Характеристика и применение вспененного полиэтилена для теплоизоляции

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.

Что производят из него?

Из данного материала. Помимо применения его в строительстве, налажено промышленное производства ряда готовых изделий, самыми известными из которых являются трубки из вспененного полиэтилена, то есть уже готовые «шубы» для труб различных диаметров.

Так же, вспененный полиэтилен трубный, выпускается и в виде эластичных листов – они применяются при прокладке магистралей или каких-либо других систем с очень большими, либо же нестандартными диаметрами труб.

Кроме этого, производственным образом изготавливаются и так называемые жгуты из вспененного полиэтилена, которые применяются в качестве изоляторов внутри кондиционеров, систем контроля климата и в прочих подобных устройствах.

Среди строителей очень популярны маты из вспененного полиэтилена, то есть достаточно толстые, усиленные прямоугольные плиты, состоящие из нескольких слоев материала.

В бытовом применении такой продукт обычно не используется, но при профессиональном строительстве индивидуального жилья, к примеру, коттеджных поселков или небольших жилых комплексов, этот продукт очень востребован.

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/м3, но по факту, продается материал с плотностью 12-18 кг/м3.
• Температура применения (у разных производителей) колеблется в пределах ± 10 0С, но в среднем, границы его рабочих температур – от — 60 0С … + 750С. При отсутствии контакта с воздухом ФППЭ и ХППЭ могут кратковременно использоваться при температурах до +150 0С (несшитый до +100 0С). Если использовать ППЭ при температурах ниже — 60 0С, 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.

Разновидности

Вспененный полиэтилен – это материал, который продается в рулонах. При этом в процессе его приобретения следует быть максимально внимательным, так как существует несколько разновидностей ПЭ, которые отличаются по своим качественным свойствам, а также применяются для выполнения различных задач.

Несшитый

Рулонный вспененный несшитый полиэтилен производят по технологии так называемого «физического вспенивания». Такой способ изготовления позволяет сохранить изначальную структуру материала. Что касается прочностных характеристик ПЭ данного типа, то они являются относительно низкими, что обязательно следует учитывать в процессе приобретения и использования материала. В целом считается, что несшитый материал актуально использовать в тех случаях, когда на него не будет оказываться существенная механическая нагрузка.

Сшитый

Что касается сшитого вспененного ПЭ, то существует две разновидности такого материала: химически и физически сшитый. Рассмотрим характеристики этих типов более подробно.

Производство химически сшитого материала происходит пошагово. В первую очередь осуществляется процедура смешивания исходного сырья с особыми вспенивающими и сшивающими элементами. После этого происходит формирование исходной заготовки. Следующий шаг заключается в том, чтобы осуществить постепенный нагрев приготовленной массы в печи. Следует отметить, что процесс температурной обработки состава влияет на появление между полимерными нитями особых поперечных связей (этот процесс называется «сшивка», от него и пошло название материала). После этого происходит газообразование. Что касается непосредственных свойств материала, который получается благодаря применению данного метода, то следует отметить такие характеристики, как мелкопористая структура, матовая поверхность, высокие показатели прочности и устойчивости, упругость и т. д.

В отличие от материала, который был описан выше, для создания итогового продукта, который производится методом физического сшивания, не используют специальные добавки. Кроме того, в цикле производства отсутствует этап термообработки. Вместо этого приготовленная смесь обрабатывается потоком электронов, который и способствует процессу сшивки.

Также важно отметить тот факт, что, применяя данный метод, производитель имеет возможность контролировать характеристики материала и размер его ячеек.

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.

Особенности выбора

Выбирая пенополиэтилен, учитывайте индивидуальные характеристики различных видов ППЭ и особенности его применения:

• При утеплении конструкций изнутри большое значение имеет минимальная толщина, не отнимающая площади помещений.

Рисунок 15. Утепление потолков и стен пенополиэтиленом изнутри.

• Для изоляции пола лучше применять сшитый пенополиэтилен в виде компенсационных матов, способный выдерживать нагрузки без потери изоляционных качеств и деформаций.
• При утеплении фольгированным пенополиэтиленом, металлизированный слой должен быть направлен к потоку тепла и света: при изоляции фасадов — наружу, при утеплении внутреннихстен и перекрытий — внутрь.
• Листы и полотна ППЭ должны крепиться встык, без просветов и разрывов. Стыки для надежности нужно проклеить металлизированным скотчем.
• Для предотвращения образования конденсата на поверхности вспененного полиэтилена необходимо создать прослойку, толщиной около двух сантиметров, между изоляцией и отделочными панелями.

Важно! Главной особенностью вспененного полиэтилена являются высокие теплоизоляционные свойства. Изоляция ППЭ толщиной 10 миллиметров по теплоизоляционным качествам соответствует 150 миллиметров кладки из кирпича, или 50 миллиметров минеральной ваты.

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 0С материал начинает плавиться, а затем и гореть. Использовать его можно только в помещениях с высокой удельной пожарной нагрузкой.

Поставляется в стандартных типоразмерах

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 0С.

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.

Назначение

Лист вспененного полиэтилена применяется для устройства тепловой, влагозащитной и шумовой изоляции в различных строительных и приборостроительных конструкциях:

• Для защиты конструкционных элементов зданий – стен, полов, перекрытий и т.п.,
• При изготовлении бытового и промышленного холодильного оборудования,
• В качестве теплового отражательно-защитного барьера для радиаторов отопления,
• В виде подложки под обои, «теплые» полы, линолеум и ламинат,
• Для упаковки хрупких предметов с травмирующейся поверхностью и дорогих приборов, а также в качестве прокладочного упаковочного материала.

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.

Отражение лучевой энергии

Вспененный полиэтилен покрытый металлизированной пленкой (фольгированный) применяется в основном с системой электрических теплых полов, как паронепроницаемый слой, дополнительный утеплитель к основному слою утепления, и как отражатель лучевой энергии.

Для электрических теплых полов характерна большая часть производимой энергии в виде инфракрасного излучения.

Отдельные виды электрических излучателей (инфракрасный теплый пол) генерируют подавляющее количество энергии в виде ИК-излучения, при этом, не нагреваясь до высокой температуры, но нагревая излучением все плотные предметы в комнате.

Понятно, что без эффективного отражения снизу, значительная часть энергии будет израсходована впустую.

Применять фольгированный пенополиэтилен нужно только по предназначению, как и любую фольгу. Обкладка им комнаты со всех сторон, нарушает нормальное распределение электромагнитных полей, что вредно для любого живого организма.

Вопросы повышенных или нарушенных электромагнитных полей возникают и относительно электрического теплого пола…

Не верить рекламе

Множество компаний выпускают пароизоляционные и утеплительные (звукопоглотительные) пленки из вспененного полиэтилена под разными торговыми брендами. Сейчас широко известны пенофол, алюфом, полифоам и др.

Их реклама зачастую вводит потребителей в заблуждение, доказывая что «чудо-юдо-утеплитель, победит все». При этом забываются простые истины о том, что вспененный полиэтилен толщиной 0,7 см никак не может заменить собой основной слой утепления, к примеру, из пенопласта, которого требуется для достижения оптимального с экономической точки зрения теплового сопротивления, ни как не меньше 10 см.

Дополнить тепплоизоляцию тонким слоем этого материала в некоторых конструкциях можно, а вот заменить не получится…..

Пеноплен

Производится путем вспенивания полистирола. Покрытие характеризуется низким показателем теплопроводности, что позволяет применять его для утепления разных объектов. Вспененный материал данного вида содержит антипирены. Это специальные добавки, которые позволяют снизить степень подверженности покрытия высоким температурам. Несмотря на это, вспененный пеноплен все же горит. Утеплитель имеет существенный недостаток – в процессе горения выделяются токсичные соединения.

Покрытие хорошо задерживает тепло и влагу. Однако оно не пропускает воздух. Рекомендуемая толщина утеплителя для регионов России варьируется в пределах 20-25 см. Дополнительно следует использовать гидроизолирующий диффузный материал, а также пароизоляцию. Благодаря этому вспененный пеноплен будет хорошо защищен от воздействия влаги, которая содержится в воздухе внутри помещения.

Пенофол

Это многослойное покрытие, в основе которого – вспененный полиэтилен. С одной или двух сторон он закрыт фольгированным слоем. Утеплитель данного вида может отличаться по плотности, структуре и толщине. Пенополиэтилен фольгированный имеет преимущество – дополнительно отражает тепло, исходящее из помещения, благодаря этому снижаются теплопотери. Характеристики вспененного материала:

• температурный режим: –60…+100°С;
• высокий коэффициент отражения тепла (97%);
• небольшая теплопроводность – 0,035 Вт/(м*К).