материал hdpe что за материал
Новости
ПНД (HDPE) — что это за материал
Большая часть выпускаемой продукции ЗТИ производится методом выдувного формования из полиэтилена низкого давления, который обозначают как ПНД или HDPE.
Давайте разбираться, что это за материал.
Полиэтилен низкого давления (ПНД) или как его еще обозначают — полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) имеет маркировку 02 и международную классификацию HDPE (High Density Polyethylene). Отличается высокими прочностными характеристиками и химической стойкостью.
ПНД имеет кристаллическую структуру и является легким эластичным термопластичным материалом. Устойчив к действию воды, не реагирует с щелочами любой концентрации, с растворами нейтральных, кислых и основных солей, органическими и неорганическими кислотами, даже с концентрированной серной кислотой.
Применяется для производства бутылок для напитков и бытовой химии, «шуршащих» пакетов, пленки, крышек от пластиковых бутылок, канистр для широкого спектра веществ, а также бочек, баков и бидонов.
Историческая справка
Изобретателем полиэтилена считается немецкий инженер Ганс фон Пехманн, который впервые случайно получил этот продукт в 1899 году.
История полиэтилена высокой плотности (ПНД) развивалась с 1920-х годов, 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 ПНД.
Начиная с 50-х годов полиэтилен стал активно использоваться в пищевой промышленности как упаковка.
Экологичность
ПНД — экологичный материал, т.к. его отходы поддаются ресайклингу во вторичную гранулу, которые широко используется при изготовлении новых полимерных изделий. Кроме того, изделия из ПНД пригодны для многократного использования, что в значительной степени выделяет его на фоне многих других материалов. Также важно отметить низкие энергозатраты на производство. Низкие энергозатраты = меньше выбросов в атмосферу при производстве энергоресурсов.
По горючести ПНД, также как полипропилен, отнесен, согласно стандарту DIN 4102, к классу В: В1 — трудно возгораемые и В2 — нормально возгораемые. Температура самовоспламенения около 350°С.
По существу в химическом составе полиэтилена содержится только углерод и водород. Поэтому практически единственными веществами, выделяющимися при его горении, являются углекислый газ, монооксид углерода (угарный газ), вода и незначительное количество сажи.
HDPE, PET, PP5 и другие виды пищевого пластика
Пластик настолько прочно вошёл в нашу жизнь, что теперь её сложно представить без изделий из него. Но используя посуду из этого материала, редко кто думает о её вреде. Конечно, полностью отказаться от пластика невозможно, но если обращать внимание на маркировку, удастся минимизировать его опасное воздействие. Например, полиэтилен высокой плотности обозначается аббревиатурой HDPE. Этот материал вполне пригоден для пищевого использования.
Потребительские свойства пластиковой посуды
Пластиковая посуда отличается маленьким весом, не бьётся и стоит дёшево, поэтому многие используют её ежедневно. Однако важно помнить, что она может нанести существенный вред здоровью. Было неоднократно доказано, что применение посуды из пластика вызывает проблемы со здоровьем: мигрени, общее недомогание, приступы бронхиальной астмы, аллергию, мутагенные изменения в организме и даже рак.
Выбирая пластиковую посуду, нужно обращать внимание на её потребительские свойства, то есть характеристики, которые представляют особую важность для использования подобных изделий. Можно выделить следующие свойства:
Обозначения PET, HDPE, PVC
Люди склонны недооценивать угрозу, которую представляют изделия из пластика. Некоторые виды этого материала действительно способны сильно навредить здоровью. Чтобы понять, насколько опасен пластик, необходимо взглянуть на дно упаковки. Там есть графический символ, сформированный тремя стрелками. В этом треугольнике расположены цифры от 1 до 7, указывающие на тип материала. Классификация включает такие обозначения, как PET, HDPE, PVC, LDPE, PP и PS.
PET используется при изготовлении тары для разлива подсолнечного масла, прохладительных напитков, косметики. Это самый дешёвый материал, так как его производство не предусматривает значительных затрат. Даже после многократной очистки бутылка из полиэтилентерефталата может выделять ядовитые вещества. Подобный пластик ни в коем случае нельзя задействовать повторно, он провоцирует заболевания сердечно-сосудистой и нервной системы, вызывает нарушения в работе пищевого тракта. Типичной упаковкой является тара для минеральной воды. В европейских странах из такого пластика запрещается изготавливать детские игрушки.
Материал HDPE обладает высокой плотностью, он используется в производстве полужёсткой упаковки. Этот полиэтилен низкого давления является одним из наиболее безопасных, он поддаётся переработке. Пластик HDPE смело можно использовать много раз. Его обычно применяют в производстве пищевых контейнеров, бутылок для чистящих и моющих средств, пакетов для молока.
Маркировка LDPE, PP, PS
Материал LDPE представляет собой полиэтилен высокого давления с низкой плотностью. Он используется в производстве самых различных упаковок. Из него изготавливают мусорные пакеты, линолеум. Его можно применять для повторного использования, но безопасность материала относительна. Он не представляет большой угрозы для здоровья человека, но способен нанести существенный вред экологии. Материал является менее токсичным, чем многие другие виды, но не настолько безопасным, как HDPE (иногда встречается название PEHD). В редких случаях он образует формальдегид.
PP подразумевает возможность многоразового применения. Этот полипропилен термостоек и прочен, он нередко используется для производства пищевых контейнеров, детских игрушек, шприцев. Пластик PP5 причисляют к категории наиболее безопасных материалов.
PS — полистирол, который широко известен в виде пенопласта. Материал образует ядовитые соединения и запрещён к использованию в качестве упаковочной тары. Он применяется нечасто, поскольку оказывает более низкое химическое сопротивление полиэтилену. Тем не менее из него производят крышечки для одноразовых стаканчиков, коробочки для фруктов и овощей, мясные лотки, теплоизоляционные плиты и сэндвич-панели.
Категория OTHER или O
Бисфенол А чаще всего встречается в одноразовой и детской посуде, пустышках, бутылочках. Также его могут содержать:
Бисфенол А нередко задействуется в автомобильной и электронной промышленности.
Меры безопасности
Чтобы не отравиться упакованными пищевыми продуктами, важно помнить о некоторых правилах использования пластиковой тары. Конечно, этот материал сейчас является неотъемлемой частью жизни каждого, однако всё же можно попытаться минимизировать его негативное воздействие на организм. Специалисты рекомендуют придерживаться следующих правил при обращении с пластиковыми изделиями:
Пластик имеет тонкий защитный слой, который подвергается разрушению уже после первого использования. Всегда необходимо обращать внимание на целостность упаковки, срок годности продукта и чёткость надписи на этикетке. Следует взять на вооружение следующие принципы безопасного использования пластика:
Что касается бумажных тарелок и стаканчиков, то даже при попадании частиц целлюлозы в пищу ничего страшного не случится.
Угроза для здоровья
Люди часто избавляются от использованных пластиковых стаканов, но сберегают бутылки, так как они очень удобные. В такую тару нельзя наливать молоко, поскольку жиры могут растворять некоторые полимеры. То же самое касается кваса, алкогольных напитков, компота. Под воздействием солнечных лучей полимеры «стареют», после чего они начинают выделять опасные вещества.
Учёные доказали, что пластиковая тара способна нанести урон человеческому здоровью. Если регулярно пить напитки из пластика, содержание бисфенола А в организме значительно повышается. Этот химикат способен оказать негативное воздействие на половые гормоны. Бисфенол А очень похож на эстроген, он задействуется в изготовлении упаковочной тары для пищевых продуктов и напитков. Также его используют в производстве детских бутылочек.
Родители при кормлении малышей часто нагревают молоко в пластиковой посуде, что способствует проникновению в него опасного химиката. Попадая в детский организм, бисфенол А вызывает беспокойство ребёнка, затрудняет функционирование гормональных желёз. Исследования показали, что высокий уровень этого вещества у беременных женщин приводит к врождённым аномалиям у детей, проблемам роста и возрастанию риска развития патологий сердца и сахарного диабета.
Особенности утилизации
Полимеры обладают различными химическими свойствами, потому переработка тех или иных видов пластика может иметь существенные различия. Чаще всего сложность заключается в том, чтобы правильно рассортировать и хорошо очистить ненужные изделия. Это важно сделать, так как не все виды пластика совместимы друг с другом, а оставшаяся на предметах грязь может ухудшить качество конечного материала. Сегодня широко используются следующие методы переработки пластика:
Сейчас многие компании осуществляют приём тары на выгодных для клиентов условиях. Сдавая пластиковые отходы, можно не только получить денежное вознаграждение, но и сделать свой маленький взнос в пользу защиты окружающей среды.
Понять, что изделия из полимеров не представляют опасности для здоровья, помогут нанесённые на них маркировочные знаки. Например, HDPE 2 означает, что материал не представляет никакой угрозы для здоровья и может перерабатываться повторно.
Полиэтилен высокой плотности (НDPE, ПЭНД)
Полиэтилен высокой плотности (НDPE, ПЭНД, полиэтилен низкого давления)
Основные физико-химические свойства
Полиэтилен (ПЭ) [–CH2–CH2–]n существует в двух модификациях, отличающихся по структуре, а значит, и по свойствам. Обе модификации получаются из этилена CH2=CH2. В одной из форм мономеры связаны в линейные цепи с СП обычно 5000 и более; в другой – разветвления из 4–6 углеродных атомов присоединены к основной цепи случайным способом. Линейные полиэтилены производятся с использованием особых катализаторов, полимеризация протекает при умеренных температурах (до 150° С) и давлениях (до 20 атм).
Молекула полиэтилена представляет из себя не что иное, как длинную цепь из атомов углерода, к каждому из которых присоединено по два атома водорода. В зависимости от метода изготовления получаются макромалекулы с различной степенью разветвления и различной плотностью. Поэтому ПЭ подразделяется на две основные группы:
1. Полиэтилен низкой плотности
Полиэтилен низкой плотности (LDPE) – ПЭ с сравнительно сильно разветвленной макромолекулой и низкой плотностью (0,916–0,935 г/см³). Процесс его изготовления протекает при очень высоком давлении от 100 до 300 мПа и температуре 100–300 °С, поэтому обозначается так же, как полиэтилен высокого давления (ПЭВД).
2. Полиэтилен высокой плотности
Полиэтилен высокой плотности (НDPE) – ПЭ с линейной макромолекулой и относительно высокой плотностью (0,960 г/см³). Это полиэтилен, называемый также полиэтиленом низкого давления (ПЭНД), его получают полимеризацией со специальными катализаторными системами.
Линейные полиэтилены образуют области кристалличности, которые сильно влияют на физические свойства образцов. Этот тип полиэтилена обычно называют полиэтиленом высокой плотности; он представляет собой очень твердый, прочный и жесткий термопласт, широко применяемый для литьевого и выдувного формования емкостей, используемых в домашнем хозяйстве и промышленности. Полиэтилен высокой плотности прочнее полиэтилена низкой плотности.
Таблица. Свойства полиэтилена высокой плотности
| СП | от 1000 до 50 000 |
| Т пл | 129–135° С |
| Т ст | ок. –60° С |
| Плотность | 0,95–0,96 г/см3 |
| Кристалличность | высокая |
| Растворимость | растворим в ароматических углеводородах только при температурах выше 120° С |
Пленки на основе ПЭВП более жесткие, прочные, менее воскообразные на ощупь по сравнению с пленками на основе ПЭНП. Они могут быть получены методом экструзии с раздувом или через плоскую щель (с поливом на охлаждаемый валок или водяным охлаждением). При экструзии с раздувом, однако, получают более мутную, полупрозрачную пленку.
Температура размягчения ПЭВП (121 °С) выше, чем у ПЭНП, поэтому он выдерживает стерилизацию паром. Морозостойкость примерно такая же, как у ПЭНП.
Прочность при растяжении и сжатии выше, чем у ПЭНП, а сопротивление удару и раздиру ниже. Из-за линейной структуры молекулы ПЭВП стремятся ориентироваться в направлении те чения, и сопротивление раздиру в продольном направлении пленок значительно ниже. Различия сопротивлений раздиру в продольном и поперечном направлениях могут быть увеличены при ориентации, и пленке будут присущи свойства ленточек, работающих на раздир.
Проницаемость ПЭВП ниже, чем у ПЭНП, примерно в 5-6 раз, и он является прекрасной преградой влаге.
Среди обычных пленок ПЭВП по влагопроницаемости уступает только пленкам на основе сополимеров винилхлорида и винил-иденхлорида.
По химической стойкости ПЭВП также превосходит ПЭНП, особенно по стойкости к маслам и жирам.
С увеличением плотности растворимость в органических растворителях уменьшается, как и проницаемость по отношению к растворителям.
ПЭВП подвержен растрескиванию под действием среды, как и ПЭНП, но этот эффект может быть уменьшен благодаря использованию высокомолекулярных марок ПЭ, у которых этот недостаток отсутствует.
СВОЙСТВА ПНД ТРУБНЫХ КОМПОЗИЦИЙ
Удельное объемное электрическое сопротивление = 1•1016-1•1017 Ом•см (ГОСТ 6433.2-71).
Существенные свойства всех типов полиэтилена (HDPE, LDPE, LLDPE):
— малая плотность (легче воды);
— очень хорошая химическая стойкость;
— очень незначительное водопоглощение;
— непроницаемость для водяного пара;
— высокая вязкость, гибкость, растяжимость и эластичность в интервале температур от –70 до +100 °С;
— хорошая прозрачность;
— легкая перерабатываемость всеми пригодными для термопластов методами;
— очень хорошая свариваемость.
А вот относительно высокая проницаемость полиэтилена для кислорода, двуокиси углерода, ароматических веществ, а также проблемы при контакте с определенными средами (например, растворами смачивающих веществ), феномен так называемого образования трещин вследствие внутренних напряжений, в особенности у HDPE, сужают область его применения. Различные свойства HDPE по сравнению с LDPE обусловлены его высокой плотностью. При одинаковой толщине изделия из HDPE жестче и их поверхность тверже. Температура плавления на 20 °С выше, и вследствие более плотной структуры молекулы непроницаемость для водяного пара, кислорода, углекислого газа и ароматических веществ, а также химическая стойкость лучше, чем у LDPE. Высокая температура плавления дает возможность изготовления упаковок с более высокой теплостойкостью (кратковременно до 100 °С).
Удачное и редкое сочетание в полиэтилене химической стойкости, механической прочности, морозостойкости, хороших диэлектрических свойств, стойкости к радиоактивным излучениям, чрезвычайно низкие газопроницаемость и влагопоглощение, легкость и безвредность делают полиэтилен незаменимым в целом ряде областей применения.
ПЭНД перерабатывается практически всеми базовыми способами, используемыми при работе с термопластами – экструзия, выдув, литье под давлением, ротоформование.
Таблица. Области применения ПЭНД
