Поливинилхлоридная плёнка

Поливинилхлоридная плёнка (ПВХ-плёнка) — это листовой полимерный материал, получаемый методом экструзии или каландрования из поливинилхлорида (ПВХ) и технологических добавок (пластификаторов, стабилизаторов, пигментов). Относится к классу термопластичных полимерных материалов, обладает высокой эластичностью, стойкостью к воздействию влаги, масел и многих химических реагентов, а также способностью к свариванию и термоформованию.

История

Поливинилхлорид был впервые синтезирован в 1835 году французским химиком Анри Виктором Реньо, однако промышленное производство ПВХ началось только в 1930-х годах в Германии. Первые технологии получения плёнки из ПВХ были разработаны в середине XX века. В СССР производство ПВХ-плёнки было освоено в 1960-х годах на предприятиях химической промышленности (например, на заводе «Пластмасс» в городе Кемерово). Широкое распространение материал получил благодаря своей дешевизне, универсальности и возможности замены дорогостоящих натуральных материалов (например, кожи или резины).

Классификация

ПВХ-плёнки классифицируются по нескольким признакам.

По способу производства

• Каландрованные плёнки — изготавливаются пропусканием ПВХ-композиции через систему валов (каландров). Отличаются высокой точностью толщины и гладкой поверхностью. Используются для производства натяжных потолков, обложек документов, упаковки.
• Экструзионные плёнки — получаются выдавливанием расплава через щелевую головку экструдера. Могут быть однослойными или многослойными. Применяются для упаковки, термоусадочных материалов, строительных гидроизоляционных мембран.
• Плёнки, полученные методом полива — раствор ПВХ наносится на движущуюся ленту, после чего растворитель испаряется. Используются для изготовления самоклеящихся плёнок (например, для автомобильных виниловых обёрток).

По пластификации

• Непластифицированные (жёсткие) ПВХ-плёнки — содержат менее 5 % пластификатора. Обладают высокой жёсткостью, прочностью и термостойкостью. Применяются для изготовления оконных профилей, труб, упаковки для лекарств (блистеры).
• Пластифицированные (мягкие) ПВХ-плёнки — содержат от 20 до 50 % пластификаторов (например, диоктилфталат). Эластичны, легко растягиваются. Используются для производства натяжных потолков, скатертей, плёнок для теплиц, искусственной кожи.

По назначению

• Упаковочные плёнки — термоусадочные, стрейч-плёнки, плёнки для пищевых продуктов.
• Строительные плёнки — гидроизоляционные, пароизоляционные, для натяжных потолков, для армирования.
• Технические плёнки — для электроизоляции, для защиты поверхностей, для изготовления табличек и наклеек.
• Декоративные плёнки — для мебели, для автомобилей, для рекламы.

Свойства и характеристики

Физико-механические свойства

• Плотность: 1,3–1,5 г/см³ (в зависимости от состава).
• Предел прочности при растяжении: от 10 до 50 МПа (для мягких плёнок — ниже, для жёстких — выше).
• Относительное удлинение при разрыве: до 300–400 % для пластифицированных плёнок.
• Температура размягчения: 60–80 °C для мягких, 80–100 °C для жёстких.
• Температура хрупкости: от −15 до −30 °C.
• Водопоглощение: менее 0,5 % за 24 часа.

Химическая стойкость

ПВХ-плёнки устойчивы к действию кислот, щелочей, спиртов, масел и жиров. Разрушаются под действием концентрированных серной и азотной кислот, а также некоторых органических растворителей (ацетон, бензол).

Электрические свойства

ПВХ является диэлектриком. Удельное объёмное электрическое сопротивление составляет 10¹³–10¹⁴ Ом·см. Электрическая прочность — 20–40 кВ/мм.

Свето- и термостойкость

Без добавления стабилизаторов ПВХ-плёнки быстро разрушаются под действием ультрафиолетового излучения и высоких температур. Для улучшения стойкости в состав вводят светостабилизаторы (например, диоксид титана) и термостабилизаторы (соли свинца, кальция, цинка).

Применение

Упаковка

ПВХ-плёнка широко используется в упаковке пищевых продуктов (мясо, рыба, сыры, овощи) благодаря своей прозрачности, барьерным свойствам к кислороду и влаге, а также способности к термосвариванию. Термоусадочные ПВХ-плёнки применяются для упаковки бутылок, банок, коробок.

Строительство

• Натяжные потолки — изготавливаются из пластифицированной ПВХ-плёнки толщиной 0,15–0,35 мм. Могут быть матовыми, глянцевыми, сатиновыми, с фотопечатью.
• Гидроизоляция — ПВХ-мембраны используются для защиты фундаментов, кровель, бассейнов от воды.
• Окна и двери — жёсткие ПВХ-плёнки применяются для ламинирования профилей, а также для изготовления плёночных окон (например, в теплицах).

Автомобильная промышленность

ПВХ-плёнки используются для отделки салонов автомобилей (искусственная кожа), для изготовления уплотнителей, а также для защитных и декоративных покрытий кузова (виниловые обёртки).

Медицина

Из ПВХ-плёнок изготавливают одноразовые медицинские изделия: перчатки, капельницы, катетеры, упаковку для стерильных инструментов.

Сельское хозяйство

ПВХ-плёнки применяются для покрытия теплиц и парников, для мульчирования почвы, для укрытия сенажа и силоса.

Электротехника

ПВХ-плёнки используются в качестве изоляции проводов и кабелей, а также для изготовления изоляционных лент.

Экологические аспекты и утилизация

ПВХ-плёнки относятся к трудноразлагаемым полимерам. В природных условиях они разлагаются в течение сотен лет. При сжигании ПВХ выделяются токсичные вещества, включая хлороводород и диоксины. В связи с этим в ряде стран (например, в странах Европейского союза) действуют ограничения на использование ПВХ в упаковке и строительстве.

Основные методы утилизации:

• Механическая переработка — измельчение и грануляция с последующим использованием для производства вторичных изделий (например, строительных профилей, поддонов).
• Химическая переработка — пиролиз, гидролиз, сольволиз для получения мономеров или топлива.
• Захоронение на полигонах — наименее предпочтительный метод из-за длительного разложения.

В России сбор и переработка ПВХ-отходов развиты слабо. Основная масса отходов ПВХ-плёнок попадает на полигоны твёрдых бытовых отходов.

Техника безопасности

При производстве и переработке ПВХ-плёнок необходимо соблюдать меры предосторожности. В процессе нагрева ПВХ может выделять хлороводород, который раздражает дыхательные пути. При горении ПВХ образуются диоксины — высокотоксичные соединения. Работы с ПВХ-плёнками должны проводиться в хорошо проветриваемых помещениях с использованием средств индивидуальной защиты (респираторы, перчатки).

Интересные факты

• ПВХ-плёнка является одним из самых распространённых полимерных материалов в мире: ежегодно производится более 40 миллионов тонн ПВХ, значительная часть которого идёт на изготовление плёнок.
• В 1970-х годах в СССР была разработана технология производства «винипласта» — жёсткой ПВХ-плёнки, которая использовалась для изготовления химически стойких труб и ёмкостей.
• ПВХ-плёнки могут быть окрашены в любой цвет, а также иметь текстуру под дерево, камень или кожу.
• Некоторые виды ПВХ-плёнок обладают антистатическими свойствами, что позволяет использовать их в электронной промышленности.

Источники

• ГОСТ 16272-79 «Плёнка поливинилхлоридная пластифицированная техническая. Технические условия».
• ГОСТ 10354-82 «Плёнка полиэтиленовая. Технические условия» (сравнительный анализ).
• «Поливинилхлорид: свойства, производство, применение» / под ред. В. А. Воскресенского. — М.: Химия, 1985.
• «Полимерные плёнки: технология и применение» / А. Ф. Николаев, В. И. Крыжановский. — СПб.: Профессия, 2008.
• «Экология полимерных материалов» / В. Н. Кессельман. — М.: Научные основы и технологии, 2012.
• Данные Росстата по объёмам производства ПВХ-плёнок в РФ (2019–2023).