Получение и основные сферы применения вспененного полиэтилена

Являясь одной из множества модификацией полиэтилена, легкий, тонкий и экологически чистый вспененный полиэтилен плотно вошел в нашу жизнь. Его производство было налажено сравнительно недавно – в 70-80-х гг. ХХ века, но за время своего существования материал успел хорошо зарекомендовать себя в быту и в промышленности. Уникальный продукт отличается выдающимися химическими и физическими свойствами, а также своей дешевизной, что делает сферы его применения практически безграничными.

Сферы применения

Отличные характеристики вспененного полиэтилена позволяют использовать его:

- в сфере строительства – для изоляции кровли, стен, полов, фундаментов; систем вентиляции, кондиционированияи канализации; уплотнения дверей и стеклопакетов; подложки под ламинат; утепления временного жилья и пр.

- автомобильной промышленности – для изоляции салона автомобиля, в том числе в паре с неткаными материалами.

- в легкой промышленности – как элемент спортивных товаров и предметов для отдыха (рюкзаков, ковриков, спасательных жилетов, защитных аксессуаров и пр.)

- как защитную упаковку при транспортировке различных товаров.

- для теплоизоляции промышленного и бытового холодильного оборудования.

- для нужд оборонной промышленности – в качестве упаковки для навигационного оборудования и боеприпасов, а также тепло- и шумоизоляции военной техники.

- в судостроительной промышленности – как изоляционный материал для отделки кают.

Теплоизоляция из вспененного полиэтилена заслуживает высоких оценок, ведь благодаря низкому коэффициенту теплопроводности (0,037 – 0,038 Вт/мК), материал является эффективным утеплителем. К тому же пенополиэтилен долговечен – срок его службы составляет около 80-100 лет без потери первоначальных физико-химических свойств. К свойствам продукта можно отнести его высокие пароизоляционные свойства. Применение полиэтилена возможно при температуре от -80 до +100 °С

Появление безопасного вспененного полиэтилена позволило в большинстве случаев отказаться от применения традиционных теплоизоляционнных материалов, особенно в западных странах. Имея закрытоячеистую струтуру, материал обладает отличными тепло-, шумо- и гидроизолирующими свойствами, легко сгибается и разрезается, сохраняет заданную форму, устойчив к воздействию агрессивных строительных материалов, а также не поддерживает горение и не токсичен в условиях пожара. Кроме того, пенополиэтилен может использоваться в сочетании с другими строительными материалами – бетоном, цементом, древесиной и пр. Также экструдированный полиэтилен применяют для антикоррозийной защиты труб.

Разновидности вспененного полиэтилена

На сегодняшний день различают три вида вспененного полиэтилена:

-  химически сшитый, с модифицированной молекулярной структурой. Его получают, используя химические реагенты, которые и способствуют образованию сетчатой молекулярной структуры.

- физически сшитый пенополиэтилен также имеет модифицированную поперечно-связанную структуру, однако его получение связано с воздействием радиационного излучения.

- несшитый (или газонаполненный), который, в основном используется для упаковки. Для его производства используются физические газообразователи  (фреон, пропан-бутан и изобутан), а главным отличием от своего сшитого "собрата" является сохранение целостности молекулярной структуры материала.

Технология получения материала

Для получения вспененного полиэтилена используют обработанный полиэтилен высокого давления, который подвергается физическому вспениванию или прямой экструзии. Технология производства материала включает в себя ряд этапов:

- на первом этапе гранулы термопластичного полиэтилена низкой плотности подаются в бункер литьевого оборудования, где и происходит их расплавление при температуре, превышающей температуру плавления полиэтилена - 115°С.

-после образования расплавленной массы, в камеру подается сжиженный газ (улекислый газ или азот). Он и является тем самым вспенивающим агентом, благодаря которому происходит формирование структуры будущего продукта. Создание газообразной среды осуществляется двумя способами: химическим или физическим.

Так, газообразователи химического типа – это различные вещества, которые способны выделять газ под воздействием высокой температуры. В зависимости от типа используемого материала и желаемых свойств получаемого на выходе полиэтилена, их соединения могут быть самыми разными. Применение химических вспенивателей возможно на стандартном оборудовании, при этом соблюдение специальных мер пожарной безопасности не требуется.

Физическими газообразователями являются жидкости, имеющие низкую температуры кипения – они выделяют газ в процессе испарения. Несмотря на то, что с экономической точки зрения, использование физических добавок является более выгодным, процесс получения вспененного полиэтилена становится взрыво-пожароопасным. Это, в свою очередь, требует строгого соблюдения предупредительных мер и использование специализированного оборудования.

- в результате непрерывного вращения бункера полимерная масса приобретает однородную структуру, в том числе и на молекулярном уровне. Текучесть расплава по сравнению с начальными показателями увеличивается почти в 2 раза, при этом температура текучести снижается. В зависимости от степени давления и температуры в камере происходит изменение размера ячеек материала.

- заключительный этап получения полиэтилена предполагает впрыскивание жидкой массы в литьевую форму и её последующее охлаждение. Это позволяет избежать усадки и возможного деформирования готового материала при извлечении из форм.

Пенополиэтилен чаще всего выпускается с односторонним или двусторонним покрытием, в качестве которого используют фольгу, металлизированную пленку или лавсан. Вспененный фольгированный полиэтилен, который обычно применяют для утепления, также называют отражающей изоляцией.

Форма выпуска изделий из вспененного полиэтилена может быть самой разной – листы, плиты, пленки, нити, трубки и т.д. Плотность таких изделий составляет от 5 до 800 кг/куб.м., а размер ячеек – от 0,05 до 15 мм.

Как правило, производство вспененного полиэтилена основано для использовании отходов полиэтилена, что удешевляет рабочий процесс и одновременно позволяет избежать серьезных проблем с экологией. Конечно, переработка вторичного сырья накладывает ряд ограничений на его использование. К примеру, если материал, созданный в результате первичной переработки, можно применять в качестве упаковки для различных товаров, то полиэтилен, прошедший несколько циклов переработки, может использоваться только как укрывная садовая пленка.