Вспененный полиэтилен

Виды вспененного полиэтилена

На сегодня производится несколько видов этого материала, что позволяет подобрать оптимальный вариант для каждого конкретного случая.

Так, при производстве данного теплозвукоизолятора может использоваться полиэтилен высокого или низкого давления. Готовый материал может иметь немного разную структуру:

пенообразную;
сотовую;
порообразную.

В зависимости от сферы использования материал может выпускаться в разных формах:

листовой вспененный полиэтилен незаменим при утеплении и звукоизоляции стен, перекрытий, кровли, фундамента;
плиточный;
трубки нашли применение при необходимости выполнить теплозвукоизоляцию вентиляционных каналов, дверных или оконных проемов и т.д.;
пленки отлично подходят для теплиц;
с покрытием. Так, материал может быть фольгирован с одной стороны, и тогда он отлично подходит для утепления стен, находящихся за радиатором отопления, чтобы отражать всю излучаемую энергию. Если покрытие фольгой двухстороннее, то материал хорошо использовать для утепления кровли, ведь в этом случае будут отражаться лучи солнца и тепло от элементов отопления, а оптимальный микроклимат в помещении легко будет поддерживать и зимой, и летом.

Но чаще всего вспененный полиэтилен в зависимости от молекулярного строения делят на несшитый и сшитый.

Несшитый полиэтилен полностью сохраняет строение молекул и молекулярных связей полиэтилена. Изготавливается он из полиэтилена экструзионным методом при добавлении газообразователя, который и вспенивает исходный продукт. Ранее в качестве газообразовтеля использовались фреоны, которые за счет высокой теплоты испарения подходили для данного процесса идеально. Сейчас, после запрета применения фреонов, разрушающих озоновый слой, вместо них используется пропанобутановая смесь или же изобутан. Все превращения происходят в экструдере, после выхода из которого при резком падении давления газ начинает расширяться, образуя пузырьки. А так как температура вне экструдера намного ниже, готовая масса быстро застывает. Конечным продуктом производства становится полупрозрачный материал со множеством крупных пор. Прочность его уступает сшитому полиэтилену, поскольку тут межмолекулярные связи намного более слабые. Это и диктует область применения несшитого вспененного полиэтилена.

Такой вид вспененного полиэтилена широко применяют в качестве теплозвукоизолятора в жилищном и промышленном строительстве, а также в качестве изолятора от воды и конденсата, но лишь в тех помещениях, где на него не будут воздействовать большие нагрузки и высокие температуры. В европейских странах этот материал используется в качестве упаковки для самых разных предметов, даже хрупких, так как он гасит ударные нагрузки. В пищевой промышленности он нашел применение за счет своей полной гигиеничности и инертности.

Сшитый полиэтилен получают химическим или радиационным способом. Химический метод предполагает плавление полиэтилена под высоким давлением вместе с инициаторами реакции и антиокислителями. Перекиси, которые часто и выступают в качестве инициатора реакции, претерпевают целый ряд превращений, образуя при этом связи между отдельными молекулами полиэтилена. Подобный эффект можно получить и при воздействии на полиэтилен пучком энергии, в чем и заключается радиационный метод получения материала. В итоге вспененный полиэтилен получает мелкозернистую структуру, что определяет его большую устойчивость к нагрузкам, химическим веществам, влаге и температуре.

Сшитый полиэтилен – более универсальный материал, надежный теплозвукоизолятор, который может эксплуатироваться в широком диапазоне температур, что и определяет его распространение. Он отлично подходит для утепления стен, перекрытий, потолков, полов, трубопроводов, его часто используют просто в качестве звукоизолятора или же для гидроизоляции фундамента, погребов и подвальных помещений. Кроме того, этот материал приобрел огромное распространение в машиностроении, автомобилестроении, медицине. Для утепления квартиры лучше выбирать именно сшитый вспененный полиэтилен, чтобы получить более долговечное, прочное и надежное покрытие, которое уж точно справится с любыми нагрузками.

Классификация

Поропласты на основе полиэтилена классифицируются по следующим признакам:

вид исходного сырья;
способ вспенивания;
способ сшивки.

Для изготовления ППЭ применяются гранулы ПВД и ПНД, а также различные композиции на их основе. Молекулярная структура любой разновидности полиэтилена позволяет получать материалы с прогнозируемыми свойствами.

При производстве пенополиэтилена применяются два метода создания газообразной фазы:

Физический. Это непосредственный впрыск газа (бутана или других легких насыщенных углеводородов) в расплав исходного сырья – наиболее дешевый способ вспенивания. Однако он требует применения специализированного оборудования и соблюдения повышенных предупредительных мер пожарной безопасности.
Химический. В исходное сырье вводятся реагенты, разлагающиеся с выделением газов. Химическое вспенивание может выполняться на стандартном литейном и экструзионном оборудовании. Состав добавок определяется требованиями к плотности и размеру ячеек.

Современные технологии производства позволяют получать различные молекулярные структуры газонаполненного полиэтилена:

Несшитый (НПЭ). Его получают по технологии физического вспенивания. Полиэтилен при этом сохраняет исходную структуру, заданную при синтезе. НПЭ отличается сравнительно низкими прочностными характеристиками и применение его оправдано в условиях незначительных механических нагрузок.
Химически сшитый (ХС-ППЭ). Технология включает в себя следующие этапы: смешивание сырья со вспенивающими и сшивающими реагентами, формирование исходной заготовки-матрикса, ступенчатый нагрев в печи. Термическая обработка приводит к тому, что между полимерными нитями возникают поперечные связи (происходит сшивка), а затем проходит газообразование. Изделия из ХС-ППЭ имеют мелкопористую структуру, матовую поверхность и более высокие в сравнении с продукцией из НПЭ механические показатели: прочность, устойчивость разрывам, упругость, т.е. способность возвращать прежнюю толщину после сдавливания.
Физически сшитый (ФС-ППЭ). Материал не содержит сшивающих добавок, а вместо первой ступени термообработки заготовка-матрикс обрабатывается потоком электронов, инициирующим процесс сшивки. Возможность контролировать количество поперечных связей позволяет варьировать характеристиками материала и размерами ячеек.

В отличие от большинства конструкционных материалов, маркировка пенополиэтилена производится не по показателям прочности, а по средней плотности, т.е отношению веса на единицу объема (кг/м3): 15, 25, 35, 50, 75, 100, … 500, как для примера показано на фото выше.

Метод определения средней плотности описан в ГОСТ 409 – 2017.

Благодаря работе маркетологов отечественному потребителю больше знакомы торговые марки пенополиэтиленов, применяемые, в частности, для трубной теплоизоляции:

Изолон;
Теплофлекс;
Пенолон;
Татфоум;
Хитфом;
Этафом и т. д.

Производство продукции чаще всего регламентируется внутренними стандартами предприятий и техническими условиями. Тем не менее, в России на изготовление теплоизоляционных материалов разработан ГОСТ Р 56729-2015, соответствующий EN 14313:2009.

Преимущества и недостатки

Теплоизоляция для труб из вспененного полиэтилена наделена многочисленными достоинствами:

Высокие теплоизоляционные свойства. Ее применение позволяет снизить теплопотери до 75% и обеспечить жидкости во время транспортировки одинаковую температуру.
Низкая гигроскопичность. Утепленные трубы менее подвержены коррозии, так как защищены от проникновения к их наружным поверхностям влаги из окружающей среды.
Хороший пароизоляционный эффект. На изолируемых вспененным полиэтиленом поверхностях не образуется конденсат, при утеплении труб не нужна дополнительная гидроизоляция.
Способность выдерживать перепады температур в диапазоне от -80 до +95 ºС. Благодаря этому свойству утеплитель может эксплуатироваться в сложных условиях.
Звукоизоляционными качествами. Вспененный полиэтилен поглощает звуки от циркулирующей жидкости в коммуникациях, частично гасит уровень структурного шума.
Небольшой вес. Утепление легкими трубками из вспененного полиэтилена не приведет к значительному увеличению нагрузки на коммунальные сети.
Простота монтажа — специальное оборудование не требуется.
Способность к быстрому восстановлению первоначальной формы после сжатия.
Биологическая устойчивость. Вспененный полиэтилен устойчив к образованию грибковых отложений и плесени.
Инертность по отношению к химическим элементам. Полиэтиленовый утеплитель не теряет своих качествами от контакта с различными строительными растворами, щелочной и кислой средой, поэтому их можно использовать для утепления труб, пролегающих через бетонные конструкции или заглубленных в грунт.
Экологическая чистота. Вспененный полиэтилен не выделяет токсичных веществ, такой утеплитель можно использовать для теплоизоляции труб в общеобразовательных учреждениях, медицинских центрах, технологических трубопроводов пищевых производств и т.п.
Доступная ценойа. За относительно небольшую сумму можно утеплить трубопроводы по всей длине.
Длительный срок службы — не менее 30 лет.

Однако у этого утеплителя есть и три основных недостатка:

Низкая огнестойкость. Вспененный полиэтилен быстро начинает плавиться под воздействием открытого огня и может распространить горение на находящиеся вблизи него конструкции.
Повышенная чувствительность к воздействию ультрафиолета. Вспененный полиэтилен под действием прямых солнечных лучей становится хрупким, крошится и растрескивается. Для компенсации этого недостатка утеплитель с наружной стороны покрывают фольгой.
Низкая механическая прочность. Утеплитель легко повреждается острым предметом, а разрыв может разойтись дальше по длине теплоизоляции. Поэтому повреждения нужно сразу заклеивать армирующим скотчем.

Вспененный полиэтилен – особенности, виды и технология изготовления

Вспененный полиэтилен – изделие с полимерной основой, формируется при соединении газовой смеси углеводородного типа с полиэтиленовой структурой. При этом создается достаточно прочное и эластичное основание с пористым строением. На рынке подобный материал представлен в виде рулонов, жгутов и плит.

Весь доступный сегодня вспененный полиэтилен можно условно классифицировать следующим образом:

Несшитый – носит маркировку НПЭ. Основа представлена расплавленной полимерной массой, которая насыщена газом. При застывании происходит соприкосновение полученной смеси с кислородом, а это приводит к формированию ячеистой структуры. Для этого утеплителя характерны улучшенные показатели тепловой проводимости. Хотя в строительной отрасли подобный материал встречается крайне редко. Преимущественно пенополиэтилен задействуется при изготовлении всевозможнейших упаковок;
Сшитый при химическом воздействии (ХППЭ) – оборудование для изготовления в сшитом и несшитом исполнении является полностью идентичным. Различие тут заключается лишь во внедрении дополнительной обработки за счет перекиси водорода. При этом вспененная основа полиэтилена обретает дополнительную стойкость и получает способность восстанавливать исходное состояние после деформирования;
Сшитый за счет радиационного или физического взаимодействия (ФППЭ) – наиболее дорогая разновидность материала. При сшивании используются выдаваемые специальным излучателем потоки электронов. За счет облучения формируются связи поперечного типа, укрепляют основу на молекулярном уровне. Готовый утеплитель отличается высокой эластичностью, а выдерживаемое им давление достигает 0,035 МПа. Разновидности материала с химическим и физическим сшиванием довольно близки по свойствам, но ФППЭ обеспечивает более плотный контакт с рабочей поверхностью и оперативно восстанавливает свой изначальный вид. Для обустройства напольного покрытия наиболее подходит сшитый вариант, который изготовлен посредством радиационного воздействия.

Производство и особенности пенополиэтилена

Пенополиэтилен изготавливается путем обработки полиэтилена высокого давления (ПЭВД), в который добавляются красители, огнеупорные реагенты и другие углеводородные соединения. Для изготовления используют метод экструзии, в результате которого получается вспененный полиэтилен с большим количеством замкнутых пор с воздухом внутри. После этого материал подвергают термической обработке и вспениванию под температурой 180о, и, в случае необходимости, далее проводится сшивка готового материала.

Сшитый пенополиэтилен изготавливается радиационным или химическим путем. Полиэтилен, катализаторы реакций и антиокислительные вещества плавятся, доводятся до термопластического состояния, а после этого формируются листы, которые сшиваются между собой. Несшитый пенополиэтилен образуется за счет вспенивания пропан-бутановой смесью или фреонами обычного полиэтилена.

Особенности материала

Среди главных особенностей пенополиэтилена необходимо выделить следующие:

Отличные показатели теплопроводности, позволяющие использовать пенополиэтилен для теплоизоляции. Показатели теплопроводности вспененного полиэтилена — 0.037 Вт/м*К
Пониженная гигроскопичность. Данное свойство позволяет использовать материал в качестве защитного барьера от жидкостей и влаги.
Качественная звукоизоляция. Физические свойства материала позволяют использовать его в качестве звукоизоляции не только в строительстве, но и в машиностроении.
Допустимый диапазон температур эксплуатации — 240 градусов.
Прочность и износостойкость. Материал не подвержен воздействию биологически агрессивных сред, насекомых и других внешних факторов.

Отметим интересный факт: вспененный полиэтилен толщиной в 1 см с легкостью заменяет 15-см кладку кирпича или 5 см слой минеральной ваты.

Виды полиэтилена

На данный момент промышленность выпускает большое количество марок полиэтилена, отличающихся способом производства и свойствами:

ПЭ высокого давления – ПВД;
ПЭ среднего давления – ПСД;
ПЭ низкого давления – ПНД;
ЛПВД – линейный высокого давления, устойчивый к ультрафиолету и агрессивным веществам, но менее прочный, поэтому его соединяют послойно.
ЛПВД низкого давления имеет схожие характеристики, но материал сам по себе прочный, устойчив к ударным нагрузкам и сжатию. Применяются подобные технологии для производства бытовых емкостей, которые способны выдержать низкое и среднее давление.

Линейные марки ПЭ практически не разлагаются в окружающей среде, поэтому упаковочные изделия подлежат специальной утилизации, чтобы не нарушать экологию.

Кроме вышеописанных видов есть специальные материалы, которые применяются в строительстве. Это сшитый и несшитый полиэтилен.

Сшитый

«Сшивание» значительно изменяет свойства материала Сшивка – это технология, которая увеличивает прочностные характеристики полиэтилена, формула которого CH2. Молекулы при химической реакции образуют трехмерную ячеистую сетку, так как из них уходит водород, а углерод соединяется между собой. Есть понятие – степень сшивки. Это соотношение «сшитых» молекул и общего их количества.

Есть три способа сшить ПЭ:

Физический. В процессе сшивки исходный материал подвергается воздействию рентгеновскими лучами. Метод ненадежен, так как изделия имеют неравномерную степень сшивки из-за плохого проникновения лучей по всей толщине. Также изделия марки PEX-C не способны возвращать прежнюю форму при деформациях. При низких температурах изделия трескаются.
Химический, который выполняется с помощью азотных (марка PEX-D) и силановых (PEX-B) радикалов. Метод также не получил распространения из-за несовершенства изделий. Степень сшивания 65%, что очень мало.
Пероксидный метод (PEX-A). Используется перекись водорода при высоких температурах. Позволяет получить максимально возможную степень сшивки – 85%.

Сверхвысокомолекулярный ПЭ

Сверхвысокомолекулярный ПЭ обладает высокой морозостойкостью и ударопрочностью Материал, имеющий исключительные свойства, применяющийся в экстремальных условиях:

высокая морозостойкость;
устойчивость к коррозии;
стойкость к абразивному воздействию;
низкий коэффициент трения;
ударопрочность;
инертность к химическим веществам.

Хлорсульфированный полиэтилен (ХПС)

Добавки сернистого ангидрида и хлора позволяют получить каучукоподобный ПЭ, который имеет повышенные термостойкие свойства, а также устойчивость к внешним воздействиям окружающей среды. Используется:

для производства клея и герметиков;
для производства износостойких напольных покрытий;
в производстве красок для бетона и металла.

Материал способен растворяться в уксусной кислоте и хлорированном углеводороде.

Переработка отходов

Для утилизации отходов пенополиэтилена используются те же технологии, что и для невспененного — термомеханический и термохимический рециклинг, или пиролиз.

Главная особенность газонаполненных полимеров – низкая плотность – вносит коррективы в технологию. При переработке отходы ППЭ спрессовываются в специализированных машинах – термокомпакторах.

На рынке оборудования можно найти устройства со степенью прессования до 90:1. Брикетированный в компакторах ППЭ можно загружать в экструдер или термическую печь, использовать в качестве сырья для получения полиэтиленового воска.

Из чего и как производится листовой пенополиэтилен?

В качестве исходного сырья для получения вспененного полиэтилена может использоваться как полиэтилен высокого, низкого, так и среднего давления. К основному материалу добавляются также красители, различные реагенты и присадки. Основным способом получения листового пенополиэтилена является экструзия, при этом на выходе из фильеры (экструзионной головки) полимер практически полностью приобретает желаемую форму (ширину и толщину).

Используя различные способы вспенивания, можно получить как «сшитый», так и «несшитый» пенополиэтилен:

«сшитый» получают химическим (путём добавления к исходному полимеру вспенивающих и сшивающих реагентов) или радиационным (воздействуя на полимер пучком электронов) способами. В результате материал приобретает сетчатую, поперечносвязанную или пространственную молекулярную структуру. Листы «сшитого» вспененного полиэтилена характеризуются более высокими температурами эксплуатации (до 200°С) и достаточной прочностью;
для получения «несшитого» вспененного полиэтилена в камеру материального цилиндра, в которой происходит плавление полимера, подаётся изобутан, фреон или пропан-бутан. Строение молекул после подобного взаимодействия с газом не изменяется. Однако полученный таким образом вспененный материал обладает меньшим весом по сравнению со своим «сшитым» аналогом. По свойствам он схож с обычным полиэтиленом и также может использоваться при температуре не выше 80°С.

С целью придания листам пенополиэтилена каких-либо дополнительных свойств, на них наносят одностороннее или двухстороннее покрытие. Например, при помощи фольгирования их наделяют способностью отражать прямые солнечные лучи или тепловую энергию.

Возможно также нанесение на лист пенополиэтилена акрилового клея, что значительно облегчит крепление его к каким-либо поверхностям. Заключительным этапом является нарезка листов в нужный размер.

Особенности пенополиэтилена

Низкая теплопроводность. Это позволяет использовать его для обустройства слоев теплоизоляции зданий и сооружений.
Разнообразие ассортимента. Пенополиэтилен может быть «простым», фольгированным, армированным (например, стеклотканью, применяется для теплиц), входить в состав других материалов. При введении в исходный состав различных компонентов можно придать конечному продукту требуемые характеристики (прочность, морозоустойчивость и ряд других).
С точки зрения экологии – материал чистый, так как применение фреона технологией изготовления не предусмотрено.
Хорошие водоотталкивающие свойства. Вспененный полиэтилен хорошо подходит для защиты поверхностей, подвергающихся постоянному воздействию жидкостей.
Простота работы с материалом.
Высокие звукоизоляционные качества.
Пенополиэтилен способен снижать вероятность воспламенения других материалов. Например, часто используется для защиты древесины.
Некоторые виды продукции могут эксплуатироваться в диапазоне температур =240 0С (от — 60 до + 180).
Возможность ламинирования практически любым материалом (пленками, лавсаном, бумагой и другими). Благодаря этому применяется повсеместно.
Долговечность, эластичность, износостойкость. Не повреждается насекомыми, грызунами, плесенью или грибком.
Невысокая цена на продукцию, что делает ее доступной для семей с любым доходом.

сравнение теплоизоляционных свойств

Применение

Для упаковки товаров различного назначения, в качестве прокладочного слоя

Это особенно важно для обеспечения безопасности транспортировки товаров. Материал выпускается толщиной от 0,5 мм до 2 см, что позволяет его использовать универсально

В качестве экранов для отражения тепла

Это свойство используется, например, при отделке саун (парилок), холодильных камер. На предприятиях оборонного назначения. Такой на вид непрочный материал является, например, «составной частью» бронежилетов. Ну и самое распространенное использование – для снижения теплопотерь различными конструкциями (тепловая изоляция): здания и сооружения, трубопроводы и колодцы инженерных коммуникаций, резервуары и кессоны, вентканалы и технологические шахты.

Кстати, изделия с односторонним фольгированием отлично подходят для крепления на стену сзади радиаторов отопления, так как этим усиливается теплоотдача в помещение (эффективность приборов при этом повышается на 1/3). А вот фольгирование с обеих сторон – отличный вариант для утепления кровли. Отражают как тепло, поднимающееся изнутри здания, так и тепловую энергию солнечных лучей.

Учитывая разнообразный ассортимент продукции, невозможно перечислить все виды изделий. Но ориентировочные цены на некоторые ее разновидности привести уместно.

Продается в рулонном исполнении. Толщина материала лежит в пределах от 2 до 10 мм.

Цена – от 23 руб/м2.

Маты дублированные

Толщина от 1,5 до 4 см. Удобны для теплоизоляции ровных поверхностей на больших площадях. Соединяются термическим способом, что позволяет не заниматься дальнейшей герметизацией шва.

Цена – от 76 руб/м2.

Пенофол

Для обустройства слоев тепло- и пароизоляции. В рулонах, с перфорацией. Имеется самоклеющееся покрытие. Толщина материала от 3 до 10 мм, длина в рулоне – от 15 до 30 м при стандартной ширине 60 см.

Цена – от 1 200 до 1 500 руб/рулон.

Вилатерм

Теплоизоляционный уплотнительный жгут сечением 6 мм. Применяется в интервале температур от — 60 до + 80 0С. Для звуко- и теплоизоляции вентканалов, оконных и дверных проемов (например в шведской технологии утепления), системы дымоудаления и многого другого.

Цена – от 3,12 руб/п.м.

Сфера применения

Жгут используется для стыков швов здания

Высокие изоляционные характеристики ППЭ шнуров разных видов позволяют широко применять их с целью защиты от чрезмерной влаги, сильного шума, тепловых потерь. Они могут защищать детали большинства строительных конструкций от действия конденсата, коррозии, обеспечить экономию денежных средств на отопление жилого дома.

ППЭ шнуры разной толщины имеют такие назначения:

диаметр 6 — 12 мм подходит для обустройства промышленных половых покрытий с целью заполнения деформационных швов;
диаметр 2 — 20 мм нередко применяют для теплоизоляций стыков, щелей оконных рам, балконов и наружных дверей;
диаметр 20 — 60 мм используется во время строительства стен зданий с целью заполнения швов между панелями, а также зазоров между бревнами в деревянных постройках.

Жгуты для теплоизоляции оконной рамы

Строительство, ремонт, реконструкция помещений:

для надежной изоляции стыков отдельных деталей строительных конструкций;
звукоизоляции разных видов стен, перекрытий;
в качестве уплотнителя во время установки окон, дверей.

В заводском массовом производстве:

приборов, аппаратов;
вентиляционных, холодильных установок;
автомобилей;
спортивного инвентаря, средств для спасения;
обувной, ортопедической продукции;
изделий из кожи, мягкой мебели (для обивки поверхностей) и т.д.

В бытовых условиях для фиксации и утепления:

при упаковке товаров для защиты от внешних механических повреждений при перевозке;
как надежный уплотнитель во время монтажа бытовых кондиционеров;
при конструировании частных подземных коммуникационных устройств;
для утепления окон и дверей (уплотнения отдельных элементов) на холодный зимний период;
украшения интерьеров помещений.

Независимо от области использования уплотнительных шнуров, технология применения одинакова:

Жгут укладывается в отдельный шов. Механическое сжатие составляет в среднем 30%

Важно следить за тем, чтобы остающаяся для наполнения герметиком часть шва равнялась его ширине или соотносилась с ней в пропорции 1:2.
Герметизация шнура выполняется ровным слоем, без образования пропусков, пузырей. Чтобы внешний вид объекта стал безупречным, предварительно на края шва укладывают малярный скотч

Его убирают сразу же после выравнивания герметика.

Заключение

На российском рынке ППЭ с 2010 года наблюдается непрерывный рост. За это время отечественные производители практически полностью вытеснили зарубежных конкурентов, поскольку их продукция не отстает ни по качеству, ни по марочному составу.

Главной отраслевой проблемой считается постоянный рост цен на сырье. Поэтому сегмент ППЭ представляет значительный интерес для производителей вторичной гранулы хорошего качества.

Вспененный полиэтилен — все более распространенный материал в строительстве, использующийся как утеплитель для труб, пола и стен, для шумоизоляции. Его относительно низкая стоимость позволяет использовать ППЭ в других видах промышленности, изготавливая различные изделия и предметы.