Вспененный полиэтилен

Вспененный полиэтилен в широком доступе появился относительно недавно, его открытая история применения насчитывает не более полутора десятков лет, хотя в промышленности, особенно западной, пенополиэтилен используется в производственных и строительных технологиях без малого полвека.

Что собой представляет вспененный полиэтилен

Полиэтилен хорошо известен своей уникальной стойкостью к всевозможным органическим и минеральным агрессивным веществам, механической нагрузке, ударным, гнущим и крутящим усилиям. Полиэтиленовая пленка, трубы, прессованные из полиэтилена изделия, казалось бы, могут прослужить целую вечность.

Вспененный полиэтилен после обработки газом в экструдере не просто насыщается пузырьками, он меняет свою механическую структуру, из сложного многослойного монолита получается пространственная пузырьковая матрица, 96-98% объема которой приходится на газ.

Не теряя способности противостоять агрессивным соединениям и патогенной микрофлоре, вспененный полиэтилен приобретает новые свойства:

• Высокая пластичность, способность удлиняться под нагрузкой без разрыва;
• Прекрасная тепло и звукоизоляция;
• Минимальное водопоглощение.

Особое свойство вспененного полиэтилена

За последние несколько лет упаковка из вспененного тонколистового полиэтилена, мягкие тарные вкладыши фактически вытеснили гофрокартон, пузырчатую пленку, пенопластовые гранулы. Вспененная полиэтиленовая пленка идеально подходит в качестве упаковки.

Мало того, в Евросоюзе в пленочную упаковку из вспененного полиэтилена фасуют хлеб, овощи, фрукты, в общем, всю номенклатуру пищевых товаров и продуктов. Никому бы и в голову не пришло упаковывать продовольственные товары в пенополиэтилен, если бы материал не соответствовал самым жестким санитарно-гигиеническим требованиям.

Оставаясь надежным и качественным теплоизолятором, вспененный полиэтилен сохраняет способность пропускать водяные пары, поэтому овощи не гниют, а хлеб не плесневеет.

Уже за одно это качество полиэтиленовый утеплитель высоко ценится в строительстве и промышленном производстве, тогда как ближайший конкурент полиэтилена — вспененный полипропилен, обладая пористой структурой, для паров остается практически непроницаемым.

Чем еще ценно свойство пропускания паров? Везде, где существует перепад температур от нулевых и отрицательных до положительных, от +10^оС и выше, на металлической поверхности выпадает конденсат. Поэтому для теплоцентралей, водопроводных труб идеальным решением считается защита теплоизоляционными трубками из вспененного полиэтилена.

По другим характеристикам и параметрам вспененный полистирол от полиэтилена отличается не столь существенно, пенополипропилен обладает большей прочностью, жесткостью, выдерживает большую контактную нагрузку и, по отзывам специалистов, лучше всего подходит для наружных работ по утеплению зданий. Все, что подлежит утеплению внутри жилого помещения, остается за пенополиэтиленом. Особенно, если вспомнить, что в технологии производства пенополистрола и пенопласта используются токсичные стирол и толуол.

Тем более что современная химия давно освоила выпуск модифицированного варианта вспененного полиэтилена, который, лишь немногим уступая пенополистиролу по прочности, обладает на 20-30% более высокими теплоизолирующими характеристиками.

Два варианта вспененного полиэтилена, характеристики материала

Для производственных и строительных целей выпускают два сорта пеноматериала — сшитый – «СПЭ», «ППЭ», и несшитый, обозначаемый чаще всего как «НПЭ». Основное отличие заключается в технологии производства, как следствие, появляется небольшая разница в технических характеристиках. Характеристики вспененного полиэтилена в зависимости от способа производства приведены ниже:

• Плотность СПЭ составляет 33 кг/м³, для НПЭ – стандарт составляет 25 кг/м³;
• Паропроницаемость для СПЭ находится в пределах 0,0012 мг/м*ч*Па, для несшитого эта величина составляет не менее 0,0003 мг/м*ч*Па;
• Статическая прочность на распределенное сжатие составляет 0,035 МПа и 0,011Мпа, для сшитого и несшитого материала соответственно.

Кроме того, у СПЭ выше диэлектрическая проницаемость, на 40% больше диапазон рабочих температур. Сшитый полиэтилен легко выдерживает температуру кипящей воды, тогда как несшитый плавится уже при 85^оС.

Отличия заметны даже для неискушенного строителя. Несшитые марки пенополиэтилена в два-три раза лучше пропускают водяной пар, поэтому пищевую упаковку делают именно из такого сорта материала. Легкая сминаемость обеспечивает отличное поглощение ударов и встряски, примерно на уровне вспененного пенополиуретана. Даже если попытаться умышленно порвать тонкий НПЭ, сделать это будет крайне сложно, материал будет тянуться, словно каучуковый слой.

Сшитый ППЭ по характеристикам ближе к вспененному ПВХ пластику, его плотность и механическая прочность выше, чем у несшитого. Соответственно, материал можно использовать в качестве подкладочного даже при высокой механической нагрузке.

Свойства и характеристики сшитых-несшитых ПЭ

Отличия в технологии производства заключаются в том, что несшитый пенополиэтилен в процессе вспенивания смесью газов никаким другим способам обработки не подвергается. Залитая в форму вспененная масса застывает под давлением, и все. В результате быстрого и равномерного охлаждения вспененный полиэтилен, фото, превращается в насыщенную мельчайшими пузырьками массу, достаточно мягкую и податливую.

Определенное количество газовых пор в НПЭ соединены между собой, что и объясняет способность проводить пар. Причиной высокой пластичности является структура молекулы полиэтилена, это длинные молекулы из отдельных «кусочков» этилена, боковых связей нет, поэтому материал ведет себя подобно природному каучуку.

В сшитом ППЭ специальной обработкой добиваются эффекта «вулканизации», появляются боковые связи, и вспененный полиэтилен становится похожим на современную резину.

Используются два способа обработки:

• Добавление в состав газовых агентов катализаторов;
• Обработка расплавленной и газонасыщенной матрицы жестким электромагнитным излучением.

Оба способа являются абсолютно безвредными, поэтому сшитый ППЭ отличается от НПЭ только механическими и теплотехническими характеристиками. Гораздо более важным фактором считается правильный выбор газового агента, которым насыщают полиэтиленовый расплав.

Не все так просто со вспененным полиэтиленом

Безопасность вспененного материала и его соответствие санитарно-гигиеническим нормам в значительной степени зависит от правильного выбора газообразующего агента. Для производства возможно использование нескольких видов газа:

• Воздушно-озоновая смесь, самая дешевая, безопасная и простая в подготовке к использованию, но и одновременно самая неэффективная. Степень расширения воздуха невелика, да и размер пор отличается друг от друга. Применяется для вспенивания несшитых полиэтиленов;
• Смесь газов пропана и бутана дает пенополиэтилен среднего качества, можно использовать для производства обоих типов ППЭ. Из недостатков – высокая горючесть материала;
• Наиболее высокое качество пор обеспечивают фреоны. Холодильные агенты используются в производстве пенополиэтиленов с момента их изобретения.

На сегодняшний день из-за повсеместного запрещения использования фреонов вспененные полиэтилены на их основе производятся только в Китае и некоторых странах Юго-Восточной Азии, Бразилии. Качество даже несшитого полиэтилена, изготовленного с использованием фреона, в разы выше, чем у пропан-бутановых пенополиэтиленов, не говоря уже о марках СПЭ. Поэтому подобные материалы охотно используются для теплоизоляции самых разных строительных объектов, от бань до теплоцентралей, в том числе как утеплитель для труб из вспененного полиэтилена.

Фреон при контакте с открытым огнем может выделять токсичные и ядовитые соединения, но при этом хорошо блокирует очаг возгорания, поэтому фреоновый пенополиэтилен используют вне жилых помещений. Материал на основе смеси ПБ воспламеняется очень легко и быстро, и остановить горение достаточно сложно, но при этом обладает наилучшими показателями цена-качество.

Чем вспененный полиэтилен отличается от винила и полиуретана

Серьезную конкуренцию пенополиэтилену составляет вспененный винил, лишь немногим уступающий ППЭ по основным показателям. Пластик из ПВХ и листовой вспененный ПВХ широко используется в качестве:

• Обшивочного изолирующего материала стен;
• Декоративной отделки стен, изготовления перегородок, обустройства интерьера;
• Облицовки для мебели, шкафов;
• Изготовления вентиляционных труб.

Пеновинил обладает высокой химической стойкостью, хорошей теплоизоляцией и стойкостью к ультрафиолету. Вспененный листовой ПВХ не может конкурировать с ППЭ в условиях сильной жары и мороза, в этом случае пенополиэтилен более предпочтителен.

Второй конкурент, пенополиуретан, вытесняет ППЭ из областей, где требуется высокая адгезия и повышенная прочность вспененной матрицы. Например, для паропроводов с высокой температурой теплоносителя теплоизоляция для труб из вспененного полиэтилена заменяется на полиуретановую.

Но при этом долговечность пенополиуретана на порядок ниже, чем у пенополиэтилена. Если, помимо высокой температуры, коммуникации подвергаются еще и механическим нагрузкам, например, из-за теплового расширения металла, в такой ситуации используются теплоизоляционные трубки из вспененного каучука.

Области применения вспененного полиэтилена

Наиболее важная область применения ППЭ относится к теплоизоляции помещений. Промышленность выпускает целый ряд листовых гибких материалов, толщиной от 5 до 15 мм, однослойных, двухслойных, с фольгированным покрытием и без него. Все они используются для отделки и теплоизоляции жилых помещений.

Вторым направлением использования остается тарный материал. Инертность и прочность вспененной матрицы позволяет изготавливать все виды тары, от овощных и рыбных ящиков до одноразовых лотков и упаковочной пленки.

Третье направление связано с использованием амортизирующих качеств ППЭ, вспененные листы считаются одним из лучших подкладочных материалов для сборки напольного покрытия.

Заключение

Вспененный полиэтилен в будущем может уверенно вытеснить все существующие марки пенополимеров, как это произошло с упаковочным материалом. Потребительский рынок все больше ориентируется на использование безопасных пластиков, а в этом вопросе равных полиэтилену практически нет. Тем более что химия с помощью новых добавок и катализаторов уже сегодня способна сделать ППЭ практически негорючим и термостойким.

• Жидкое стекло и его применение
• Сколько досок в кубе
• ДВП или оргалит
• Штукатурка короед своими руками