Geschäumtes Polyethylen: Herstellung, Eigenschaften und Anwendung

Geschäumtes Polyethylen ist ein einzigartiger Wärme-, Geräusch- und Feuchtigkeitsisolator, der jetzt beneidenswert beliebt ist. Die Kombination von Polyethylen und Luft, die bis zum Genie einfach ist, führt letztendlich zu einer Wärmeeinsparung von 70% in Bezug auf die Konstruktion, obwohl ihr Anwendungsbereich keineswegs darauf beschränkt ist

Es ist dieses Material, das niedrige Kosten und hohe Effizienz erfolgreich kombiniert. Darüber hinaus unbeschadet der menschlichen Gesundheit und des Lebens. Die gleichen Eigenschaften haben den Anwendungsbereich von geschäumtem Polyethylen von der Bau-, Maschinenbau-, Medizin-, Schuh- und Lederwarenindustrie bis hin zur Verpackung erweitert.

Typen nach Produktionsmethode

Zur Vereinfachung der Erklärung wird Polyethylenschaum gemäß dem Herstellungsverfahren in "vernetzt" und "nicht vernetzt" unterteilt, obwohl die für jeden Typ verwendeten Technologien unterschiedlich sein können. Der Hauptunterschied zwischen den erhaltenen Materialien besteht darin, dass sich während der Herstellung die Molekülstruktur des "nicht vernetzten" Polyethylenschaums im Gegensatz zu dem "vernetzten" nicht ändert, obwohl beide Materialien als geschäumt bezeichnet werden.

Jede der erhaltenen Materialarten weist eine Reihe von Besonderheiten und damit ein etwas anderes Anwendungsgebiet auf. Die Technologie des "Nähens" bedeutet den Prozess der Vernetzung molekularer Einheiten zu einem dreidimensionalen Bereich mit breiten Zellen.

Auswahl der Polyethylenschaumunterlage

Bodenbelagstyp

Bei der Auswahl eines Polyethylenschaumträgers muss berücksichtigt werden, unter welcher Art von Bodenbelag Sie ihn verwenden werden.

Der Polyethylenschaumträger wird nach folgenden Kriterien ausgewählt:

1. 
   Die Unterlage sollte nicht sehr dünn sein, da sie möglicherweise nicht den gewünschten Effekt erzielt. Wenn die Unterlage jedoch zu dick ist, springt sie beim Gehen.

2. Für ein 7-Millimeter-Laminat sollte die Trägerdicke ungefähr zwei Millimeter betragen.
3. Für dickere Beschichtungen (bis zu acht oder neun oder sogar mehr Millimeter) muss ein Substrat von mindestens drei Millimetern gewählt werden.

Merkmale der Montage eines Polyethylenschaumsubstrats

Das Verlegen eines Polyethylenschaumträgers ist überhaupt nicht schwierig, es müssen jedoch mehrere Regeln beachtet werden:

1. Vor dem Verlegen des Unterbodens muss der Unterboden gut geebnet und getrocknet werden.
2. Wenn der Boden mit Zement-Beton-Estrich geebnet ist, müssen Sie zuerst den prozentualen Feuchtigkeitsgehalt überprüfen.
3. Das Foliensubstrat muss mit der Folienseite nach oben verlegt und von elektrischen Kabeln isoliert werden, die in der Nähe verlegt werden können.

Um ein Verschieben der Polyethylenschaum-Trägerplatten zu verhindern und eine gute Wasserdichtigkeit zu gewährleisten, wird sie durchgehend verlegt und nicht überlappt. Außerdem müssen alle Fugen (Nähte) mit Klebeband, dh Klebeband, verklebt werden.

Nun, wir haben Ihnen von einem Material wie expandiertem Polyethylen (genauer gesagt von einem Substrat aus diesem Material) über die Nuancen seiner Installation und die technischen Eigenschaften berichtet, und wir hoffen, dass dieser Artikel für Sie nützlich sein wird. Wir wünschen Ihnen viel Glück bei Ihren Bemühungen und Geduld!

"Unvernetzter" Polyethylenschaum (NPE)

Es wird unter Verwendung eines physikalischen Treibmittels durch das Extrusionsverfahren oder einfacher durch das Verfahren zum Schäumen eines Polymermaterials mit einem Gasgemisch erhalten, das anschließend durch gewöhnliche Luft ersetzt wird.

Seine Produktion ist eine der umweltfreundlichsten, da das in allen europäischen Ländern und in den meisten inländischen Umweltorganisationen verbotene Freongas erfolgreich durch Butan, Propan-Butan und Isobutan ersetzt wurde.Fairerweise muss gesagt werden, dass es aufgrund seiner hohen Verdampfungswärme Freon ist, das für diese Produktion ideal ist, aber aus gesundheitlichen Gründen muss es aufgegeben werden.

Das Ergebnis ist ein durchscheinendes, großporiges Material. Seine Zugfestigkeit ist jedoch dem von "vernetztem" Polyethylenschaum unterlegen. Dies liegt an der Tatsache, dass es keine starke Bindung zwischen Polymermolekülen gibt. Dieser Indikator bestimmt den Anwendungsbereich des IPE.

Einstufung

Schaum auf Polyethylenbasis klassifiziert nach den folgenden Eigenschaften:

• Art des Ausgangsmaterials;
• Schaummethode;
• Nähmethode.

Zur Herstellung von PSA werden LDPE- und HDPE-Granulate sowie verschiedene darauf basierende Zusammensetzungen verwendet. Die Molekülstruktur jeder Art von Polyethylen ermöglicht es, Materialien mit vorhersagbaren Eigenschaften zu erhalten.

Bei der Herstellung von Polyethylenschaum
Es werden zwei Methoden zur Erzeugung einer Gasphase angewendet:

1. Körperlich. Diese direkte Injektion von Gas (Butan oder anderen leicht gesättigten Kohlenwasserstoffen) in die Ausgangsmaterialschmelze ist die billigste Schaummethode. Es erfordert jedoch die Verwendung spezieller Geräte und die Einhaltung erhöhter vorbeugender Brandschutzmaßnahmen.
2. Chemisch. Reagenzien, die sich unter Freisetzung von Gasen zersetzen, werden in das Ausgangsmaterial eingeführt. Das chemische Schäumen kann mit Standardgießereien und Extrusionsgeräten durchgeführt werden. Die Zusammensetzung der Additive wird durch die Anforderungen an Dichte und Zellgröße bestimmt.

Moderne Produktionstechnologien ermöglichen es zu erhalten verschiedene molekulare Strukturen gasgefülltes Polyethylen:

1. Ungenäht (NPE). Es wird durch die Technologie des physikalischen Schäumens erhalten. Gleichzeitig behält Polyethylen die ursprüngliche Struktur bei, die während der Synthese gegeben wurde. NPE zeichnet sich durch relativ geringe Festigkeitseigenschaften aus und seine Verwendung ist unter Bedingungen unbedeutender mechanischer Belastungen gerechtfertigt.
2. Chemisch vernetzt (HS-PPE). Die Technologie umfasst die folgenden Stufen: Mischen von Rohmaterialien mit Schaum- und Vernetzungsreagenzien, Bildung des anfänglichen Matrixrohlings, schrittweises Erhitzen in einem Ofen. Die Wärmebehandlung führt dazu, dass eine Vernetzung zwischen den Polymerfäden auftritt (Vernetzung tritt auf) und dann eine Gasbildung auftritt. Produkte aus KhS-PPE haben eine feinporige Struktur, eine matte Oberfläche und höhere mechanische Indikatoren im Vergleich zu Produkten aus PPE: Festigkeit, Reißfestigkeit, Elastizität, d.h. die Fähigkeit, nach dem Auspressen zur vorherigen Dicke zurückzukehren.
3. Physikalisch vernetzt (FS-PPE). Das Material enthält keine Vernetzungsadditive und anstelle der ersten Stufe der Wärmebehandlung wird der Matrixrohling mit einem Elektronenfluss behandelt, der den Vernetzungsprozess initiiert. Durch die Möglichkeit, die Anzahl der Vernetzungen zu steuern, können Sie die Materialeigenschaften und die Größe der Zellen variieren.

Im Gegensatz zu den meisten Baumaterialien ist Polyethylenschaum nicht durch Festigkeitsindikatoren gekennzeichnet, sondern durch die durchschnittliche Dichte, dh das Gewichtsverhältnis pro Volumeneinheit (kg / m 3): 15, 25, 35, 50, 75, 100, ... 500, wie auf dem Foto oben gezeigt.

"Vernetzter" Polyethylenschaum (PSA)

Abhängig von der verwendeten Technologie gibt es zwei Arten dieses Materials:

1. chemisch "vernetzt";
2. physisch "genäht".

Beide Typen werden im Ofen geschäumt, aber die Art und Weise, stabile innere Bindungen auf molekularer Ebene zu bilden, ist unterschiedlich. Bei der sogenannten chemischen "Vernetzung" wird ein chemisches Reagenz verwendet und bei der physikalischen ein Pulsstrahlbeschleuniger, der die molekulare Struktur des Materials aufgrund des Elektronenflusses reguliert.

Dadurch wird in beiden Fällen ein Material mit eher kleinen, geschlossenen Zellen erhalten, das sich durch eine hervorragende Spannungsbeständigkeit auszeichnet.

Produktionsstufen

Die Produktionslinie für PE-Schaum besteht aus:

• Extruder;
• Kompressor für die Gasversorgung;
• Kühlleitungen;
• Verpackung.

Abhängig von der Art des Endprodukts kann die Ausrüstung als Beutelherstellung, Rohrnähen usw. bezeichnet werden.

Zusätzlich werden fliegende Scheren und Stanzpressen verschiedener Bauart, Formmaschinen eingesetzt.

LDPE-, HDPE-Granulate oder darauf basierende Zusammensetzungen werden in den aufnehmenden Trichter geladen.

Zutaten - die Hauptabfallart bei der Herstellung von Polyethylenschaum - werden nach minimaler Verarbeitung wieder in den Produktionszyklus zurückgeführt.

Viele Unternehmen Primärrohstoffe mit Regranulat mischen.

Die Hauptanforderungen an sekundäre Rohstoffe zur Herstellung von geschäumtem Polyethylen sind das Fehlen mechanischer Verunreinigungen, die Gleichmäßigkeit der Farbe und das durchschnittliche Molekulargewicht mit primärem PE.

Wenn die Anforderungen erfüllt sind, werden die Qualität, Leistung und mechanischen Eigenschaften des fertigen Produkts nicht beeinflusst.

Vergleichende Eigenschaften

Hauptmerkmale	"Vernetzter" Polyethylenschaum	"Verdrahteter" Polyethylenschaum
Dicke, mm	von 0,5 bis 15	von 0,5 bis 20
Dichte, kg / m3	33(± 5)	25(± 5)
Arbeitstemperatur, ° С	von -60 bis +105	von -60 bis +75
Wärmeleitfähigkeitskoeffizient, W / (m • ° С)	0.031	0.045-0.055
Wärmeabsorptionskoeffizient, W / (m • ° С)	0,34	—
Wasserdampfdurchlässigkeit, mg / (m.h.Pa)	0.001 — 0.0015	0.003
Impact Noise Reduction Index, dB, nicht weniger	18	—
Druckfestigkeit bei 25% linearer Verformung, MPa	0,035
Volumenaufnahme des Wassers bei vollem Eintauchen 96 h,%	>1

Ein häufiger Nachteil ist, dass sie ohne Löschzusätze (Flammschutzmittel) brennbar sind.

Allgemeine positive Eigenschaften:

1. hohe Feuchtigkeitsbeständigkeit;
2. Beständigkeit gegen aggressive Medien - Säuren, Öle, Laugen usw.;
3. ausgezeichnete Wechselwirkung mit anderen Materialien;
4. erleichterte Installation;
5. Leicht;
6. völliges Fehlen eines bestimmten Geruchs;
7. Resistenz gegen mikrobiologische Wirkungen;
8. Umweltsicherheit und eine geringe Menge Abfall in der Produktion.

Die Technologien zur Herstellung von "vernetztem" Polyethylenschaum sind jedoch komplexer und haben daher eine Reihe von Vorteilen gegenüber "nicht vernetztem":

1. um fast 30% hat es eine dichtere Struktur, was es in Sachen Schalldämmung in eine viel vorteilhaftere Position bringt;
2. Aufgrund der erhöhten Festigkeit und Beständigkeit gegenüber UV-Strahlung als NPE hat es eine längere Lebensdauer.
3. seine Wärmeleitfähigkeit ist 20% niedriger als die des NPE;

1. höhere mikrobiologische Beständigkeit des Materials;
2. Beständigkeit gegen Temperatur und mechanische Beanspruchung;
3. Unempfindlichkeit gegenüber organischen Lösungsmitteln;
4. Vibrations-Resistenz;
5. hohe Verformungsfestigkeit.

Trotzdem hat NPE einen unbestreitbaren Vorteil - einen niedrigen Preis, der für Verkäufer oft zu einer großen Versuchung führt, seine Eigenschaften künstlich aufzublähen und es als vollwertiges schalldichtes Material für den Bau auszugeben. Es ist erwähnenswert, dass Sie heutzutage eine ziemlich originelle Anwendung von Polyethylenschaum finden können.

Aufgrund der Tatsache, dass sich die Eigenschaften der Polyethylenschaumarten manchmal sehr stark unterscheiden, wäre es zweckmäßiger, ihre Anwendungsbereiche getrennt zu betrachten.

Grundeigenschaften

Die technischen Eigenschaften von geschäumtem PE sind eine Synthese der Eigenschaften von Polyethylenen, weichelastischen Materialien mit niedrigem Schmelzpunkt und Schäumen mit ihrem geringen Gewicht und ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit:

• Geschäumtes PE ist wie gewöhnliches Polyethylen ein brennbares Material, dessen maximale Betriebstemperatur + 102 ° C nicht überschreiten sollte. Bei höheren Raten schmilzt es.
• Bei niedrigen Temperaturen behält Polyethylenschaum auch bei einer Absenkung auf -60 ° C alle seine Eigenschaften bei, einschließlich Festigkeit und Elastizität.
• Die Wärmeleitfähigkeit dieses Produkts ist sehr gering, sie beträgt 0,038 bis 0,039 W / m * K, was den Produkten einen besonders hohen Wärmedämmkoeffizienten verleiht.
• In direktem Kontakt mit Wasser absorbiert geschäumtes PE nicht mehr als 1-3,5% seines Volumens pro Monat.
• Geschäumtes Polyethylen ist sehr beständig gegen chemisch aktive Medien, insbesondere gegen Öl- und Benzinprodukte.
• Zersetzt sich nicht in einer biologisch aktiven Umgebung (verrottet nicht, eignet sich nicht für die Einwirkung von Bakterien und Pilzen).
• Absorbiert perfekt Geräusche, so dass PSA zur Geräuschisolierung verwendet werden kann.
• Absolut ungiftig, auch beim Brennen.
• Einfach zu transportieren und zu installieren,
• Verschleißfest und langlebig bis zu 80 - 100 Jahre.

INTERESSANT! In Bezug auf die Wärmeleitfähigkeit und dementsprechend die Möglichkeiten der Wärmedämmung kann geschäumtes Polyethylen eine hervorragende Alternative zu vielen gängigen Wärmeisolatoren darstellen: PSA mit einer Dicke von 1 cm können 5 cm Mineralwolle oder 15 cm Mauerwerk ersetzen.

Nachteile

Eine negative Eigenschaft von geschäumtem PE ist seine Unverträglichkeit gegenüber ultravioletten Strahlen. Direkte Sonneneinstrahlung wirkt sich zerstörerisch aus. Daher sollte die Lagerung und Verwendung von Polyethylenschaum an lichtgeschützten Orten erfolgen. Andernfalls muss das Material selbst zumindest in Form eines undurchsichtigen Films geschützt werden.

Anwendungsbereich von "unvernetztem" Polyethylenschaum (NPE)

1. Dieser Typ kann nicht mit einer Vielzahl von Anwendungen direkt im Bau aufwarten. Aufgrund seiner Eigenschaften ist es jedoch in der Produktverpackung absolut unverzichtbar, was auf die Abwesenheit von Toxizität hinweist.
2. Trotz der Tatsache, dass aufgrund luftgefüllter Zellen die Verwendung eines IPE unter einer Punktlast mit Brüchen behaftet ist, wird es häufig zum Verpacken von elektronischen Geräten, Glasprodukten, Verpackungsmöbeln, Geschirr usw. verwendet.
3. NPE ist als Verpackungsmaterial sehr praktisch. Es dämpft auch mehrere Stoßbelastungen gut. Es verschlechtert sich jedoch überhaupt nicht. Dies ist die wertvollste Qualität beim Transport von Gegenständen aller Art. Es wird sowohl als Polstermaterial als auch als Wickelmaterial verwendet. Es ersetzte schnell Wellpappe und Luftpolsterfolie und machte heute 90% des Verpackungsmarktes aus.
4. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass es aufgrund seiner feinen Blasenstruktur und Weichheit einige technische Ablagerungen aufnehmen kann, die sich während des Be- und Entladevorgangs auf der Oberfläche des Materials absetzen, wobei die Möglichkeit eines Kontakts der Ablagerungen mit der Oberfläche ausgeschlossen ist.
5. NPE wird sogar als Isolierung gegen Wasser, Dampf, Kondensat und strukturbedingte Geräusche verwendet. Es ist jedoch zu beachten, dass dies nur in den Fällen der Fall ist, in denen keine starken Lagerbelastungen und hohe Temperaturen vorliegen.
6. Bei geringen Qualitätsanforderungen wird es auch im Maschinenbau und sogar im Bauwesen als wärmeisolierendes Material eingesetzt.
7. Es wird als reflektierende Isolierung verwendet, um die Wärme im Haus zu speichern und dadurch die Energiekosten zu senken.
8. Es wird als Substrat für laminiertes Parkett verwendet, um die Oberfläche zu glätten.
9. NPE wird in verschiedenen Dicken (siehe Tabelle) und in verschiedenen Formaten hergestellt - in Rollen, Platten, in Form eines Polyethylenschaumgitters. Es gibt auch Folie und laminiertes EPS. Daher gibt es je nach Aufgabe eine Auswahl;
10. Aufgrund seiner geringen Kosten kann es zur Herstellung von Einwegprodukten verwendet werden.

In den EU-Ländern ist der Anwendungsbereich streng auf die Verpackung beschränkt.

Technische und Verbrauchereigenschaften

Polyethylenschaum - was ist das und welche Eigenschaften hat es? Um diese Frage zu beantworten, müssen Sie sich an die Haupteigenschaft eines Materials mit einer geschäumten Struktur erinnern - die Fähigkeit, Wärme in sich selbst zu speichern und deren Verlust zu verhindern.

Die Wärmedämmung gilt als Hauptverbrauchermerkmal dieses Materials, das es vor allem ermöglichte, es in der Bauindustrie einzusetzen.

Darüber hinaus weist das Polymer eine Reihe von Eigenschaften auf:

• Leicht. Aufgrund dieser Eigenschaft wird das Material häufig in allen Bereichen verwendet, in denen eine kleine Masse die Stützelemente nicht wesentlich belastet und das Gewicht des fertigen Produkts oder der Struktur nicht erhöht.
• nicht dem Verfall unterworfen. Eine wichtige Eigenschaft, die es ermöglicht, das Polymer bei der Außenisolierung von Rohrleitungen und Gebäuden sowie an Orten mit tropischem Klima und aggressiver mikrobiologischer Umgebung zu verwenden.
• Ein breiter Bereich von Betriebstemperaturen ermöglicht die Verwendung von Schaum in verschiedenen Klimazonen.
• Ökologische Reinheit und chemische Inertheit garantieren, dass das Material während des Betriebs keine Toxine und Karzinogene freisetzt.

Zusätzlich zu den obigen Eigenschaften hat Polyethylenschaum einen niedrigen Wasserabsorptionskoeffizienten (weniger als 2%), gute Geräuschdämmeigenschaften und eine einfache Verarbeitung.

Geschäumtes Polyethylen und Aspekte seiner Sicherheit

Polyethylenschaum hat aktive Verwendung bei der Herstellung einer breiten Palette verschiedener Produkte gefunden. Die Verwendung im Haushalt ist völlig sicher. Es ist nur wichtig, die Grenztemperaturen nicht zu überschreiten. Eine Erwärmung auf +110 Grad oder mehr kann schwerwiegende Folgen haben. Die Verbrennung von Polyethylenschaum geht mit der Freisetzung gefährlicher Substanzen einher, und der Zersetzungsprozess dieses Materials dauert etwa 200 Jahre. Dies weist direkt auf seine Langlebigkeit hin, wird jedoch unter dem Gesichtspunkt der Auswirkungen auf die Ökologie der Erde negativ wahrgenommen.