Листы сверхвысокомолекулярного полиэтилена PE 1000

Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) — износостойкий и ударопрочный материал, превосходящий своими характеристиками любой другой термопластик. Подходит для работы в экстремальных условиях.

СВМПЭ в исходном виде — это белый порошок, полученный путем полимеризации этилена. Его структура представляет собой длинные молекулярные цепочки с кристаллическими и аморфными типами участков. Молекулярные формы в кристаллических областях упорядочены, а в аморфных расположены хаотично. Переплетение полимерных цепей образует уникальные свойства материала:

• Высокая биосовместимость.
• Устойчивость к воздействию большинства кислот, щелочей, УФ-излучения.
• Стойкость к механическим нагрузкам, в т.ч. воздействию абразивов.
• Водопоглощение менее 0,01%, благодаря чему материал может работать в контакте с водой.
• Низкий коэффициент трения обеспечивает высокую износостойкость.
• Морозостойкость до -100°С.
• Высокая ударопрочность и жесткость.
• Температура плавления от 130°С.
• Низкая плотность (0.97 г/см³) — СВМПЭ легче стали в 8 раз.

Для усиления характеристик исходного материала в СВМПЭ добавляют модификаторы, используют его в составе композитов. Таким образом достигаются требуемые значения пределов прочности, относительного удлинения, ударной вязкости, износостойкости и т.д. в зависимости от конкретной задачи.

Полиэтилен со сверхвысокой молекулярной массой выпускают в виде прутка, волокна, ткани и т.д. Одной из самых востребованных форм являются листы. Толщину листа СВМПЭ следует подбирать под конкретные условия, в зависимости от требований проекта.

Применение листового СВМПЭ

Благодаря уникальным свойствам материал востребован в машиностроении, медицине, военном деле, спорте, химической, легкой и пищевой промышленности и других отраслях. Листовой СВМПЭ поддается механической обработке:

• резке дисковыми, ленточными и возвратно-поступательными пилами;
• сверлению на низких оборотах;
• стыковой сварке и трением;
• полировке.

Экономически целесообразно применять СВМПЭ в качестве аналога более дорогим материалам: цветным металлам, стали, фторопластам и т.д.

Изделия из сверхвысокомолекулярного полиэтилена ремонтопригодны, сохраняют свои свойства весь срок эксплуатации, надежны, безопасны для людей и окружающей среды. Они долговечны за счет износостойкости и химической инертности, что позволяет сэкономить деньги и время на техническом обслуживании. Применение материала снижает энерго- и трудозатраты на производство.

Судостроение, производство лодок, катеров, прогулочных судов

Высокая износостойкость, гидрофобность, низкий коэффициент трения и отличные прочностные характеристики листов СВМПЭ делают его пригодным для изготовления:

• корпусов лодок и катеров: материал улучшает ходовые качества за счет легкого скольжения;
• облицовки судостроительных верфей, обеспечивая долговечность покрытия;
• конструктивных элементов оснастки;
• причальных отбойников и кранцев.

Ограждения из полимера просты в установке на сталь, бетон, дерево и резину.

Мобильные дорожные плиты и подкладки под опорные площадки

Выносные опоры — аутригеры — предотвращают перекосы и опрокидывание автокранов. Подкладки из СПМПЭ под аутригеры увеличивают площадь распределения нагрузки, повышая устойчивость техники, в т.ч. во время работы на рыхлых и влажных грунтах. За счет высокой прочности и вязкости СВМПЭ выдерживает высокое давление и не деформируется. Такие подкладки легко переносить, они устойчивы к воздействию ГСМ, отмываются водой.

При необходимости СВМПЭ может изготавливаться с нескользящей поверхностью, но высокой износостойкостью. Такие свойства требуются для переносных дорожных плит, которые можно укладывать на переувлажненный грунт или неровный рельеф для прохождения тяжелогрузных автомобилей.

Медицина

Сверхвысокомолекулярный полиэтилен используется в ортопедии, где важна биосовместимость, легкость, скольжение, прочность на растяжение, износостойкость. Из листового материала изготавливают тазобедренные и коленные суставы, межпозвонковые диски, губчатые кости и др.

Спортивные товары и площадки

Высокая ударопрочность, износостойкость и антифрикционность СВМПЭ делают его пригодным для изготовления:

• лыж, сноубордов;
• крытых ледовых площадок для фигурного катания, хоккея, керлинга;
• оборудования для детских площадок.

Полиэтилен со сверхвысокой молекулярной массой не стареет в условиях низких температур: не теряет прочность и не становится хрупким.

Емкости, резервуары для хранения дизельного топлива, концентрированных удобрений, в том числе карбамидно-аммиачных смесей (КАС)

Отработанные масла, печные топлива, максимально агрессивные высокооктановые бензины и дизельное топливо, природный газ, КАС, пестициды и т.д. практически не влияют на свойства сверхвысокомолекулярного полиэтилена в показательный период времени.

Высокая стойкость к абразивному износу, УФ-излучению (при соответствующей модификации), хорошие прочностные характеристики в совокупности с особенностями конструкций емкостей гарантируют безопасность как жидкого или газообразного вещества, так и окружающей среды.

Контактные поверхности конвейеров, ковшей, бункеров, угольных, цементных вагонов

Из листов сверхвысокомолекулярного полиэтилена изготавливают футеровку рабочих поверхностей и элементов:

• конвейеров и желобов;
• ковшей;
• бункеров;
• цистерн;
• загрузочных воронок;
• угольных и цементных вагонов;
• кузовов карьерных и зерновозных самосвалов;
• силосного оборудования и пр.

В этих решениях СВМПЭ обеспечивает долговечное, скользкое и ремонтопригодное покрытие. Применение полимера ускоряет погрузку и разгрузку сыпучих материалов, защищает дорогостоящее оборудование от абразивного воздействия. В целом снижает энерго- и трудозатраты на производство.

В машиностроении

Легкие, ударопрочные, виброустойчивые и самосмазываемые листы СВМПЭ используются при изготовлении:

• деталей для станков, поддающиеся быстрому износу: втулок, шестерней, вкладышей, кулачков;
• направляющих и элементов скольжения: роликов, подшипников;
• приводных механизмов и т.п.

Полимер подходит для работы в агрессивных средах, обладает электропроводящими свойствами. Может использоваться для вибро- и шумоизоляции кабин.

Замена углеродистой и нержавеющей стали, бронзы и других металлов на СВМПЭ снижает трудоемкость, удешевляет производство, улучшает основные параметры механизмов за счет снижения веса, лучшей инерционности и т.д.

На пищевых предприятиях

Материалы, контактирующие с пищевыми продуктами, должны быть микробиологически безопасными, без запаха и вкуса, водостойкими, обладать антиадгезионными свойствами. СВМПЭ — один из таких. Он не подвержен гниению, развитию плесени, коррозии, воздействию химических веществ. Хорошо скользит, не впитывает воду, бесшумный и малозатратный в эксплуатации.

Полимер применяется при изготовлении деталей оборудования для производства продуктов питания, хлеба, для переработки мяса и молока, пивоварения:

• профилей скольжения в конвейерах;
• цепных направляющих;
• подшипников скольжения и других элементов;
• разделочных досок;
• покрытий столов;
• защитных планок в холодильниках и на бойнях.

Военная промышленность

Листовой СВМПЭ применяется в изготовлении защитных пластин для атомных подводных лодок, бронетехники и бронежилетов. Материал можно применять в авиационной и аэрокосмической технике для изготовления износостойких шестерней, подшипников, втулок и других деталей, способных работать при низких и высоких температурах.

Изменение технических характеристик СВМПЭ

При определении реального пакета характеристик листа нельзя ориентироваться только на значение молекулярной масс. Добавление в сырье при производстве листов СВМПЭ модифицирующих добавок (полимерных, наночастиц, неорганических, армирующих) существенно изменяет ключевые эксплуатационные характеристики материала (см. таблицы ниже).

Трибологические и механические свойства СВМПЭ с полимерными добавками

Трибологические и механические свойства СВМПЭ с нанонаполнителями

Трибологические и механические свойства СВМПЭ с неорганическими добавками

Трибологические и механические свойства СВМПЭ с армирующими добавками

Т.е. каждый лист СВМПЭ имеет свой пакет физико-механических и химических характеристик, а наличие той или иной добавки позволяет судить о возможности использования в конкретной ситуации.

Как выбирать листовой сверхвысокомолекулярный полиэтилен

Цвет листов СВМПЭ может свидетельствовать о наличии определенной добавки, если при изготовлении использовались рекомендации ГОСТ 16337 Приложение В, и производство находится в РФ. Но на практике все обстоит иначе – так, черный цвет листа СВМПЭ может означать, что материал модифицирован:

• бором, в России используют изотоп бора-10, для защиты от радиоактивного излучения;
• техническим углеродом для защиты от УФ-излучения;
• двуокисью титана для устойчивости к климатическим условиям;
• цветными металлами для придания антистатических свойств;
• простым красителем.

Таким образом, цвет не показателен при выборе листового материала. Важно знать, какие наполнители обеспечивают требуемые характеристики. Например:

• Для защиты от излучения в кабинетах рентгенодиагностики подойдут листы СВМПЭ, модифицированные изотопом бора-10.
• Для изготовления эндопротезов материал должен быть армирован гидроксиапатитом, углеродными нанотрубками, α-токоферолом (витамин Е), галловой кислотой, диоксидом циркония и пр., а поверхность обработана плазменным разрядом.
• Для получения «сверхскоростных» «самосмазывающихся» лыж СВМПЭ модифицируют графитом, который выступает в роли смазки, и фтор-углеродистыми соединениями для снятия электростатики.

Стандартные листы СВМПЭ также не подходят для защиты от пуль, поскольку практически во всех «броневых» решениях на базе сверхвысокомолекулярного полиэтилена используются волокна диаметром 10–20 мкм, которые комбинируют, образуя тонкие, толщиной до 50 мкм, однонаправленные слои, содержащие ~85% волокон по объему.

Эти слои перекрестно объединяются в ленту, а из лент способом горячего прессования формируются поперечно-слоистые ламинаты, а не просто листы. Их прикрепляют к задней части системы брони или используют для создания защитной конструкции.

Если вы не знаете, какой листовой СВМПЭ подойдет для вашей задачи, проконсультируйтесь с нашим специалистом. Также мы предлагаем услуги по раскрою и резке материала по чертежам заказчика.