Изготовление вспененного полиэтилена. Получение и основные сферы применения вспененного полиэтилена
(или по-другому пенополиэтилен ППЭ) – это газонаполненный термопластичный полимер с закрыто-пористой структурой, мягкий и эластичный материал с отличными амортизирующими свойствами. Производство вспененного полиэтилена сделало термоизоляцию строительных и приборостроительных элементов, а также упаковку целого ряда продукции гораздо более простой и удобной.
Производственный процесс
Вспененный полиэтилен получают литьем под давлением либо экструзией вспененной массы из различных полимеров этилена (ПВД, ПНД и др.), в основном из полиэтилена низкой плотности с добавлением специальных добавок для улучшения его свойств. В зависимости от технологий изготовления, а также от того, какие вещества сопутствуют и благоприятствуют этому процессу, получаемый продукт может качественно отличаться как структурой, так и свойствами, оставляя при себе качества первоначального вещества:
- Пластичность,
- Водостойкость,
- Химическую инертность,
- Стойкость к скачкам температур,
- Размягчение при температуре выше 1000 C,
- Нетоксичность.
Технологии
Производство вспененного ПЭ может проходить по одной из следующих технологий:
- Физическое вспенивание для изготовления несшитого пенополиэтилена не требует химической либо какой другой реакции и сохраняет молекулярную структуру начального вещества (вспениваемого полиэтилена). Оно проходит в несколько этапов:
- Сначала происходит плавление гранулированного сырья,
- Затем в бункер с равномерно перемешиваемой полимерной массой подается газ, обычно фреон, пропан-бутан либо изобутан.
- Производство происходит при участии химических реагентов, которые видоизменяют молекулярную структуру полиэтилена, преобразуя ее до сетчатого типа:
- Для участия в реакции смешивают со сшивающим (обычно пероксид дикумила DCP) и вспенивающим (азодикарбонамид) реактивами. На этом же этапе добавляются пигменты и спецдобавки (сополимеры, антипирены и др.).
- Разогретая масса продавливается через экструдер для придания необходимой формы.
- Производство вспененного полиэтилена физически сшитого также предполагает модификацию молекулярного строения, только в этом случае до поперечно-связанной структуры. Процесс проходит при участии вспенивающей добавки и радиации, то есть разогретая полиэтиленовая масса проходит через ускоритель электронов, где получает дозу электронного облучения.
Изменение характеристик ППЭ в зависимости от технологии
Физически вспененный полиэтилен имеет практически те же технические характеристики, что и полимер, который послужил сырьем для его изготовления. А вот сшитые ПЭ могут иметь ряд оригинальных отличающих свойств:
- Такие материалы становятся очень эластичными и могут возвращаться после попыток деформации под нагрузкой к первоначальной форме,
- Благодаря прочности межмолекулярных связей также повышаются их прочностные свойства и стойкость к низким и высоким температурам,
- Аналогично повышаются гидроизолирующие свойства.
Кроме этого, добавленные при химическом сшивании специальные добавки дают возможность получения огнестойких продуктов.
ВНИМАНИЕ! При физическом вспенивании возможно увеличить объем изначального сырья в десятки раз, а химическое вспенивание дает лишь 5-ти – 6-тикратное увеличение объема. Именно поэтому физическим способом пользуются для преобразования более плотных полимеров (с плотностью более 50-ти кг/м3), а также этот факт может помочь отличить пенополиэтилен, созданный этим способом.
Производственное оборудование
Прежде чем выбирать оборудование для производства вспененного ПЭ, необходимо решить, какой плотности материал вам нужен и по какой технологии он будет изготавливаться. При этом стоит учитывать, что:
- Газовый метод производства более дорогой, чем химический.
- Оборудование для изготовления ППЭ из разных полимеров может отличаться. Так, для перехода на полистирол или полипропилен может потребоваться дополнительная комплектация.
- Есть станки, специализирующиеся только на выпуске пленки либо трубы, а есть такие, которые совмещают эти функции. В зависимости от настроек такого оборудования можно получить вспененный ПЭ разных видов и форм: пленка, лист, труба и т.п.
Производством оборудования для изготовления изделий ППЭ занимаются многие фирмы, поставляющие станки для переработки пластмасс. Среди них российский ООО «Полипром Кузнецк» и различные китайские компании.
Компания «РУССФОМ» была основана в 2005-м году. Мы являемся одним из самых крупных российских производителей сшитого пенополиэтилена. Наше производство оборудовано современными технологичными устройствами, отвечающими всем международным нормам и требованиям. Компетентные технологи являются залогом высокого контроля качества всей выпускаемой продукции. Производство пенополиэтилена является экологичным, благодаря чему нам удалось разместить свои фабрики на севере Москвы, чтобы максимально быстро и в полном объеме снабжать столичный рынок этой востребованной продукцией. Мы также поставляем сшитый пенополиэтилен по всем регионам Российской Федерации и странам СНГ.
Мы стараемся постоянно внедрять современные технологии в свое производство. Пенополиэтилен является практически безотходным продуктом, поскольку образованные в виде крошки отходы могут использоваться в качестве упаковочного материала, насыпной теплоизоляции или перерабатываться в специальные блоки, а затем реализовываться в виде отдельной продукции.
СКАЧАТЬ БРОШЮРУ
Свойства и преимущества пенополиэтилена
Наша компания предлагает химически и физически сшитый пенополиэтилен, который производится под торговой маркой «Пенолон». Этот материал имеет закрытую структуру и обладает следующими свойствами:
- поглощает шум;
- изолирует тепло;
- обладает низким процентом влагопоглощения - до 1%;
- может эксплуатироваться при температурах от минус 60 до плюс 100ºС;
- после деформирующих нагрузок восстанавливает первоначальную форму;
- не портится (срок службы превышает 25 лет);
- эластичный;
- легкий;
- приятный и мягкий на ощупь;
- не имеет запаха.
Сшитый пенополиэтилен является одним из самых эффективных типов паро-, термо- и звукоизоляторов, что подтверждается многочисленными исследованиями, а также его успешным использованием в строительстве и таких областях, как автомобилестроение, машиностроение, спорт, туризм и медицина. Этот материал предлагается по вполне приемлемой стоимости, а разнообразие сфер использования являются преимуществами, которые привлекают внимания многих потребителей.
Что мы предлагаем?
В компании «РУССФОМ» вы сможете заказать необходимый объем пенополиэтилена любого вида, приобрести листовую или рулонную продукцию, а также купить готовые изделия. Мы всегда идем навстречу каждому клиенту и стремимся подобрать либо изготовить наиболее оптимальный для него продукт, обладающий необходимыми заказчику свойствами. Узнать всю интересующую вас информацию про сшитый пенополиэтилен и приобрести требуемое количество выбранного товара вы всегда можете через наш отдел продаж. Мы гарантируем высокое качество всей предлагаемой продукции - вся продукция, выпускаемая под торговой маркой "Пенолон", обладает сертификатами соответствия.
Контакты
В процессе производства. В результате получается упругое эластичное полотно, имеющее закрытопористую структуру ячеек. Выпускается в рулонах, листах, в виде скорлуп и жгутов. Материал получил широкое применение в разных отраслях промышленности , особенно, в строительстве , благодаря: высоким тепло- звукоизоляционным качествам, прочностным характеристикам, простоте монтажа и относительно невысокой стоимости. Выделяют сшитый и несшитый пенополиэтилен по способу производства.
Энциклопедичный YouTube
1 / 2
✪ Как крепить пенофол к стене
✪ Как выбрать утеплитель: виды теплоизоляции
Субтитры
Физико-механические свойства
Производство пенополиэтилена
В настоящее время известны два вида пенополиэтилена, получаемые разными способами. Условно их подразделяют на:
- сшитые пены (обозначается как ППЭ - пенополиэтилен)
- несшитые пены (обозначается как НПЭ - несшитый пенополиэтилен)
Сшитые пены
Могут быть получены двумя способами: химическим и радиационным. Химически сшитые пены формируются при высоком давлении. Полиэтилен вместе с антиокислителями и инициаторами реакции равномерно расплавляют, формируют в термопластичном состоянии и сшивают. Инициаторы образования поперечных связей (как правило, перекиси) распадаются при высокой температуре. Образующиеся радикалы отнимают у звеньев полиэтилена по одному атому водорода, в результате чего на этом месте появляется ненасыщенный радикал углерода. Соседние радикалы углерода соединяются между собой, и тем самым образуют пространственную структуру. При использовании радиационного метода «сшивка» макромолекул происходит под действием пучка энергии.
Несшитые пены
Получаются при вспенивании полиэтилена пропан-бутановой смесью или разрешенными фреонами. В экструдере под давлением происходит расплав и смешивание полиэтилена со вспенивающим реагентом (как правило, пропан-бутановой смесью). При выходе из экструдера за счет уменьшения внешнего давления газ расширяется, и, таким образом получается газонаполненный пузырь. Так как температура при выходе из экструдера резко падает, вышедшая пузырьковая пена затвердевает и образуется пенополиэтилен.
Производство в России
Производство вспененного полиэтилена в России образовалось в начале 2000-х годов и в очень короткие сроки вытеснило присутствующие тогда на рынке торговые марки зарубежных производителей: Odeflex (Турция), Tubolit (Германия), Steinoflex (Белоруссия).
Технология производства вспененного полиэтилена основана на полимеризации этилена, которая происходит под воздействием высоких температур и давления. Наибольшей популярностью пользуется полиэтилен высокого давления, так как эта разновидность материала имеет повышенную водостойкость.
Технологический процесс
Сырьё выбирают исходя, из конечного назначения продукта, производимого из этого материала. Широкое применение имеет гранулированный материал низкой плотности с разными пигментами, дополнительно применяются сшивающие и вспенивающие агенты. Функцию замедлителя горения выполняет смесь, включающая декабромодифенил и триоксид сурьмы. Используемое сырьё помещается в экструдер, где смесь разогревается, а затем продавливается, что позволяет сделать материнский лист.
Лист отправляется в камеру, где происходит процесс его вспенивания при необходимом температурном режиме. Следующим этапом является химическая сшивка, в процессе которой под воздействием смеси газов формируется пористая закрытая структура. Результатом работы, является листовой материал, подвергающийся процессу охлаждения и последующей нарезке.
Виды и характеристика оборудования
Чтобы наладить технологический процесс, требуется купить оборудование для производства вспененного полиэтилена.
Понадобятся следующие виды агрегатов:
- агломераторы – перерабатывают плёночные отходы, пригодные для повторного применения. Результатом работы, является получение агломерата в виде плёночных кусков, спекающихся в шары при термическом воздействии;
- грануляторы – производственная линия, состоящая из нескольких элементов: экструдер, охладительная установка, бункер, стренговая голова, приспособление для нарезания гранул. Именно эта линия используется для переработки пластика и бытовых полимеров, с целью получения сырья, пригодного для производства полиэтилена;
- дробилки – измельчают отходы, впоследствии направляемые на экструзионную линию. Дроблению подвергаются пластиковые трубы, полимерные листы и слитки, в том числе, имеющие высокий уровень ударной вязкости;
- экструдеры — это основной тип оборудования, позволяющий производить разные изделия: листы, плёнку, трубы.
Производство вспененного полиэтилена
из вторсырья — это эффективный процесс, требующий задействования всех агрегатов, необходимых для переработки и изготовления конечного продукта.
Организация производства России
Открыть собственное производство, можно зарегистрировавшись в качестве ООО, для чего потребуется собрать пакет документов: устав организации; протокол учредительного собрания, заявление, квитанция об уплате государственной пошлины. Потребуется получить коды ОКВЭД из Росстата. Здесь надо учесть, что конкретный код будет определяться типом производственного процесса. Если предполагается открыть свое производство вспененного полиэтилена в России, связанное с изготовлением полуфабрикатов, например, материнских листов, то коды будут следующие: 24.16. Если же, предполагается изготавливать упаковочные пластмассовые изделия из вспененного полиэтилена, то коды такие: 25.22. Обязательно следует подать заявление в налоговую инспекцию, заказать изготовление печати, после чего разрешено закупать оборудование, нанимать персонал, арендовать помещение. Производство вспененного полиэтилена для упаковки, будет намного выгоднее, так как конечный продукт стоит дороже полуфабрикатов, фактически являющихся разновидностью сырья. Открывая предприятие, надо наладить контроль качества.
Как известно пенополиэтилен можно разделить на два больших класса - со сшитой молекулярной структурой и несшитой. Для производства таких материалов требуется различное оборудование.
Классическая технология производства сшитых пенополиолефинов происходит в четыре основных этапа (смешивание, экструзия, сшивка, формование):
1. Взвешивание и дозирование компонентов, подготовка смеси для последующей экструзии
На этом этапе подготовленные чистые компоненты с высокой точностью смешиваются в необходимы компаунд, который обычно включает:
а) полиолефин (полиэтилен или полипропилен) б) сшивающий агент DCP (для случая химической сшивки) в) вспенивающий агент на базе нитрогена (азодикарбонамид) г) окрашивающие пигменты д) специфические добавки (антипирены, другие сополимеры и т.п.)
2. Экструдирование листа с заданными параметрами
Процесс экструзии широко распространенная операция для производства таких изделий как трубы, профили, листы. В экструдере находятся один или два шнека (винта) которые вращаясь выдавливают разогретый материал через экструзионную головку (фильеру), придающую изделию нужную форму.
3. Физическая сшивка листа в ускорителе электронов
В данном случае показан метод физической сшивки который не требует каких-либо химических добавок. Материал проходит через установку, облучающую его с двух сторон пучком электронов.
4. Вспенивание листа
Существует три стандартных варианта процесса вспенивания (горизонтальный, вертикальный, под прессом):
а) горизонтальное вспенивание
Подходит для химически и физически сшитых материалов. В первом случае сшивание происходит в начале процесса, во втором материал должен подаваться уже сшитым. В обоих случаях процесс проходит при высокой температуре.
б) вертикальное вспенивание
Для этого процесса производства подается уже физически сшитый материал. Материал нагревается и охлаждаясь наматывается на крупногабаритные бобины.
в) вспенивание под прессом
Данный процесс подходит для материала большой толщины и химически сшитом. Здесь после экструдера материал обрезается и подается в сшивающий блок, после которого подается в пресс, где вспенивается при высокой температуре и давлении.
Из печей выходит лист пенополиэтилена, который упаковывается в рулоны и поступает в продажу или подвергается дальнейшей обработке.
Технологический процесс производства несшитого пенополиэтилена значительно проще, что положительно сказывается на его стоимости.
Несшитые пены
Несшитые пены обычно формируются введением в расплав полимера вспенивающего агента для формирования, так называемого пенного геля-пасты, с дальнейшим экструдированием пасты и формированием формы изделия. В зависимости от характеристики и настройки оборудования изделие может принимать форму пленки, пластины, прутков, волокна или отдельных бусинок- гранул.
До смешивания со вспенивающим агентом, полимер нагревают до или выше точки перехода из кристаллической формы в текучую. Вспенивающий агент добавляется или смешивается в расплав непосредственно в экструдер, миксере, смесителе или подобное оборудование. Используемый агент должен иметь превосходную растворимость в полимере при высоких температурах и давлениях обычно характерных для процессов формирования экструдирования вспененных материалов.
В качестве вспенивателей обычно используют -гидрокарбонаты (hydrocarbons) такие как изобутан (isobutene) или обычный бутан, окись углирода (carbon dioxide) и его смеси. При этом вспенивающий агент смешивается с расплавленным полимером при высоком давлении, подобранным так, чтобы было достаточно предотвратить существенное расширение полимерного материала и максимально разогнать вспенивающий агент по всему объему полимера.
До экструдирования полимерная пена обычно охлаждается до более низкой температуры в которой происходит вспенивание, при этом упругость расплава достаточно высока, чтобы стабилизировать пену, предотвращая разрушение ячейки. Эта температура, часто упоминаемая как температура вспенивания и является обычно выше температуры перехода кристаллизации каждого компонента полимера (Tg) или для полимеров, имеющих высокую кристализацию, называется пиковой температурой прозрачности расплава (Tm). Гель-паста может быть охлажден непосредственно в экструдере или в другом устройстве смешивания, или в отдельных холодильниках. При прохождении геля через экструзионную головку, т.е. в зоне формирования формы будущего изделия давление ниже и обычно равно атмосферному.
Сшитые пены
При производстве молекулярно сшитых вспененных материалов, сшивание и расширение происходит при повышенной температуре, чтобы процесс вспенивания происходил одновременно или последовательно.
Если применяется химически сшивающий агент, его добавляют в материал одновременно с вспенивающим агентом. При химической сшивке расплав полимера обычно нагревается до температуры не больше 150°C, чтобы предотвратить разрушении сшивающего или вспенивающего агента или дующего агента и предотвратить преждевременное сшивание.
Если применяется сшитие методом облучения (радиационносшитый), то расплава полимера обычно нагревается до температуры не выше чем 160°C, чтобы предотвратить разложение вспенивающей добавки.
Вспененный расплав подается в эструзионный блок, формирующий желаемую форму и структуру изделия. Для формирования структуры температуру материала поднимают обычно до 150°C-250°C в своеобразной духовке.
При применении радиационной сшивки структура пены облучается на этапе повышения температуры. Как при химическом так и при радиационном процессе, сшитая структура формируется в материале в форме листа или тонкой плиты, позволяющие полимеру наиболее качественно выполнить процессы сшивания и вспенивания.
Производство сшитых вспененных волокон, жгутов и литых изделий проходит двумя способами.
В одном случае, полимер смешанный с сшивающим и вспенивающими агентами, нагревают и формируют изделие в пресс-форме, пена сшивается и вспенивающий агент разлагается. Впоследствии вспененный состав расширяется под давлением. По выбору, формованная пена, полученная после снятия давления, может быть перенагрета, чтобы получить еще большее расширение.
Во втором случае, пена может быть подготовлена в виде уже сшитого листа полимера, содержащим вспенивающий агент. Затем материал расширяют при высокой температуре, или посредством нагревания химически сшитого полимерного листа, с пропитыванием азотом при более высоком давлении и температуре выше точки отвердевания. Снижение давления проводит к увеличению жесткости пузырей и некоторому расширению листа. Лист перенагревают при более низком давлении и температуре не позволяющей отвердеть материалу, затем давление снижают, чтобы позволить пене расшириться.
В сшитых полимерах между молекулами материала устанавливаются прочные межмолекулярные связи, образующие своеобразный пространственный каркас. Такие материалы утрачивают свойственную несшитым полимерам пластичность и становятся эластичными (при снятии нагрузки возвращаются в прежнее состояние), что сказывается на повышении их прочностных свойств и температурной стойкости.
Гранулированные пены
Вспененные и расширенные бусинки-гранулы могут формироваться по одной или партией в процессе экструзии и так же могут быть молекулярно сшитыми и несшитыми. Вспененные гранулы затем спрессовывают или формуют в конечные изделия. В производственном процессе дискретные полимерные частицы, подготовленные смешиванием расплава и реактивным смешиванием, пропитываются вспенивающим агентом и по необходимости сшивающим в водной или безводной суспензии при повышенной температуре и давлении.
В водной суспензии вспенивающий (и может быть вспенивающий) помещаются в жидкую среду в которой гранулы практически не растворяются при повышении давления и температуре в автоклаве или другом устройстве. Материалу не дают возможности сильно расшириться, быстро снимая давление или охлаждая до формы гранул. На отдельном этапе, нерасширенные гранулы нагревают, например паром или с горячим воздухом, чтобы их расширить.
Процесс экструзии может также использоваться, чтобы получить вспененные полимерные гранулы. Метод сходен с обычным процессом экструзии пены, но экструзионная головка в данном случае будет иметь одно или множество отверстия, задающих размеры гранул.
В данном случае требуется (a), охлаждение вспененного геля до температуры не выше температуры вспенивания (b) экструзию охлажденного геля через экструзионную щель с большим количеством отверстий (c) по необходимости поддержание кромки пены, подающейся к головке, в ванне с холодной водой и (d) и гранулирование вспененных волокон, получаемых на выходе эксрузионной головки.
В другом случае полимер размягчают и смешивают с газовым вспенивающим агентом в обычном экструдере, для формирования по существу непрерывного вспененного волокна или кромки, который затем дробится или гранулируется. Затем молекулы полученного гранулята сшивают облучением радиацией и полученные частицы соединяют различными способами для получения законченного изделия.
Выбор оборудования для производства
Для производства материала разной плотности оборудование имеет свои различия. Его можно разделить на два класса: для плотности от 25 до 50 кг/м3 с использование в качестве вспенивателя фреоны или алкановые смеси (бутан) и для плотности от 200 до 400 кг/м3 с СО2 вспенивателем (г/литр). Возможны так же комбинированные модификации. Как правило, такие листовые материалы плотностью выше 200 кг/м3 не производят толщиной больше 3-5 мм.
Известно, что газовый метод более дорогой, но имеет коэффициент вспененности в несколько десятков раз. Химический метод на 20 % дешевле, но коэффициент вспененности ограничен 5-6 разами. Например, для материалов плотностью 50 кг/м3 больше подходит газовый метод.
Обычно производители используют одно оборудование, как для производства вспененных листов, так и изоляционных труб. Практически каждое подобное оборудование позволяет производить вспененные листы, как из полиэтилена, так и из полипропилена (особенно для производства труб). Вопрос работы на полистироле может решиться дополнительной комплектацией.