Полиэтиленовая плёнка

Полиэтиленовая плёнка — это листовой или рулонный материал, получаемый из полиэтилена (термопластичного полимера этилена), толщиной от нескольких микрометров до нескольких миллиметров. Относится к классы полимерных плёнок и широко применяется в упаковке, сельском хозяйстве, строительстве и промышленности благодаря водонепроницаемости, эластичности, химической стойкости и низкой стоимости.

История

Первые промышленные образцы полиэтилена были получены в 1933 году в Великобритании химиками Эриком Фосеттом и Реджинальдом Гибсоном на заводе Imperial Chemical Industries (ICI). Однако технология высокого давления, необходимая для производства, была сложной и дорогой. Массовое производство полиэтиленовой плёнки стало возможным после разработки в 1950-х годах катализаторов Циглера — Натта, позволивших синтезировать полиэтилен низкого давления (ПЭНД). В СССР выпуск полиэтиленовой плёнки начался в 1960-е годы на заводах в Казани, Ангарске и других городах; к 1980-м годам объём производства достиг сотен тысяч тонн в год.

Классификация

Полиэтиленовые плёнки классифицируют по нескольким признакам.

По типу полиэтилена

• Полиэтилен высокого давления (ПЭВД, LDPE) — мягкий, прозрачный, эластичный. Используется для упаковки пищевых продуктов, пакетов, термоусадочных материалов.
• Полиэтилен низкого давления (ПЭНД, HDPE) — более жёсткий, матовый, имеет высокую прочность на разрыв. Применяется для пакетов-маек, строительных плёнок, канистр.
• Линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП, LLDPE) — сочетает свойства ПЭВД и ПЭНД; обладает высокой прочностью и эластичностью. Используется в стретч-плёнках и гибкой упаковке.
• Сшитый полиэтилен (PEX) — модифицированный полиэтилен с поперечными связями; применяется для термоусадочных плёнок и труб.

По назначению

• Упаковочная — для продуктов питания, промышленных товаров, бытовой химии.
• Сельскохозяйственная — для мульчирования, парников, теплиц, укрытия силоса.
• Строительная — для гидроизоляции, пароизоляции, защиты от пыли.
• Техническая — для изоляции кабелей, в производстве ламинатов, как подложка.
• Специальная — антистатическая, термоусадочная, растягивающаяся (стретч), с УФ-стабилизацией.

По структуре

• Однослойная — состоит из одного слоя полиэтилена.
• Многослойная (коэкструзионная) — включает несколько слоёв разных полимеров (например, полиэтилен + полиамид) для улучшения барьерных свойств.
• Армированная — усилена сеткой из стекловолокна или полипропилена для повышения прочности.

Производство

Основной метод производства — экструзия (выдавливание) расплавленного полиэтилена через щелевую головку с последующим охлаждением и намоткой в рулоны. Различают два основных способа:

• Плоскощелевая экструзия — расплав выдавливается через плоскую головку, затем охлаждается на валках. Плёнка получается однородной по толщине, но менее эластичной.
• Рукавная экструзия (раздув) — расплав выдавливается через кольцевую головку, раздувается воздухом в пузырь, который затем охлаждается и складывается. Плёнка имеет более высокую прочность на разрыв и используется для пакетов и мешков.

Толщина плёнки регулируется скоростью экструзии и зазором головки; типичные значения — от 10 до 200 мкм для упаковки, до 1 мм для строительных целей. Для улучшения свойств в полиэтилен добавляют стабилизаторы (против старения), антистатики, красители, УФ-абсорберы.

Свойства

• Физические: плотность 0,91–0,96 г/см³; температура плавления 105–135 °C (в зависимости от типа); высокая эластичность (относительное удлинение до 600 %); низкая проницаемость для водяного пара.
• Химические: устойчива к кислотам, щелочам, солям, органическим растворителям (кроме ароматических и галогенированных); не реагирует с большинством пищевых продуктов.
• Эксплуатационные: водонепроницаема, не пропускает газы (кислород, углекислый газ) в умеренной степени; легко сваривается термо- и ультразвуковой сваркой; не токсична при контакте с пищей (при соблюдении норм).

Применение

Упаковка

Около 40 % мирового потребления полиэтиленовой плёнки приходится на упаковку. Из неё изготавливают:

• пакеты (фасовочные, майки, мусорные);
• термоусадочную плёнку для групповой упаковки;
• стретч-плёнку для паллетирования грузов;
• вакуумные пакеты для продуктов;
• обёртку для хлеба, овощей, мяса.

Сельское хозяйство

В России и странах СНГ полиэтиленовая плёнка широко используется в тепличных хозяйствах (покрытие парников, тоннелей), а также для мульчирования почвы (снижает испарение влаги и рост сорняков). Плёнка с УФ-стабилизацией служит до 3–5 сезонов.

Строительство

• Гидроизоляция фундаментов, кровель, подвалов.
• Пароизоляция стен и перекрытий (защита утеплителя от увлажнения).
• Временная защита строительных материалов от осадков и пыли.
• Армированная плёнка используется для укрытия строительных лесов и фасадов.

Прочие области

• Изоляция электрических кабелей (в виде лент).
• Производство одноразовой посуды, пакетов для мусора.
• Медицина (стерильные упаковки, перчатки, плёнки для перевязок).
• Канцелярия (обложки, папки, файлы).

Экологические аспекты

Полиэтиленовая плёнка является одним из основных источников пластикового загрязнения окружающей среды из-за медленного разложения (в естественных условиях — сотни лет). В России и многих странах действуют ограничения на использование одноразовых пакетов и плёнок. В качестве альтернатив разрабатываются биоразлагаемые полимеры (полилактид, полигидроксиалканоаты), а также вторичная переработка (рециклинг). В РФ переработка полиэтиленовой плёнки осуществляется через сбор и дробление с последующим гранулированием; из вторичного сырья производят строительные плёнки, пакеты для технических нужд, мусорные мешки.

Интересные факты

• Первая в мире полиэтиленовая плёнка была произведена в 1939 году компанией ICI для изоляции подводных кабелей.
• В СССР в 1970-х годах полиэтиленовую плёнку использовали для укрытия зернохранилищ и силосных ям.
• Толщина самой тонкой коммерческой полиэтиленовой плёнки составляет около 5 мкм (применяется в упаковке цветов).
• В 2018 году в России было произведено более 1,2 млн тонн полиэтиленовой плёнки.

Источники

• ГОСТ 10354-82 «Плёнка полиэтиленовая. Технические условия».
• Химическая энциклопедия: в 5 т. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1995. — Т. 4.
• «Полимерные плёнки: производство и применение» / под ред. В. А. Белова. — М.: Химия, 2003.
• Отчёт Минпромторга РФ «Рынок полимерных материалов в России», 2020.
• Данные Ассоциации переработчиков пластмасс (АРПП), 2023.