Російський хіміко-технологічний університет ім. Д. І. Менделєєва.
Реферат
Застосування і використання поліетилену
Виконав: Антонов Д.О. Ф-32
Перевірив: Федосєєв А.С.
Москва 2005.
Поліетилен - високомолекулярна сполука, полімер етилену; білий твердий продукт, стійкий до дії масел, ацетону, бензину та інших розчинників, а також сильних кислот, крім концентрованої азотної.
Досягнення полімерної індустрії останніх років - розробка нових марок харчового поліетилену, гігієнічна сертифікація упаковок на хімічну стійкість і розробка різних добавок в ПЕ - позбавили більшість споживачів від стереотипів колишніх днів. Вироби з полімерних матеріалів все більш активно входять у наше повсякденне життя. Полімерна сировина (ПЕНД, ПЕВТ і ЛПЕВД) стало дефіцитним продуктом нафтопереробки. У багатьох країнах - Норвегії, Франції, США, Канаді, Греції, Словаччині - за останні роки були відкриті нові заводи з виробництва мономерів і полімерів. Вже до 1999 року частка полімерів досягала 4% від світового обсягу використання нафтопродуктів. За даними Всесвітньої Нафтовий Асоціації (WOA), сьогодні цей показник вже перевищив 5.4%. Консалтингова компанія Applied Market Information вказує на те, що європейська переробна індустрія в минулому році спожила понад 45 млн. тонн термопластів, що відповідає річному приросту в 3,3%. Обсяг споживання пакетів в країнах Західної Європи збільшився приблизно на 4%. Середньоєвропейські країни (Польща, Чеська республіка і Угорщина) також демонструють високі темпи зростання споживання виробів з ПЕНД і ПЕВТ. Колишні соціалістичні країни, в числі яких і наша країна, неухильно продовжують наближатися до західноєвропейських показниками споживання. Динаміка розвитку відрізняється залежно від країни, однак темпи зростання скрізь залишаються високими.
Світове виробництво поліетилену (ПЕ) займає 35% (64-65 млн. тонн на рік) від загального обсягу випуску пластмас, в Росії - 33% (1,066 млн. тонн). Варто відзначити, що обсяг виробництва поліетилену в Росії в порівнянні з серединою 80-х років збільшився в 1,4 рази. Якщо в 1985 році було випущено 745 тис. тонн поліетилену, то в 2004 році - 1065,8 тис. тонн. Такого динамічного зростання не було навіть у радянські часи.
Сьогодні в світі випускається кілька видів поліетилену і сополімерів: поліетилен низької щільності (ПЕНЩ), поліетилен високої щільності (ПЕВЩ), лінійний поліетилен (ЛПЕНЩ), металлоценовий поліетилен і Севіля. У Росії видова структура цього полімеру обмежена тільки ПЕНЩ, ПЕВЩ і СЕВІЛЕНом.
В Росії склалася традиційна структура споживання поліетилену. Серед переробних галузей лідирує тара і упаковка (25,2%), плівки з поліетилену (22,5%) товари культурно-побутового призначення (21,2%), труби і деталі трубопроводу (11%), ізоляція та безпека оболонок кабелів ( 9,2%), вироби виробничого призначення та інші види виробів. Найбільшими споживачами ПЕНЩ на сьогоднішній день є виробники плівок (43%), другий за величиною - тара і упаковка (21%). У споживанні ПЕВЩ найбільший сегмент займає тара і упаковка (30%), на другому місці - труби і деталі трубопроводів (21%).
Поліетилен легко піддається механічній обробці і зварюється; його застосовують як антикорозійне покриття, для виробництва труб і іншого сантехнічної арматури. Поліетилен володіє високими діелектричними властивостями, тому широко використовується в електротехнічній промисловості.
Взагалі сфера застосування поліетилену надзвичайно широка. Він використовується в самих різних галузях промисловості, сільського господарства, в побуті. Поліетилен - один з найдешевших полімерів і в світовому виробництві полімерних пластиків займає перше місце.
Найбільш широке поширення отримав в даний час ПЕВТ. Він використовується для виготовлення плівки, листів, бутлів, бочок, відер, плащів, іграшок та інших виробів технічного і побутового призначення.
Великим споживачем поліетилену є кабельна промисловість, радіотехніка, телебачення, хімічна промисловість, сільське господарство.
У кабельній промисловості при застосуванні поліетилену (разом з полівінілхлоридом) вивільняється велика кількість свинцю, міді, шовку, бавовняної пряжі і інших дорогих матеріалів. Крім економії в сировині перехід на виробництво кабелів і проводів з пластмасовою ізоляцією скорочує трудомісткість процесу накладення ізоляції, спрощує технологію і призводить до значного зниження капітальних витрат. Значні перспективи має використання в кабельній промисловості сополімерів етилену з пропиленом, бутиленов і т.п. Плівки з ПЕВТ та інших поліолефінів застосовуються в сільському господарстві. Високий економічний ефект досягається від застосування поліетиленової плівки в овочівництві при спорудженні теплиць, парників (вартість плівкових теплиць і парників за рахунок спрощення конструкцій в 2-3 рази нижче, ніж скляних). Внаслідок прозорості поліолефінові плівки пропускають ультрафіолетові промені, що обумовлює скорочення термінів визрівання овочів у теплицях. Поліетиленова плівка застосовується для укриття буртів овочів і зерна при тимчасовому зберіганні їх у польових умовах. З плівки виготовляються мішки для мінеральних добрив.
Плівка застосовується і при силосуванні. Зберігання силосу у великих пакетах з плівки не тільки виключає необхідність побудови відносно дорогих силосних веж з усіма їхніми незручностями при завантаженні та розвантаженні, а й призводить до кращому збереженню поживних речовин в кормах. Зручні плівки для закриття силосу при зберіганні його в траншеях. Часто силос, як правило, вкривають соломою, промазують зверху шаром глини, і все ж від потрапляння повітря великий відсоток силосу псується. Використання полімерних плівок значно зменшує% втрат. Полімерними плівками і навіть їх обрізками можна покривати землю під плодово-ягідними культурами. Цим підвищується їх врожайність приблизно на половину. Така плівка гальмує ріст бур'янів і значно зменшує випаровування вологи з грунтів. Правда, періодичним розпушуванням і щедрою поливанням можна досягти того ж самого, але це важке і трудомістка справа. Цікаві роботи з використання поліетилену для боротьби з ерозією грунту. При ерозії грунту земля втрачає Комкова структуру і перетворюється на порох. Грунт стає неродючому. Досліди показали, що введенням в грунт розчинів деяких полімерів вдається надати їй Комкова структуру, зробити її родючою.
А скільки корисного поліетилен приніс на молочні ферми. З нього виготовляється різна тара: банки, відра, бочки, бідони, всілякі пристосування і апарати, наприклад, доїльні, і пристосування для автоматичної подачі зерна в годівниці на птахофермах. Труби з поліетилену виявилися краще і при перекачуванні молока. В даний час на великих молочних фермах використовуються металеві труби з нержавіючої сталі і кращих сортів алюмінію. Але це дорого. Крім того, виникають деякі труднощі при митті і стерилізації таких труб. У будь задирки на металевій поверхні труби або в місці зварювання можуть залишитися крапельки молока. За ніч вони прокиснути і можуть зіпсувати свіже молоко. Поверхня поліетиленових труб задирок не має, місця зварювання у них гладкі. Вже ці окремі приклади показують, як необхідний поліетилен сільському господарству.
Вельми ефективним є застосування поліетиленової плівки для облицювання зрошувальних каналів замість монолітного або збірного бетону. Вартість плівковою облицювання в 2-3 рази нижче бетонної. З поліетилену високого і низького тиску і сополімерів виготовляють гнучкі шланги для поливу полів.
Поліетилен і його сополімери знаходять застосування в будівельній техніці, машинобудуванні, автомобілебудуванні, суднобудуванні та інших областях. Вельми ефективним є застосування поліолефінів (ПЕНД, ПЕСД поліпропілен) у будівництві для виготовлення труб і санітарно-технічних виробів. На основі поліетилену будь-якої марки можна отримувати численні композиції шляхом введення в нього різних добавок і наповнювачів. Наприклад, композиція ПЕВТ з 0,5% канальної сажі відрізняється стійкістю до дії атмосфери і використовується для покриття кабелів виробництва труб і т.д. У виробництві кабелів широке застосування знаходить композиція поліетилену з 10% бутилового каучуку і 2% канальної сажі, що характеризується високою стійкістю до розтріскування. Внаслідок більш високої міцності ПЕНД (у порівнянні з ПЕВТ) труби з ПЕНД мають при тій же міцності меншу товщину стінок. Труби і ємності з поліетилену використовуються для водопостачання, транспортування і зберігання агресивних рідин (кислот, лугів). При температурі рідини, що транспортується не вище 30-40 ° С труби, особливо з ПЕНД, витримують досить значні тиску.
Для виготовлення труб, арматури та інших жорстких виробів конструктивного характеру переважно використовується ПЕНД, ПЕСД і поліпропілен.
З ПЕНД і ПЕСД виготовляють вентиляційні установки, гальванічні ванни, мийні та розподільні ванни, скрубери, струменеві насоси, кесони, відстійники, зрошувальні колони, відцентрові насоси для кислот, лугів, сольових розчинів.
З поліетилену можуть бути виготовлені предмети домашнього вжитку, предмети санітарії та догляду за хворими, що вимагають стерилізації, іграшки, каблуки дамських туфель, ручки ножів, виделок, щіток, посудини з подвійними стінками для гарячих і холодних напоїв, різна кухонне начиння - тази, відра, глечики, кошики для білизни і овочів та інших
З поліетилену можна виготовляти пакувальну тару для харчової, парфумерної та фармацевтичної промисловості - бутлі, флакони, тюбики і контейнери. Поліетилен придатний для виготовлення труб, фітингів та іншої арматури. Поєднання красивого зовнішнього вигляду, міцності і легкості робить поліпропілен вельми перспективним для виготовлення меблів, секційних універсальних полиць, книжкових шаф, цельноформованнимі стільців, крісел.
Поліетилен застосовується в текстильному машинобудуванні (бобіни, шпулі, нітеразделітелі, веретена).
З поліетилену можуть бути виготовлені окремі вузли вентиляційних систем, пральних машин і різних електроприладів.
Поліетилен широко використовується для виготовлення плівки і волокна. Орієнтована поліетиленова плівка може застосовуватися для упаковки хлібобулочних виробів, м'ясних напівфабрикатів, птиці, грамплатівок, текстильних товарів, іграшок. Така поліетиленова плівка дає усадку при нагріванні і тому щільно прилягає до упакованого предмету, точно повторюючи його форму.
У вітчизняному будівництві як ізоляційні матеріали традиційно застосовувалися мінеральна вата і пінополістирол. В останні роки на будівельний ринок прийшли принципово нові теплоізолятори на основі спінених поліетиленів (пенополіетіленов або ППЕ). Спінений поліетилен - матеріал з гнучкого пористого спіненого поліетилену, призначений для упаковки скляних, предметів, які б'ються посуду, електронної побутової та промислової техніки, компонентів мікроелектроніки і т. д. Спінений поліетилен знаходить також широке застосування при тепло-, звуко-, гідро-і електроізоляції в будівництві, автомобілебудуванні, енергетиці, електроніці та легкої промисловості. Матеріали з ППЕ настільки успішно виконують свої функції, що західні будівельники віддають перевагу використанню спінених поліетиленів всім іншим видам ізоляції. Такий сучасний і перспективний спосіб ізоляції дозволяє вирішити проблему збереження тепла з максимальною вигодою при мінімумі витрачених зусиль. При цьому необхідно врахувати, що трудомістке і дороге виробництво ППЕ, яким воно було ще кілька років тому, зараз значно здешевило завдяки новим технічним рішенням.
Спінені поліетилени поєднують в собі тепло-, паро-, гідро-і звукоізоляцію одночасно. Хоча вартість ППЕ вища, ніж у мінеральних ват або пінополістиролу, але з урахуванням простоти технічних рішень і монтажу ізоляція з матеріалів на основі ППЕ в цілому обходиться не дорожче. А їх надійність, довговічність, теплоізоляційні і звукоізолюючі властивості свідчать на користь спінених поліетиленів.
ППЕ мають закриту комірчасту структуру, вони упругопластічни, не вбирають вологу, добре поглинають звук, гасять удари і вібрацію. Вони хімічно стійкі, гігієнічно і екологічно безпечні. Діапазон температури застосування - від - 60 до + 95 ° С. Термін їх служби - більше 50 років.
Спінені поліетилени володіють ще одним дуже важливим перевагою - вони характеризуються високим показником опору дифузії водяної пари m. Цей показник є головним аргументом для використання ізоляції в холодильних установках, кондиціонерах і трубопроводах.
Висока еластичність, легкість ізоляції з ППЕ, відсутність спецодягу і спеціальних інструментів значно полегшують монтаж ізоляції з ППЕ, в порівнянні із застосуванням традиційних типів теплоізоляції. Пенополіетілени не представляють шкоди для здоров'я, тому що не містять сполучних смол фенольного типу, осколків скла і не викликають роздратування шкіри. Вони не гниють, не виділяють шкідливих речовин, екологічно чисті і довговічні.
Кожен день ми використовуємо поліетиленові пакунки вже майже не помічаючи їх присутності. Ми не звертаємо на них уваги, і тільки тоді, коли одного разу не виявляємо під рукою, згадуємо, як вони необхідні. Для походу в магазин беремо найміцніший або об'ємний пакет, в гості - красивий, на виставку - презентабельний. Використання пакетів тісно пов'язано із зростанням побутової культури. Чим вище її рівень, тим більше ми думаємо про те, у що загорнути, як не забруднитися і не насмітив, тим самим, збільшуючи споживання впакування.
Пакети міцно вкоренились і на виробництві, і в сфері реклами, і в побуті. На сьогоднішній день в поліетилен, поліпропілен і багатошарові плівки фасується близько 80% усіх товарів. Вибір того чи іншого матеріалу зумовлений вимогами до умов зберігання продукту. Поліетиленова упаковка добре захищає продукт від намокання, її зовнішній вигляд не страждає навіть при самій неакуратною транспортуванні. А чим частіше ми використовуємо пакунки тим більш імовірно, що рано чи пізно нас відвідує безліч різних думок про критерії правильного їх вибору, формі і дизайні, міцності і нешкідливості використовуваних матеріалів.
Перш за все, поліетиленовий пакет цікавий з точки зору його універсальності. Покласти в нього можна практично все. Внаслідок своєї хімічної стійкості і низької газо / паропроникності поліетилен широко використовується у виробництві упаковки для різних харчових і нехарчових продуктів.
Міцність: Сучасний поліетиленовий пакет настільки міцний, що в нього можна вантажити цеглу. Звичайно, якщо його конструкція і параметри підібрані правильно.
Вибирають, як правило, пакет з більшою товщиною. Але це, в даному випадку, не зовсім правильно. Вся справа у використовуваних матеріалах. В даний час на ринку представлені пакети з поліетилену високого тиску низької щільності (LDPE), низького тиску високої щільності (HDPE) і середнього тиску (PE mix). За способом отримання розрізняють поліетилен високого тиску низької щільності (0,918-0,930 г / см 2) і поліетилен низького тиску високої щільності (0,945-0,970 г / см 2). Поліетилен високого тиску отримують шляхом радикальної полімеризації етилену при температурі до 320 ° С і тиску від 120 до 320 МПа в реакторах автоклавного типу (ідеального змішення), або трубчастого типу (ідеальне витіснення). Поліетилен низького тиску отримують шляхом полімеризації в суспензії або в газовій фазі в присутності різних каталізаторів. Введенням різних модифікаторів поліетилену можна надати різні важливі властивості, такі як морозостійкість, дія УФ променів, стійкість до впливу кліматичних факторів і т. д. Герметичність пакетів також безпосередньо пов'язана з використовуваним матеріалом, його товщиною, а також міцністю зварного шва. Звичайно, якщо ви збираєтеся розливати в пакети рідини, як у випадку «пакетів в коробці» (bag in box), ваші технічні вимоги повинні бути ретельно прораховані і обгрунтовані. Але в будь-якому випадку, нові пакети текти не повинні! На виробництві проводиться контроль рівномірності і міцності зварного шва шляхом заповнення пакета водою на одну третину.
Поліетиленові пакети часто використовуються як представницької та рекламної продукції
Збереження екології виходить на перший план у виробників пакувальних матеріалів. Основне завдання вчених сьогодні - винайти полімер, який зможе сам себе утилізувати. Сьогодні термін «біорозкладаний полімер» вже став невід'ємною частиною «зеленого словника».
Біорозкладаних матеріали з активним рослинним наповнювачем вперше з'явилися на пакувальному ринку США, Італії та Німеччині в 70-80-і рр.. XX ст. Це були композиції крохмалю з різними синтетичними полімерами. У порівнянні з термопластами на основі пластифікованого крохмалю вони вдало поєднували технологічність і високі експлуатаційні характеристики, властиві синтетичному компоненту, зі здатністю до біодеструкції, зумовленої наявністю в їх складі природного полімеру (крохмалю).
Найчастіше крохмалем модифікували поліетилен - пластик, найбільш затребуваний не тільки в індустрії упаковки, але має широкий діапазон застосування в харчовій і легкій промисловості, медицині, сільському господарстві, будівництві та інших галузях. Для отримання термопластичних сумішей «полімер-крохмаль» полісахарид зазвичай пластифікувати гліцерином і водою. Змішування компонентів здійснювалося в екструдері при температурі 150 ° С, що забезпечує хорошу желатинізації полісахариду та освіта двофазної суміші. Біоразложенію композиційного матеріалу, отриманого за такою технологією, починалося з поверхні плівки, збагаченої крохмалем. Для інтенсифікації біодеструкції до складу композицій вводили фотосенсибілізатори або самоокісляющіеся добавки, що викликають деструкцію полімерного ланцюга з утворенням ділянок, досить малих для того, щоб бути засвоєними мікроорганізмами.
Це один з перспективних напрямків вирішення глобальної екологічної проблеми, пов'язаної із забрудненням навколишнього середовища відходами полімерних матеріалів.
Мета новітніх розробок в області створення біорозкладаних пластмас пакувального призначення полягає в тому, щоб встановити загальні закономірності в підборі компонентів і технологічних параметрів при виготовленні матеріалів, що поєднують високий рівень експлуатаційних характеристик (міцність, низьку газопроникність, екологічну безпеку, хорошу формуемость тощо) зі здатністю до биоразложению, і навчитися регулювати процеси їх деструкції для забезпечення швидкої і безпечної деградації упаковки після закінчення терміну її служби.
Комплекс фізико-механічних, хімічних і діелектричних властивостей поліетилену дозволяє широко застосовувати цей матеріал в багатьох галузях промисловості (радіотехнічної, хімічної, медичної, машинобудівної та ін)
У хімічній галузі застосовується як захисний матеріал металевих виробів (поверхонь) від впливу агресивних середовищ. У електротехніці та енергетиці використовуються властивості поліетилену какхорошего діелектрика. У машинобудуванні поліетилен використовується в ненавантажених вузлах, з метою зменшення шуму і зменшення тертя, за умови проходження його по твердості. У харчовій промисловості використовується широка номенклатура виробів, починаючи від обробних дощок і закінчуючи жолобами, що направляють, шнеками, різними подаючими елементами конвеєрів.
Основними видами поліетилену (ПЕ, PE), які використовуються в даний час, є поліетилен високої щільності і зшитий поліетилен (PEX). Труби з поліетилену низької щільності не знаходять широкого застосування, тому що для забезпечення необхідної міцності доводиться потовщувати стінки труби, що призводить до великої витрати сировини і, отже, невиправдано збільшує вартість. Найбільш раціональним є використання зшитого поліетилену, що дозволяє істотно розширити область застосування поліетиленових труб. Спеціальна обробка (зшивання) молекулярної структури поліетилену дозволяє трубах витримувати температуру до 95оС при тиску 1 МПа. Крім того, ці труби мають гарну гнучкість.
Завдяки гнучкості все поліетиленові труби діаметрами до 160 мм можуть поставлятися в бухтах великої довжини (до 200 м і більше), що дозволяє знизити до мінімуму кількість стиків.
Основними областями застосування поліетиленових труб є:
холодне водопостачання (труби з поліетилену високої щільності);
гаряче водопостачання і опалення (труби із зшитого поліетилену);
підлоги з підігрівом (труби із зшитого поліетилену);
газопостачання (спеціальні марки поліетилену з маркуванням газ);
системи дренажу.
Основні переваги поліетиленових труб:
Дешевше.
Довговічні, гарантований термін служби - 50 років.
Не вимагають катодного захисту, і тому майже не потребують обслуговування;
Висока корозійна і хімічна стійкість, не бояться контактів з агресивними середовищами;
Виключена можливість утворення накипу на внутрішній поверхні.
Низька теплопровідність, що знижує теплові втрати і зменшує утворення конденсату на зовнішній поверхні труб.
Зниження ймовірності руйнування трубопроводу при замерзанні рідини, тому що при цьому труба не руйнується, а збільшується в діаметрі, набуваючи колишнього розміру при відтаванні рідини.
Невелику вагу, що полегшує монтажні роботи, особливо в обмежених умовах.
Поліетиленові труби в 5-7 разів легше сталевих, тому:
По-перше, невеликі переміщення їх при монтажі не вимагають вантажопідйомних механізмів;
По-друге, один транспортний засіб перевозить в 5-7 разів більше поліетиленових труб, ніж сталевих;
Значне зниження небезпеки гідроударів внаслідок порівняно низького модуля пружності.
Надійність зварних швів з'єднань протягом всього терміну експлуатації трубопроводів.
Стикова зварювання поліетиленових труб значно дешевше, простіше і займає менше часу.
Можливість багаторазового перемонтажу при низьких витратах.
Більш низькі трудовитрати при проведенні монтажних робіт.
Поліетиленові труби значно довше металевих;
Поліетиленова труба - це надійний щит від мікроорганізмів і бактерій, її внутрішній шар не віддає воді ніяких шкідливих домішок.
Будівництво та реконструкція мереж водо-і газопостачання із застосуванням поліетиленових труб дає економію до 40% витрачених коштів у порівнянні з традиційними методами.
Область застосування труб з ПНД (поліетилену низького тиску):
Для господарсько-питного водопостачання (ГОСТ 18599-01).
Каналізаційні системи.
На теплотрасах як гідроізоляційні оболонки.
Для прокладки силових кабелів.
Для захисту електропроводки і каналів зв'язку.
Формотворчих при монолітному житловому будівництві.
Використання як конструкційних елементів.
З успіхом застосовується в тепличних господарствах (в системах поливу, підгрунтового обігріву, підживлення рослин вуглекислим газом)
Для будівництва стаціонарних і знімних льодових полів (котків)
Крім питного водопостачання і каналізації труби ПНД застосовуються і для прокладки електричних, телефонних і телевізійних кабелів. Вони захищають мережі від механічних пошкоджень. Труби з поліетилену марки ПЕ-63 прокладаються під землею, витримують транспортні навантаження. Гладка внутрішня поверхня труб забезпечує легку протяжку кабелів, гофрована зовнішня стінка сприяє міцності по відношенню до навантажень.
Властивості поліетиленових труб дозволяють використовувати їх в самих різних галузях життєдіяльності, зокрема, в системах повітропостачання. Системи повітропостачання промислових підприємств призначені для централізованого постачання промислових споживачів стисненим повітрям необхідних параметрів відповідно до витратою і графіком. Вона включає в себе компресорні й повітродувні станції, трубопровідний і балонний транспорт для подачі стисненого повітря до споживачів, воздухосборние пристрої - ресивери та розподільники самого підприємства.
З впровадженням нових пластикових матеріалів і способів екструзії і постекструзіі руйнується домінуюча роль традиційних металевих, залізобетонних і керамічних і т.п. труб у будівництві через здатність пластикових труб витримувати всі зростаючі значення тиску, температури та хімічної агресії середовища, що транспортується. Поки сталеві труби утримують своє значення лише для трубопроводів великого (більше 1500 мм) діаметра, але мала вага і простота монтажу поступово витісняє метал і з цього сектора, де більш висока ціна ПВХ труб поступається своїми позиціями. Хоча поліетиленові труби поки використовуються рідше сталевих, але вартість їх монтажу, сполуки, прокладки в стільки разів нижче, що це приваблює все більше число споживачів та будівельників. Поліетиленові труби не тільки набагато легше стали, вони настільки гнучкі, що можуть зберігатися і транспортуватися в скрученому вигляді, в котушках і на барабанах. Розвиваючи прогрес в даній області, деякі виробники полімерів почали випускати поліетилен 4 покоління для екструзії труб (PE 125), що дозволяє випускати труби підвищеного тиску з меншою товщиною стінки, що розширює можливості цього матеріалу для напірних газопроводів.
Поліетиленові труби та їх використання для великого діаметра труб, відкриває нові можливості при будівництві трубопроводів. Традиційно трубами великого діаметру вважаються поліетиленові труби діаметром 500-1200 мм. Основними областями застосування таких труб є зливові та каналізаційні колектори, напірні водоводи, дренаж. Частка ринку, яку займають поліетиленові труби, досить значна і росте швидкими темпами. Відповідно до проведених досліджень, зростання обсягу споживання поліетиленових труб великого діаметру в США передбачається на рівні 4,7% на рік і до 2007 року досягне 12,4 тис. км. Частка поліетилену становитиме більше 20% споживання труб великого діаметру, на що буде витрачено 440 тис. тонн вихідної сировини. Збільшення частки поліетиленових труб буде відбуватися, в першу чергу, за рахунок побудови нових та відновлення старих або застарілих систем водоводів і каналізації, особливо для специфічних умов великих міст, протяжних вулиць і автомагістралей.
Бетонні труби поки збережуть своє лідируюче становище для підземних застосувань. Однак поліетиленові труби починають складати їм серйозну конкуренцію, засновану на таких перевагах, як кращі експлуатаційні характеристики, більш швидкий і легкий монтаж в порівнянні з трубами з інших матеріалів.
Хороші перспективи використання напірних поліетиленових труб у водопостачанні та водовідведенні обумовлені старінням існуючих систем і все більш частим виникненням таких проблем, як витоку, прориви, екс-фільтрація, тобто дифузне проникнення зовнішніх вод в систему питного водопостачання, які викликаються корозією і низькою стійкістю існуючих систем до стрибків тиску.
При наявності в напірному трубопроводі наскрізних пошкоджень в стінці труби або в з'єднаннях через них витікає вода. Крім того, що випливає вода розмиває грунт навколо труби. У результаті відбуваються провали грунту, підтоплення підвалів, пошкодження фундаментів прилеглих будівель. Якщо поруч прокладена каналізація, що втратила герметичність, то вода з водопроводу розмиває заражений каналізаційними стоками (в тому числі і фекальними) грунт навколо трубопроводу і може перемістити його у водоносні шари. При перервах у подачі води в трубопроводі утворюється вакуум, який засмоктує через наскрізні нещільності навколишній грунт і грунтові води. При поновленні водопостачання вони розносяться потоком по трубопроводу.
Застосування поліетиленових труб дозволяє істотно зменшити аварійність, небезпеку забруднення питної води і, крім того, значно полегшує монтаж і дозволяє використовувати безтраншейні технології.
У газовій галузі, на думку багатьох провідних фахівців, широке застосування поліетиленових труб здатне радикально змінити способи і темпи газифікації.
Поліетиленові труби мають цілу низку переваг, що визначають доцільність і високу ефективність їх використання. Термін служби поліетиленових труб значно більше, ніж металевих. Гарантійний термін їх експлуатації складає 50 років. Вони не бояться грунтової корозії, не вимагають катодного захисту, легше сталевих у два-чотири рази, випускаються довгомірними відрізками, вимагають менших витрат на транспортування. При правильній організації робіт швидкість будівництва газопроводів з них в два-три рази вище швидкості будівництва із сталевих труб.
Вартість будівництва газопроводів з використанням поліетиленових труб у середньому нижча порівняно з будівництвом сталевих газопроводів. Витрати праці при використанні поліетиленових труб в будівництві газопроводів менше у три рази, ніж при монтажі аналогічних сталевих конструкцій. У Росії накопичено достатньо великий досвід використання поліетиленових труб. Однак сьогодні їх застосовують при будівництві трохи більше 20% нових газопроводів низького і середнього тиску (5 років тому не більше 2%). У Московській області в цьому плані нові технології при будівництві газопроводів застосовуються активніше, - протяжність поліетиленових труб становлять близько 65% від загальної протяжності споруджуваних газопроводів з тиском газу до 6 атмосфер. У Європі цей показник перевищує 95%. У Японії, наприклад, в законодавчому порядку сталеві труби замінюються на труби поліетиленові.
Важливою особливістю застосування поліетиленових труб є їх висока стійкість до різних видів електрохімічної корозії. Витрати на захист від корозії знижуються практично до нуля. У Підмосков'ї, де активна газифікація проводилася в 70-і роки минулого століття, проблема зношеності газопроводів внаслідок їх корозії вимагає великих витрат і невсипущої уваги експлуатаційних служб. Використання труб з поліетилену при ремонті зношених газопроводів і прокладання нових дозволяє значно знизити гостроту проблеми антикорозійного захисту і підвищити безпеку газових об'єктів.
Аналіз порівняльних витрат при будівництві підземних газопроводів із сталевих і поліетиленових матеріалів дозволяє зробити висновки, що труби з поліетиленових матеріалів дешевше, ніж сталеві за рахунок:
застосування більш дешевих матеріалів (поліетиленові труби дешевше в 1,5-3 рази);
непотрібності застосування дорогої ізоляції труб.
непотрібності установки та експлуатації станції захисту газопроводу із значним енергоспоживанням, економія тільки на будівництві близько 75 тис. рублів на 1 км газопроводу;
спрощення технології з'єднання труб і вищої їх надійності;
скорочення часу будівництва поліетиленового газопроводу в порівнянні зі сталевими в 3,7 рази;
непотрібності застосування важкої землерийної техніки.
Удвічі зменшується число робітників, зайнятих на будівництві: при земляних, ізоляційних, зварювальних, трубоукладочних, транспортних робіт. Завдяки властивостям поліетиленових матеріалів підвищується надійність газопроводів, збільшується гарантійний термін і довговічність. Загальна вартість будівництва зменшується в 2-3 рази.
Тенденції останніх років вказують на те, що комунальні служби міст-мегаполісів різних країн все більшу увагу приділяють питанням використання перспективних безтраншейних технологій відновлення (санації) і прокладки водопровідних та водовідвідних мереж, під якими розуміються технології прокладки, заміни, ремонту та виявлення дефектів в підземних комунікаціях різного призначення з мінімальним розкриттям земної поверхні. У передовій зарубіжній практиці зараз 90% обсягу робіт по заміні та відновленню підземних комунікацій проводиться безтраншейним способом. Одним з найцікавіших застосувань поліетиленових труб є будівництво підводних трубопроводів. На відміну від роботи з металевими трубами, в даному випадку весь комплекс монтажних робіт проводиться на березі, що незрівнянно полегшує і здешевлює будівництво. Потім проводиться поступове затоплення вже готового трубопроводу з поліетиленових труб, забезпеченого баластними вантажами.
Наявні на сьогоднішній день в Росії потужності ПЕ не можуть задовольнити зростаючі потреби ринку, тому залишається два виходи: будівництво нових заводів чи збільшення імпорту. Ряд російських підприємств, в числі яких «Казаньоргсинтез», «Салаватнефтеоргсинтез», «Новатек» і «Оренбургнефтегаз» вже висловили наміри розширити існуючі потужності ПЕ або побудувати нові.
Крім того, про бажання побудувати виробництва ПЕ заявили підприємства, що входять в «Газпром». Фактично це означає перехід на альтернативне нафтовому - газове сировину.
Розвиток ринку поліетилену в Росії стримують кілька чинників. По-перше, насиченість ринку імпортними виробами з пластмас, яких щорічно ввозиться до 800 тис. тонн. Вироби з поліетилену в цій масі займають близько 25%. Основний приплив імпортних пластиків йде з Європи, Польщі, Угорщини, Туреччини, Китаю. По-друге, технічний рівень вітчизняного виробництва не дозволяє розширити потужності і асортимент поліетиленів. Зокрема, Росія не може почати виробництво лінійного поліетилену, необхідного для випуску такої популярної продукції, як стрейч-і термоусадочні плівки. Вищеперелічене обумовлює необхідність створення нових потужностей.
Література:
Малкін А.Я., Бегішев В.П. «Хімічне формування полімерів»,
Ковальчук Н. Н. «електросинтезу полімерів на поверхні металів»,
Вольфсон С. А. «Від колби до реактора»,
Закладний О. М., Щеголев Н. В. «Розповіді про полімери»,
Волков А. В. «Прості пластмасові радості»,
Копилов В.В. «У світі полімерів»,
Кацнельсон, Марк Юлійович, Балаєв та ін «Полімерні матеріали: властивості і застосування».