Технология вспенивания полиэтилена реферат

Обновлено: 02.07.2024

подскажите пожалуйста технологию получения листов из вспененного полиэтилена или любую другую информацию о вспененном полиэтилене.

Технология вспенивания термопластичных полимерных материалов при переработке литьём под давлением получила широкое развитие в мире уже в 70-80 годы двадцатого столетия. В результате применения технологии вспенивания получают изделия, имеющие, так называемую интегральную структуру: плотную оболочку и вспененную сердцевину. Такие изделия нашли широкое применение благодаря таким свойствам как:

- малый, по сравнению с монолитным изделием тех же размеров удельный вес;
- низкий уровень внутренних напряжений;
- хорошие акустические свойства;
- повышенная жесткость при меньшем весе;
- высокая размерная точность;
- отсутствие утяжин и коробления.

Формирование интегральной структуры в изделиях происходит при литье под давлением термопластов в форму, имеющую полость достаточной толщины, при этом термопласт должен содержать специальные газообразователи или сами газы. При впрыске расплава термопласта в форму давление резко падает, содержащийся в расплаве газ расширяется, происходит вспенивание композиции и формование изделия.

Источниками газа в расплаве термопласта могут служить:

- химические газообразователи (ХГО), соединения, способные разлагаться при температуре переработки термопластов с выделением газообразных продуктов: - физические газообразователи (ФГО), низкокипящие жидкости, выделение газа из которых происходит за счёт испарения. Одним из наиболее распространённых способов, разработанных в НПО "Пластик", является вспенивание с помощью ХГО. Для вспенивания следует использовать литьевые марки ПЭВП, ПЭНП, ПП, ПС, УПС, АБС с высоким индексом расплава. В качестве ХГО применяют азодикарбонамид (ЧХЗ-21), который представляет собой кристаллический порошок ярко-желтого цвета, разлагающийся при Т = 170 - 180 С с выделением азота (65 %), окиси углерода (31.5%) и двуокиси углерода (3.6%). С точки зрения улучшений условий труда предпочтительно использовать концентраты на основе базового термопласта, ХГО и других необходимых добавок, в том числе и антикоррозионных. В качестве ХГО может использоваться также бикарбонат натрия NаНСО, при разложении которого выделяется двуокись углерода и вода. Обычно применяют смесь МаНСО и лимонной кислоты в соотношении 10 : 1, в этом случае кислота служит активатором выделения газообразных продуктов. Точное количество ХГО следует подбирать для каждой детали индивидуально, в зависимости от назначения, желаемой плотности, конфигурации детали и т.д. В общем случае, чем проще конфигурация изделия или чем больше толщина стенок, тем меньше должна быть концентрация газообразователя. На основании практического опыта условно определены три группы изделий, требующие разного уровня концентрации газообразователя: - для разнотолщинных изделий, имеющих рёбра жесткости, а также для устранения утяжин и коробления концентрация газообразователя определятся как 0.01 - 0.05%,
- для изделий, плотность которых должна быть уменьшена на 5 - 10 % (например ящики тарные и т.д.) концентрация ХГО - 0.15-0.5 %,
- для изделий с плотностью, уменьшенной на 30 - 40 % с более тонкой сплошной оболочкой и ячеистой сердцевиной (например: детали мебели, корпусов приборов и т.п.) концентрация ХГО 0.5 - 1.5 %.

Требования к термопластавтоматам при литье вспененных термопластов следующие:
- пластикатор должен быть червячного типа, шнек рекомендуется трехзонный с зоной загрузки 50 - 60 %, зоной дозирования 20 % от общей длины шнека и степенью пластикации от 2:1 до 3:1. Для полиолефинов, обладающих повышенной газопроницаемостью, рекомендуется шнек длиной 20D и более.
- возможность создавать повышенные скорости впрыска, что обеспечивается установкой газожидкостных аккумуляторов,
- наличие самозапирающего или гидравлически управляемого сопла для предотвращения вытекания или преждевременного вспенивания термопласта,
- малые усилия запирания по сравнению с традиционными термопластавтоматами и сниженные удельные давления литья, так как впрыск в форму производится с недоливом, а изделия окончательно оформляются за счёт внутреннего давления расширяющихся газов,
- увеличенные размеры крепёжных плит (для формования крупногабаритных изделий).

Формующий инструмент для литья вспененных термопластов имеет облегчённую конструкцию вследствие относительно небольшого внутреннего давления, не требуется также тщательной полировки формы.

Литниковая система имеет также ряд особенностей:

- предусматривают короткие литниковые каналы круглого сечения, причём сечение увеличено,
- впуск осуществляется в центральную часть изделий (для небольших размеров),
- применяются горячеканальные системы литников (2-4 впуска) для изделий больших размеров, причём разводящие каналы имеют такое же поперечное сечение, что и центральный литник.

Для обеспечения высоких скоростей впрыска обязательно эффективное вентилирование литьевой формы, поэтому необходимы вентиляционные каналы, которые должны быть рассчитаны таким образом, чтобы за время впрыска обеспечить удаление 60-80 % воздуха из формы. Вследствие меньшей по сравнению с монолитным изделием теплопроводностью изделий из частично вспененных термопластов и большой толщиной требуется интенсивное охлаждение материала с большей теплопроводностью по сравнению со сталью, например из алюминия или его сплавов. Особенности технологического процесса литья изделий из частично вспененных термопластов, конструирование изделий из них. Азодикарбонамид или концентрат газообразователя необходимо сушить перед подготовкой композиции. Смешение ХГО с термопластом производят в смесителях любого типа. Можно концентрат ХГО дозировать непосредственно дозатором в бункер литьевой машины. Температурный режим процесса такой же, как и для традиционных термопластов. Однако температура первой зоны не должна быть выше температуры разложения газообразователя. Время охлаждения при литье всех типов вспененных термопластов довольно высоко, так как толщина изделий 4-20 мм, а теплопроводность при вспенивании падает. Наименьшее время охлаждения имеют аморфные жесткие термопласты, например АБС пластик. При увеличении толщины стенки изделия время охлаждения растёт пропорционально квадрату толщины. Это следует учитывать при конструировании новых изделий.

Доза впрыска зависит от требуемой плотности и других свойств изделия и в каждом конкретном случае подбирается. В качестве физических газообразователей широкое распространение в западных технологиях имеет азот и углекислый газ. Использование ФГО требует создания специального аппаратурного оформления процесса, а литьевые машины и формующий инструмент имеют ряд конструктивных изменений. В настоящее время разработана новая технология МuСеll - "технология литья под давлением изделий из полимерных материалов микроячеистой структуры". Технология МuСеll разработана и лицензирована американской компанией Тгехеl, была продемонстрирована на выставке К-2001 в октября 2001 г. в Дюссельдорфе (Германия), первые практические результаты ее применения были доложены на всемирном конгрессе 8АЕ в марте 2002 г. В этом методе вспенивание происходит за счёт применения физического газообразователя (азота или углекислого газа), который в сжиженном состоянии подаётся в расплавленный полимерный материал, находящийся в цилиндре литьевой машины.

Технологический процесс МuСеll производства изделий литьем под давлением из полимерных материалов микроячеистой структуры включает следующие основные стадии:

- Подача материала. Из бункера литьевой машины гранулы термопластичного ПМ поступают в материальный цилиндр, нагреваются и плавятся по мере перемещения материала шнеком вдоль цилиндра. Для технологии МuСеll применяются специальные материальный цилиндр и шнек с отношением L/D равным 28:1.
- Подача газа. С помощью специальной системы SCF газ в суперкритическом состоянии (сжиженный) сквозь порты ввода в материальном цилиндре литьевой машины подается в зону, в которой ПМ находится в расплавленном состоянии.
- Распределение газа на молекулярном уровне. При интенсивном перемешивании благодаря специальной конструкции шнека создаются условия для однородного и мельчайшего диспергирования на молекулярном уровне газовой фазы, а затем при резком расширении возникает ячеистая структура нуклеинового уровня, которая контролируется изменением параметров давления и температуры. В зоне подачи газа материального цилиндра вследствие совмещения газа с расплавом полимерного материала и образования мельчайшей ячеистой структуры наблюдается увеличение текучести (до 50%) и снижение температуры текучести, например, для полипропилена с 220°С до 150°С, для полистирола с 220°С до 125°С, а для полисульфона с 370°С до 295°С.
- Литье под давлением. Впрыск расплава ПМ с нуклеиновой ячеистой структурой в литьевую форму типовой или облегченной конструкции. Создаются более благоприятные условия для заполнения оформляющих полостей формы и получения бездефектных изделий.
- Охлаждение расплава ПМ в форме. При попадании расплава в оформляющие полости формы происходит увеличение размеров нуклеиновых ячеек, быстрое растекание расплава и заполнение полостей, формирование тонкой сплошной полимерной оболочки изделий на охлажденных поверхностях оформляющих полостей, а по толщине стенок изделия - формирование пенопласта однородной ячеистой структуры с размерами ячеек от 5 до 50 мкм. Эти процессы в форме обуславливают сокращение времени выдержки под давлением и на охлаждение. В отформованных изделиях не наблюдается усадочных утяжин, "холодных" спаев и коробления после извлечения из формы.

Экспериментально подтверждены следующие особенности МuСеll технологии литья под давлением технических термопластов с однородной микроячеистой структурой:

- Наилучшие результаты и воспроизводимая микроячеистая структура достигается при использовании в процессе литья под давлением углекислого газа или азота

а какой должен быть размер фильеры при производстве трубы диаметром 50 мм из вспененного полиэтилена.

Состав линии для производства листов.

XPS FOAM BOARD EXTRUSION LINE
MODEL: MI-XPS 150-200
Extrusion Capacity : 450-600kg/hr
Thickness Range : 20-100mm x 600mm width(Approx.)
1. 6 STATION MATERIAL AUTO FEEDER2. EXTRUDER 150x 200mm SCREW3. GAS METERING PUMP 4. FLAT DIE with THICKNESS CONTROL KIT5. CALIBRATOR6. HAUL-OFF with THICKNESS ADJUSTMENT7. COOLING CONVEYOR. 8. HOGGING MACHINE9. LENGTH CUTTING MACHINE 10. TONGUE / GROOVING & SHIP-LAP CUTTER11. STACKING MACHINE12. RECYCLING MACHINE WITH CRUSHER13. PLC COMPUTER CONTROL PANEL 14. WATER CHILLER 30HP x 2SETS with 1 Cooling Tank 15. DIE TEMP CONTROL UNIT 4 sets16. DIGITAL GAS METERING SYSTEM AIR BUBBLE SHEET EXTRUSION LINE MODEL: MI-AC 90-1500 ( 2 Layer sheet) Extrusion Capacity is about :150kg/hr. Вспенивание бутаном.Цена на FOBе около 220 тыс $. Перевести на русский лень.
Есть линии для труб из вспененного РЕ. Листов из вспененного PS. Есть линии с химическим вспениванием.

а интересно можно ли вспенивающие добавки добавлять в ПЛЕНКУ толстый пнд или пвд, ну в небольших колличествах конечно. кто нибудь пробовал? что получилось?

Знакомство с историей изобретения самой распространенной в мире пластмассы – полиэтилена. Изучение его химических свойств. Описание методов и условий получения полиэтилена высокого, среднего и низкого давления. Рассмотрение сферы применения полиэтилена.

Рубрика	Химия
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	06.04.2015
Размер файла	63,2 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Тверской государственный технический университет"

Кафедра технологии полимерных материалов

по теме "Полиэтилен"

Полиэтилен - термопластичные полимер этилена. Является органическим соединением. Самая распространенная в мире пластмасса.

Представляет собой воскообразную массу белого цвета (тонкие листы прозрачны и бесцветны). Химически- и морозостоек, изолятор, не чувствителен к удару (амортизатор), при нагревании размягчается (80-120°С), при охлаждении застывает, адгезия (прилипание) - чрезвычайно низкая. Иногда в народном сознании отождествляется с целлофаном - похожим материалом растительного происхождения.

Изобретателем полиэтилена считается немецкий инженер Ганс фон Пехманн, который впервые случайно получил этот продукт в 1899 году. Однако это открытие не получило распространения. Вторая жизнь полиэтилена началась в 1933 году благодаря инженерам Эрику Фосету и Реджинальду Гибсону. Сначала полиэтилен использовался в производстве телефонного кабеля и лишь в 1950-е годы стал использоваться в пищевой промышленности как упаковка.

Полиэтилен высокой плотности (низкого давления) имеет общепринятое сокращение ПНД или в иностранной аббревиатуре HDPE (High Density Polyethylene), а полиэтилен низкой плотности (высокого давления) соответственно ПВД или LDPE (Low Density Polyethylene).

Горит голубоватым пламенем, со слабым светом, при этом издает запах парафина, то есть такой же, какой исходит от горящей свечи.

Устойчив к действию воды, не реагирует со щелочами любой концентрации, с растворами нейтральных, кислых и основных солей, органическими и неорганическими кислотами, даже с концентрированной серной кислотой, но разлагается при действии 50%-ой азотной кислоты при комнатной температуре и под воздействием жидкого и газообразного хлора и фтора. В отличие от непредельных углеводородов не обесцвечивает бромную воду и раствор перманганата калия.

При комнатной температуре нерастворим и не набухает ни в одном из известных растворителей. При повышенной температуре (80°С) растворим в циклогексане и четыреххлористом углероде. Под высоким давлением может быть растворен в перегретой до 180°С воде.

Со временем, деструктурирует с образованием поперечных межцепных связей, что приводит к повышению хрупкости на фоне небольшого увеличения прочности. Нестабилизированный полиэтилен на воздухе подвергается термоокислительной деструкции (термостарению). Термостарение полиэтилена проходит по радикальному механизму, сопровождается выделением альдегидов, кетонов, перекиси водорода и др.

На обработку поступает в виде гранул от 2 до 5 мм. Полиэтилен получают полимеризацией этилена:

Получение полиэтилена высокого давления:

Полиэтилен высокого давления (ПЭВД), или Полиэтилен низкой плотности (ПЭНП) образуется при следующих условиях:

Давление 150-300 МПа;

Присутствие инициатора (кислород или органический пероксид);

в автоклавном или трубчатом реакторах. Реакция идет по радикальному механизму. Получаемый по этому методу полиэтилен имеет средневесовой молекулярный вес 80000 - 500000 и степень кристалличности 50-60%. Жидкий продукт впоследствии гранулируют. Реакция идет в расплаве.

Получение полиэтилена среднего давления:

Полиэтилен среднего давления (ПЭСД) образуется при следующих условиях:

Температура 100 - 120°С

Давление 3-4 МПа

Присутствие катализатора (катализаторы Циглера-Натта, например смесь TiCl₄ и AlR₃ )

Продукт выпадает из раствора в виде хлопьев. Получаемый по этому методу полиэтилен имеет средневесовой молекулярный вес 300000-400000, степень кристалличности 80-90%.

Получение полиэтилена низкого давления:

Полиэтилен низкого давления (ПЭНД), или Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), образуется при следующих условиях:

Давление ниже 0,1-2 МПа

Присутствие катализатора (катализаторы Циглера-Натта, например смесь TiCl₄ и AlR₃ )

Полимеризация идет в суспензии по ионно-координационному механизму. Получаемый по этому методу полиэтилен имеет средневесовой молекулярный вес 80 000-300 000, степень кристалличности 75-85%.

полиэтилен химический давление высокий

Полиэтиленовая пленка (особенно упаковочная, например, пузырчатая упаковка или скотч)

Тара (бутылки, банки, ящики, канистры, садовые лейки, горшки для рассады)

Полимерные трубы для канализации, дренажа, водо- газоснабжения

Полиэтиленовый порошок используется как термоклей

Броня (бронепанели в бронежилетах)

Корпуса для лодок, вездеходов, деталей технической аппаратуры, диэлектрических антенн, предметов домашнего обихода и др.

Вспененный полиэтилен (пенополиэтилен) используется, как теплоизолятор

Полиэтилен низкого давления (ПЭНД), или высокой плотности (HDPE), применяется при строительстве полигонов переработки отходов, накопителей жидких и твердых веществ, способных загрязнять почву и грунтовые воды.

Список использованной литературы

Шульпин Г. Эти разные полимеры // Наука и жизнь. -- 1982. -- № 3. -- С. 80--83.

Подобные документы

Изучение особенностей структуры полиэтилена, возникающей в ориентированных бикомпонентных пленках и волокнах в результате отжига в изометрических условиях. Сравнение рентгенограмм исходных и отожженных пленок. Кристаллизация расплавленного полиэтилена.

статья [1,3 M], добавлен 22.02.2010

Проведение исследования исходных реакторных порошков сверхвысокомолекулярного полиэтилена различных марок. Изучение основ влияния растворителя на тепловые свойства полимера. Исследование физико-механических свойств волокон, их сравнительный анализ.

дипломная работа [4,1 M], добавлен 11.04.2015

Полиэтилен - высокомолекулярное соединение, полимер этилена; белый твёрдый продукт, устойчивый к действию масел, ацетона, бензина и других растворителей. Сфера применения полиэтилена. Области применения полиэтиленовых труб и их основные преимущества.

реферат [32,0 K], добавлен 27.10.2010

Характеристика сырья и вспомогательных материалов, производимой продукции. Номенклатура выпускаемых предприятием труб. Загрузка полиэтилена. Экструзия трубной заготовки. Режимы экструзии в зависимости от марки полиэтилена. Калибрование и охлаждение трубы.

отчет по практике [339,2 K], добавлен 05.04.2009

Изучение основных закономерностей процесса окисления (старения) полимеров. Влияние валентности металла оксида на изменения эффективности фенольного антиоксиданта ирганокса и аминного антиоксиданта неозона. Процесс окисления ингибированного полиэтилена.

дипломная работа [424,1 K], добавлен 21.04.2013

Полиэтилен, его свойства, строение, механизм получения при высоком давлении. Физико-химические и кинетические закономерности полимеризации этилена. Влияние основных параметров на данный процесс. Описание технологической схемы производства полиэтилена.

реферат [397,9 K], добавлен 16.05.2012

Пожарная опасность выхода горючих веществ из нормально работающих технологических аппаратов. Полимеризация этилена и пропилена методом низкого давления с использованием в качестве катализатора слабого раствора триэтилаллюминия в бензине и циклогексане.

Пенополиэтилен – группа упругих эластичных материалов с закрытой пористой структурой, относящиеся к классу газозаполненных поропластов.

В отличие от большинства других полимеров, имеющих узкопрофильное применение, вспененный полиэтилен универсален.

Сочетание тепло-, звуко- и гидроизолирующих свойств в сочетании с высокой химической стойкостью объясняют его применение в промышленном и бытовом секторе.

Сырьем для пенополиэтилена служит гранулированный полиэтилен ПВД и ПНД, в том числе вторичный – полученный путем переработки пленки и других отходов.

Этапы производства

Производственная линия для пенополиэтилена состоит из:

экструдера;
компрессора для подачи газа;
линии охлаждения;
упаковки.

В зависимости от вида конечного продукта, оборудование может называться пакетоделательным, трубосшивающим и т. д.

Дополнительно применяются летучие ножницы и вырубные прессы различных конструкций, формовочные машины.

В приемный бункер загружается гранула ПВД, ПНД или композиции на их основе.

Обрезь – основной вид отходов производства пенополиэтилена – возвращается в производственный цикл после минимальной переработки.

Многие предприятия смешивают первичное сырье с регранулятом.

Основные требования к вторичному сырью для производства вспененного полиэтилена – отсутствие механических примесей, однотипность по цвету и средней молекулярной массе с первичным ПЭ.

Если требования соблюдены, качество, эксплуатационные и механические свойства готовой продукции не страдают.

Физико-химические свойства

Вот основные свойства материала:

Нижняя граница рабочих температур составляет -80 °C. При выходе за нее материал теряет эластичность, становится хрупким.
Температура плавления – около 110 °C. Некоторые производители предлагают композиции с верхним пределом в 140 °C.
Водопоглощение (при прямом контакте) не превышает 1,2 %.
Предел прочности составляет 0,015 – 0,5 МПа.
Материал устойчив к большинству агрессивных соединений, в том числе к продуктам нефтепереработки, и к биологически активным средам.
Срок службы достигает 100 лет.

Данные по теплопроводности в сравнении с другими видами газонаполненных полимеров приведены в таблице:

Материал	Плотность, кг/м 3	Теплопроводность, Вт/м°К
Пенополиэтилен	20 – 400	0, 029 – 0,05
Пенополипропилен	20 – 200	0, 034
Пенополиуретан	60 – 600	0,02 – 0,04
Поролон	12 – 60	0,03 – 0,06
Пенополистирол	15 – 150	0,027 – 0,042
Пенополивинилхлорид	15 – 700	0,035 – 0,045

Данные взяты из рекламных предложений производителей.

Классификация

Поропласты на основе полиэтилена классифицируются по следующим признакам:

вид исходного сырья;
способ вспенивания;
способ сшивки.

Для изготовления ППЭ применяются гранулы ПВД и ПНД, а также различные композиции на их основе. Молекулярная структура любой разновидности полиэтилена позволяет получать материалы с прогнозируемыми свойствами.

Физический. Это непосредственный впрыск газа (бутана или других легких насыщенных углеводородов) в расплав исходного сырья – наиболее дешевый способ вспенивания. Однако он требует применения специализированного оборудования и соблюдения повышенных предупредительных мер пожарной безопасности.
Химический. В исходное сырье вводятся реагенты, разлагающиеся с выделением газов. Химическое вспенивание может выполняться на стандартном литейном и экструзионном оборудовании. Состав добавок определяется требованиями к плотности и размеру ячеек.

Современные технологии производства позволяют получать различные молекулярные структуры газонаполненного полиэтилена:

Несшитый (НПЭ). Его получают по технологии физического вспенивания. Полиэтилен при этом сохраняет исходную структуру, заданную при синтезе. НПЭ отличается сравнительно низкими прочностными характеристиками и применение его оправдано в условиях незначительных механических нагрузок.
Химически сшитый (ХС-ППЭ). Технология включает в себя следующие этапы: смешивание сырья со вспенивающими и сшивающими реагентами, формирование исходной заготовки-матрикса, ступенчатый нагрев в печи. Термическая обработка приводит к тому, что между полимерными нитями возникают поперечные связи (происходит сшивка), а затем проходит газообразование. Изделия из ХС-ППЭ имеют мелкопористую структуру, матовую поверхность и более высокие в сравнении с продукцией из НПЭ механические показатели: прочность, устойчивость разрывам, упругость, т.е. способность возвращать прежнюю толщину после сдавливания.
Физически сшитый (ФС-ППЭ). Материал не содержит сшивающих добавок, а вместо первой ступени термообработки заготовка-матрикс обрабатывается потоком электронов, инициирующим процесс сшивки. Возможность контролировать количество поперечных связей позволяет варьировать характеристиками материала и размерами ячеек.

В отличие от большинства конструкционных материалов, маркировка пенополиэтилена производится не по показателям прочности, а по средней плотности, т.е отношению веса на единицу объема (кг/м 3 ): 15, 25, 35, 50, 75, 100, … 500, как для примера показано на фото выше.

Метод определения средней плотности описан в ГОСТ 409 – 2017.

Благодаря работе маркетологов отечественному потребителю больше знакомы торговые марки пенополиэтиленов, применяемые, в частности, для трубной теплоизоляции:

Изолон;
Теплофлекс;
Пенолон;
Татфоум;
Хитфом;
Этафом и т. д.

Производство продукции чаще всего регламентируется внутренними стандартами предприятий и техническими условиями. Тем не менее, в России на изготовление теплоизоляционных материалов разработан ГОСТ Р 56729-2015, соответствующий EN 14313:2009.

Применение пенополиэтилена

Далее мы расскажем об основных сферах применения.

Звукоизоляция

Как и все ячеистые материалы, пенополиэтилен хорошо поглощает воздушный шум. Звуковая волна, проходя через слой ППЭ, теряет значительную часть кинетической энергии за счет ее преобразования в тепло.

НПЭ является хорошей преградой для ударного шума и вибрации. Из всех акустических материалов он имеет наиболее высокие характеристики по поглощению низкочастотных колебаний.

Сшитый пенополиэтилен также используется для звукоизоляции в жилом и промышленном строительстве, автомобиле- и машиностроении.

Лента из ППЭ, уложенная на перекрытие и стены при устройстве плавающей стяжки, считается эффективной блокировкой для возникновения структурных шумов.

Теплоизоляция

Листовой и рулонный пенополиэтилен используют преимущественно внутри помещений в составе теплоизолирующего пирога фасадных стен, кровли, систем вентиляции и кондиционирования для утепления дома.

ППЭ для теплоизоляции покрывают фольгой, которая является дополнительным барьером для тепла и зеркалом, отражающим инфракрасное излучение.

Одна из сфер применения вспененного полиэтилена – изоляции для труб теплотрасс, холодной и горячей воды.

Уплотнение и упаковка

Кроме трубной тепловой изоляции и утеплителя, из ППЭ производят упаковочные материалы для транспортировки хрупких предметов, окрашенных конструкций. При помощи вакуум-формовочных и вырубных машин создается упаковка для серийных изделий, одновременно служащая уплотнителем, например, для мобильных телефонов, электронных и электрических приборов.

Стоимость

Цена пенополиэтилена зависит от:

вида;
толщины;
плотности;
объема партии;
региона.

Найти предложения в своем городе и сравнить цены можно на таких сайтах, как:

Готовые изделия из ППЭ

Из пенополиэтилена производятся такие изделия:

листы и рулоны, в том числе многослойные;
жгуты;
трубки;
пакеты;
теплоизолирующие и демпфирующие маты;
коврики для спорта и туризма.

Переработка отходов

Для утилизации отходов пенополиэтилена используются те же технологии, что и для невспененного — термомеханический и термохимический рециклинг, или пиролиз.

Использованная упаковка из НПЭ перерабатывается во вторичную гранулу, а крошка сшитого ППЭ служит наполнителем для композиционных материалов, из которых делают тротуарную плитку, и другие искусственные покрытия.

Главная особенность газонаполненных полимеров – низкая плотность – вносит коррективы в технологию. При переработке отходы ППЭ спрессовываются в специализированных машинах – термокомпакторах.

На рынке оборудования можно найти устройства со степенью прессования до 90:1. Брикетированный в компакторах ППЭ можно загружать в экструдер или термическую печь, использовать в качестве сырья для получения полиэтиленового воска.

Видео по теме

В данном видео-ролике автор демонстрирует, как применять ППЭ для теплоизоляции труб:

Заключение

На российском рынке ППЭ с 2010 года наблюдается непрерывный рост. За это время отечественные производители практически полностью вытеснили зарубежных конкурентов, поскольку их продукция не отстает ни по качеству, ни по марочному составу.

Главной отраслевой проблемой считается постоянный рост цен на сырье. Поэтому сегмент ППЭ представляет значительный интерес для производителей вторичной гранулы хорошего качества.

Вспененный полиэтилен — все более распространенный материал в строительстве, использующийся как утеплитель для труб, пола и стен, для шумоизоляции. Его относительно низкая стоимость позволяет использовать ППЭ в других видах промышленности, изготавливая различные изделия и предметы.

Существует два типа пенопластов, а именно материалы, отличающиеся равномерной пористой структурой, и пенопласты, сердцевина которых вспенена, а поверхностный слой монолитен (то есть не вспенен).

Последняя группа вспененных материалов получила название структурных или интегральных. Понятие пенопластов регламентирует стандарт DIN 7726. В соответствии с ним пенопласты - это искусственно изготовленные материалы с пористой структурой и низким удельным весом (плотностью).

В последние годы пенопласты приобретают все большее рыночное значение, что в немалой степени объясняется тем, что практически каждый полимер может быть вспенен, и для изготовления изделий из подобных материалов пригоден почти любой технологический процесс.

Пенопласты классифицируют по различным критериям, а именно по пористой структуре, жесткости и по способу получения.

По пористой структуре различают пенопласты с закрытыми и открытыми порами, а также пенопласты со смешанной структурой пор. Пенопластом с закрытыми порами называется материал, полости пор которого не связаны между собой. Если между порами пенопласта может свободно циркулировать газ (воздух) - это материал с открытыми порами. Материал, обладающий закрытыми и открытыми порами одновременно, называется пенопластом со смешанными порами. Структура пор зависит от вида вспенивания и типа порообразователя.

Если подразделять пенопласты по их жесткости, то к пенопластам с высоким сопротивлением деформации и малой эластичностью (жесткий пенопласт) относятся ПС, ПВХ (непластифицированный), ПУ (жесткий), МФС, ФФС, ЭС, ненасыщенная полиэфирная смола и полиизоцианурат. К пенопластам с незначительным сопротивлением деформации и эластичной формуемостью относятся ПУ (мягкий), ПВХ (пластифицированный) и ПЭ.

Отдельно следует рассматривать интегрально вспененные пенопласта, которые с учетом областей их применения должны обладать определенной эластичностью при высокой жесткости формы.

Отметим еще несколько важных качеств:

• низкие внутренние напряжения;

• хорошие изолирующие свойства;

• расширение возможности для формообразования, возникающих за счет низких затрат на приобретение и изготовление формующего инструмента.

Низкая плотность - результат пористого строения пенопластов, которое также обеспечивает хорошую теплоизоляцию. При свободном вспенивании материала, в том числе и в пресс-формах, возникающие в материале внутренние напряжения незначительны. Простота в обработке, которая является общей для всех полимеров, еще более упрощается за счет пористой структуры материала. Низкое давление вспенивания обеспечивает возможность изготовления изделий больших размеров при низких затратах на приобретение и изготовление оснастки (пресс-форм), поскольку они могут быть выполнены не только из стали, но также из дерева или термореактивных полимеров.

Пористая структура пенопластов образуется с помощью порообразователей (рис. 1). Общим для всех порообразователей является то, что при определенной температуре они выделяют газы или в ходе реакции отщепляют их. В процессе вспенивания увеличивается объем заготовки или изделия, так что плотность в любом случае становится меньше плотности полимера, неподверженного подобной процедуре.

Вспениваемые пенопласты могут быть разделены на три группы:

• вспенивающиеся частицы, например, ПС;

• расплавы термопластичных полимеров, например, ПС, ПЭ, ПВХ;

• вспенивающиеся реакционноспособные жидкие исходные вещества, напри¬мер, ПУ, МФС, полиэфирная смола.

При рассмотрении порообразователей выделяют вещества физического и химического воздействия. Для того чтобы избежать разрушения готового пенопласта или же вообще обеспечить возможность образования пористой структуры, как правило, возникает необходимость добавления в материал стабилизаторов и инициаторов.

На рис.1 схематически представлен процесс изготовления пенопластов.

Рис.1 Изготовление пенопластов

Говоря о трех группах вспениваемых полимеров, следует упомянуть и о том, что при работе с пастами (например, ПВХ) вспенивания можно добиться и с помощью воздуха. Однако подобная технология в производстве играет незначительную роль.

Полимеры

В количественном отношении наиболее важными полимерами для технологии вспенивания являются ПУ и ПС. Ее развитие началось в середине прошлого века, причем сначала речь шла об изготовлении пенопластов только с равномерным распределением плотности. Технология интегрального вспенивания появилась гораздо позднее.

Основной областью применения обоих видов пенопластов стало изготовление изоляционных материалов и упаковок. ПУ также используется при производстве технических изделий (интегральные пенопласты), герметизирующих составов и обивочных материалов. Среди самоотверждающихся пенопластов меньшее значение имеют такие полимеры, как полиизоцианурат, ФФС, МФС, ЭС и ненасыщенная полиэфирная смола, которые в отличие от ПУ не обладают простой способностью к вспениванию. Кроме того, их свойства не столь легко изменяются.

Рассматривая вспениваемые термопласты, наряду с ПС в первую очередь следует упомянуть АБС, ПЭ, ПП, ПВХ, ПК, полиметакрилимид и модифицированный полипропиленоксид.

Мы уже отметили, что процесс вспенивания происходит благодаря порообразователям. При этом в зависимости от используемого метода и необходимой плотности используются или химические, или физические газообразующие вещества. Ввод воздуха применяется относительно редко, хотя возможен при работе с МФС, ПВХ и ПУ. Последний материал представляет собой особый случай, так как иногда его вспенивание происходит и без добавления порообразователей. Например, при реакции ПУ с водой выделяется углекислый газ, которого могло бы оказаться достаточно для вспенивания, однако на практике для достижения определенных свойств и плотности пеноматериала физические порообразователи все же добавляются.

Важным физическим порообразующим веществом является пентан (например, для вспенивания ПС). Фтор- и хлорпроизводные углеводородов, которые использовались для получения вспененного ПУ, сейчас запрещены из-за их вредного воздействия на озоновый слой. В качестве промежуточного решения применяются частично галогенированные фтор- и хлорпроизводные. Однако основная цель исследователей в этой области - найти порообразователи, не содержащие галогенов. Универсальной замены обычных фтор- и хлорпроизводных углеводородов не существует - для каждого материала необходимо искать свои пути решения:

• для мягкого пенополиуретана - углекислый газ, образующийся при сшивке в присутствии воды;

• для мягкого интегрального пенополиуретана - n-пентан или углекислый газ (если горючесть является помехой);

• для жесткого интегрального пенополиуретана - t-бутанол;

• для жесткого пенополиуретана - циклоалканы (например, циклопентан);

• для экструдированного жесткого пенополистирола - углекислый газ с этанолом. При превышении температуры кипения физические порообразователи переходят в газообразное состояние. Происходящее при этом увеличение объема способствует вспениванию полимерного расплава. Использование физических порообразователей получило распространение практически для всех полимеров и способов переработки. Благодаря низкой температуре кипения они обеспечивают раннее вспенивание и поэтому применяются там, где целью является получение равномерно низкой плотности.

Химическим порообразователям для вспенивания необходимы более высокие температуры, которые достигаются только при переработке расплавов термопластов. При превышении определенной температуры они разлагаются, отщепляя при этом газообразный продукт реакции. Выход газа является решающим фактором при опреде лении количества добавок и той плотности, которой предполагается добиться. К химическому порообразователю предъявляются следующие требования:

• отщепление газа-порообразователя в пределах узкого температурного диапазона;

• высокий выход газа;

• остатки, образующиеся в процессе реакции, не должны оказывать отрицательного воздействия на свойства вспененного материала;

• введение в смесь должно происходить равномерно и без возникновения осложнений.

Химические порообразователи в основном используются при получении интегральных пенопластов.

Рецептуры, используемые для получения вспененных материалов, состоят из нескольких компонентов, которые обеспечивают достижение заданных свойств. В качестве подобных добавок могут выступать следующие:

• ускорители реакции (служат для быстрого вспенивания);

• средства сшивки для ПЭ или эластичных ПУ;

• вещества, снижающие горючесть (антипирены);

• стабилизаторы и затравки (для образования стабильной пены и равномерной структуры пор);

• армирующие волокна и наполнители;

• красители и пасты (для соответствующей окраски).

Обзор технологии вспенивания

Вспениванию поддаются практически все полимеры, и почти каждый из известных методов переработки пригоден для изготовления пенопластов. Однако существуют и другие способы, с помощью которых получают блочные, формованные и ленточные пеноматериалы. В табл. 1 предпринята попытка их классификации. Заметим, что поскольку постоянно появляются новые технологии, составить окончательный перечень материалов затруднительно.

В упомянутой таблице пенопласты подразделяются на две больших группы:

• пенопласты с равномерным распределением плотности по всему поперечному сечению;

• интегральные пенопласты, поперечный разрез которых характеризуется различной плотностью.

Читайте также: