Полиэтиленовый воск: особенности производства и сферы применения

Что такое полиэтиленовый воск

Общее описание

Полиэтиленовый воск (ПВ) – это сверхнизкомолекулярный полиэтилен с высоким уровнем линейности и кристалличности, полимер этилена с массой молекулы менее 1000 kDa (килодальтон). Дальтон – внесистемна (относительно системы СИ) единая единица атомной массы.

ПВ – продукт искусственного происхождения, принимающий форму мягкого аморфного или хрупкого кристаллического материала в зависимости от растворимости (степени кристалличности) в тех или иных видах полимерной композиции. В первом случае мы имеем снижающие трение и вязкость внутренние смазки, во втором – внешние, употребляемые при контактах полимеров с металлическим оборудованием. На рынке готовой химической продукции воск может быть представлен гранулами, хлопьями, порошком или реализовываться в виде кусков.

Виды восков

Воск делится на окисленный и неокисленный. Первый из-за наличия кислородосодержащих групп хорошо распадается на мелкие капли, обеспечивая тем самым процесс эмульгирования. Второй более мягок и отличается меньшей плотностью.

Практическое применение нашли следующие марки продукта:

• Воск ЗзВ – 1;
• ЗВП;
• ЗВ-ПФ;
• ИКАЛУБ – 01;
• К – 22;
• КПЕ – 20;
• паразон – 11;
• паралайт 17;
• ПО – 30;
• ПВ – 200;
• ПВ – 300;
• Сквоз – 60;
• Сплав АФ – 1.

Параметры типов воска

Физические характеристики окисленного полиэтиленового воска:

• Цвет – практически белый.
• Температура плавления – 99-108°С.
• Температура застывания – 94-100°С.
• Твёрдость в холодном состоянии – 350-400 бар.
• Плотность – 0,96 г/см3.

Физические характеристики неокисленного ПВ:

• Цвет – белый.
• Температура плавления – 101-109° С.
• Температура застывания – 94-100° С.
• Твёрдость в холодном состоянии – 150-300 бар.
• Плотность – 0,93 г/см3.

Физические характеристики ПВ-200:

• Цвет – белый.
• Температура плавления – 60°С.
• Температура каплепадения – 103°С.
• Вязкость расплава при 140° С, Па.с. – 180-300.
• Выпускается в виде частиц сферической формы.

Сферы и области применения полиэтиленовых восков

В большинстве случаев полиэтиленовый воск находит применение как внешняя смазка или добавка, изменяющая в лучшую сторону свойства изделий. ПВ используются в разных отраслях: пищевая промышленность и изготовление косметики, химия полимеров и выпуск лакокрасочных средств, электроника, электротехника, металлургия, машиностроение, а также производство мебели. Не обходятся без них полиграфия вместе с бумагоделательной отраслью и выпуском картона. Также искусственный продукт активно используется в автомобилестроении и в составе автодорожных покрытий. Кроме того, полиэтиленовый воск участвует в технологиях изготовления целого ряда строительных материалов и в процессах производства канцелярских товаров.

Неокисленный воск входит в состав:

• бумаги и картона в процессе их парафинирования;
• изоляционных материалов проводов и кабелей;
• искусственной кожи;
• красок, находящих применение в полиграфии;
• обувных кремов;
• пигментов, придающих цвет полимерам;
• полирующих материалов для автомобилей, мебели;
• погонажа из ПВХ;
• рубероида и резинотехнических изделий;
• средств, использующихся в качестве смазки в технологиях литья под давлением;
• свечей (как восковых, так и парафиновых);
• электронной аппаратуры.

Окисленный ПВ применяется:

• при глазировании пищевых продуктов;
• в качестве катализатора при пластификации ПВХ;
• как один из элементов производства поливинилхлоридной продукции;
• в виде наружной смазки.

Производство восков

Специфика изготовления: из чего и как производят

Существует много способов изготовления полиэтиленовых восков. Это может быть:

• Прямой синтез из этилена или прямая полимеризация этилена.
• Термическая или механическая деструкция высокомолекулярной полиэтиленовой смолы, приводящая к возникновению низкомолекулярных соединений полиэтилена.
• Рафинизация попутных продуктов, образующихся в процессе производства полиэтилена.
• Синтез из природного газа путём организации процесса Фишера – Тропша.

Важную роль играет качество исходных материалов – первичного, вторичного полиэтилена, попутного продукта полимеризации полиэтилена или иных веществ, из которых изготавливается полиэтиленовый воск. Существующие сегодня технологии позволяют перерабатывать разнородные и загрязнённые отходы промышленного и бытового происхождения. Для того чтобы подвергнуть их переработке, необходимо предварительно выполнить процесс очистки путём сепарации или иными, достаточно сложными в технологическом отношении и потому трудно реализуемыми, физико-механическими методами. Всё это влияет на качество получаемого продукта.

Технологический процесс

Процесс полимеризации полиэтилена происходит при высоком или низком давлении, в результате образуются материалы с различной плотностью, прочностью, температурой плавления, температурой размягчения, разными релаксационными свойствами. В качестве исходного продукта выступает мономер этилена, разбавленный сономером.

Получается полиэтиленовый воск с молекулярным весом менее 10 000 а. е. м. и протяжённостью углеродной цепи в 50-700 углеродных атомов, то есть побочный продукт, занимающий место между п-парафинами и ПВ нужного качества. Низкополимерный промежуточный продукт, имеющий в своём составе воду, остаточные катализаторы, олигомеры, растворители и иные примеси, требует проведения ряда технологических процессов, включающих в себя:

• преобразование;
• рафинирование;
• гидрогенизацию;
• фильтрацию;
• деактивизацию катализаторов;
• некоторые иные физико-химические воздействия, определяемые конкретными условиями.

Результатом становится выпуск очищенного от примесей продукта, соответствующего необходимым требованиям качества. Разнообразие современных технологий, определяющих качество и цену вырабатываемой продукции, обеспечивает предъявляемые сферами его применения требования.

Технология переработки пластиковых отходов – получения полиэтиленового воска из вторичного сырья – состоит из следующих этапов:

1. Переработка, сортировка, мытьё и измельчение.
2. Расплавление в экструдере.
3. Очистка от примесей путём фильтрации и вакуумной дегазации.
4. Термическое разложение в экструдере.
5. Удаление и сбор в специальной ёмкости образующихся газов, превращаемых с помощью дистиллятора в жидкость.
6. Охлаждение расплава до температуры в 150° С.
7. Гранулирование или разлив готового продукта по ёмкостям (бочкам).

Производители: кто в РФ занимается изготовлением

На протяжении последних лет лидирующие позиции на рынке производителей удерживает компания ООО «ИНХИМТЕК» из Новокуйбышевска. Конкуренцию ему составляет ООО «Форпласт», расположенное в Перми, а также ООО «Русский воск» из Алабуги и ООО «ЮГХИМПРОМ» из Таганрога.

Преимущества создания и использования

Во время создания полимерных восков есть возможность контролировать итоговую молекулярную массу, что обеспечивает гибкость состава, низкую вязкость и узкий диапазон расплава. Насыщенный и линейный продукт отличается термической и химической стойкостью и сохраняет твёрдость при повышенных температурах. Таковы преимущества хорошо совместимого с аналогами и выступающего в роли отличной смазки воска марки PE.

Что касается изготовления восков из вторичного сырья путём инициации расщепления макромолекул пластика на менее структурированные частицы посредством высокотемпературного воздействия, то здесь производителям предоставляется возможность использования пластиковых отходов в виде пакетов, емкостей, остатков труб и изоляции, медицинских принадлежностей разового и многократного пользования.

Кроме того, ПВ отличается великолепными смазывающими качествами, столь необходимыми в процессе экструзии. Также косметологи подчёркивают его достоинства при проведении косметических процедур.

Выводы

По оценкам специалистов из компании «Форпласт», российский рынок пока что не в полной мере оценивает преимущества полиэтиленового воска, так как не умеет подбирать и применять нужные марки продукта, что требует проведения значительных лабораторных исследований. Тем не менее, перспективы здесь есть, потому что процесс идёт: ощущается рост потребления, а сферы применения искусственного созданного материала, наделённого нужными свойствами, постоянно расширяются.