Полимерные (полиолефиновые) пены – многокомпонентные и многофазные материалы на основе высокомолекулярных соединений, значительный класс термопластов универсального применения, особо важными из которых являются полиэтилен и полипропилен.

При описании пенополиэтилена, независимо от способов его получения, используют два определения: "сшитый" и "несшитый".

«Сшитый» ППЭ – это вспененный полиэтилен, в процессе производства которого молекулярная структура за счёт различных методов модифицируется, и в результате сшивки образуется, так называемая, поперечно-связанная или сетчатая молекулярная структура. По технологии изготовления различают три вида «сшитого» пенополиэтилена: радиоционно-сшитый, химически-вспененный (оба материала получают методом экструзии) и материал, полученный под давлением.

Несшитый ППЭ получают методом экструзии с использованием физического газообразователя, в качестве которого могут выступать газы фреон, пропан-бутан и изобутан. Основное отличие этого материала от сшитого в том, что в процессе его получения молекулярная структура самого полиэтилена  не изменяется.
Материал, полученный на основе пенополиэтилена с использованием газообразователя, является хорошим теплоизолятором, гидроизолятором, шумопоглотителем, изделия из таких материалов легко гнуться и режутся, а также способны держать заданную форму. Материал совместим практически с любыми строительными материалами - древесина, бетон, цемент, гипс, известь и т. д.
Важным положительным свойством пенополиэтилена является то, что материал химически инертный и экологически чистый. За счет своей структуры обладает низким коэффициентом влагопоглощения (менее 2%), стоек к гниению (расчетный срок эксплуатации материала 25 лет).
Материал используется преимущественно в строительстве, однако, благодаря вышеперечисленным качествам, его потребителями являются предприятия многих других отраслей промышленности, в частности, машиностроения, автомобилестроения, медицины, гожгалантерейной и обувной промышленности, а также отрасли, где он используется в качестве упаковки.

Существуют различные технологии получения сшитого ППЭ. Рассмотрим одну из них.

Процесс производства можно разделить на 4 основных шага:
- смешивание
- экструзия
- сшивание
- вспенивание

Смешивание

сырье

На данном этапе смешиваются основные компоненты. Это полиэтилен или полипропилен, пенообразователь на азотной основе (азотокарбонатамид), пигменты, сшивающие и различные специфические добавки.

Экструзия
 

Экструзия является всеобще принятым подходом при получении продуктов, которые не являются законченными (трубы, листы, профили и пр.).
Предварительно смешанный состав засыпается в экструдер, содержащий один или два винта. Перемешанное, нагретое под давлением вещество выходит из экструдера, уже содержа все необходимые компоненты для осуществления преобразования твердой массы в гибкую пену последующими процессами вспенивания.

Сшивание
«Сшивание» означает изменение связи между цепями полимера. С одной стороны, это улучшает физические свойства самих полимеров (например, придает термостойкость), с другой – возникает необходимость в нагревании полимера до достаточной температуры, чтобы предотвратить разрушение материала во время расширения.  
 

Физическое «сшивание»
Физическое сшивание – это метод получения вещества електронно-радиационным методом, без вовлечения каких-либо химических добавок. Экструдированное вещество проводят через систему электронной обработки, где электронное воздействие осуществляется с обеих сторон.

 
Вспенивание

Используется три типа вспенивания: горизонтальное, вертикальное и блочное. Разберем каждый из этих методов.

Горизонтальное вспенивание

Горизонтальное вспенивание используется при получении многих материалов. В случае получения химически сшитых материалов, полимер сшивается в начале процесса вспенивания, физически сшитых – материал предварительно сшивается, как это было описано выше.

 
По мере увеличения температуры в печи, в матрице полимера образуются пузырьки, газ увеличивает давление, которое преобразует пузырьки в связанную сетчатую структуру ячеек.

Вертикальное вспенивание
 

Вертикальное вспенивание применяется только тогда, когда полимер до этого был физически сшит. После прохождения горизонтального участка, где вещество предварительно нагревается, оно вступает в фазу почти «свободного» падения, где при увеличении температуры оно вспенивается. После этого лист пены охлаждают и «свертывают» в рулон.

 
Листы пены выходят из вертикальной печи

Блочное вспенивание
 

Для производства блоков необходим непрерывный процесс вспенивания. После прохождения через экструдер, материал «нарезается» в листы и вручную вводится в формирователи, где они химически сшиваются. Затем листы помещаются под «вспенивающие прессы», где осуществляется окончательный этап вспенивания.

 
Вспенивающие прессы

C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка вспененного полиэтилена можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков  «Рынок пенополиэтилена в России».

Об авторе:
Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков оказывает три вида услуг, связанных с анализом рынков, технологий и проектов в промышленных отраслях - проведение маркетинговых исследований, разработка ТЭО и бизнес-планов инвестиционных проектов.
• Маркетинговые исследования
• Технико-экономическое обоснование
• Бизнес-планирование