Вспененный полиэтилен что это

Вспененный полиэтилен (или пенополиэтилен ППЭ, expended polythene EPE) – это получаемый на основе полиэтилена материал с закрыто-пористой структурой, относящийся к классу газонаполненных термопластичных полимеров, называемых также пенополимерами или термопластами. Вспененный ПЭ находит применение как отличный изолятор в отношении тепла, жидкостей, шума и пара.

Особенности вспененного полиэтилена

Появление вспененного полиэтилена на рынке полимерной продукции произошло уже около 50-ти лет назад. Это дало толчок производству качественно новых изоляционных материалов и поменяло взгляд, как на строительство, так и на изготовление продукции широкого ассортимента для различных сфер человеческой деятельности.

Основные свойства

Технические характеристики вспененного ПЭ являются синтезом свойств полиэтиленов, мягких эластичных материалов с низкой температурой плавления, и вспененных веществ с их легким весом и низкой теплопроводностью:

• Как и обычный полиэтилен, вспененный ПЭ — горючий материал, максимальная температура эксплуатации которого не должна превышать +102°С. При более высоких показателях он будет плавиться.
• При низких температурах, даже при понижении до -60°С вспененный полиэтилен будет сохранять все свои свойства, включая прочность и эластичность.
• Теплопроводность этого продукта очень мала, она составляет 0,038-0,039 Вт/м*К, что дает изделиям из него особенно высокий коэффициент теплоизоляции.
• В прямом контакте с водой вспененный ПЭ поглощает ее не более чем на 1-3,5% своего объема в месяц.
• Вспененный полиэтилен очень стоек к химически активным средам, в частности к масляным и бензопродуктам.
• Не разрушается в биологически активной среде (не гниет, не поддается действию бактерий и грибка).
• Отлично поглощает звуки, благодаря чему ППЭ может использоваться для шумоизоляции.
• Абсолютно нетоксичен, даже в процессе горения.
• Легко транспортируется и монтируется,
• Износостоек и долговечен до 80-ти – 100 лет службы.

ИНТЕРЕСНО! По теплопроводности и, соответственно, возможностям теплоизоляции, вспененный полиэтилен может стать отличной альтернативой многим популярным теплоизоляторам: ППЭ толщиной 1 см может заменить 5 см минеральной ваты либо 15 см кирпичной кладки.

Недостатки

Отрицательным свойством вспененного ПЭ является его непереносимость ультрафиолетовых лучей. Прямое попадание солнечного света действует на него разрушительно, поэтому как хранение, так и использование вспененного полиэтилена должно проходить в защищенных от света местах. Иначе сам материал должен содержать защиту, хотя бы в виде светонепроницаемой пленки.

Виды

На сегодняшний день изготавливается множество видов вспененного полиэтилена, различающихся следующими параметрами:

1. Типом базового полиэтилена:

1. Из полиэтилена высокого давления (ПВД),
2. Из полиэтилена низкого давления (ПНД) и др.

Молекулярной структурой:

Несшитый вспененный ПЭ, вспениваемый физическими газообразователями. Сохраняет изначальную молекулярную структуру полиэтилена.

Сшитый химическим либо физическим способом. Имеет модифицированную структуру молекулярных связей, а также гораздо большую устойчивость к механическим и температурным нагрузкам, влаге и химическим реагентам.

Структурой самого изделия:

Пенообразный,

Порообразный,

Сотовый.

Кроме этого, для удобства использования вспененный ПЭ может производиться в разных формах: листовой, плиточный, в виде трубки, пленки и т.п. и с покрытиями из различных материалов (фольга и др.)

Область применения

Вспененный полиэтилен имеет широкое применение в качестве изолирующего и сохраняющего тепло материала, что объясняется высотой показателей по всем его техническим характеристикам, разнообразностью производимых форм, а также сравнительной дешевизной его производства:

• Как тепло-, звуко- и гидроизоляция элементов различных строительных конструкций (фундаментов, полов, стен и кровли, вентиляционных систем),
• Как изолирующий материал в автомобиле- и приборостроении (для отделки салона автомобилей, судовых кают, шумоизоляции военной техники),
• Для уплотнения элементов дверей, стеклопакетов, подложки под ламинат и в сочетании с другими изолирующими продуктами,
• Как формообразующий и изолирующий материал в производстве спортивного инвентаря, рюкзаков и защитных шлемов,
• В качестве транспортировочной упаковки для обуви, различного оборудования, бытовой техники и многого другого.

Вспененный полиэтилен
(пенополиэтилен)

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 о С 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/м 3 , для НПЭ – стандарт составляет 25 кг/м 3 ;
• 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 о С.

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.

Материал, который НЕ проводит электричество, НЕ пропускает воду, НЕ выделяет вредную «химию», НЕ дает теплу покинуть пределы помещения. Четыре частицы «не» описывают свойства одного из лучших теплоизоляторов современности — вспененного полиэтилена или пенополиэтилена (ППЭ). Для того чтобы получить материал, над ПВД (полиэтилен высокого давления) проводили массу опытов — его насыщали газами, подвергали диффузии, расплавляли, смешивали с присадками. Результат оправдал затраченные усилия, получился материал, удовлетворяющий множеству запросов.

Что такое вспененный полиэтилен, виды материала, технологии производства

Вспененный полиэтилен — это полимерный материал, получаемый введением углеводородной газовой смеси в структуру полиэтилена, в результате чего получается пористый, пластичный и прочный полимер с ячеистой структурой. Выпускается он в форме листов, жгутов и рулонов.

Весь производимый на сегодняшний момент вспененный полиэтилен делится на три вида:

1. Несшитый (НПЭ). Самый дешевый из линейки вспененного полиэтилена. Его выпуск Европа наладила еще в конце прошлого века. Расплавленную в экструдере полимерную массу насыщают газом, как правило, бутаном. При заливке в форму полиэтилен попадает в зону атмосферного давления, пузырьки газа пытаются выйти на поверхность, и, застывая, образуют ячеистую структуру. Несшитый пенополиэтилен — хороший теплоизолятор, но из-за малой плотности и рыхлой крупнопористой структуры изделия из него редко используют в строительстве. В основном материал идет на изготовление упаковки.
2. Сшитый химическим способом (ХППЭ). Оборудование для производства вспененного полиэтилена ХППЭ используется то же, что и для несшитого, но при этом в технологию вводят дополнительную обработку перекисью водорода. Это убирает все недостатки присущие несшитому полиэтилену — материал становится плотнее, ячейки меньше, полимер может восстанавливать свою первоначальную форму после деформации.
3. Сшитый физическим или радиационным способом (ФППЭ). Самый дорогой из вспенненых полиэтиленов. Сшивка молекул полимера происходит за счет потока электронов, испускаемых излучателем. Облучение образует поперечные связи, укрепляющие молекулярную сетку пенополиэтилена. На выходе получают эластичное мягкое полотно с гладкой поверхностью, способное выдерживать давление до 0,035МПа. У физически и химически сшитого ПЭ близкие характеристики, но ФППЭ быстрее восстанавливает форму после нагрузки и лучше прилегает к уплотняемым формам. Подложку для пола делают из вспененного полиэтилена, изготовленного радиационным способом.

Технические характеристики

Основные свойства и характеристики вспененного полиэтилена следующие:

• Плотность ППЭ зависит от способа его производства и составляет: для ФППЭ и ХППЭ — от 33 кг/м3 до 300-500 кг/м3. Несшитый ППЭ значительно легче. Согласно ТУ, его плотность должна быть не менее 20 кг/м 3 , но по факту, продается материал с плотностью 12-18 кг/м3.
• Температура применения (у разных производителей) колеблется в пределах ± 10 0 С, но в среднем, границы его рабочих температур – от — 60 0 С … + 75 0 С. При отсутствии контакта с воздухом ФППЭ и ХППЭ могут кратковременно использоваться при температурах до +150 0 С (несшитый до +100 0 С). Если использовать ППЭ при температурах ниже — 60 0 С, то материал становится хрупким, а его остаточная деформация увеличивается до 35-40%.
• У вспененного полиэтилена, как и у всех полимеров с закрытопористой структурой, низкий коэффициент теплопроводности, составляющий 0,03-0,38 Вт/м*К. Изоляция из вспененного полиэтилена по своим теплосберегающим характеристикам уступает только пенополиуретану.
• У сшитого и несшитого ППЭ разная паропроницаемость. Для несшитого — этот показатель находится в пределах 0,003 мг/м*ч*Па, для сшитого почти в три раза меньше — 0,001 мг/м*ч*Па.

Изделия из пенополиэтилена и область их применения

• Фольгированный пенополиэтилен — продается в рулонах шириной 1,0-1,2 метра. Представляет собой утеплитель из химически сшитого вспененного полиэтилена, покрытого полированной алюминиевой фольгой. Применяется для теплоизоляции стен, промышленного оборудования, инженерных систем. Самые популярные из модификаций: «А» (фольга с одной стороны), «В» (двухстороннее фольгирование), «С» (одна сторона — фольга, на другой — клеевое покрытие), «ALP» (одностороннее фольгирование с защитной пленкой), «Пенофол» (вспененный полиэтилен с перфорированным покрытием из фольги).

• Скорлупы для труб представляют собой трубные оболочки с четко выдержанным внутренним диаметром. Могут выпускаться с готовым технологическим разрезом по всей длине (для смонтированных труб) или без разреза. Оболочки для труб, проходящих на открытом воздухе, изготавливают в защитном полимерном покрытии. Используются в качестве теплоизоляции инженерных систем ГВС и систем кондиционирования. Выпускаются с наружным диаметром 6-114 мм, толщиной вспененного полиэтилена 6-25 мм.

• Компенсационные маты — используют в качестве амортизирующей теплоизоляции в местах поворотов трубопроводов ГВС, для тепло- и шумоизоляции стен, перегородок, полов. Получают маты путем склеивания полотнищ вспененного полиэтилена. Процесс происходит при высоких температурах, поэтому тело демпфирующего мата представляет собой неразрывную структуру, устойчивую к внешним повреждениям. Маты компенсационные из вспененного полиэтилена поставляются листами, стандартный размер — 1х2 м, толщина от 10 до 100 мм.

• Жгуты — цилиндрический уплотнитель из вспененного полиэтилена, выпускаются изделия с наружным диаметром Ø 6-120 мм. 1. Жгуты Ø 6-12 мм закладывают в температурные швы бетонных полов. Ø 12-20 мм уплотняют зазоры между стеной и коробками дверей или окон. Ну а самыми большими в сортаменте жгутами Ø 20-60 мм заполняют стыки в стенах панельных домов.

• Подложка — изготавливается из физически и химического сшитого ППЭ. Выпускается в рулонах шириной до 3 метров и толщиной 2-5 мм. Подложка из вспененного полиэтилена используется в качестве подкладочного слоя между стяжкой и ламинатом.

• Упаковочный пенополиэтилен. На упаковку идет, как правило, несшитый пенополиэтилен в виде рулонов и пакетов разного размера и толщины (0,5-20 мм). Но встречается и тара, изготовленная под заказ — различные вкладыши, защитные уголки. Пакеты из вспененного пенополиэтилена — наиболее популярный тип упаковки. Они не пропускают воду, прочны, амортизируют удары и снижают вибрацию груза во время перевозок. Чтобы сделать пакет более прочным и улучшить его теплоизолирующие свойства, сверху его покрывают металлизированной пенопропиленовой или обычной пленкой, капроном, крафтбумагой. Упаковочный материал из вспененного полиэтилена используется для перевозки электротехники, мебели, посуды, обуви.

Преимущества и недостатки

О плюсах материала:

• Как и у всех вспененных полимеров, у ППЭ низкий коэффициент теплопроводности — 0,035 Вт/(м·град).
• У материала неплохие амортизирующие свойства. Из вспененного полиэтилена делают: упаковку (плотность 25-33 кг/м3), подложку для пола (плотность 300 кг/м3), прокладки для оборудования (300-500 кг/м3).
• Вспененный полиэтилен обладает диэлектрическими свойствами, поэтому из самозатухающего ППЭ делают электрическую изоляцию высокочастотных кабелей. Диэлектрическая проницаемость ППЭ находится в пределах 1,4…1,5 (вода — 81, вакуум — 1).
• ППЭ — инертный материал, не вступающий в химические реакции.
• А еще это легкий и непромокаемый материал, его не едят насекомые и мыши. И самое главное — он недорогой.

Есть у него и недостатки:

• Фольгированный ППЭ будет работать как теплоизоляция только если перед слоем фольги будет хотя бы 2-3 см воздушной прослойки.
• Выше 100 0 С материал начинает плавиться, а затем и гореть. Использовать его можно только в помещениях с высокой удельной пожарной нагрузкой.

Безопасность вспененного полиэтилена

Полиэтилен — один из самых стабильных соединений на планете. Из гранул полиэтилена, что идут на изготовление теплоизоляции, делают канистры и бутылки для воды, упаковку для пищевых продуктов, трубы водопровода.

На бытовом уровне, если использовать его в диапазоне рабочих температур, вспененный полиэтилен безвреден. Опасность ППЭ представляет при нагревании свыше 110-120 0 С.

При горении он выделяет уксусную кислоту, формальдегид, оксид углерода.

Период распада материала около 200 лет. Это, с одной стороны, делает его одним из самых долговечных материалов (что хорошо). Но с другой стороны полиэтилен, как и пластик — настоящее бедствие для земной экологии, так как скапливается большое количество отходов вспененного полиэтилена.

Основные бренды на современном рынке

Производители отечественного вспененного полиэтилена: Тепофол, Вилатерм, Изолон, Energoflex (ROLS ISOMARKET), Thermaflex, Полифом, Пенофол, Порилекс.

Европейские и американские производители вспененного полиэтилена: DOW, Sealed Air, Pactiv, TROCELLEN, EPE Corporation Group, Alveo.

Каждый год в мире изготавливается до 185 тысяч тонн вспененного пенополиэтилена. Это немало. Несмотря на то, что этот рынок считается сравнительно молодым, темпы выпуска ППЭ уже обогнали в скорости производство пленки —крупнейшего сегмента полиэтилена ПВД. Ожидается, что рост потребления этого теплоизолятора будет расти и дальше за счет вытеснения более дорогих заменителей и применения вспененного полиэтилена в областях, где он ранее не использовался — в электротехнике, туристическом снаряжении и др.