Вспененный полиэтилен

Материал, который НЕ проводит электричество, НЕ пропускает воду, НЕ выделяет вредные «химикаты» и НЕ позволяет теплу выходить из помещения.  Четыре «нет» описывают свойства одного из лучших современных изоляторов — вспененного полиэтилена или пенополиэтилена (ППЭ). Для получения материала был проведен ряд экспериментов с ПВД (полиэтиленом высокого давления) — его насыщали газами, подвергали диффузии, плавили и смешивали с добавками. Результат стоил затраченных усилий, материал отвечает многим требованиям.

Что такое вспененный полиэтилен, виды материала, технологии производства

Пенополиэтилен — это полимерный материал, получаемый путем впрыскивания смеси углеводородных газов в структуру полиэтилена, в результате чего образуется пористый, пластичный и твердый полимер с ячеистой структурой. Он выпускается в виде листов, пачек и рулонов.

Все вспененные полиэтилены, производимые сегодня, делятся на три типа:

1. Не сшитый (NPE). Это самый дешевый из ассортимента пенополиэтилена. Его наследие было заложено Европой в конце прошлого века. Полимерная масса, расплавленная в экструдере, насыщается газом, обычно бутаном. При заливке в форму полиэтилен попадает в зону атмосферного давления, пузырьки газа пытаются выйти на поверхность и при застывании образуют ячеистую структуру. Сшитый пенополиэтилен является хорошим теплоизолятором, но из-за низкой плотности и хрупкой, крупнопористой структуры изделия из него редко используются в строительстве. Материал в основном используется для упаковки.
2. Химически сшитый полиэтилен (CPTE). Оборудование для производства сшитого CPPE такое же, как и для несшитого полиэтилена, но при этом в технологию вводится дополнительная обработка перекисью водорода. Это устраняет все недостатки, характерные для несшитого полиэтилена — материал становится плотнее, ячейки меньше, и полимер может восстанавливать свою первоначальную форму после деформации.
3. Сшитые физическим или радиационным воздействием (FPE). Самый дорогой из вспененных полиэтиленов. Сшивка молекул полимера происходит под воздействием потока электронов, испускаемых облучателем. В результате облучения образуются поперечные связи, которые укрепляют молекулярную решетку пенополиэтилена. На выходе получается гибкий, мягкий материал с гладкой поверхностью, выдерживающий давление до 0,035 МПа. Физически и химически сшитый ПЭ имеет схожие свойства, но ПППЭ быстрее восстанавливает свою форму после нагрузки и лучше прилипает к сварным формам. Подстилающий слой выполнен из вспененного полиэтилена.

Технические характеристики

Основные свойства и характеристики вспененного полиэтилена следующие:

• Плотность EPP зависит от способа его производства и составляет: для FPPE и CPPE — от 33 кг/м3 до 300-500 кг/м3. Несшитый пенополиэтилен намного легче. Согласно техническим характеристикам, его плотность должна быть не менее 20 кг/м3, но в реальности материал продается с плотностью 12-18 кг/м3.
• Температура применения (у разных производителей) колеблется в пределах ± 10 0С, но в среднем диапазон рабочих температур составляет от — 60 0С … + 750С. EPPE и XLPE, если они не находятся в контакте с воздухом, могут использоваться в течение коротких периодов времени при температурах до +150 0С (несшитые до +100 0С). При использовании EPPE при температуре ниже -60 0C материал становится хрупким, а его постоянная деформация увеличивается до 35-40%.
• Как и все полимеры с закрытыми порами, пенополиэтилен имеет низкий коэффициент теплопроводности 0,03-0,38 Вт/м*К. Изоляция из вспененного полиэтилена по теплоизоляционным свойствам уступает только пенополиуретану.
• Сшитый и несшитый полиэтилен имеют различную паропроницаемость. Для сшитого полиэтилена этот параметр находится в диапазоне 0,003 мг/м*ч*Па, для несшитого он в три раза ниже — 0,001 мг/м*ч*Па.        

Изделия из пенополиэтилена и область их применения

• Вспененный пенополиэтилен — продается в рулонах шириной 1,0-1,2 метра. Это изоляция из химически сшитого пенополиэтилена, покрытого полированной алюминиевой фольгой. Используется для теплоизоляции стен, промышленного оборудования и инженерных систем. Наиболее популярными модификациями являются: «A» (одностороннее фольгирование), «B» (двустороннее фольгирование), «C» (с одной стороны фольгирование, с другой стороны клеевое покрытие), «ALP» (одностороннее фольгирование с защитной пленкой), «FoamFoil» (вспененный полиэтилен с перфорированным фольгированным покрытием).

• Трубные рубашки — это оболочки труб с четко определенным внутренним диаметром. Они могут быть изготовлены с технологическим предварительным разрезом по всей длине (для собранных труб) или без разреза. Открытые оболочки труб изготавливаются с защитным полимерным покрытием. Они используются в качестве теплоизоляции в проектируемых системах ГВС и кондиционирования воздуха. Выпускаются с наружным диаметром 6-114 мм, толщина вспененного полиэтилена 6-25 мм.

• Компенсационные маты используются в качестве противоударной изоляции в местах скручивания труб ГВС, для тепло- и звукоизоляции стен, перегородок, полов. Маты изготавливаются путем склеивания полос вспененного полиэтилена. Этот процесс происходит при высокой температуре, поэтому тело демпфирующего мата представляет собой неразрушимую структуру, устойчивую к внешним повреждениям. Расширительные маты из вспененного полиэтилена поставляются в листах, стандартный размер 1х2м, толщина от 10-100мм.

• Жгуты — цилиндрическая прокладка из вспененного полиэтилена, с наружным диаметром Ø 6-120 мм. 1. жгуты Ø 6-12 мм используются для герметизации температурных швов в бетонных полах. Ø 12-20 мм используются для уплотнения швов между стенами и дверными или оконными рамами. Самые большие из имеющихся в продаже пачек, Ø 20-60 мм, используются для герметизации швов в стенах панельных домов.

• Подложка — изготовлена из физически и химически сшитого пенополиэтилена. Выпускается в рулонах шириной до 3 м и толщиной 2-5 мм. Подложка из вспененного полиэтилена используется в качестве подложки между стяжкой и ламинатом.

• Упаковка из вспененного полиэтилена. Как правило, несшитый пенополиэтилен используется для упаковки в виде рулонов и пакетов различных размеров и толщины (0,5-20 мм). Но есть и индивидуальная упаковка — различные вкладыши, защитные уголки. Пакеты из вспененного полиэтилена — самый популярный вид упаковки. Они непроницаемы для воды, прочны, амортизируют и снижают вибрацию груза при транспортировке. Чтобы сделать упаковку более прочной и улучшить ее теплоизоляционные свойства, ее покрывают металлизированным пенополиэтиленом или обычной пленкой, капроном, крафт-бумагой. Упаковочный материал из вспененного полиэтилена используется для транспортировки электроприборов, мебели, посуды, обуви. 

Преимущества и недостатки 

Преимущества материала:

• Как и все вспененные полимеры, ППЭ имеет низкий коэффициент теплопроводности — 0,035 Вт/(м-град).
• Материал обладает достаточно хорошими амортизирующими свойствами. Вспененный полиэтилен используется для изготовления: упаковки (плотность 25-33 кг/м3), подложки для пола (плотность 300 кг/м3), уплотнителей для бытовой техники (300-500 кг/м3).
• Вспененный полиэтилен обладает диэлектрическими свойствами, поэтому самозатухающий EPS используется для электрической изоляции высокочастотных кабелей. Диэлектрическая проницаемость ПЭО находится в диапазоне 1,4…1,5 (вода — 81, вакуум — 1).
• PEE — это инертный материал, который не вступает в химические реакции.
• Кроме того, это легкий и водонепроницаемый материал, который не едят насекомые и мыши. И самое главное — он недорогой.

Однако у него есть и некоторые недостатки:

• Фольгированный EPS будет хорошо работать в качестве теплоизоляции только в том случае, если перед слоем фольги имеется воздушное пространство не менее 2-3 см.
• При температуре выше 100 0C материал начинает плавиться, а затем гореть. Его можно использовать только в помещениях с высокой удельной пожарной нагрузкой.

Безопасность вспененного полиэтилена

Полиэтилен — одно из самых стабильных соединений на планете.  Полиэтиленовый гранулят, который используется для изоляции, канистр и бутылок для воды, упаковки пищевых продуктов, водопроводных труб.

На бытовом уровне, при использовании в пределах рабочего диапазона температур, вспененный полиэтилен безвреден. PEEP представляет опасность при нагревании выше 110-120 0C.

При сгорании выделяет уксусную кислоту, формальдегид, окись углерода.

Период разложения материала составляет около 200 лет. С одной стороны, это делает его одним из самых прочных материалов (что хорошо). Но с другой стороны, полиэтилен, как и пластик, является настоящим бедствием для экологии Земли, так как накапливается большое количество отходов вспененного полиэтилена.

Основные бренды на современном рынке

Отечественные производители вспененного полиэтилена: Тепофол, Вилатерм, Изолон, Энергофлекс (ROLS ISOMARKET), Термафлекс, Полифом, Пенофол, Порилекс.

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

Ежегодно в мире производится до 185 000 тонн вспененного полиэтилена. Это не маленькая сумма. Хотя рынок считается относительно молодым, темпы производства пенополиэтилена уже обогнали темпы производства пленки — крупнейшего сегмента ПЭВД. Ожидается, что потребление будет продолжать расти, вытесняя более дорогие заменители и используя ПЭВД в тех областях, где он ранее не применялся — электроприборы, туристическое снаряжение и многое другое.