Basell: поліолефіни для потреб трубної промисловості
Фірма Basell є найбільшим у світі виробником поліпропілену та поліолефінів зі спеціальними властивостями, а також займає провідні позиції з виробництва поліетилену і каталізаторів для виробництва поліолефінів. Basell є світовим лідером з розробки та ліцензуванню технологій з виробництва поліпропілену і поліетилену.
Фірма Basell і її спільні підприємства має виробничі потужності по синтезу поліолефінів в 21 країні світу і здійснює продажі своїх матеріалів в більш ніж 120-ти країнах. Продукти, що випускаються фірмою Basell, знаходять широке застосування у виробництві товарів народного споживання, промислових виробів, упаковки, труб для газо- та водопостачання, а також у виробництві автокомпонентів.
Фірма Basell приділяє величезну увагу розробці нових каталітичних систем і технологічних процесів для виробництва поліолефінів, а також розробці нових продуктів, що відповідають вимогам своїх клієнтів. Дослідницькі центри Basell розташовані в Європі, Північній Америці і країнах Тихоокеанського регіону.
Поліолефіни для трубної промисловості
Поліолефіни є одним з найважливіших класів матеріалів для виготовлення труб ПНД. Вже сьогодні трубопроводи, виготовлені з поліетилену і поліпропілену, мають багату історію використання. Внаслідок особливого набору властивостей поліолефіни дозволяють поєднати просте виготовлення і легке укладання труб з високою стійкістю і надійністю трубопроводів при тривалій експлуатації.
Ці властивості забезпечують високий попит на ці матеріали. У 2003 році споживання поліетилену для виготовлення труб в Європі досягла рівня 1,1 млн тонн. Найважливішими галузями застосування поліетилену низького тиску є напірні водопроводи із споживанням близько 330 тис. тонн (30% від загального обсягу споживання) і каналізаційні трубопроводи з споживанням порядку 225 тис. тонн (23% споживання). Частка зшивного поліетилену у виробництві труб для опалювальних систем склала в 2003 році 30%.Споживання поліпропілену, який використовується для виготовлення каналізаційних труб і труб гарячого водопостачання, збільшилася в 2003 році до 260 тис. тонн.
Фірма Basell і її спільні підприємства має виробничі потужності по синтезу поліолефінів в 21 країні світу і здійснює продажі своїх матеріалів в більш ніж 120-ти країнах. Продукти, що випускаються фірмою Basell, знаходять широке застосування у виробництві товарів народного споживання, промислових виробів, упаковки, труб для газо- та водопостачання, а також у виробництві автокомпонентів.
Фірма Basell приділяє величезну увагу розробці нових каталітичних систем і технологічних процесів для виробництва поліолефінів, а також розробці нових продуктів, що відповідають вимогам своїх клієнтів. Дослідницькі центри Basell розташовані в Європі, Північній Америці і країнах Тихоокеанського регіону.
Поліолефіни для трубної промисловості
Поліолефіни є одним з найважливіших класів матеріалів для виготовлення труб ПНД. Вже сьогодні трубопроводи, виготовлені з поліетилену і поліпропілену, мають багату історію використання. Внаслідок особливого набору властивостей поліолефіни дозволяють поєднати просте виготовлення і легке укладання труб з високою стійкістю і надійністю трубопроводів при тривалій експлуатації.
Ці властивості забезпечують високий попит на ці матеріали. У 2003 році споживання поліетилену для виготовлення труб в Європі досягла рівня 1,1 млн тонн. Найважливішими галузями застосування поліетилену низького тиску є напірні водопроводи із споживанням близько 330 тис. тонн (30% від загального обсягу споживання) і каналізаційні трубопроводи з споживанням порядку 225 тис. тонн (23% споживання). Частка зшивного поліетилену у виробництві труб для опалювальних систем склала в 2003 році 30%.Споживання поліпропілену, який використовується для виготовлення каналізаційних труб і труб гарячого водопостачання, збільшилася в 2003 році до 260 тис. тонн.
Поліетилен для виготовлення труб
Основні властивості поліетилену
Поліетилен є високомолекулярним з'єднанням, що складається з довгих ланцюгів з відгалуженнями різної довжини. Ступінь розгалуження і розмір бічних ланцюгів впливають на кінцеві властивості поліетилену. Поліетилен низького тиску, вироблений фірмою Basell для екструзії труб, володіє лінійною структурою з низьким вмістом коротких бічних відгалужень. На відміну від поліетилену, виготовленого при низькому тиску з використанням каталізаторів, поліетилен високого тиску, що отримується шляхом радикальної полімеризації, володіє великою кількістю довгих відгалужень в полімерного ланцюга.
Поліетилен відноситься до класу напівкристалічних сполук. При охолодженні розплаву довгі молекули полімеру починають орієнтуватися один щодо одного, утворюючи невеликі кристаліти, розділені аморфними ділянками. Ці кристалічні ділянки утворюють надмолекулярні структури - сфероліти. Чим нижче довжина ланцюгів полімеру і чим нижче ступінь розгалуженості молекул і довжина бічних ланцюгів, тим більш повно проходить кристалізація. Чим вище ступінь кристалізації поліетилену, тим вище його щільність. Так, в поліетилені високої щільності (0,940-0,965 г/cм3), який володіє середньою молекулярною масою та лінійними молекулами з малою кількістю коротких відгалужень, ступінь кристалізації досягає 60-80%. Із збільшенням молекулярної маси ступінь кристалізації зменшується до 50-60% і, як наслідок, зменшується щільність полімеру; такий поліетилен характеризується як поліетилен середньої щільності (0,930-0,940 г/cм3). У поліетилену низької щільності (0,915-0,930 г/cм3) наявність великої кількості довгих бічних ланцюгів ускладнює утворення кристалітів і дозволяє досягти ступеня кристалізації тільки на рівні 35-50%.
Властивості поліетилену в основному залежать від щільності, молекулярної маси полімеру і молекулярно-масового розподілу. Із збільшенням щільності поліетилену (більш висока ступінь кристалізації) збільшуються жорсткість матеріалу, його твердість, міцність на розрив і стійкість до впливу хімічних речовин. При цьому спостерігається також зменшення проникності для водяної пари і газів, ударної в'язкості, прозорості і стійкості до виникнення тріщин під навантаженням.
Із збільшенням молекулярної маси збільшується ударна в'язкість матеріалу, стійкість до розтягування і розриву і стійкість до розтріскування під навантаженням.
Внаслідок того, що молекули полімеру мають різну довжину, важливим фактором, що визначає властивості полімерів, є розподіл за молекулярною масою. Так, наприклад, ПЕНТ, що має однакове значення показника плинності, але володіє більш вузьким молекулярно-масовим розподілом з меншим вмістом коротких молекул, буде мати більш високою ударною в'язкістю в порівнянні з поліетиленом з широким розподілом. При цьому треба відзначити, що полімер з широким молекулярно-масовим розподілом переробляється легше в порівнянні з полімером з вузьким розподілом.
Виробництво поліетилену високої щільності
Виробництво поліетилену високої щільності базується на процесах каталітичної полімеризації етилену при низькому тиску. Фірма Basell використовує для синтезу поліетилену високої щільності суспензійний і газофазний методи. Марки поліетилену середньої щільності Lupolen виготовляються з використанням каталізаторів Phillips, а марки поліетилену високої щільності Hostalen - з використанням каталізаторів Ziegler.
Процес Hostalen ВМ. Бімодальне марки поліетилену Hostalen GM 5010 T3 і Hostalen CRP 100 є поліетиленом третього покоління. Використання останніх досягнень в розробці каталізаторів Ziegler і технологічних процесів робить можливим синтез марок поліетилену, що володіють високою жорсткістю і стійкістю до розтріскування під навантаженням. Здатність об'єднати ці часто взаємовиключні властивості виникає за рахунок контрольованого співвідношення між короткими і довгими молекулами поліетилену, які синтезуються в послідовно підключених реакторах.
Виробництво поліетилену високої щільності базується на процесах каталітичної полімеризації етилену при низькому тиску. Фірма Basell використовує для синтезу поліетилену високої щільності суспензійний і газофазний методи. Марки поліетилену середньої щільності Lupolen виготовляються з використанням каталізаторів Phillips, а марки поліетилену високої щільності Hostalen - з використанням каталізаторів Ziegler.
Процес Hostalen ВМ. Бімодальне марки поліетилену Hostalen GM 5010 T3 і Hostalen CRP 100 є поліетиленом третього покоління. Використання останніх досягнень в розробці каталізаторів Ziegler і технологічних процесів робить можливим синтез марок поліетилену, що володіють високою жорсткістю і стійкістю до розтріскування під навантаженням. Здатність об'єднати ці часто взаємовиключні властивості виникає за рахунок контрольованого співвідношення між короткими і довгими молекулами поліетилену, які синтезуються в послідовно підключених реакторах.
Схематично процес за технологією Hostalen зображений на малюнку 1.
Використання цієї технології дозволяє, з одного боку, надати матеріалами необхідні властивості для довгострокового використання в області виробництва труб і, з іншого боку, поліпшити засвоюваність одержуваного матеріалу на сучасних екструзійних лініях.
Нова технологія фірми Basell Hostalen ACP (Advanced Cascade Process) дозволяє в ще більшій степені контролювати процес синтезу поліетилену і отримувати спеціальні марки для трубної промисловості.
Марки поліетилену для виготовлення напірних і газопровідних труб
Для виробництва труб Basell пропонує своїм клієнтам марки поліетилену високої щільності Hostalen і середньої щільності Lupolen.Вже в 1957 році фірма Farbwerke Hoechst випустила на ринок унімодальну марку поліетилену для виготовлення труб Hostalen GM 5010.
З 1999 року Basell пропонує своїм клієнтам марки поліетилену високої щільності, виготовлені за новою технологією, яка дозволяє отримувати бімодальний ПЕНТ. Для екструзії труб можуть бути використані наступні марки:
- Hostalen GM 5010 T3 чорного кольору. Для маркування труб по застосуванню цей поліетилен пропонується пофарбованим в жовтий, синій і коричневий колір. ПЕНТ Hostalen GM 5010 T3 класифікований як ПЕ-80.
- Hostalen CRP 100 чорного і синього кольору. Для маркування труб по застосуванню цей поліетилен пропонується пофарбованим в оранжево-жовтий, синій і коричневий колір. ПЕНТ Hostalen CRP 100 класифікований як ПЕ-100.
Нова технологія фірми Basell Hostalen ACP (Advanced Cascade Process) дозволяє в ще більшій степені контролювати процес синтезу поліетилену і отримувати спеціальні марки для трубної промисловості.
Марки поліетилену для виготовлення напірних і газопровідних труб
Для виробництва труб Basell пропонує своїм клієнтам марки поліетилену високої щільності Hostalen і середньої щільності Lupolen.Вже в 1957 році фірма Farbwerke Hoechst випустила на ринок унімодальну марку поліетилену для виготовлення труб Hostalen GM 5010.
З 1999 року Basell пропонує своїм клієнтам марки поліетилену високої щільності, виготовлені за новою технологією, яка дозволяє отримувати бімодальний ПЕНТ. Для екструзії труб можуть бути використані наступні марки:
- Hostalen GM 5010 T3 чорного кольору. Для маркування труб по застосуванню цей поліетилен пропонується пофарбованим в жовтий, синій і коричневий колір. ПЕНТ Hostalen GM 5010 T3 класифікований як ПЕ-80.
- Hostalen CRP 100 чорного і синього кольору. Для маркування труб по застосуванню цей поліетилен пропонується пофарбованим в оранжево-жовтий, синій і коричневий колір. ПЕНТ Hostalen CRP 100 класифікований як ПЕ-100.
Експорт
Головним імпортером російського поліетилену в 2005 році стала Україна, що отримала з Росії близько 12 000 тонн ТМПЕ, з яких не менше 90% припадає на ПЕ-80. Незначні кількості були відправлені на початку року до Туреччини і Казахстан. У порівнянні з минулими роками особливістю 2005 року стало майже повне припинення поставок ТМПЕ в далеке зарубіжжя.
Зшивані марки поліетилену для виготовлення труб
У деяких областях застосування, таких як гаряче водопостачання та опалювальні системи, температура рідини, що транспортується по трубопроводу, може досягати 70-90°C. Для забезпечення надійної експлуатації при підвищених температурах поліетилен, який використовується для виробництва труб, зшивається фізичним або хімічним методом під час або після екструзії.
Для виготовлення труб із зшитого поліетилену фірма Basell пропонує своїм клієнтам наступні марки:
Lupolen 5261 Z Q 456;
Lupolen 5461 B Q 471;
Lupolen 5031 L Q 449;
Lupolen 5031 L Q 449 K;
Lupolen 4261 A Q 416.
Труби, виготовлені з цих матеріалів, набувають свої спеціальні властивості по закінченні процесу зшивання. Ці властивості в основному залежать від використаного процесу зшивання і не можуть бути безпосередньо пов'язані з властивостями вихідного матеріалу. Крім того, використані добавки можуть значно вплинути на кінцеві властивості труб.
Всі марки поліетилену, пропоновані фірмою Basell своїм клієнтам, мають відмінну комбінацію в'язкості і твердості й дозволяють за умови правильної переробки матеріалу задовольнити вимогам національних і міжнародних стандартів.
Труби, виготовлені з поліетилену марок Hostalen і Lupolen, володіють наступними перевагами:
- Високою стійкістю до повзучості;
- Високою стійкістю до повільного і швидкого поширення тріщин;
- Гарну зварюваність;
- Низькою вагою;
- Простотою в монтажі;
- Стійкістю по відношенню до речовин, що транспортуються і різним видам грунтів;
- Низькими втратами внаслідок тертя;
- Відсутністю відкладень на стінках;
- Стійкістю до дії низьких температур.
Перелік марок поліетилену, пропонованих фірмою Basell своїм клієнтам, представлений в таблиці 1.
Поліпропілен для виробництва труб
Основні властивості поліпропілену
Поліпропілен отримують з пропілену в процесі каталітичного синтезу. Вперше поліпропілен був отриманий Giulio Natta в 1953 році. У процесі полімеризації пропілену він отримав полімер з високим вмістом аморфної складової, яка легко розчинялася в вуглеводневих розчинниках. Нерозчинний залишок представляв собою полукрісталлічний полімер з високою температурою плавлення. Грунтуючись на цих результатах, Natta дійшов висновку, що з пропілену можливе отримання різного виду поліпропіленів.
Він назвав одержуваний аморфний поліпропілен атактичним (a-PP), а кристалічний поліпропілен - ізотактичним (i-PP). Під тактовністю поліпропілену мається на увазі просторове розташування метилової групи щодо ланцюга полімеру.
Більшість сучасних марок поліпропілену є ізотактичним поліпропіленом, який сьогодні виготовляється на спеціальних каталізаторах в розчині або в газофазних реакторах. Сучасні каталізатори дозволяють досягти виходу ізотактичного поліпропілену до 95%. Решта 5% є атактичним поліпропіленом.
Поліпропілен, як і поліетилен, є напівкристалічних полімером і при охолодженні розплаву утворює кристалічні ділянки, з'єднані між собою аморфними утвореннями. Ступінь кристалізації поліпропілену досягає 50-70%. Внаслідок високого ступеня кристалізації поліпропілен володіє високою жорсткістю. Аморфні ділянки за рахунок рухливості молекул надають матеріалу еластичність і в'язкості при температурах вище температури склоутворення. При сополцмерізації пропілену з етиленом можливо значно змінити властивості гомополимера.
Ізотактичні поліпропілени можна поділити на три основні класи:
Гомополімер пропілену (PP-H). Гомополімери пропилену отримують в процесі синтезу пропілену. Відрізняються високим ступенем кристалізації і внаслідок цього високою твердістю і жорсткістю, високою стійкістю до підвищених температур і задовільною ударною в'язкістю при температурах вище 0 ° С. Гомополімери мають високу стійкість до повзучості і стійкість до дії тиску при високих температурах.
Гетерофазний (блок) сополімер пропілену (PP-B). Гетерофазной сополімери виготовляються з використанням багатоступеневого синтезу. Поліпропілени цього типу є реакторними сумішами гомополимера пропілену та сополимера пропілену з іншими олефинами (переважно з етиленом). Каучукова складова, гомогенно розподілена по матриці гомополімера, забезпечує високу ударну в'язкість матеріалу, особливо при низьких температурах. Стійкість до повзучості і стійкість до впливу тиску у цих полімерів нижче, ніж у гомополімерів і статистичних сополімерів пропілену.
Статистичний сополімер [B] пропілену (PP-R). [/ B] При синтезі статистичного сополімера пропілену сомономером (етилен або бутен-1) і пропилен одночасно подаються в реактор. При полімеризації сомономером статистично вбудовується в зростаючий полімерний ланцюг. Сомономером в ланцюзі поліпропілену перешкоджає орієнтування молекул полімеру один щодо одного при кристалізації і веде до зниження ступеня кристалізації матеріалу. Як наслідок, статистичний сополімер пропілен має більш низьку температуру плавлення, твердість, жорсткість і температуру склоутворення в порівнянні з гомополімерами пропілену. При експлуатаційних температурах статистичний сополімер пропілену володіє більш високою ударною в'язкістю в порівнянні з гомополімерами. Внаслідок більш високої еластичності статистичні сополімери володіють вищими показниками стійкості до повзучості та стійкості до впливу тиску.
Основні властивості поліпропілену
Поліпропілен отримують з пропілену в процесі каталітичного синтезу. Вперше поліпропілен був отриманий Giulio Natta в 1953 році. У процесі полімеризації пропілену він отримав полімер з високим вмістом аморфної складової, яка легко розчинялася в вуглеводневих розчинниках. Нерозчинний залишок представляв собою полукрісталлічний полімер з високою температурою плавлення. Грунтуючись на цих результатах, Natta дійшов висновку, що з пропілену можливе отримання різного виду поліпропіленів.
Він назвав одержуваний аморфний поліпропілен атактичним (a-PP), а кристалічний поліпропілен - ізотактичним (i-PP). Під тактовністю поліпропілену мається на увазі просторове розташування метилової групи щодо ланцюга полімеру.
Більшість сучасних марок поліпропілену є ізотактичним поліпропіленом, який сьогодні виготовляється на спеціальних каталізаторах в розчині або в газофазних реакторах. Сучасні каталізатори дозволяють досягти виходу ізотактичного поліпропілену до 95%. Решта 5% є атактичним поліпропіленом.
Поліпропілен, як і поліетилен, є напівкристалічних полімером і при охолодженні розплаву утворює кристалічні ділянки, з'єднані між собою аморфними утвореннями. Ступінь кристалізації поліпропілену досягає 50-70%. Внаслідок високого ступеня кристалізації поліпропілен володіє високою жорсткістю. Аморфні ділянки за рахунок рухливості молекул надають матеріалу еластичність і в'язкості при температурах вище температури склоутворення. При сополцмерізації пропілену з етиленом можливо значно змінити властивості гомополимера.
Ізотактичні поліпропілени можна поділити на три основні класи:
Гомополімер пропілену (PP-H). Гомополімери пропилену отримують в процесі синтезу пропілену. Відрізняються високим ступенем кристалізації і внаслідок цього високою твердістю і жорсткістю, високою стійкістю до підвищених температур і задовільною ударною в'язкістю при температурах вище 0 ° С. Гомополімери мають високу стійкість до повзучості і стійкість до дії тиску при високих температурах.
Гетерофазний (блок) сополімер пропілену (PP-B). Гетерофазной сополімери виготовляються з використанням багатоступеневого синтезу. Поліпропілени цього типу є реакторними сумішами гомополимера пропілену та сополимера пропілену з іншими олефинами (переважно з етиленом). Каучукова складова, гомогенно розподілена по матриці гомополімера, забезпечує високу ударну в'язкість матеріалу, особливо при низьких температурах. Стійкість до повзучості і стійкість до впливу тиску у цих полімерів нижче, ніж у гомополімерів і статистичних сополімерів пропілену.
Статистичний сополімер [B] пропілену (PP-R). [/ B] При синтезі статистичного сополімера пропілену сомономером (етилен або бутен-1) і пропилен одночасно подаються в реактор. При полімеризації сомономером статистично вбудовується в зростаючий полімерний ланцюг. Сомономером в ланцюзі поліпропілену перешкоджає орієнтування молекул полімеру один щодо одного при кристалізації і веде до зниження ступеня кристалізації матеріалу. Як наслідок, статистичний сополімер пропілен має більш низьку температуру плавлення, твердість, жорсткість і температуру склоутворення в порівнянні з гомополімерами пропілену. При експлуатаційних температурах статистичний сополімер пропілену володіє більш високою ударною в'язкістю в порівнянні з гомополімерами. Внаслідок більш високої еластичності статистичні сополімери володіють вищими показниками стійкості до повзучості та стійкості до впливу тиску.
Молекулярна структура різних типів поліпропілену зображена на малюнку 2.
Як і у випадку поліетилену, властивості поліпропілену сильно залежать від молекулярної маси та молекулярно-масового розподілу полімеру. Залежності властивостей матеріалу, наведені при описі поліетилену, дійсні також і для поліпропілену.
Виробництво поліпропілену для виготовлення труб
Марки поліпропілену Hostalen PP для виробництва труб, вироблених фірмою Basell, виготовляються за технологією Spheripol - однієї з найбільш ефективних технологій з синтезу поліпропілену. Майже половина всього виробленого поліпропілену в світі виготовляється за технологією Spheripol. Основними компонентами технології Spheripol-Verfahren є кільцевийта газофазний реактори, показані намалюнку 3.
У кільцевому реакторі протікає полімеризація гомополимера або статистичного сополимера пропілену в рідкій фазі. При синтезі гетерофазного сополімера пропілену використовується також газофазний реактор, в якому синтезується каучукова складова.
Марки поліпропілену для виготовлення труб
Фірма Hoechst AG випустила на ринок перші комерційні марки поліпропілену вже в 1957 році. Hostalen PP являє собою висококристалічний ізотактичний поліпропілен, виготовлений на стерео-специфічних каталізаторах.
Всі марки поліпропілену, пропоновані фірмою Basell своїм клієнтам під торговою маркою Hostalen PP, дозволяють за умови правильної переробки матеріалу забезпечити наступні переваги для виробництва труб:
- Високу стійкість до повзучості;
- Хорошу зварюваність;
- Низьку вагу;
- Просту укладку;
- Стійкість по відношенню до речовин, що транспортуються і різним видам грунтів;
- Низькі втрати внаслідок тертя;
- Відсутність відкладень на стінках;
- Стійкість до впливу високих температур аж до 70 ° C;
- Високу стійкість до утворення тріщин.
Повний перелік марок поліпропілену, пропонованих фірмою Basell своїм клієнтам, представлений в таблиці 2. - Завантажити таблицю в Microsoft Excel
Більш детальну інформацію Ви можете отримати на сайті фірми Basell basell.com або в її представництвах в Росії і в Україні:
Марки поліпропілену для виготовлення труб
Фірма Hoechst AG випустила на ринок перші комерційні марки поліпропілену вже в 1957 році. Hostalen PP являє собою висококристалічний ізотактичний поліпропілен, виготовлений на стерео-специфічних каталізаторах.
Всі марки поліпропілену, пропоновані фірмою Basell своїм клієнтам під торговою маркою Hostalen PP, дозволяють за умови правильної переробки матеріалу забезпечити наступні переваги для виробництва труб:
- Високу стійкість до повзучості;
- Хорошу зварюваність;
- Низьку вагу;
- Просту укладку;
- Стійкість по відношенню до речовин, що транспортуються і різним видам грунтів;
- Низькі втрати внаслідок тертя;
- Відсутність відкладень на стінках;
- Стійкість до впливу високих температур аж до 70 ° C;
- Високу стійкість до утворення тріщин.
Повний перелік марок поліпропілену, пропонованих фірмою Basell своїм клієнтам, представлений в таблиці 2. - Завантажити таблицю в Microsoft Excel
Більш детальну інформацію Ви можете отримати на сайті фірми Basell basell.com або в її представництвах в Росії і в Україні:
Росія
ЗАТ БАСФ
Микола Вараксин
Teл. +7 095 231 7193; Факс. +7 095 231 7231; nikolay.varaksin @ basf-cis.com
Україна
БАСФ Україна
Алла Жванко
Teл. +380 44 528 55 27; Факс. +380 44 528 84 156; alla.shwanko @ basf-cis.com
Сергій Стрюк, менеджер з технічного сервісу і розробки нових застосувань в Центральній і Східній Європі
Джерело: ETP.com.UA
