Полиэтилен — 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. Мировое производство полиэтилена (ПЭ) занимает 35% от общего объема выпуска пластмасс. Он представляет собой твёрдый белый полимер, исходным соединением для получения которого является этилен.

 Сводная таблица российских и зарубежных норм на наружное трёхслойное покрытие на основе полиэтилена.

Анализ возможных проблем в процессе производства изолированных труб.

 Проблемы при подаче материала.

Бункер подачи (если он используется) рекомендуется охлаждать.

 Первую зону экструдера (место куда поступает гранулят) рекомендуется охлаждать. Это необходимо для того чтоб материал быстрее доставлялся в зону компрессии. Если материал налипнет в этой зоне на шнек то нарушится равномерное дозирование и произойдет обрыв пленки.

Проблемы в экструдере 

1.  Забило выход на вакуумный отсос газов.

 Последствия – обрыв пленки или пузыри на пленке. Причины – не оптимальные обороты экструдера и температура. Возможно неравномерность подачи. Устранение – чистить вручную.

 2 Останов шнека или выбило защиту на привод шнека.

 Если нагрузка (ампер) на двигатель выросла резко, то причина - посторонний твердый предмет заклинил шнек экструдера.  Решение – разбирать линию и вручную чистить.

 Если нагрузка (ампер) на двигатель росла медленно или была постоянно на пределе срабатывания автоматики, значит масса слишком вязкая. Причины не работает нагрев, неисправны датчики температуры. Решение – поднять температуру экструдера. Быстрый вариант- снизить дозировку и увеличить обороты шнека. Материал за счет трения нагреется быстрее, чем дойдет температура от нагревателей. Но при этом следить за вакуумным отсосом. После как нагрузка в амперах упадет вывести в обычный режим дозировки.

Для чистки линии от пригара предлагаем использовать чистящее средство производства Leuna Eurokommerz GmbH (Германия). Это вещество также рекомендуется загружать в линию перед длительной остановкой.

 Проблемы при намотке. 

Анализ возможных проблем с продукцией.

 Полиэтилен разрушается после длительного действия нагрузок в процессе эксплуатации. Долговечность полиэтилена зависит от величины нагрузки и от состава окружающей среды. При температуре воздуха 20 °C и окислении кислородом свойства полиэтилена заметно ухудшаются, с повышением температуры скорость окисления полиэтилена увеличивается.  Чтобы уменьшить старение полиэтилена, эксплуатирующегося на солнечном свету, рекомендуется вводить около 2 % мелкодисперсной газовой сажи, или оксид цинка, диоксид титана, аэросил и подобные вещества. 

 Старение полиэтилена. Полиэтилен низкой плотности при температуре окружающей среды 20-30 °C сохраняет эксплуатационные характеристики в течение длительного времени. Он морозостоек при температуре воздуха до –17 °C. На свету и при высоких температурах окружающего воздуха его свойства резко ухудшаются. Так, при эксплуатации конструкций при 80 °C в темноте через  четыре месяца полиэтилен полностью растрескивается, на свету скорость деструкции увеличивается.  Растрескивание полиэтилена низкой плотности, в том числе под действием ПАВ, прекращаются, если в материал добавить 5-10 % полиизобутилена или бутилкаучука. 

 Окислительная деструкция происходит при действии кислорода или озона. В условиях эксплуатации кислород воздействует на полимеры при одновременном влиянии солнечного излучения, влаги и температурных колебаний. При этом изменяется структура полимеров, что называется старением. 

Термическая деструкция происходит под действием теплоты. Этот вид деструкции может протекать одновременно с воздействием на материал кислорода. Тепловое воздействие на полимерные конструктивные элементы сопровождается изменением химического состава звеньев макромолекул, кратности связей, перегруппировкой атомов, появлением новых функциональных групп, а также деполимеризацией. Термическая деструкция может вызвать полное разложение полимерного конструктивного элемента – вплоть до образования мономеров.

Радиационная деструкция полимеров происходит под влиянием излучений – рентгеновских, протонных, нейтронных и др. Действие излучений высоких энергий на полимеры проявляется в возбуждении и ионизации отдельных звеньев макромолекул. Возбуждение, т. е. переход электронов на более высокий уровень, делает макромолекулы менее устойчивыми, облегчая деструкцию под влиянием других факторов. 

Механическая деструкция протекает под действием статических и динамических нагрузок. Под влиянием этих нагрузок макромолекулы скользят одна относительно другой и их ковалентные связи разрываются в местах наибольшей концентрации напряжений, поэтому процесс сопровождается вязким течением материала. Механическая деструкция полимерных материалов при отсутствии кислорода отличается от термической и радиационной составом продуктов распада: отсутствием газообразных веществ – осколков цепей макромолекул.

Химическая деструкция происходит под действием агрессивной (чаще окислительной) среды. Окислительная реакция активизируется под влиянием света (фотохимическая деструкция).

По отношению к химическим агрессивным средам полимеры подразделяются на гетероцепные (в основной цепи молекулы содержатся кислород, азот, сера и др.) и карбоцепные (образованные только атомами углерода).

Биологическая деструкция вызывается плесневыми грибами. Пигменты, выделяющиеся в процессе жизнедеятельности микроорганизмов, окрашивают материал в различные цвета. Cвойства полимерных конструкций с течением времени изменяются: теряется эластичность, повышается жесткость и хрупкость, снижается прочность. Эти изменения называются старением. Повышение жесткости и хрупкости может происходить в результате не только деструкции, но и сшивания (агрегирования) макромолекул. Иногда деструкция и агрегирование происходят одновременно.

Общий обзор основных видов полиэтилена.

Различные виды полиэтилена принято классифицировать по плотности.

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.

Также отличия проявляются в плотности, температуре плавления, твердости, и прочности.

Основные сравнительные характеристики полиэтилена высокого давления ПЭВД, низкого давления (ПЭНД) и линейного полиэтилена:

Механические показатели ПЭ возрастают с увеличением плотности (степени кристалличности) и молекулярной массы.

..

..

Рекомендации по выбору альтернативных поставщиков полиэтилена.

Исходя из выше изложенного – не рекомендуется использовать для изоляции труб вторичный полиэтилен. Не весь полиэтилен предназначен для изоляции труб.

Для нанесения наружного полиэтиленового слоя могут применяться термостаби-лизированные, обладающие повышенной стойкостью к растрескиванию, композиции полиэтилена низкой плотности: "10203-003", "10403-003", "15303-003", "15803-003" и др., с добавками технического углерода по рецептурам: 09, 12, 14, 98-100 по ГОСТ 16337, а также композиции полиэтилена кабельных марок с добавками технического углерода, например, композиции: "158-10К", "153-10К", "103-10К", "102-10К", производимые по ГОСТ 16336 на предприятиях: ОАО "Казаньоргсинтез" (г.Казань), ОАО "Оргсин-тез" (г. Уфа), НПП "Пластполимер", (г. Новополоцк, Республика Беларусь) и др.

Для защиты от ультрафиолетового излучения используется газовая сажа, которая придает черный цвет (или другие наполнители) и различные ультрафиолетовые стабилизаторы (о добавлении которых в полиэтилене, произведенном в РФ – нет информации).  Без светостабилизаторов (УФ-абсорберов и пространственно затрудненных аминов) использование полиэтилена  для наружного применениях очень ограниченно. Свободные радикалы, образующиеся в результате разложения полимеров, вызывают дополнительный распад пластмассы. УФ-абсорберы поглощают УФ-излучение, обладающее высокой энергией, и превращают его в безвредное тепло, а пространственно затрудненные амины захватывают и нейтрализуют свободные радикалы.

 Обзор рынка полиэтилена России за 2011 год

ГОСТы на полиэтилен. 

• ГОСТ 16337-77 Полиэтилен высокого давления. Технические условия
• ГОСТ 16338-85 Полиэтилен низкого давления. Технические условия
• ГОСТ 26393-84 Полиэтилен. Метод определения экстрагируемых веществ диэтиловым эфиром
• ГОСТ 26359-84 Полиэтилен. Метод определения содержания летучих веществ
• ГОСТ 26310-84 Полиэтилен. Метод определения распределения дисперсии сажи и пигментов
• ГОСТ 16336-2013 Композиции полиэтилена для кабельной промышленности. Технические условия.

Литература.

• Полиэтилен и другие полиолефины: Пер. с англ. / Под ред. П. В. Козлова. М.: Мир, 1964.
• Поляков А.В., Дунто Ф.И., Кондратьев Ю.Н. Полиэтилен высокого давления. Научно-технические основы промышленного синтеза.
• Новикова 3. Я., Васильева Е.М., Калинина Т. Е., Коваль В. И. Процессы произсодства и ассортимент марок полиэтилена высокого давления. Обзор, инф. М.: НИИТЭХИМ, 1981.
• Голосов А. П., Динцес А. И. Технология производства полиэтилена и полипропилена. М.: Химия, 1978. 216
• Иванчев С. С. Радикальная полимеризация. Л.: Химия, 1985.
• Савада X. Термодинамика полимеризации. М.: Химия, 1979.
• Домарева H. M., Гольденберг А. Л, Тумаркин H. Я., Чепурко Л. A. // Пласт, массы, 1975.
• Коган С. И., Тумаркин Н. Я., Домарева Н. И. и др. // Синтез, свойства, переработка полиолефинов. JL: ОНПО „Пластполимер", 1984. .
• Савада X. Термодинамика полимеризации: Пер. с англ. М.: Химия, 1979. .
• Luft G. /I Chem. Ing. Techn. 1976. .
• Грасси П. Химия процессов деструкции полимеров: Пер. с англ. М.: Изд. ин. лит., 1959.
• Мадорский С. Термическое разложение органических полимеров. М.: Мир, 1967.
• Гладышев Г. П., Ериюв Ю. А., Шустова О. А. Стабилизация термостойких полимеров. М.: Химия, 1979.
• Радо Р. I/ Высокомол. соед. 1962. Т. 4.
• Stivala S. S., Kimura I., Gabbay S. M. // Degrad. and Stab. Polyolefins / Ed. by Allen Norman S. London, 1983. P.
• Блинов Г. В., Куприянов Н. К // Пласт, массы. 1976. № 1. С.
• Старение и стабилизация полимеров / Под ред. М. Б. Неймана. М.: Наука, 1964.
• Макарова Г. П., Сотникова Л. К, Цветкова А. И. и др. // Полиолефины. J1.: ОНПО „Пластполимер", 1980. С.
• Ганичева Е. Н„ СофиевА. Э., Вольтер Б. В. // Пласт, массы. 1977. № 3.
• Вольтер Б. В., Сальников И. Е., СофиевА. Э. // Исследование математической модели реактора полимеризации этилена при высоком давлении. Труды Всесоюзной конференции по химическим реакторам. Новосибирск: Наука, 1965.
• Вольфсон С. А. Основы создания технологического процесса получения полимеров. М.: Химия, 1987.
• Вольфсон С. А., Ениколопян Н. С. Расчеты высокоэффективных полимеризационных процессов. М.: Химия, 1980. 3
• Гольденберг А. Л., Любецкий С. Г. // Высокомол. со.ед. 1963. Т. 5. С.
• Вавилова И. Н., Гольденберг А. Л., Карандашова Н. П. и др. Ц Синтез, свойства, переработка полиолефинов.: ОНПО „Пластаолимер", 1984.
• Домарева H. M., Будтов В. П., Земскова А. П. Ц Структура и эксплуатационные свойства полимеров. .: ОНПО „Пластполимер", 1977.
• Коган С. И. Моделирование кинетики процесса получения и структуры хаотически разветвленных макромолекул: Автореф. дис. канд. физ.-мат. наук: 01.04.19. Л.: ИВС АН СССР, 1986.
• Домарева H. M., Коган С. И., Тумаркин Н. Я. //Высокомол. соед. 1988.
• Коган С. И., Гандельсман М. И., Будтов В. П. Ц Высокомол. соед. 1984. /li>
• Френкель С. Я. Введение в статистическую теорию полимеризации. М.; Л.: Наука, 1965.
• Гутин Б. Л. И Высокомол. соед. 1978. Т. А20. № 3. С.
• Рафиков С. Р., Будтов В. П., Монаков Ю. Б. Введение в физико-химию растворов полимеров. М.: Наука. 1978. 328 с. Г19. Домарева Н. М. // Моделирование структуры и свойств полимеров. : ОНПО „Пластполимер", 1981.
• Домарева Н. М., Тумаркин Н. Я., ГольденбергА. Л. и др. // Кинетика полимеризации и молекулярные характеристики полимеров. Л.: ОНПО „Пластполимер", 1982. .
• Мартынов M. А., Вьыегжаниш К. А. Рентгенография полимеров. Jl.: Химия, 1972.
• Сирота А. Г., Рябиков E. П., Гольденберг A. Л. и др. // Пласт, массы. 1966. № 8.
• Гольденберг А. Л., Заплетняк В. М., Ильченко П. А. // Спектроскопия полимеров. Киев: Наукова Думка, 1968.
• Марихин В. А., Мясникова Л. П. Надмолекулярная структура полимеров. Л.: Химия, 1977.
• Шульман 3. П., Алейников С. М., Хусид Б. М., Якобсон Э. Э. // Реологические уравнения состояния текучих полимеров. Минск, 1981.
• Гольдман А. Я., Матвеев В. В., Вильде Г. и др. // Пласт, массы. 1979.