Полиэтилен высокого давления (ПВД): что это такое, свойства и применение
Полиэтилен высокого давления - один из самых распространённых полимеров в мире: из него делают плёнку, пакеты, рукава и десятки других изделий. Ниже простыми словами разберём, что такое ПВД, как расшифровывается аббревиатура, какая у него формула и свойства, чем он отличается от ПНД и где применяется.
Что такое ПВД: расшифровка простыми словами
ПВД - это термопластичный полимер, который получают полимеризацией этилена. Аббревиатура расшифровывается как «полиэтилен высокого давления». У материала есть и другие обозначения: ПЭНП (полиэтилен низкой плотности), а в международной маркировке - LDPE, low density polyethylene. Все эти названия описывают один и тот же полимер.
Если объяснять совсем просто, ПВД - это та самая мягкая, тянущаяся и прозрачная плёнка, из которой делают обычные магазинные пакеты. Химическая формула звена цепи - (–CH₂–CH₂–)ₙ, а исходный мономер этилен имеет формулу C₂H₄. Молекулы этилена под действием высокого давления и температуры соединяются в длинные разветвлённые цепи - именно разветвлённость и сравнительно слабые связи между цепями дают низкую плотность и высокую эластичность.
Главное преимущество ПВД сформулировать легко: он растягивается, но не рвётся. Это и сделало материал основой для гибкой упаковки.
Как получают ПВД
Сырьём служит этилен, выделенный из нефти или природного газа. Процесс получения - это радикальная полимеризация: молекулы мономера соединяются в полимерную цепь под высоким давлением (порядка 150–300 МПа) и температуре 200–260 °C, а реакцию запускают инициаторы - чаще всего кислород или пероксиды. После полимеризации расплав очищают от побочных продуктов и формуют в небольшие гранулы, которые потом переплавляют в готовую плёнку.
Схема получения ПВД: от этилена до гранул и готовых изделий
Технология энергозатратна: нужны герметичные автоклавы и точное поддержание давления и температуры. От чистоты исходного этилена напрямую зависит качество готового полимера.
Свойства и характеристики ПВД
Набор характеристик объясняет, почему этот полимер так востребован в упаковке. Основные свойства:
- Высокая эластичность и гибкость - материал тянется и не ломается даже при минусовой температуре.
- Малый вес - плотность всего 0,91–0,93 г/см³.
- Прозрачность тонких плёнок и гладкая поверхность.
- Химическая стойкость - устойчивость к большинству кислот и щелочей.
- Влагозащита и хорошая ударная вязкость.
- Свариваемость и склеиваемость - даёт прочный герметичный шов.
- Диэлектрические свойства - отсюда применение в изоляции.
Температура плавления составляет примерно 105–115 °C. Дополнительный плюс - простая вторичная переработка: из отходов получают регранулят с характеристиками, близкими к первичному сырью.
Ключевые свойства полиэтилена высокого давления
Недостатки и ограничения
Слабые стороны материала скорее ограничивают сферу применения, чем снижают качество:
- невысокая термостойкость;
- чувствительность к маслам и жирам;
- под постоянным напряжением возможно растрескивание;
- «старение» под ультрафиолетом - его замедляют стабилизаторы;
- слабый барьер для кислорода и запахов.
Именно поэтому для пищевой упаковки ПВД часто используют как внутренний свариваемый слой многослойного ламината, где барьер обеспечивают другие плёнки.
ПВД и ПНД: в чём разница, что прочнее и как отличить
Полиэтилен высокого давления постоянно сравнивают с полиэтиленом низкого давления (ПНД, ПЭВП, HDPE). Состав у них одинаковый - оба производятся из этилена, - но различается технология: ПНД полимеризуют при низком давлении (около 0,1–2 МПа) и более низкой температуре с катализаторами Циглера - Натты. Из-за этого молекулярные цепи получаются менее разветвлёнными, плотность выше, материал жёстче. Поэтому ПВД называют полиэтиленом низкой плотности, а ПНД - полиэтиленом высокой плотности.
|
Характеристика |
ПВД (LDPE) |
ПНД (HDPE) |
|
Плотность |
0,91–0,93 г/см³ |
0,94–0,97 г/см³ |
|
Температура плавления |
105–115 °C |
125–135 °C |
|
На ощупь |
мягкий, эластичный |
жёсткий, шуршит |
|
Прозрачность |
прозрачный |
матовый, полупрозрачный |
|
Прочность на разрыв |
ниже, но терпит проколы |
выше |
|
Применение |
плёнка, пакеты, рукава, гидроизоляция |
канистры, трубы, жёсткая тара, мусорные пакеты |
Что прочнее? На разрыв прочнее ПНД, поэтому из него делают плотные «шуршащие» пакеты-майки и канистры. Но ПВД лучше тянется и держит проколы без разрыва, поэтому он удобнее там, где нужна эластичная упаковка. Как отличить на практике: ПВД мягкий, тянется и почти не шумит, а ПНД жёсткий и заметно шуршит при сминании.
Есть и промежуточные материалы. Линейный полиэтилен (ЛПЭНП, LLDPE) сочетает гибкость ПВД с повышенной прочностью - плёнка из него растягивается в несколько раз и применяется как стрейч для фиксации паллет. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ, UHMWPE) отличается не плотностью, а огромной молекулярной массой: он непрозрачен, исключительно износостоек и идёт на искусственные суставы, бронежилеты и лыжи. Из других полимеров для упаковки часто используют полипропилен (ПП, БОПП) и поливинилхлорид (ПВХ).
Виды, марки и ГОСТ полиэтилена высокого давления
Виды ПВД различаются плотностью, молекулярной массой и набором присадок - стабилизаторов, красителей и добавок для конкретных свойств. По качеству материал делят на высший, первый и второй сорт. Характеристики полиэтилена высокого давления как сырья и плёнки регламентируют технические условия - в частности, ГОСТ 16337 на сам полиэтилен высокого давления и ГОСТ 10354-82 на полиэтиленовую плёнку.
Марка в маркировке указывает на сферу применения плёнки:
|
Марка |
Назначение |
|
М |
повышенной прочности, для транспортных мешков |
|
Т |
упаковочная и техническая, временные укрытия |
|
СТ |
для парников, теплиц и других аграрных сооружений |
|
СИК |
то же, с поглотителем ИК-излучения для парникового эффекта |
|
СК |
для консервации кормов |
|
СМ |
для мульчирования |
|
В, Bi |
для противофильтрационных экранов |
|
Н |
для упаковки и бытового назначения |
Стандарт допускает введение антистатических, антискользящих и других присадок (до 5%) для марок М, Т, Н, СТ, СК. Выпускают и армированную плёнку для защиты конструкций и перевозки сложных грузов.
Применение ПВД
Сферы использования полиэтилена высокого давления охватывают почти все отрасли - от дешёвых пакетов до изоляции подводного кабеля:
- Упаковка. Пакеты, рукава и полурукава, вкладыши, а также обычная, стрейч- и термоусадочная плёнка. ПВД безопасен для контакта с пищей, поэтому в нём упаковывают и горячие, и замороженные продукты. На основе ПВД делают и ПВД-пакеты для розницы и фасовки.
- Строительство. Гидроизоляционные материалы, защитные полотна и временные укрытия.
- Сельское хозяйство. Покрытия для теплиц и парников, мульчирование, консервация кормов.
- Медицина и лаборатории. Стерильные рукава и упаковка без швов, где важна всесторонняя защита содержимого.
- Электротехника. Изоляция проводов и кабелей благодаря диэлектрическим свойствам.
Если нужно подобрать формат упаковки под конкретный товар, поможет наш материал о том, как правильно выбрать гибкую упаковку, и каталог в разделе «Тип упаковки».
Толщина плёнки ПВД
Толщину подбирают под вес, форму и условия хранения товара. Ориентировочные значения (в мкм):
|
Что упаковывают |
Толщина, мкм |
|
Хлеб, овощи, фрукты |
15–40 |
|
Жирные и острые продукты |
15–25 |
|
Лёгкие непищевые товары |
15–30 |
|
Тяжёлые и острые предметы |
30–100 |
|
Складская упаковка и транспортировка |
40–150 |
|
Теплицы и парники |
80–200 |
|
Укрывной материал для посадок |
200–400 |
Переработка и вторичный ПВД
Одно из главных достоинств материала - пригодность к рециклингу. Отходы плёнки и пакетов измельчают, очищают и переплавляют в регранулят, из которого снова получают изделия. Вторичный ПВД дешевле первичного и почти не уступает ему по характеристикам, поэтому переработка полиэтилена высокого давления выгодна и экологически, и экономически. При горении и нагреве полиэтилен не выделяет токсичных веществ, что упрощает обращение с отходами.
Заключение
Полиэтилен высокого давления сочетает эластичность, влагостойкость, химическую стойкость и безопасность для контакта с пищей, а также легко сваривается и перерабатывается. Именно поэтому он остаётся универсальным и экономичным материалом для упаковки самой разной продукции.
Нужны пакеты или плёнка из ПВД с печатью? Компания PRINT LLC производит ПВД-пакеты и другие форматы упаковки с печатью по Pantone. Рассчитать стоимость поможет онлайн-калькулятор, а задать вопрос специалисту можно в разделе «Вопросы и ответы».
Частые вопросы о ПВД
Что такое ПВД простыми словами?
Это мягкий, тянущийся и прозрачный полиэтилен, из которого делают плёнку и пакеты. По сути — термопластичный полимер низкой плотности, получаемый из этилена.
Как расшифровывается ПВД?
Это «полиэтилен высокого давления». Другие названия того же материала: ПЭНП (полиэтилен низкой плотности) и LDPE (low density polyethylene).
Чем ПВД отличается от ПНД?
Полиэтилен высокого давления мягкий, эластичный и прозрачный, с плотностью 0,91–0,93 г/см³. Полиэтилен низкого давления жёстче, плотнее (0,94–0,97 г/см³) и шуршит. Различие задаётся технологией полимеризации.
Что прочнее — ПВД или ПНД?
На разрыв прочнее полиэтилен низкого давления, поэтому из него делают плотные пакеты и канистры. Полиэтилен высокого давления лучше тянется и держит проколы без разрыва.
При какой температуре плавится ПВД?
Температура плавления составляет примерно 105–115 °C — ниже, чем у ПНД (125–135 °C).
Какая химическая формула у ПВД?
Формула звена полимерной цепи — (–CH₂–CH₂–)ₙ, исходный мономер этилен имеет формулу C₂H₄.
Безопасен ли ПВД для пищевых продуктов?
Да, материал разрешён для контакта с пищей и при нагреве не выделяет вредных веществ, поэтому в нём упаковывают и горячие, и замороженные продукты.
Можно ли перерабатывать ПВД?
Да. Из отходов получают регранулят (вторичный полиэтилен), близкий по свойствам к первичному сырью.
