Многоканальные
Ростовская обл., г. Батайск, ул.Орджоникидзе, 126, оф. 45
с 9-00 до 18-00 по Московскому времени

Емкости: полиэтиленовые, полипропиленовые и из стеклопластика

Варинты емкостей из полиэтилена и полипропилена

Резервуары и емкости из полипропилена, полиэтилена, полистирола, политетрафторэтилена, полиамидов и т.д. – аморфных и двухфазных частично-кристаллических термопластов, а также стеклопластиковые емкости и резервуары (из полимерных композиционных материалов), в том числе емкости из стеклопластика, гетерогенного и по структуре (размерам макрочастиц) и по конструктивному исполнению (резервуары из двухслойных ламинатов) – впечатляюще емкий ассортимент изделий из конструкционных пластических масс (синтетических пластических масс на базе углеродно-водородных составов - полимеров и композитов на их основе), объединенный общим целевым назначением – хранения (аккумулирования и/или перераспределения) жидких, газообразных и сыпучих сред.

Применение полимерных и/или полимерных композиционных материалов для изготовления емкостей разной вместительности и назначения, а особенно для резервуаров вместо традиционных металла, армированного бетона обусловлено уникальным пакетом эксплуатационных свойств синтетических пластмасс и экономической целесообразностью, поскольку:

  • полимерные (полипропиленовые, полиэтиленовые) емкости и емкости из полимерных композитных материалов (емкости из стеклопластика) при сравнимой с металлами конструктивной прочности имеют меньшую массу, обладают демпфирующей способностью, могут работать в техническом вакууме, в химически активной, слабоагрессивной и инертной средах, в условиях криогенных и повышенных температур (см. полиэтиленовые емкости и резервуары/емкости из полипропилена и полипропилена со стеклопластиком ниже);
Емкости большого объема из полиэтилена и полипропилена

Таблица. Пределы прочности на растяжение для конструкционной стали и полимеров.

Материал Кратковременная σр (1 мин), МН/м&sub2; Длительная σ (1 год), МН/мм&sub2;
Сталь конструкционная 380-420
Каучукоподобные полимеры, мягкие: 3-10 0,3-20
Каучукоподобные полимеры, жесткие: 30-50 3-10
Наполненные эластомеры (резины) 100-200 20-30
Твердые полимеры (пластмассы) 100-200 20-40
Ориентированные полимеры (волокна) 500-1000 100-300
  • емкости из полипропилена, полиэтилена, стеклопластика имеют меньшую теплопроводность и большую теплоемкость, чем резервуары и емкости из металла;
Емкости большого объема из полиэтилена и полипропилена

Таблица. Теплопроводности и теплоемкости твердых тел и полимеров

Материал Теплопроводность, λ, Дж/(м*с*К) Теплоемкость, Ср, Дж/кг*К
Медь 3,8•10² 0,39
Железо 0,55•10² 0,46
Стекла (неорганические) 0,82 0,84
Полимеры 0,1-0,35 1,25-2,10

Важно: Коэффициент теплопроводности и аморфных и частично-кристаллических полимеров в условиях постоянной температуры увеличивается линейно-пропорционально увеличению давления, что связано с уменьшением свободного объема в структуре полимеров при росте давления. Поэтому емкости из полипропилена, полиэтилена и отчасти емкости из стеклопластика нужно проектировать с учетом этой зависимости.

Емкости из полиэтилена и полипропилена

Справка: Синтетические пластмассы из углеродно-водородных составов (согласно ГОСТ 24888 «пластические массы» – это композиция полимера (или олигомера) с различными модифицирующими ингредиентами, имеющая в период эксплуатации стеклообразное или кристаллическое состояние) условно формируют разные характеру изменения состояния и свойств при воздействии температуры (нагреве) группы - термопласты (термопластические смолы), реактопласты (термореактивные смолы) и эластомеры (каучукоподобные полимеры или синтетические каучуки).

Эластомеры (каучукоподобные полимеры) из-за малой прочности не используются для изготовления емкостей или резервуаров. В свою очередь реактопласты (термореактивные полимеры) после охлаждения хрупкие, а также имеют большую усадку (до 10-15 % по объему), что делает их использование в чистом виде технически нецелесообразным, хотя термореактивные полимеры пока остаются базовым сегментом связующих при изготовлении композиционных материалов, в том числе стеклопластиков.

Термопласты (термопластические полимеры) – аморфные и кристаллические, а по факту – частично кристаллические полиэфины (полиэтилен, полипропилен, полибутилен), фторопласты на базе политетрафторэтилена, полиформальдегид, алифатические полиамиды, частично аморфные поливинилхлорид разного типа, поликарбонаты и двухфазные на базе смесей полимеров и привитых сополимеров пока остаются лучшими по свойствам конструкционными синтетическими пластмассами. В свою очередь в сравнении с частично аморфными и двухфазными термопластами частично кристаллические термопласты имеют меньшие твердость, температуру плавления, модуль Юнга, но более высокие ударную вязкость, теплостойкость и относительное удлинение при температурном расширении, что определяет их лучшую технологичность.

Вместе с тем, основной проблемой всех термопластов остаются высокие значения температурного расширения, в частности линейного расширения, из-за чего, по сути, сегодня находятся на пике популярности изделия из полимерных композитных материалов, имеющие небольшое температурное расширения наряду с высокой конструктивной прочностью.

Таблица. Коэффициенты линейного расширения различных материалов

Материал Коэффициент линейного температурного расширения, α •104, К-1
Алюминий 0,24
Сталь 0,11
Стекла (неорганич.) 0,04-0,09
Пластмассы 0,7-1,2
Эластомеры 1,2-2,3
  • коэффициент использования материала (отношение массы готового изделия к массе использованного материала) при изготовлении емкости из полипропилена или полиэтилена 0.85-0.95, емкости из стеклопластика – меньше 0.75-0.9, в то время, как коэффициент использования материала при изготовлении емкости/резервуара из металла 0.5-0.6, а трудоемкость процесса изготовления резервуара/емкости из полипропилена или полиэтилена меньше трудоемкости резервуара/емкости аналогичных параметров из металла в 5…6 раз, из железобетона – в 10…11 раз;
Емкости из полиэтилена и полипропилена
  • при строительстве резервуаров из стали учитываются припуск на коррозию для элементов резервуара (ГОСТ Р 52910-2008), резервуары и емкости из полипропилена, полиэтилена, стеклопластика инертны к нейтральным и слабоагрессивным средам;
  • себестоимость емкости из полипропилена, полиэтилена, а также емкости из стеклопластика меньше себестоимости емкости из металла в 4…9 раз.
Емкости из полиэтилена и полипропилена

Справка: На выбор полимера при изготовлении емкости или резервуара влияет не только его структура и базовые характеристики, но и стоимость материала и стоимость термообработки, являющейся обязательным этапом в изготовлении любого изделия из полимеров и позволяющей в целом повысить плотность и твердость, молекулярную массу, предел прочности при растяжении/сжатии и ударную вязкость, износостойкость и стабильность геометрической формы изделия в эксплуатационный период.

К дорогим полимерам относят полиформальдегид, полиамиды, фторопласты на базе политетрафторэтилена, к экономически целесообразным – термопластичные полиэфины (полиэтилен, полипропилен). Наиболее дорогой термической обработкой полимерных изделий (по энергоресурсам и трудоемкости) остается закалка (нагрев изделия до 80-90 % oт температуры плавления полимера с последующим охлаждением в холодной воде (температура 5-8 °С), в масле или на воздухе), а затем по возрастанию экономической целесообразности следуют отпуск (нагрев изделия в инертной среде до температуры ниже критической точки полимера (для полипропилена 60-65 °С) с выдержкой и последующим медленным охлаждением), отжиг (нагрев изделия до температуры 75-90 % от температуры плавления полимера с последующим медленным охлаждением) и нормализация (нагрев изделия на 20 –30 °С выше температуры стеклования полимера с последующим медленным охлаждением).

Таблица. Рекомендуемые виды термообработки кристаллических термопластов.

Полимер Вид термообработки
Закалка Отжиг Нормализация Отпуск
Полиамиды - + + -
Полиэтилен + + - -
Полипропилен + + - +
Полистирол - + - -
Фторопласт-3 + - - -
Фторопласт-4 + - - +
Полиформальдегид + + + -
Поликарбонат ~ + - -

Полиэтиленовые емкости

Eмкости из полиэтилена

На текущий момент в России и за рубежом изготавливают: емкости из полиэтилена высокого давления (ПЭВД) (или полиэтилена низкой плотности), получаемого при давлении 100…300 МПа и температуре порядка 160 °С; емкости из полиэтилена среднего давления (ПЭСД) (или полиэтилена средней плотности) с полимеризацией проводится в среде разбавителя при давлении 3,5…4,0 МПа и температуре 125…150 °С; емкости из полиэтилена низкого давления (ПЭНД) (или полиэтилена высокой плотности) с полимеризацией в среде органического растворителя при давлении до 0,5 МПа и температуре 80 °С.

Несмотря на факт, что ПЭВД, ПЭСД или ПЭНД получают из одного мономера эти материалы, по сути, разные по свойствам, что в конечном счете делегируется в полиэтиленовые емкости.

Таблица. Свойства полиэтиленов.

Свойства Полиэтилен
ПЭВД ПЭНД ПЭСД
Степень кристалличности, % 55 85 90
Плотность, г/см³ 0,91-0,92 0,94-0,95 0,95-0,97
Температуре плавления, °С 105-106 120-125 127-130
Теплостойкость, °С 108-11O 120-128 128-133
Разрушающее напряжение при растяжении, МПа 12-16 22-32 25-40
Твердость по Бринеллю, МПа 0,14-0,25 0,45-0.58 0.56-0,65

Наиболее «мягкий» - ПЭВД, что определяет его использование для изготовления полиэтиленовых емкостей – потребительской тары по ГОСТ Р 51760-2001 «Тара потребительская полимерная» и ГОСТ 28116-95 «Емкости функциональные для предприятий общественного питания». Емкости из полиэтилена средней плотности могут эксплуатироваться при очень низких температурах (до -120 градусов), имеют самую высокую теплостойкость и прочность при растяжении, однако снятия внутренних напряжений изделий из ПЭСД осуществляют при температуре 90-100 °С с выдержкой в течение 5-6 часов, в то время, как нивелировать внутренние напряжения в изделиях из ПЭНД можно при выдержке в течение 12-18 часов при температуре, на 10-15 °С превышающей температуру эксплуатации, что довольно удобно для крупногабаритных емкостей и резервуаров.

Ключевым недостатком полиэтилена, как конструкционного материала, является его быстрое и интенсивное старение, для частичного устранения которого в полимер добавляют анти-старители (противо-старители) - фенолы, амины, газовую сажу.

Полипропиленовые емкости

Eмкости из полипропилена

Из-за хорошей способности к химико-физическому сплавлению и сравнительно небольшой себестоимости полипропилен широко используют для изготовления емкостей, в том числе крупногабаритных резервуаров, однако при низких температурах подобно всем термопластам полипропилен очень твердый и жесткий, но хрупкий материал, а с повышением температуры становится мягким, гибким и вязким, что обуславливает необходимость использования закалки для упрочнения изделия, а в резервуарах и емкостях из полипропилена больших размеров – проведения дополнительных мероприятий по усилению стойкости к деформациям при сжимающих (от воздействия грунта для подземных резервуаров/емкостей из полипропилена) и растягивающих (от воздействия массы и давления аккумулируемой среды) напряжениях.

Полипропиленовые емкости с определенными допустимыми пределами деформаций могут стабилизироваться (по форме и свойствам) и упрочняться отжигом (нагрев до 130 °С с последующим медленным охлаждением до 40 °С) или отпуском (нагрев и выдержка в течение 30 минут при 90 °С, обычно за счет заполнения нагретой средой), однако чаще всего для емкостей и почтии всегда для резервуаров используют упрочнение за счет многослойной конструкции полипропиленовой емкости с наружным слоем – гофрированной формы или слоем стеклопластика (двухслойные ламинаты – базовый слой полипропилена с наружным упрочняющим из стеклопластика на базе стекловолокна и отверждающихся олигомеров (или смол)- полиэфирных, фенолоформальдегидных (фенольных), меламиноформальдегидных (меламиновых), эпоксидных или кремнийорганических смол).

Емкости из полипропилена

Отверждающиеся олигомеры для емкости из стеклопластика (наружного слоя двухслойных ламинатов) подбирают в зависимости от преимущественного назначения, свойств и стоимости термореактивных смол.

Таблица. Характеристика и область применения термореактивных смол.

Термореактивные смолы Общая характеристика Область применения Недостатки
Эпоксидные Высокие электроизоляционные свойства, механическая прочность, хим. стойкость. Оснастка, печатные схемы, волокнистые ПКМ, электротехнические материалы, летательные аппараты. Повышенные температуры отверждения.
Меламиноформальдегидные Отличные электроизоляционные свойства, механическая прочность, хим. стойкость. Материалы декоративного и электротехнического назначения, выключатели. -
Фенолоформальдегидные Хорошие электроизоляционные свойства, химическая и теплостойкость, термостойкость, негорючесть. Материалы электротехнического и конструкционного назначения. Растворение в щелочах без специальной обработки.
Полиэфирные Хорошие общетехнические свойства, технологичность, низкая стоимость. Волнистые листовые материалы; сосуды и трубы, элементы летательных аппаратов, лодки, кресла. Разрушение в присутствии окислителей, растворителей и щелочей.
Кремнийорганические Высокая теплостойкость, хорошие электроизоляционные свойства. Материалы электротехнического и аэрокосмического назначения. -

Возврат к списку

Если у Вас возникли вопросы по продукции, или Вы желаете сделать заказ