Спінений поліетилен доступний на ринку не так давно, десь років 20. Однак у промисловості, зокрема західній, пінополіетилен успішно використовується в різноманітних виробничих і будівельних технологіях практично протягом півстоліття.
Що таке спінений поліетилен
Властивості поліетилену, такі як висока стійкість до різних органічних і мінеральних агресивних речовин, механічне навантаження, а також ударні, гнучкі і обертові навантаження, роблять його вкрай популярним матеріалом. Поліетиленові плівки, труби та пресовані вироби виглядають майже вічними завдяки цим властивостям.
Після обробки газом в екструдері, спінений поліетилен не просто наповнюється бульбашками, але й зазнає змін у своїй механічній структурі. Замість складного багатошарового моноліту утворюється матриця, де 96-98% об’єму займає газ. Це надає матеріалу унікальні властивості, розширюючи його можливості в різних сферах застосування.
- Висока пластичність, здатність подовжуватися під навантаженням без розриву;
- Прекрасна тепло і звукоізоляція;
- Мінімальне водопоглинання.
Поява спіненого плівкового поліетилену практично призвела до революційних змін на ринку пакувальних матеріалів. Сьогодні 98% упаковки товарів виготовлено зі спіненого поліетилену.
Особлива властивість спіненого поліетилену
За останні кілька років упаковка зі спіненого тонколистового поліетилену, м’які тарні вкладиші, фактично витіснили гофрокартон, пухирчасту плівку, пінопластові гранули. Спінена поліетиленова плівка ідеально підходить в якості упаковки.
Мало того, в Євросоюзі в плівкову упаковку з спіненого поліетилену фасують хліб, овочі, фрукти, загалом, всю номенклатуру харчових товарів і продуктів. Нікому б і в голову не прийшло упаковувати продовольчі товари в пінополіетилен, якби матеріал не відповідав найжорсткішим санітарно-гігієнічним вимогам.
Вже за одну цю якість поліетиленовий утеплювач високо цінується в будівництві та промисловому виробництві, тоді як найближчий конкурент поліетилену — спінений поліпропілен, володіючи пористою структурою, для парів залишається практично непроникним.
Чим ще цінна властивість пропускання парів? Скрізь, де існує перепад температур від нульових і негативних до позитивних, від +10оС і вище, на металевій поверхні випадає конденсат. Тому для теплоцентралей, водопровідних труб ідеальним рішенням вважається захист теплоізоляційними трубками зі спіненого поліетилену.
За іншими характеристиками і параметрами спінений полістирол від поліетилену відрізняється не настільки істотно, пінополіпропілен володіє більшою міцністю, жорсткістю, витримує велике контактне навантаження і, за відгуками фахівців, найкраще підходить для зовнішніх робіт з утеплення будівель.
Тим більше що сучасна хімія давно освоїла випуск модифікованого варіанту спіненого поліетилену, який лише трохи поступаючись пінополістиролу по міцності, вололіє на 20-30% більше високими теплоізоляційними характеристиками.
Два варіанти спіненого поліетилену, характеристики матеріалу
Для виробничих і будівельних цілей випускають два сорти піноматеріалу-зшитий « “СПЕ«,» ППЕ«, і незшитий, що позначається найчастіше як»НПЕ”. Основна відмінність полягають в технології виробництва, як наслідок, з’являється невелика різниця в технічних характеристиках.
- Щільність СПЕ становить 33 кг/м3, для НПЕ – стандарт становить 25 кг/м3;
- Паропроникність для СПЕ знаходиться в межах 0,0012 мг/м*год*Па, для несшитого ця величина становить не менше 0,0003 мг/м*год*Па;
- Статична міцність на розподілене стиск становить 0,035 МПа і 0,011 Мпа, для зшитого і незшитого матеріалу відповідно.
Крім того, у СПЕ вище діелектрична проникність, на 40% більше діапазон робочих температур. Зшитий поліетилен легко витримує температуру окропу, тоді як незшитий плавиться вже при 85оС.
Відмінності помітні навіть для недосвідченого будівельника. Незшиті марки пінополіетилену в два-три рази краще пропускають водяну пару, тому харчову упаковку роблять саме з такого сорту матеріалу.
Зшитий ППЕ за характеристиками ближчий до спіненого ПВХ пластику, його щільність і механічна міцність вищі, ніж у незшитого. Відповідно, матеріал можна використовувати в якості підкладкового навіть при високому механічному навантаженні.
Властивості і характеристики
Відмінності в технології виробництва полягають у тому, що незшитий пінополіетилен в процесі спінювання сумішшю газів ніяким іншим способам обробки не підлягає. Залита в форму спінена маса застигає під тиском, і все. В результаті швидкого і рівномірного охолодження спінений поліетилен перетворюється в насичену дрібними бульбашками масу, досить м’яку і податливу.
Певна кількість газових пір в НПЕ з’єднані між собою, що і пояснює здатність проводити пар. Причиною високої пластичності є структура молекули поліетилену, це довгі молекули з окремих “шматочків” етилену, бічних зв’язків немає, тому матеріал поводиться подібно природному каучуку.
У зшитому ППЕ спеціальною обробкою домагаються ефекту «вулканізації», з’являються бічні зв’язки, і спінений поліетилен стає схожим на сучасну гуму.
- Додавання до складу газових агентів каталізаторів;
- Обробка розплавленої і газонасиченої матриці жорстким електромагнітним випромінюванням.
Обидва способи є абсолютно нешкідливими, тому зшитий ППЕ відрізняється від НПЕ тільки механічними і теплотехнічними характеристиками. Набагато більш важливим фактором вважається правильний вибір газового агента, яким насичують поліетиленовий розплав.
Безпека спіненого матеріалу та його відповідність санітарно-гігієнічним нормам в значній мірі залежить від правильного вибору газоутворюючого агента.
- Повітряно-озонова суміш, найдешевша, безпечна і проста в підготовці до використання, але і одночасно сама неефективна. Ступінь розширення повітря невеликий, та й розмір пір відрізняється один від одного. Застосовується для спінювання незшитих поліетиленів;
- Суміш газів пропану і бутану дає пінополіетилен середньої якості, можна використовувати для виробництва обох типів ППЕ. З недоліків – висока горючість матеріалу;
- Найбільш високу якість пір забезпечують фреони.
На сьогоднішній день через повсюдну заборону використання фреонів спінені поліетилени на їх основі виробляються тільки в Китаї і деяких країнах Південно-Східної Азії, Бразилії. Якість навіть незшитого поліетилену, виготовленого з використанням фреону, в рази вища, ніж у пропан-бутанових пінополіетиленів, не кажучи вже про марки СПЕ.
Тому подібні матеріали охоче використовуються для теплоізоляції самих різних будівельних об’єктів, від лазень до теплоцентралей, в тому числі як утеплювач для труб зі спіненого поліетилену.
Фреон при контакті з відкритим вогнем може виділяти токсичні і отруйні сполуки, але при цьому добре блокує вогнище загоряння, тому фреоновий пінополіетилен використовують поза житлових приміщень. Матеріал на основі суміші ПБ запалюється дуже легко і швидко, і зупинити горіння досить складно, але при цьому володіє найкращими показниками ціна-якість.
Чим спінений поліетилен відрізняється від вінілу і поліуретану
Серйозну конкуренцію пінополіетилену становить спінений вініл, лише трохи поступається ППЕ за основними показниками.
- Обшивального ізолюючого матеріалу стін;
- Декоративного оздоблення стін, виготовлення перегородок, облаштування інтер’єру;
- Облицювання для меблів, шаф;
- Виготовлення вентиляційних труб.
Пеновініл має високу хімічну стійкість, гарну теплоізоляцію і стійкість до ультрафіолету. Спінений листовий ПВХ не може конкурувати з ППЕ в умовах сильної спеки і морозу, в цьому випадку пінополіетилен переважніший.
Другий конкурент, пінополіуретан, витісняє ППЕ з областей, де потрібна висока адгезія і підвищена міцність спіненої матриці. Наприклад, для паропроводів з високою температурою теплоносія теплоізоляція для труб із спіненого поліетилену замінюється на поліуретанову.
Але при цьому довговічність пінополіуретану на порядок нижча, ніж у пінополіетилену. Якщо, крім високої температури, комунікації піддаються ще й механічним навантаженням, наприклад, через теплове розширення металу, в такій ситуації використовуються теплоізоляційні трубки зі спіненого каучуку.
Області застосування спіненого поліетилену
Найбільш важлива область застосування ППЕ відноситься до теплоізоляції приміщень. Промисловість випускає цілий ряд листових гнучких матеріалів, товщиною від 5 до 15 мм, одношарових, двошарових, з фольгованим покриттям і без нього. Всі вони використовуються для обробки і теплоізоляції житлових приміщень.
Третій напрямок пов’язаний з використанням амортизуючих якостей ППЕ, спінені листи вважаються одним з кращих підкладкових матеріалів для складання підлогового покриття.
Спінений поліетилен в майбутньому може впевнено витіснити всі існуючі марки пінополімерів, як це сталося з пакувальним матеріалом. Споживчий ринок все більше орієнтується на використання безпечних пластиків, а в цьому питанні рівних поліетилену практично немає. Тим більше що хімія за допомогою нових добавок каталізаторів вже сьогодні здатна зробити ППЕ практично негорючим і термостійким.
