Polietileno reticulado
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El polietileno reticulado (PE-X o XLPE, PE-S) es un polímero de etileno con moléculas reticuladas (PE - PolyEthylene , X - Cross-linked).
Cuando se expande , la estructura molecular reticulada del polietileno reticulado tiene alta resistencia y densidad, baja conductividad térmica, baja absorción de humedad, alta resistencia química y buen rendimiento de absorción de sonido de impacto. La espuma de polietileno reticulado se distingue por una tecnología de producción compleja, seguridad ambiental. Las moléculas se entrecruzan debido a los productos químicos introducidos en el polímero o debido a la irradiación con un haz de electrones, por lo tanto, química y físicamente (radiación) se distinguen los polietilenos entrecruzados .
Cuando se reticulan cadenas moleculares que contienen átomos de carbono e hidrógeno, bajo la influencia de ciertos factores (temperatura elevada, oxígeno , irradiación de electrones de alta energía), se desprenden átomos de hidrógeno individuales. El enlace libre resultante se utiliza para conectar cadenas individuales entre sí.
Tecnología de producción
Reticulación química
- Mezcla y homogeneización de componentes, siendo los principales el polietileno de baja densidad (PEBD). La composición también incluye un agente espumante, catalizadores espumantes, estabilizadores y otros aditivos.
- Calentamiento de la matriz, como resultado de lo cual se produce la reticulación con espumado simultáneo del material.
La espuma de polietileno reticulada químicamente es elástica, tiene una estructura finamente porosa (tamaño de poro <1 mm). El poro es una superficie cerrada (a diferencia de la gomaespuma) con una rugosidad significativa.
reticulación física
- Mezcla y homogeneización de componentes, siendo los principales el polietileno de baja densidad (PEBD). La composición también incluye un agente espumante, catalizadores espumantes, estabilizadores y otros aditivos;
- Irradiación de una lámina extruida con electrones rápidos, que son generados por un acelerador que contiene un emisor de electrones y un sistema para acelerarlos a los niveles de energía requeridos;
- Espumado de una lámina extruida irradiada en un horno de espumado especial que contiene una serie de zonas funcionales y varios tipos de fuentes de calor, obteniendo espuma de polietileno reticulado físicamente.
La espuma de polietileno reticulado físicamente es elástica y tiene una estructura microporosa. El tiempo está cerrado. La superficie es lisa.
Tecnologías de producción de PE-X para tuberías
- Peróxido (calentamiento en presencia de peróxidos), que produce un material con la designación PEX-A. Las tuberías PEX-A tienen las mejores características de carga de todas las variedades. La reticulación con peróxido permite unir hasta el 90% de las macromoléculas . Al desenrollar la bahía, se enderezan rápidamente y mantienen bien su forma. En las curvas (dentro de los límites de las normas permitidas y el cumplimiento de la tecnología) no se rompen;
- Silane (tratamiento con humedad, en el que previamente se implantó silano + catalizador ), que produce un material con la denominación PEX-B. La reticulación con silano proporciona aproximadamente un 80 % de unión de las moléculas del polímero original. El proceso de producción se desarrolla en dos etapas. En la primera etapa, el polímero se satura con silano, en la segunda, se satura con agua adicional (hidratado). Las tuberías no son inferiores en resistencia a las de peróxido, pero son menos elásticas y recuperan peor su forma original;
- Electrónica (irradiación de haz de electrones), que produce material PEX-C. En este caso, se utiliza la irradiación con haz de electrones de alta energía de un acelerador industrial para la reticulación de polímeros, el rendimiento de las reticulaciones en el material acabado es de aproximadamente el 60 % del número total de posibles. Las características de salida del material dependen de la orientación espacial durante la producción. Las tuberías no son demasiado flexibles, propensas a las arrugas. Las arrugas se pueden eliminar solo con la ayuda de un acoplamiento;
- Nitrógeno, en el que se obtiene un material con la denominación PEX-D. El rendimiento útil aquí es de alrededor del 70%, que es más que el de PEX-C. Sin embargo, esta tecnología es la más difícil de implementar en la práctica y los fabricantes se niegan gradualmente a utilizarla.
Beneficios de la reticulación
Debido a la reticulación de las moléculas de espuma de polietileno, se mejoran los siguientes parámetros:
- resistencia al calor (el rango de temperatura de trabajo de las espumas de polietileno reticulado, por regla general, es 20-30 ° C más alto que el de las no reticuladas);
- los parámetros físicos y mecánicos (esfuerzo de rotura en tensión, resistencia a la compresión , deformación residual relativa en compresión, rigidez dinámica) con igual densidad y espesor pueden ser mejores en un 5-15%;
- la posibilidad de utilizar espuma de polietileno reticulado para cargas puntuales de corta duración (5-20 kg/cm 2 (50-200 ton/m 2 ), en este caso no es deseable el uso de espuma de polietileno “no reticulado” caso, ya que las células pueden deformarse irreversiblemente (estallarse));
- Resistencia UV y resistencia a la intemperie;
- estabilidad de las dimensiones geométricas;
| Índice
|
cosido
polietileno
|
LDPE
(PEBD)
|
Espuma de polietileno
|
Espuma de polietileno
no cosido
|
| Parte de costura. %
|
60-90
|
<3
|
no definido 1
|
no definido 1
|
| Densidad, kg / m 3
|
940-960
|
900-930
|
25-200
|
17-40
|
| Temperatura de ablandamiento, °С
|
130-140
|
100
|
sin datos
|
100
|
| Temperatura máxima de funcionamiento, °С
|
90-95
|
-
|
95
|
85
|
| Alargamiento a la rotura, %
|
350-500
|
100-800
|
100-160
|
100-200
|
| Esfuerzo de tracción, MPa
Longitudinal
Transverso
|
20-25
|
7-17
|
>0.25
>0.2
|
~0.36
~0.17
|
| Coeficiente de conductividad térmica ʎ 25 , W/mK
|
0,35-0,4
|
0,20-0,36
|
0.039-0.05
|
0.039-0.045
|
| Módulo de flexión, MPa
|
600-900
|
118-225
|
-
|
-
|
| Módulo dinámico de elasticidad, MPa
|
-
|
-
|
0,14-1,80
|
0,12-0,93
|
| Compresión relativa, carga 2000 kPa
|
-
|
-
|
0.01-0.1
|
0.02-0.1
|
| Deformación residual, %
(después de 25% de deformación lineal)
|
-
|
-
|
<7
|
3-6
|
| Vida útil 2 años
|
3-50
|
-
|
cincuenta
|
cincuenta
|
Notas:
- La metodología estandarizada GOST R 57748-2017 no es adecuada para determinar la proporción de reticulación de materiales espumados.
- La vida útil de las tuberías está normalizada por GOST R 57748-2017. La vida útil se reduce considerablemente a altas temperaturas del refrigerante, por lo que a temperaturas de hasta 70 ° C, la vida útil de las tuberías es de 25 años o más. A una temperatura de 95 ° C, la vida útil se reduce a 2-3 años. La vida útil de las espumas de polietileno se determina de acuerdo con GOST ISO 188-2003. Esta técnica da resultados irrelevantes para materiales poliméricos cuya vida útil difiere de la de almacenamiento.
Aplicaciones de la espuma de polietileno reticulado
- industria de la construcción y reparación ( aislamiento térmico ; reducción del ruido de impacto en la construcción de pisos flotantes y escalones, así como sustrato para parquet , tablero laminado y diversos revestimientos para pisos; aislamiento acústico ; impermeabilización);
- industria del cable (aislamiento del núcleo y cubierta exterior de cables y alambres);
- industria automotriz (formación del interior del automóvil, paneles de instrumentos, tarjetas de puertas; aislamiento térmico y acústico, formación de conductos de aire, etc.);
- medicina (fabricación de emplastos, vendas, uso en calzado ortopédico);
- industria del calzado (moldeado de plantillas, tacones, plantillas blandas);
- deportes, recreación, turismo (aplicación en forma de alfombras, colchonetas, tablas de natación, equipos de salvamento, etc.);
- industria aeronáutica y de helicópteros (aislamiento térmico);
- ejército, fuerzas especiales (alfombras color caqui).
Aplicaciones del polietileno reticulado
El polietileno reticulado tiene una fuerza y resistencia únicas a varios fenómenos destructivos, excluyendo las altas temperaturas.
- Fabricación de tuberías a presión para suministro de agua fría y caliente;
- Fabricación de sistemas de calefacción;
- Producción de aislamiento de cables de alta tensión;
- Producción de materiales de construcción especiales y como elemento de un propósito estructural.
Literatura
- GOST R 57748-2017 “Compuestos poliméricos. Metodo para la determinacion de los parametros de una red polimerica de polietileno reticulado de ultra alto peso molecular en un solvente.
- GOST 32415-2013 “Tubos de presión termoplásticos y accesorios para ellos para sistemas de suministro de agua y calefacción. Condiciones técnicas generales»
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- Berlín A. A. Fundamentos de la producción de plásticos y elastómeros llenos de gas. M "Gyuskhimizdat, 1954.
- Vorobyov V. A, Andrianov R A, Fedoseev G P Materiales termoaislantes poliméricos en la construcción M., VZST, MVnSSO RSFSR, 1964
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