Спінений поліетилен

Спінений поліетилен: характеристики, застосування, види

Матеріал, який НЕ проводить електрику, НЕ пропускає воду, НЕ виділяє шкідливу «хімію», НЕ дає теплу покинути межі приміщення. Чотири частки «не» описують властивості одного з найкращих теплоізоляторів сучасності — спіненого поліетилену, або пінополіетилену (ППЕ). Щоб отримати матеріал, над ПВТ (поліетилен високого тиску) проводили безліч дослідів — його насичували газами, піддавали дифузії, розплавляли, змішували з присадками. Результат виправдав витрачені зусилля: вийшов матеріал, що задовольняє безліч запитів.

Що таке спінений поліетилен, види матеріалу, технології виробництва

Спінений поліетилен — це полімерний матеріал, який отримують уведенням вуглеводневої газової суміші в структуру поліетилену, унаслідок чого виходить пористий, пластичний і міцний полімер із комірчастою структурою. Випускають його у формі листів, джгутів і рулонів.

Увесь спінений поліетилен, який виробляють на сьогодні, поділяється на три види:

Незшитий (НПЕ). Найдешевший із лінійки спіненого поліетилену. Його випуск Європа налагодила ще наприкінці минулого століття. Розплавлену в екструдері полімерну масу насичують газом, зазвичай бутаном. Під час заливання у форму поліетилен потрапляє в зону атмосферного тиску, бульбашки газу намагаються вийти на поверхню і, застигаючи, утворюють комірчасту структуру. Незшитий пінополіетилен — добрий теплоізолятор, але через малу щільність і пухку великопористу структуру вироби з нього рідко використовують у будівництві. Здебільшого матеріал іде на виготовлення упаковки.
Зшитий хімічним способом (ХППЕ). Обладнання для виробництва спіненого поліетилену ХППЕ використовують те саме, що й для незшитого, але при цьому в технологію вводять додаткову обробку перекисом водню. Це усуває всі недоліки, властиві незшитому поліетилену, — матеріал стає щільнішим, комірки меншими, полімер може відновлювати свою початкову форму після деформації.
Зшитий фізичним, або радіаційним, способом (ФППЕ). Найдорожчий зі спінених поліетиленів. Зшивання молекул полімеру відбувається завдяки потоку електронів, які випускає випромінювач. Опромінення утворює поперечні зв’язки, що зміцнюють молекулярну сітку пінополіетилену. На виході отримують еластичне м’яке полотно з гладкою поверхнею, здатне витримувати тиск до 0,035МПа. У фізично й хімічно зшитого ПЕ близькі характеристики, але ФППЕ швидше відновлює форму після навантаження і краще прилягає до форм, які ущільнюють. Підкладку для підлоги роблять зі спіненого поліетилену, виготовленого радіаційним способом.

Технічні характеристики

Основні властивості й характеристики спіненого поліетилену такі:

Щільність ППЕ залежить від способу його виробництва і становить: для ФППЕ і ХППЕ — від 33 кг/м3. Незшитий ППЕ значно легший. Згідно з ТУ, його щільність має бути не менше 20 кг/м3, але фактично продають матеріал зі щільністю 12-18 кг/м3.
Температура застосування (у різних виробників) коливається в межах ± 10 0С, але в середньому межі його робочих температур – від — 60 0С … + 75 0С. Без контакту з повітрям ФППЕ і ХППЕ можна короткочасно використовувати при температурах до +150 0С (незшитий до +100 0С). Якщо використовувати ППЕ при температурах нижче — 60 0С, то матеріал стає крихким, а його залишкова деформація збільшується до 35-40%.
У спіненого поліетилену, як і в усіх полімерів із закритопористою структурою, низький коефіцієнт теплопровідності, що становить 0,03-0,38 Вт/м*К. Ізоляція зі спіненого поліетилену за своїми теплозбережними характеристиками поступається лише пінополіуретану.

У зшитого й незшитого ППЕ різна паропроникність. Для незшитого цей показник перебуває в межах 0,003 мг/м*год*Па, для зшитого майже втричі менший — 0,001 мг/м*год*Па.

Вироби з пінополіетилену та сфера їх застосування

Фольгований пінополіетилен — продається в рулонах завширшки 1,0-1,2 метра. Це утеплювач із хімічно зшитого спіненого поліетилену, покритого полірованою алюмінієвою фольгою. Застосовується для теплоізоляції стін, промислового обладнання, інженерних систем. Найпопулярніші з модифікацій: «А» (фольга з одного боку), «В» (двостороннє фольгування), «С» (один бік — фольга, на другому — клейове покриття), «ALP» (одностороннє фольгування із захисною плівкою), «Пенофол» (спінений поліетилен із перфорованим покриттям із фольги).
Шкаралупи для труб — це трубні оболонки з чітко витриманим внутрішнім діаметром. Можуть випускатися з готовим технологічним розрізом по всій довжині (для змонтованих труб) або без розрізу. Оболонки для труб, що проходять на відкритому повітрі, виготовляють у захисному полімерному покритті. Використовуються як теплоізоляція інженерних систем ГВП і систем кондиціонування. Випускаються із зовнішнім діаметром 6-114 мм, товщиною спіненого поліетилену 6-25 мм.
Компенсаційні мати — використовують як амортизувальну теплоізоляцію в місцях поворотів трубопроводів ГВП, для тепло- й шумоізоляції стін, перегородок, підлог. Отримують мати склеюванням полотнищ спіненого поліетилену. Процес відбувається при високих температурах, тому тіло демпфувального мата є нерозривною структурою, стійкою до зовнішніх пошкоджень. Мати компенсаційні зі спіненого поліетилену постачають листами, стандартний розмір — 1х2 м, товщина від 10 до 100 мм.
Джгути — циліндричний ущільнювач зі спіненого поліетилену, вироби випускають із зовнішнім діаметром Ø 6-120 мм. 1. Джгути Ø 6-12 мм закладають у температурні шви бетонних підлог. Ø 12-20 мм ущільнюють зазори між стіною і коробками дверей або вікон. Ну а найбільшими в сортаменті джгутами Ø 20-60 мм заповнюють стики в стінах панельних будинків.
Підкладка — виготовляється з фізично й хімічно зшитого ППЕ. Випускається в рулонах завширшки до 3 метрів і завтовшки 2-5 мм. Підкладку зі спіненого поліетилену використовують як підкладковий шар між стяжкою і ламінатом.
Пакувальний пінополіетилен. На упаковку йде, як правило, незшитий пінополіетилен у вигляді рулонів і пакетів різного розміру й товщини (0,5-20 мм). Але трапляється і тара, виготовлена на замовлення, — різноманітні вкладки, захисні кутики. Пакети зі спіненого поліетилену — найпопулярніший тип упаковки. Вони не пропускають воду, міцні, амортизують удари й зменшують вібрацію вантажу під час перевезень. Щоб зробити пакет міцнішим і покращити його теплоізоляційні властивості, зверху його покривають металізованою пінопропіленовою або звичайною плівкою, капроном, крафт-папером. Пакувальний матеріал зі спіненого поліетилену використовують для перевезення електротехніки, меблів, посуду, взуття.

Переваги й недоліки

Про плюси матеріалу:

Як і в усіх спінених полімерів, у ППЕ низький коефіцієнт теплопровідності — 0,035 Вт/(м·град).
У матеріалу непогані амортизувальні властивості. Зі спіненого поліетилену роблять: упаковку (щільність 25-33 кг/м3), підкладку для підлоги (щільність 300 кг/м3), прокладки для обладнання (300-500 кг/м3).
Спінений поліетилен має діелектричні властивості, тому із самозгасного ППЕ роблять електричну ізоляцію високочастотних кабелів. Діелектрична проникність ППЕ перебуває в межах 1,4…1,5 (вода — 81, вакуум — 1).
ППЕ — інертний матеріал, що не вступає в хімічні реакції.
А ще це легкий і непромокальний матеріал, його не їдять комахи й миші. І найголовніше — він недорогий.

Є в нього й недоліки:

Фольгований ППЕ працюватиме як теплоізоляція, лише якщо перед шаром фольги буде хоча б 2-3 см повітряного прошарку.
Вище 100 0С матеріал починає плавитися, а потім і горіти. Використовувати його можна лише в приміщеннях із високим питомим пожежним навантаженням.

Безпека спіненого поліетилену

Поліетилен — одна з найстабільніших сполук на планеті. З гранул поліетилену, що йдуть на виготовлення теплоізоляції, роблять каністри й пляшки для води, упаковку для харчових продуктів, труби водопроводу.

На побутовому рівні, якщо використовувати його в діапазоні робочих температур, спінений поліетилен нешкідливий. Небезпеку ППЕ становить у разі нагрівання понад 110-120 0С.

Під час горіння він виділяє оцтову кислоту, формальдегід, оксид вуглецю.

Період розпаду матеріалу — близько 200 років. Це, з одного боку, робить його одним із найдовговічніших матеріалів (що добре). Але з іншого боку, поліетилен, як і пластик, — справжнє лихо для земної екології, оскільки накопичується велика кількість відходів спіненого поліетилену.