительность эксплуатации, по сравнению с чистым хлопком, оно не мнется и сохнет очень быстро.
- С вискозой . Благодаря наличию полиэстера, вискоза приобретает стабильность, гигроскопичность, она не растягивается, не линяет. Из нее шьют одежду для работы и отдыха. Очень популярен вариант – вискоза 30 полиэстер 70. Подробные характеристики ткани вискоза можно найти .
- Пряжа . Упаковки вязальной пряжи могут маркироваться как “Полиэстер”, так и “Полиэфир”, “ПЭФ”. Она обладает теплопроводностью и несминаемостью шерсти. Изделия, связанные из этой пряжи, трудно отличить от шерстяных, они не подвержены порче молью, быстро сохнут, износостойкие, не растягиваются.
Полиэстер – относительно недорогая ткань, ее цена около 300 рублей за метр, в зависимости от политики магазина.
Полиэтиленовые трубы, как и любые другие, имеют систему маркировки. Начинающим строителям может быть сложно понять, что собой представляет труба полиэтиленовая SDR 11 или что зашифровано в маркировке «ПЭ 80 SDR 21».
Наша статья пояснит значение нужных параметров, кроме того, в ней представлена краткая технологическая характеристика и главные области применения наиболее популярных видов полиэтиленовых труб.
Что такое SDR и ПЭ?
SDR представляет собой отношение наружного диаметра полиэтиленовой (или любой другой) трубы к толщине ее стенки. Таким образом, с увеличением показателя SDR истончается стенка трубы, и наоборот, толщина стенки растет с уменьшение показателя.
После приставки ПЭ («полиэтилен») производители указывают марку полиэтилена. В наше время чаще всего встречаются ПЭ-80 и ПЭ-100.
Материалы имеют некоторые различия:
- ПЭ 100 имеет более упорядоченную структуру кристаллической решетки, за счет которой после сварки можно получить более прочный и равномерный сварной шов.
- Однако из-за первого различия для спайки полиэтилена ПЭ 80 нужна меньшая температура.
- Материал марки ПЭ 100 в целом является более плотным и прочным, а значит, может использоваться в более жестких условиях эксплуатации.
- На производство труб необходимого диаметра потребуется большее количество полиэтилена ПЭ 80 (по сравнению с аналогом), что повышает стоимость конечного продукта, а также цену доставки его на строительный объект
В статье « » можно ознакомится с данными показателями более подробно.
Совет от профессионала: Может сложиться мнение, что раз полиэтилен 100-той марки более надежен, стоек и дешев, лучше применять только его. Однако на практике каждый вид труб нашел свое оптимальное применение. Рассмотрим их более подробно.
Характеристика изделий из ПЭ 80
ПЭ 80 SDR 21
Это трубы низкого давления, которые предназначены для использования при монтаже безнапорной, а также слабонапорной канализации, создаваемой в небольших многоквартирных домах. Возможно создание напорного водоснабжения небольших территорий открытой местности. Этот тип труб полностью сертифицирован для использования трубопроводов, обеспечивающих холодное водоснабжение и функционирование канализации. Специалисты не рекомендуют применение таких труб в таких случаях:
- монтаж газопроводов из-за недостаточно большой толщины стенки трубы,
- укладка магистральных трубопроводов, так как чрезмерное сдавливание может привести к физическому разрушению трубы.
ПЭ 80 SDR 17
Труба полиэтиленовая SDR 17 отличается средним значением соотношения наружного диаметра выпускаемых на сегодняшний день труб к толщине их стенки. Трубы ПЭ 80 SDR 17 рекомендованы к применению в очень широком диапазоне. Их используют:
- для систем водопровода, предназначенных для подачи питьевой воды;
- для водопроводов хозяйственного назначения от сооружений, где производится водоочистка, до потребителя;
- для монтажа оросительных систем.
Выбор этих труб для монтажа коммуникаций малоэтажного дома считается оптимальным, так как при их монтаже будет обеспечена высокая прочность, легкость трубопроводов, а затраты на приобретение материала будут сравнительно невысокими.
ПЭ 80 SDR 13,6
Трубы ПЭ 80 SDR 13,6 являются трубами низкого давления и рекомендованы к использованию при монтаже трубопроводов, транспортирующих холодную питьевую воду.
Высокие технические качества и потребительские характеристики этого вида труб обусловлены применением усовершенствованной марки полиэтилена (ПЭ80) и использования нового метода в процессе очистки сырья.
Совет от профессионала: В связи с длительным сроком гарантии (до 70 лет) такие трубы широко применяют при создании долгосрочных водопроводных систем.
Характеристика изделий из ПЭ 100
ПЭ 100 SDR 26
Это трубы для транспортировки хозяйственной и питьевой воды в городских условиях и за городом. Для их производства используется полиэтилен ПЭ100, отличительными качествами которого являются высокая плотность, благодаря чему трубы из этого материала превосходят изделия из ПЭ80 по долгосрочной прочности и устойчивости к растрескиванию.
Кроме того, качественные показатели материала позволили значительно снизить толщину стенок изделия, что облегчило его вес. Трубы ПЭ100 рекомендуются к широкому применению в таких случаях:
- для монтажа водопроводов;
- для трубопроводов, предназначенных для транспортировки жидких пищевых продуктов, например, при производстве молока, соков, при пивоварении и виноделии.
ПЭ 100 SDR 21
Трубы ПЭ 100 SDR 21 применяют для строительства водопроводов. Проходя по трубам этого вида, вода сохраняет свои вкусовые качества и характеризуется отсутствием посторонних запахов.
Этот вид труб может быть успешно использован при необходимости совместного применения с трубами из стали, так как специальные разъемные и неразъемные переходники, которыми оснащают концы каждой трубы такого вида (с одного конца – пластик, с другого – металл), обеспечивают возможность соединения как с пластиковыми, так и со стальными трубами. Процессы коррозии, другие виды разрушения и засоры таким трубам не страшны.
ПЭ 100 SDR 17
Изделия с пометкой ПЭ 100 SDR 17 являются трубами нового поколения благодаря применению прогрессивных технологий, используемых при производстве полиэтилена ПЭ100. Особенностью этих изделий являются уникально высокие показатели прочности, что оказывает значительное влияние на усиление эксплуатационных характеристик труб из полиэтилена.
Трубы этого вида рекомендованы к использованию в системах напорного водоснабжения и газопроводах. При этом такие трубы считаются идеальными для монтажа трубопроводов, имеющих большое поперечное сечение. При изготовлении труб этого вида оказывается весьма существенной экономия материала в связи с возможностью уменьшения толщины стенки при сохранении высокой прочности изделия. Технические характеристики таких труб позволяют их широкое использование при строительстве трубопроводов, отличающихся большой протяженностью.
ПЭ 100 SDR 11
Труба полиэтиленовая SDR 11 изготавливается из полиэтилена, получаемого при низком давлении. При этом высокая плотность материала труб ПЭ 100 SDR 11 позволяет использовать их для водопроводов с высоким давлением. Применяемый для изготовления труб материал обеспечивает высокое качество и экологическую безопасность питьевой воды.
Трубы этого вида подходят для эксплуатации систем с расширенными возможностями водообеспечения. Возможно использование таких труб для монтажа канализационных коллекторов – химическая стойкость использованного при производстве материала обеспечивает высокую прочность и долговечность труб. Укладка таких труб возможна при любом виде грунта.
Такова характеристика наиболее применяемых видов изделий полиэтилена для трубопроводов. Стоит отметить, что на качество готовой продукции в значительной мере влияет марка полиэтиленовых труб, и этот фактор нужно обязательно учитывать при покупке.
Международный знак вторичной переработки для полиэтилена низкой плотности
Представляет собой воскообразную массу белого цвета (тонкие листы прозрачны и бесцветны). Химически- и морозостоек, изолятор , не чувствителен к удару (амортизатор), при нагревании размягчается (80-120°С), при охлаждении застывает, адгезия (прилипание) - чрезвычайно низкая. Иногда в народном сознании отождествляется с целлофаном - похожим материалом растительного происхождения.
История
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 .
Названия
Полиэтилен высокой плотности имеет зарегистрированный товарный знак СНОЛЕН (Свидетельство на товарный знак № 380910)
Получение
На обработку поступает в виде гранул от 2 до 5 мм. Полиэтилен получают полимеризацией этилена:
Получение полиэтилена высокого давления
Полиэтилен высокого давления (ПЭВД), или Полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), образуется при следующих условиях:
- температура 200-260 °C ;
- давление 150-300 МПа ;
- присутствие инициатора (кислород или органический пероксид);
в автоклавном или трубчатом реакторах. Реакция идёт по радикальному механизму . Получаемый по этому методу полиэтилен имеет средневесовой молекулярный вес 80 000-500 000 и степень кристалличности 50-60 . Жидкий продукт впоследствии гранулируют. Реакция идёт в расплаве.
Получение полиэтилена среднего давления
Полиэтилен среднего давления (ПЭСД) образуется при следующих условиях:
- температура 100-120 °C;
- давление 3-4 МПа;
- присутствие катализатора (катализаторы Циглера - Натта, например, смесь TiCl 4 и R 3);
продукт выпадает из раствора в виде хлопьев. Получаемый по этому методу полиэтилен имеет средневесовой молекулярный вес 300 000-400 000, степень кристалличности 80-90 %.
Получение полиэтилена низкого давления
Полиэтилен низкого давления (ПЭНД), или Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), образуется при следующих условиях:
- температура 120-150 °C;
- давление ниже 0.1 - 2 МПа;
- присутствие катализатора (катализаторы Циглера-Натта, например, смесь TiCl 4 и R 3);
Полимеризация идёт в суспензии по ионно-координационному механизму. Получаемый по этому методу полиэтилен имеет средневесовой молекулярный вес 80 000-3 000 000, степень кристалличности 75-85 %.
Следует иметь в виду, что названия «полиэтилен низкого давления», «среднего давления», «высокой плотности» и т. д. имеют чисто риторическое значение. Так, полиэтилен, получаемый по 2- и 3-му методам, имеет одинаковую плотность и молекулярный вес. Давление в процессе полимеризации при так называемых низком и среднем давлениях в ряде случаев одно и то же.
Другие способы получения полиэтилена
Существуют и другие способы полимеризации этилена, например под влиянием радиоактивного излучения, однако они не получили промышленного распространения.
Модификации полиэтилена
Ассортимент полимеров этилена может быть значительно расширен получением сополимеров его с другими мономерами, а также путём получения композиций при компаундировании полиэтилена одного типа с полиэтиленом другого типа, полипропиленом , полиизобутиленом, каучуками и т. п.
На основе полиэтилена и других полиолефинов могут быть получены многочисленные модификации - привитые сополимеры с активными группами, улучшающими адгезию полиолефинов к металлам, окрашиваемость, снижающими его горючесть и т. д.
Особняком стоят модификации так называемого «сшитого» полиэтилена ПЭ-С (PE-X) . Суть сшивки состоит в том, что молекулы в цепочке соединяются не только последовательно, но и образуются боковые связи которые соединяют цепочки между собой, за счёт этого достаточно сильно изменяются физические и в меньшей степени химические свойства изделий.
Различают 4 вида сшитого полиэтилена (по способу производства): пероксидный (а), силановый (b), радиационный (с) и азотный (d). Наибольшее распространение получил РЕх-b, как наиболее быстрый и дешёвый в производстве.
Молекулярное строение
Макромолекулы полиэтилена высокого давления (n ≅1000) содержат боковые углеводородные цепи C 1 -С 4 , молекулы полиэтилена среднего давления практически неразветвлённые, в нём больше доля кристаллической фазы, поэтому этот материал более плотный; молекулы полиэтилена низкого давления занимают промежуточное положение. Большим количеством боковых ответвлений объясняется более низкая кристалличность и соответственно более низкая плотность ПЭВД по сравнению с ПЭНД и ПЭСД.
| Показатель | ПЭВД | ПЭСД | ПЭНД |
|---|---|---|---|
| Общее число групп СН 3 на 1000 атомов углерода: | 21,6 | 5 | 1,5 |
| Число концевых групп СН 3 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=CH 2), % | 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 | 0,91-0,93 | 0,93-0,94 | 0,94-0,96 |
Полиэтилен HDPE (Hight Density PE - высокая плотность)
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Плотность, г/см³ | 0,94-0,96 |
| 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 | 90-160 |
| относительное удлинение в начале течения, % | 15-20 |
| твёрдость по Бринеллю , кгс/мм² | 1,4-2,5 |
С увеличением скорости растяжения образца разрушающее напряжение при растяжении и относительное удлинение при разрыве уменьшаются, а предел текучести при растяжении возрастает.
С повышением температуры разрушающее напряжение полиэтилена при растяжении, сжатии, изгибе и срезе понижается. а относительное удлинение при разрыве возрастает до определённого предела, после которого также начинает снижаться
| Разрушающее напряжение, кгс/см² | Температура, ºС | |||
|---|---|---|---|---|
| 20 | 40 | 60 | 80 | |
| при сжатии | 126 | 77 | 40 | - |
| при статическом изгибе | 118 | 88 | 60 | - |
| при срезе | 169 | 131 | 92 | 53 |
Необходимо отметить, что свойства изделий из полиэтилена будут существенно зависеть от режимов их изготовления (скорости и равномерности охлаждения) и условий эксплуатации (температуры, давления, продолжительности. воздействия нагрузки и т. п.).
Полиэтилен высокого давления LDPE (Low Density PE - низкая плотность)
Химические свойства
Общие свойства
Устойчив к действию воды, не реагирует с щелочами любой концентрации, с растворами нейтральных, кислых и основных солей, органическими и неорганическими кислотами , даже концентрированной серной кислоты , но разлагается при действии 50%-ой азотной кислоты при комнатной температуре и под воздействием жидкого и газообразного хлора и фтора .
При комнатной температуре нерастворим и не набухает ни в одном из известных растворителей. При повышенной температуре (80 °C) растворим в циклогексане и четырёххлористом углероде . Под высоким давлением может быть растворён в перегретой до 180 °C воде .
Со временем, деструктурирует с образованием поперечных межцепных 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 низкого давления (ПЭНД), или высокой плотности (HDPE), применяется при строительстве полигонов переработки отходов, накопителей жидких и твёрдых веществ, способных загрязнять почву и грунтовые воды.
Переработка
Полиэтилен (кроме сверхвысокомолекулярного) перерабатывается всеми известными для пластмасс методами, такими как экструзия , экструзия с раздувом, литьё под давлением, пневматическое формование. Экструзия полиэтилена возможна на оборудовании с установленным «универсальным» червяком.
Применение
Малотоннажная марка полиэтилена - так называемый «сверхвысокомолекулярный полиэтилен», отличающийся отсутствием каких-либо низкомолекулярных добавок, высокой линейностью и молекулярной массой, используется в медицинских целях в качестве замены хрящевой ткани суставов. Несмотря на то, что он выгодно отличается от ПЭНД и ПЭВД своими физическими свойствами, применяется редко из-за трудности его переработки, так как обладает низким ПТР и перерабатывается только литьём.
Утилизация
Переработка
Изделия из полиэтилена пригодны для переработки и последующего использования.
Сжигание
При нагревании полиэтилена выше 140 °С возможно выделение в воздух летучих продуктов термоокислительной деструкции, содержащих уксусную кислоту, формальдегид (оказывает общетоксичное действие), ацетальдегид (вызывает раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей, удушье, резкий кашель, бронхиты, воспаление легких), оксид углерода (вызывает удушье).
