Вспененный полиэтилен: виды и технические характеристики утеплителя

Особенности вспененного полиэтилена

Чтобы получить вспененный утеплитель, гранулы засыпают в плавильную емкость и добавляют присадку, затем нагревают смесь и выдувают ее наружу, где материал остывает. Далее его выравнивают и скручивают в рулоны. Если нужно наложить ВПЭ на фольгу, делают это при нагревании двух материалов, соединяя их между собой.

Это лишь одна технология, но есть и другие. Вспенивают полиэтилен химическим или физическим способом, подвергая сырье давлению. Внутри образуются воздушные полости, закрытые друг от друга перегородками, благодаря чему ВПЭ плохо пропускает тепло и звук.

Характеристики материала

Пенополиэтилен применяют там, где есть риск возникновения конденсата

Выпускается вспененный полиэтилен разной толщины – от 1 до 200 мм. Этот материал легкий – его плотность составляет от 20 до 80 кг/метр кубический. Технические показатели следующие:

• Температурный режим от минус 60 до 100 градусов Цельсия. Эксплуатировать свыше 100 градусов нельзя – ВПЭ горючий материал. При нагревании способен плавиться, поэтому его используют чаще всего для защиты от холода, например, оборачивают трубы под землей. При низких температурах пенополиэтилен не меняет свойств.
• Это паронепроницаемая пленка, поэтому его не применяют там, где есть риск образования конденсата.
• Воду впитывает слабо: при полном погружении в жидкость способен набрать максимум 3,5% влаги в течение месяца.
• Хорошо поглощает шум. Чем больше толщина ВПЭ, тем лучше звукоизоляционные свойства.
• Химически нейтрален, не вступает в реакцию с агрессивными веществами – щелочами или кислотами.
• В биологически активной среде не подвергается воздействию грибка, бактерий. Грызуны не повреждают ВПЭ при подземной укладке.
• Не токсичен, даже при горении не выделяет вредных веществ.
• При благоприятных условиях материал способен прослужить до 80 лет.

Есть один существенный недостаток данного материала: он боится воздействия ультрафиолетовых лучей, поэтому его необходимо дополнительно изолировать от солнца пленкой, не пропускающей лучи. Под воздействием ультрафиолета быстро рассыпается и полностью теряет полезные свойства.

Область применения

Вспененный полиэтилен применяют для изготовления спортивного инвентаря

10 мм пенополиэтилена способны заменить 50 мм стекловаты или 15 см кирпичной кладки, поэтому его применяют в строительных работах для утепления наружных стен. Это снижает общую стоимость объекта.

Кроме стройки ВПЭ используется:

• Для обертывания разных предметов при безопасной перевозке. Воздушные пустоты внутри снижают степень механического воздействия.
• В производстве мягкой мебели для сохранности других материалов, склонных к осыпанию.
• В легкой промышленности.
• Для отделки салона в автомобильной промышленности.
• Для изготовления спортивных принадлежностей, инвентаря.
• Благодаря прочности материала его применяют для изготовления протезов, покрывая им металлический каркас.

Утепление различных объектов является основной сферой применения пенополиэтилена

Основная сфера применения – утепление различных объектов:

• кровля, фундамент, стены – внутренние или наружные;
• окна, двери, пол;
• система вентиляции или кондиционирования.

Кроме этого вспененный полиэтилен листовой используют в качестве прокладки между хрупкими изделиями при перевозке, например, стеклопакеты для оконных систем.

Если уложить фольгированный вспененный ПЭ за радиатором отопления, больше тепла останется в комнате благодаря отражающим свойствам фольги и низкой теплопроводности материала.

Основные требования к теплоизоляционным материалам для труб

Чтобы утепление было эффективным, и деньги на его приобретение не были потрачены напрасно, теплоизоляционный материал должен соответствовать некоторым требованиям:

• Низкая теплопроводность утеплителя – чем ниже этот показатель, тем тоньше потребуется слой материала. Этот фактор становится важным в тех случаях, когда требуется утеплить уже смонтированный трубопровод, или есть необходимость сэкономить на данном приобретении.
• Гидрофобность теплоизолятора. Это качество нельзя недооценивать, так как утеплитель должен не только защищать трубопровод от промерзания, но и от воздействия влаги, чтобы металл не повергался коррозионному разрушению. Кроме того, если  утепляющий материал будет увлажняться, то  его теплоизоляционные способности станут резко снижаться.
• Устойчивость к механическим и атмосферным воздействиям – эти качества необходимы как для термоизоляции трубопроводов, проходящих по улице, так и для заглубленных в грунт.
• Термостойкость материала — свойство, которое особо необходимо для трубопроводов систем отопления и горячего водоснабжения. То есть материал не должен «плыть» при нагреве в районе 100 градусов и не становиться ломким на морозе.

Всеми этими качествами и обладает вспененный полиэтилен.

Виды полиэтилена

На данный момент промышленность выпускает большое количество марок полиэтилена, отличающихся способом производства и свойствами:

• ПЭ высокого давления – ПВД;
• ПЭ среднего давления – ПСД;
• ПЭ низкого давления – ПНД;
• ЛПВД – линейный высокого давления, устойчивый к ультрафиолету и агрессивным веществам, но менее прочный, поэтому его соединяют послойно.
• ЛПВД низкого давления имеет схожие характеристики, но материал сам по себе прочный, устойчив к ударным нагрузкам и сжатию. Применяются подобные технологии для производства бытовых емкостей, которые способны выдержать низкое и среднее давление.

Линейные марки ПЭ практически не разлагаются в окружающей среде, поэтому упаковочные изделия подлежат специальной утилизации, чтобы не нарушать экологию.

Кроме вышеописанных видов есть специальные материалы, которые применяются в строительстве. Это сшитый и несшитый полиэтилен.

Сшитый

«Сшивание» значительно изменяет свойства материала

Сшивка – это технология, которая увеличивает прочностные характеристики полиэтилена, формула которого CH2. Молекулы при химической реакции образуют трехмерную ячеистую сетку, так как из них уходит водород, а углерод соединяется между собой. Есть понятие – степень сшивки. Это соотношение «сшитых» молекул и общего их количества.

Есть три способа сшить ПЭ:

• Физический. В процессе сшивки исходный материал подвергается воздействию рентгеновскими лучами. Метод ненадежен, так как изделия имеют неравномерную степень сшивки из-за плохого проникновения лучей по всей толщине. Также изделия марки PEX-C не способны возвращать прежнюю форму при деформациях. При низких температурах изделия трескаются.
• Химический, который выполняется с помощью азотных (марка PEX-D) и силановых (PEX-B) радикалов. Метод также не получил распространения из-за несовершенства изделий. Степень сшивания 65%, что очень мало.
• Пероксидный метод (PEX-A). Используется перекись водорода при высоких температурах. Позволяет получить максимально возможную степень сшивки – 85%.

Изделия, полученные путем пероксидной плавки, стоят дороже, но выдерживают нагрев до 120 градусов. Также увеличивается показатель растяжения, трубы из сшитого полиэтилена становятся более пластичными, имеют память на форму.

Сверхвысокомолекулярный ПЭ

Сверхвысокомолекулярный ПЭ обладает высокой морозостойкостью и ударопрочностью

Материал, имеющий исключительные свойства, применяющийся в экстремальных условиях:

• высокая морозостойкость;
• устойчивость к коррозии;
• стойкость к абразивному воздействию;
• низкий коэффициент трения;
• ударопрочность;
• инертность к химическим веществам.

Сверхвысокомолекулярный ПЭ применяется для изготовления бронезащитных изделий, деталей для горно-обогатительного оборудования, фильтров, накладок для спортивного инвентаря. Основа – высокопрочные нити, получаемые при низком давлении.

Хлорсульфированный полиэтилен (ХПС)

Добавки сернистого ангидрида и хлора позволяют получить каучукоподобный ПЭ, который имеет повышенные термостойкие свойства, а также устойчивость к внешним воздействиям окружающей среды. Используется:

• для производства клея и герметиков;
• для производства износостойких напольных покрытий;
• в производстве красок для бетона и металла.

Материал способен растворяться в уксусной кислоте и хлорированном углеводороде.

2 Советы по укладке

Всего три совета по укладке вспененного полиэтилена помогут значительно сократить время на проведение такого рода работ без необходимых знаний.

1. Следует отражающий слой изоляции укладывать на ту сторону, где находится тепловой источник;
2. Для предельно возможного эффекта отражения следует оставить так называемое «воздушное пространство» размером в 1,2 – 2 сантиметра по обе стороны изолятора;
3. Все монтажные швы необходимо проклеивать строительным алюминиевым скотчем, чтобы достичь максимально возможной герметичности и гидроизоляции.

В целом, учитывая характеристики данного изоляционного материала можно со смелостью утверждать, что он отвечает вызову и требованиям современных теплоизоляционных материалов.

Данный материал позволит эффективно защитить свой дом от холода, влажности и различных достающих посторонних шумов.

Вспененная полиэтиленовая изоляция с фольгой

При этом как расход самой изоляции, так и потеря пространства в помещении, где он находится, будет сводиться к абсолютному минимуму, что не может не радовать. Кроме того, вспененный полиэтилен отличается еще и сравнительно небольшой ценой при серьезном техническом потенциале этого теплоизоляционного материала.

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.

При производстве пенополиэтилена
применяются два метода создания газообразной фазы:

1. 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.
2. 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:

1. 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.
2. 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.
3. 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/м3): 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.

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…..

Отличия от винила и полиуретана

Вспененный винил — значительный оппонент ППЭ, так как по многим показателям не уступает материи. Винил и полиуретан также обладают высокой химической инертностью. Материалы подходят в качестве теплоизоляторов.

Стойкость к ультрафиолету у материалов тоже высокая. Однако винил и полиуретан не могут конкурировать с ППЭ при сильной жаре или отрицательных температурах. ППЭ прочнее полиуретана, поэтому лучше выполняет роль теплоизоляции для горячих труб.

Обратите внимание! Долговечность полиуретана в сравнении с ППЭ невысокая. Пенополиэтилен отличается слабостью к механическим нагрузкам. При такой ситуации применяются трубки из вспененного каучука.

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).

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.

Характеристики сшитых-несшитых материалов

Вспененному полиэтилену с пористой структурой присущи характерные особенности. Например, материал выпускается с различными размерами. Сшитый ППЭ отличается от несшитого только механическими и теплотехническими качествами. Кроме мягкости и эластичности, свойства сшитых и несшитых материалов следующие:

• Плотность — 20-80 кг/куб.м;
• теплоотдача — 0,036 ВТ/кв.м. Древесина имеет показатель 0,09 Вт, а вата 0,07;
• подходящая температурная среда для использования −60 +100;
• гидроизоляция — не более 2 % влагопоглощение;
• паропроницаемость;
• звукопоглощение;
• химическая стойкость;
• биологическая стойкость.

Важно! Материал практически вечный при обычных условиях эксплуатации, не превышающих нормативные показатели. Качественная основа может прослужить более 80 лет.

Фольгированный полиэтилен и его свойства

Фольгированный пенополиэтилен удобен в транспортировке и не повреждается грызунами

ПЭ отражающего типа применяется в строительстве теплого пола, а также для шумоизоляции вентиляционных шахт, трубопроводов, расширительных баков. Материал не пропускает пар и воду. Состоит из двух слоев – вспененного полиэтилена и алюминиевой фольги, отшлифованной до степени отражения в 97%.

Преимущества фольгированного ПЭ:

• Имеется сертификат о полной безопасности материала.
• Не повреждается грызунами, так как несъедобен.
• Удобен при транспортировке.
• Пожаробезопасность. В бытовых условиях невозможно достичь высоких температур, при которых ПЭ загорается.
• Одновременно изолирует тепло и звук. При этом укладывается тонким слоем.
• Слой в 4 мм способен заменить минвату толщиной 8 см.

Для установки фольгированного полиэтилена нет необходимости использовать паропроницаемую пленку, так как сам материал неплохо проводит молекулы воды. В сравнении с минеральной ватой хуже, но конденсат не скапливается.

Из недостатков:

• ПЭ с фольгой очень мягкий, поэтому не используется под штукатурку и обои.
• Для крепления на стену используются клеящие материалы, так как другим способом прикрепить полиэтилен фольгированный невозможно. Использование гвоздей нарушает теплоизоляционные свойства.

Разновидности фольгированного полиэтилена

Для утепления внешних стен ПЭ с фольгой используют как дополнительную защиту от влаги и для отражения тепла внутрь стен.

Существует несколько разновидностей фольгированного утеплителя:

• Маркировка А – это ПЭ, с одной стороны покрытый алюминиевой фольгой.
• В – покрытие с двух сторон. Применяется для межэтажных перекрытий в качестве обособленного утеплителя.
• С – одна сторона фольгированная, другая покрыта клеящим составом для удобства монтажа.
• ALP – С одной стороны фольга и ламинированная пленка, другая сторона не покрыта.
• Маркировка М и R – рифленый ПЭ, покрытый с одной стороны фольгой.

Теплоизолирующими свойствами обладает только полиэтилен. Если он используется для укладки под бетон, алюминиевая прослойка не выполняет свои функции, так как отсутствует лучистое тепло.

Использование фольгированного ПЭ в помещениях с коротковолновым инфракрасным нагревом пола возможно накопление лучей и ожоги кожи и сетчатки глаз. Данное свойство не распространяется на длинноволновые ИК обогреватели.

Плюсы и минусы

Новые технологии дают возможность создавать полимерные материалы с отличными эксплуатационными качествами, превышающими искомые параметры у натуральных материалов.

К положительным качествам вспененного полиэтилена относятся:

• легкость материала обеспечивает простой и удобный монтаж без затрат физической силы;
• по диапазону рабочих температур – от -40 до +80 – может применяться в практически любой натуральной среде;
• почти абсолютная теплоизоляция (коэффициент теплопроводности – 0,036 Вт/кв. м), препятствующая потере тепла и проникновению холода;
• химическая инертность полиэтилена позволяет использовать его вместе с агрессивными материалами, например, известью, цементом, кроме того, материал не растворяется бензином и машинными маслами;
• мощные гидроизолирующие свойства оказывают дополнительную защиту от воздействия влаги, что, например, повышает срок эксплуатации металлических элементов, покрытых вспененным