Санкт-Петербург:
,
Опубликовано:
ПВД — это полиэтилен высокого давления, он же полиэтилен низкой плотности (ПЭНП, по-английски LDPE). Это мягкий, тянущийся, почти прозрачный пластик, из которого делают большинство пакетов и упаковочных плёнок. На упаковке его обозначают цифрой 4 в треугольнике. Путать его с ПНД не стоит: тот жёстче, мутнее и маркируется цифрой 2.
Ниже — как расшифровывается ПВД и как его получают, какие у него свойства, чем он отличается от ПНД, где он встречается в упаковке, в том числе в бумажной, и что с ним делать после.
Аббревиатура ПВД встречается и в других областях, но в упаковке это всегда полиэтилен высокого давления. У материала несколько имён: ПВД, ПЭНП (полиэтилен низкой плотности), LDPE (Low Density Polyethylene) и PE-LD. Одни названия говорят о том, как полиэтилен получают, другие — о том, какой он получается. Путаницы добавляет то, что «давление» в названиях полиэтилена во многом условно: полиэтилен, полученный разными способами, бывает одинаковой плотности. Поэтому виды полиэтилена принято различать именно по плотности.
Полиэтилен — термопластичный полимер этилена из класса полиолефинов. Это самый массовый пластик в мире: на 2017 год выпускали больше 100 млн т полиэтиленовых смол в год, около 34 % всего рынка пластиков, и большая часть шла на упаковку — пакеты, плёнки, контейнеры и бутылки. Тонкие листы полиэтилена прозрачны и бесцветны, поэтому его часто по ошибке называют целлофаном.
Сырьё — газ этилен. Чтобы его молекулы соединились в длинные цепи, нужны жёсткие условия: ПВД получают при давлении 150–300 МПа и температуре 200–260 °C, а реакцию запускает кислород или органический пероксид. Процесс идёт в автоклавных или трубчатых реакторах, расплав затем гранулируют. В виде гранул размером 2–5 мм полиэтилен и приходит на заводы, где из него выдувают плёнку или отливают изделия.
При высоком давлении молекулы получаются ветвистыми: от главной цепи отходят боковые ответвления. Они мешают цепям плотно уложиться, поэтому кристаллической фазы в ПВД меньше, а плотность ниже — 0,910–0,940 г/см³. Отсюда и второе название — «низкой плотности».
Открыли такой полиэтилен случайно. В 1933 году химики британской компании ICI Эрик Фосетт и Реджинальд Гибсон сжали этилен до нескольких сотен атмосфер и получили белое воскообразное вещество. Повторить опыт удалось не сразу: в 1935 году их коллега Майкл Перрин сделал синтез воспроизводимым, а промышленный выпуск начался в 1939 году. Во время Второй мировой войны производство засекретили, и полиэтилен шёл на изоляцию кабелей радаров. Пищевой упаковкой он стал в 1950-е годы. В СССР требования к ПВД задал ГОСТ 16337-77, введённый с 1 января 1979 года, — в нём есть отдельные марки для изделий, которые контактируют с пищевыми продуктами.
По свойствам ПВД сразу понятно, для чего он подходит, а для чего нет:
Вывод для упаковки простой: ПВД хорош для влажного, холодного и сыпучего, для защиты от пыли и грязи, но не для горячего. У стойкости есть и обратная сторона: выброшенный где попало полиэтилен очень долго остаётся в природе.
Оба материала — полиэтилен, но получают их по-разному. ПНД (полиэтилен низкого давления, он же высокой плотности, HDPE) синтезируют при давлении ниже 0,1–2 МПа и температуре 120–150 °C с катализаторами Циглера — Натта. Его молекулы почти не ветвятся и плотно укладываются, поэтому материал выходит плотнее, жёстче и мутнее.
| Признак | ПВД | ПНД |
|---|---|---|
| Другие названия | ПЭНП, LDPE, PE-LD | ПЭВП, HDPE, PE-HD |
| Давление при производстве | 150–300 МПа | ниже 0,1–2 МПа |
| Плотность | 0,910–0,940 г/см³ | от 0,941 г/см³ |
| Доля кристаллов | 50–60 % | 75–85 % |
| Какой на ощупь | мягкий, тянется | жёстче, прочнее на разрыв |
| Прозрачность | самый прозрачный | наименее прозрачный |
| Температура плавления | 105–115 °C | 120–130 °C |
| Что из него делают | пакеты, плёнки, мягкие крышки, бутылки-дозаторы | бутылки для молока, флаконы для моющих средств, тонкие пакеты для покупок, трубы |
| Код на упаковке | 4 LDPE | 2 HDPE |
Разницу хорошо видно на пакетах для покупок. В британском исследовании пакетов из супермаркетов обычный тонкий пакет был из ПНД, а плотный многоразовый «пакет для жизни» — из ПВД.
Есть и промежуточный вариант — линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП, LLDPE). Его получают при низком давлении, но с добавками, которые дают короткие ответвления. Он прочнее ПВД на разрыв и прокол, из него можно выдувать более тонкую плёнку, хотя перерабатывать его сложнее.
Самое частое применение ПВД — пакеты. Самые распространённые упаковочные плёнки — полиэтиленовые, а получают их выдувом: расплав выдавливают через кольцевую щель и раздувают воздухом. Но из ПВД делают не только плёнку: из него же лотки и контейнеры, мягкие крышки-защёлки, бутылки-дозаторы, кольца, которыми скрепляют упаковки из шести банок.
Полиэтиленовый фасовочный пакет — изобретение послевоенное. Впервые его выпустили в США в 1957 году для сэндвичей, хлеба, овощей и фруктов, и уже к 1966 году в такие пакеты там фасовали около 30 % всего хлеба.
Пищевую плёнку для кухни делают в основном из ПВХ, а более дешёвый вариант — из ПВД; чтобы она была прочнее, к ПВД добавляют ЛПЭНП. Из полиэтилена бывают и пузырчатая, и многослойная плёнка. В многослойной упаковке у каждого слоя своя задача: в популярном двухслойном варианте внутренний слой полиэтилена отвечает за прочность и запайку шва, а внешний из лавсана или полипропилена — за печать. Так устроен, например, стоячий пакет дой-пак.
Бумага не держит воду и жир, поэтому её часто соединяют с полиэтиленом. Пакеты для сока и молока делают из картона для жидкостей: это ламинат картона и ПВД, где полиэтилен образует водонепроницаемый внутренний и наружный слой, а для долгого хранения добавляют ещё и фольгу. Бумажные стаканы раньше покрывали воском, а теперь — очень тонким слоем полиэтилена: он не даёт картону размокнуть и заодно сваривает швы.
Для жирной и горячей еды бумагу ламинируют полимером. Так сделаны, например, бумажные термопакеты для курицы гриль — из бумаги плотностью 43 г/м² со слоем полимера 20 г/м². Такая упаковка держит жир и тепло, но для переработки это уже не чистая бумага, а комбинированный материал.
Полиэтилен нетоксичен и химически стоек — во многом поэтому он так популярен. Для контакта с продуктами выпускают отдельные марки сырья: в ГОСТ 16337-77 они выделены в таблице назначений. Готовая упаковка для пищевых продуктов должна отвечать техническому регламенту Таможенного союза ТР ТС 005/2011 «О безопасности упаковки».
С обычными продуктами ПВД ладит хорошо: кислоты, щёлочи и спирты на него не действуют, растительные масла он тоже переносит. Хуже он относится к минеральным маслам, углеводородам и сильным окислителям, а от некоторых растворителей полиэтилен набухает.
Главное ограничение — температура. Постоянно ПВД выдерживает около 65 °C и лишь недолго — до 90 °C, поэтому горячую еду в обычный полиэтиленовый пакет не кладут и в духовку его не ставят.
Узнать ПВД проще всего по коду: цифра 4 в треугольнике и буквы LDPE или PE-LD. Такие коды для пластиков закреплены в регламенте ТР ТС 005/2011: 1 — PET, 2 — HDPE, 3 — PVC, 4 — LDPE, 5 — PP, 6 — PS. Сама система цифровых кодов для пластиков появилась в США в 1988 году; позже вместо «бегущих стрелок» стали рекомендовать сплошной треугольник, но старые значки встречаются до сих пор. Важно помнить, что код говорит о материале, а не обещает переработку, — подробнее о значках в статье о маркировке упаковки.
Технически полиэтилен перерабатывается хорошо: его плавят и снова формуют экструзией, раздувом, литьём под давлением. На практике плёнку и пакеты собирают реже, чем бутылки: в США, по оценке агентства EPA, перерабатывается около 5,7 % ПВД — меньше, чем пластиков с кодами 1 и 2. Бумага с полиэтиленовым слоем — уже комбинированный материал: по регламенту её обозначают как C/PAP или кодом 81, а по ГОСТ 10700-97 бумага, покрытая полиэтиленом, в обычную макулатуру не идёт.
Однозначного ответа здесь нет, и исследования это подтверждают. Датское агентство по охране окружающей среды в 2018 году сравнило пакеты из разных материалов: по большинству из 15 показателей лучшим оказался пакет из ПВД, а по влиянию на климат в тройку лучших вошли небелёный бумажный пакет, биопластик и тот же ПВД. Британское исследование пришло к выводу, что важнее всего не материал, а то, сколько раз пакет используют. Подробный разбор — в статье о бумажных и пластиковых пакетах. Практическое правило: полиэтилен — для влажного и холодного, бумага — для хлеба, выпечки и того, что должно дышать.
ПВД — это полиэтилен высокого давления и одновременно низкой плотности: мягкий, прозрачный, стойкий к воде и большинству химических веществ. Из него делают пакеты, плёнки, крышки и защитные слои в бумажной упаковке — от стаканов до пакетов для сока. От ПНД его отличают мягкость, прозрачность и код 4 вместо 2. Горячее в ПВД не кладут, а сам пакет выгоднее всего использовать как можно дольше.
Это два вида полиэтилена, которые получают при разном давлении. ПВД синтезируют при 150–300 МПа, его молекулы ветвистые, поэтому он мягче, прозрачнее и легче. ПНД получают при низком давлении с катализаторами: он плотнее, жёстче, мутнее и плавится при более высокой температуре. На упаковке ПВД обозначают цифрой 4, ПНД — цифрой 2.
Это код материала: 4 и буквы LDPE означают полиэтилен низкой плотности, то есть ПВД. Такие коды для пластиков приняты в техническом регламенте Таможенного союза об упаковке и в международной системе маркировки. Код говорит, из чего сделан пакет, но не гарантирует, что его примут в переработку.
Потому что одно название описывает способ получения, а другое — результат. Этилен соединяют в цепи при очень высоком давлении, и молекулы выходят с множеством боковых ответвлений. Они мешают цепям плотно уложиться, поэтому плотность материала получается низкой — 0,910–0,940 г/см³ против 0,941 г/см³ и выше у ПНД.
Да, если пакет сделан как пищевая упаковка. Полиэтилен нетоксичен, а для контакта с едой выпускают отдельные марки сырья. ПВД хорош для холодного, влажного и сыпучего, но плохо переносит жар: постоянно он выдерживает около 65 °C, недолго — до 90 °C, поэтому горячие продукты в такой пакет не кладут.
Технически да: полиэтилен перерабатывают обычными для пластмасс способами — экструзией, раздувом, литьём под давлением. На практике плёнку и пакеты собирают и перерабатывают реже, чем бутылки: в США, по оценке агентства EPA, перерабатывается около 5,7 % ПВД. Поэтому лучший способ — использовать пакет как можно дольше.