Пенополистирол

Зимой значительно возрастают расходы на отопление домов, а возрастающая стоимость энергоносителей эти затраты увеличивает год от года. В холода тепло из вашего дома буквально улетучивается, причем потеря его не просто велика — она колоссальна! Большая часть зданий, которая не защищена изоляционным материалом, теряет около 600 гигакалорий тепла с квадратного метра. А вот в Германии уходит всего лишь 40 гигакалорий с квадратного метра. Получается, что владельцы домов оплачивают отопление улицы, а не своего жилья.

Пенополистирол

Решить  проблему теплопотери поможет утепление стен дома плитами пенополистирола с внешней стороны — но все ли так просто с этим теплоизолятором?
Пенополистирол

История появления пенополистирола

Его история начинается с 1830 года, когда аптекарь Эдуард Симон при экспериментах со стираксом получил стирол. Он немного поэкспериментировал со своим открытием и установил, что маслянистое вещество, полученное им, уплотняется самостоятельно, становясь похожим на желе. Симон не увидел практической цели в этом открытии — он прекратил дальнейшие исследования и назвал желеобразное вещество стиролоксидом.
Как был придуман пенополистирол
Стирол в 1845 году заинтересовал химиков фон Гофмана и Блита — немец и англичанин провели свои исследования и установили, что вещество без доступа кислорода становится желеобразным. Они назвали его метастирол. По истечении 21 года химик Марселин Бертло дал процессу уплотнения стирола точное название — полимеризация.

В прошлом столетии, в 20-х годах, немецкий химик Герман Штаудингер сделал эпохальное открытие — в стироле при нагревании происходит цепная реакция, в ходе нее образуются большие цепочки макромолекул. Именно это открытие привело к производству пластмасс и полимеров.

Производство пенополистирола

Гранулированный полистирол служит для производства изоляции из полистирола сырьем, а агент вспенивания применяется для образования ячеек. В технологическом процессе производства пенополистирола присутствует  несколько важных этапов:
Производство пенополистирола
— гранулы полистирола засыпают в бункер предвспенивателя, там они раздуваются, приобретая форму шара. Чтобы получить теплоизолятор меньшей плотности, вспенивание производят несколько раз, достигая с каждым разом все большего размера шариков, чтобы уменьшить фактический вес пенополистирола;
— каждую операцию по вспениванию сопровождает помещение гранул в особый бункер, где шарики находятся до 24 часов. Давление в них за этот срок стабилизируется, а методом суспензионной полимеризации при производстве происходит еще сушка;
— по окончании всех операций по вспениванию и вылеживания, шарики из полистирола помещают в формовочный агрегат, где формируется пенополистирольный блок под действием горячего пара. Вспененные гранулы, расширенные под паром, и зажатые в пресс-форме, друг с другом склеиваются. Их форма сохраняется после того, как они охладятся и извлекутся из формы;
— блоки пенополистирола на последнем этапе, которые часто имеют внушительный размер, разрезают по заданному размеру. Но, перед этим, блок из агрегата формировки помещают на хранение, на 24 часа. Пенополистирольный блок под воздействием пара набирает лишнюю влагу, а сделать ровную резку в таком состоянии никак не получается, не удается избежать надломов. После того, как пенополистирольный блок просохнет, он разрезается по горизонтали или вертикали станочной пилой.

Имеется два основных способа производства пенополистирола — поляризация в массе и суспензионная полимеризация. Суспензионная полимеризация базируется на том, что вода не способна к растворению виниловых полимеров. Гранулы стирола на этапе вспенивания засыпают в реакторы-автоклавы, которые заполняют водой с добавлением стабилизатора эмульсии и инициатора полимеризации. Во время всего процесса полимеризация находится под давлением, температура поднимается равномерно — от 40 до 130 градусов — весь процесс длится 14 часов. Вспененный полимер извлекают из реактора с водной суспензией, в центрифуге от нее отделяют, а потом промывают водой и сушат. Основными преимуществами этой технологии являются постоянное помешивание гранул в реакторе, отвод тепла и эффективное распределение. Все это обеспечивает значительный срок при хранении полимера.
Производство пенополистирола
Иначе осуществляется технология полимеризации в массе — отсутствует вода, процесс непрерывен и проходит при очень большой температуре. Гранулы полистирола вспениваются при температуре до 220 градусов, в ходе соединения мешалок-реакторов. Полимеризация считается завершенной и состоявшейся, если расплавится до 90 процентов исходного полистирола. Стирол, который не прореагирует, устраняют при создании вакуума в реакторе колонного типа, потом в расплав вводят красители, стабилизаторы, антипирены и другие добавки. В результате всего этого полимер гранулируется. Стирол, который не вступит в реакцию, используют при следующей закладке. Крайне трудно довести полимеризацию сырья до 90 процентов при такой технологии, так как реакция проводится очень быстро, и отсутствует возможность отвода тепла.

Очень распространено в СНГ и России производство полистирола по методу суспензионной полимеризации. На Западе и в Америке предпочитают технологию полимеризации в массе, которая позволяет получать теплоизолятор с более высокой гибкостью, плотностью, да и отхода меньше.
Производство пенополистирола
Технология по получению экструдированного пенополистирола похожа с технологией полимеризации. Разница состоит в продавливании расплава, да с введенными в него через пресс-экструдер агентами вспенивания. В результате всего этого получается материал с ячейкой до 0,2 миллиметра. Маленький размер ячеек обеспечит материалу хорошие эксплуатационные свойства, да популярность в строительстве.

Область применения

Легкость в переработке и обработке, сочетание теплоизоляционных и прочностных свойств, маленькая цена — за счет этих характеристик пенополистирол широко распространен в разных сферах вашей жизнедеятельности. Этот материал применяют: в упаковке разного оборудования и товара; в изотермической упаковке продуктов; в производстве одноразовой посуды; в объемной наружной рекламе; в спасательных плавательных средствах.

Главным отличием пенополистирола от минеральной ваты является отсутствие угрозы пыления, что позволяет использовать его в пищевой промышленности для термоизоляции холодильного оборудования.
Сферы применения пенополистирола
Также пенополистирол применяют для термоизоляции дорожных полотен, тем самым препятствуя промерзанию основания. Используется для этой цели пенополистирол с высокой плотностью. Этот материал хорошо идет на термоизоляцию железнодорожных полотен, он препятствует проседанию и перекосам рельс на неустойчивых грунтах.

Применение пенополистирола в строительстве

Самым первым применять пенопласт для утепления  стен здания стал американец Хут Хеддок. Такая идея возникла случайно — американец в кафе заказал чашку кофе и обратил внимание, что горячий кофе в стаканчике из полистирола не обжигает пальцы. Он смог убедиться в эффективности теплоизолятора из полистирола, построив на Аляске  дом и утеплив его пенопластом.

Пенополистирол в странах Евросоюза применяют в утеплении фасада больше 40 лет — плиты пенополистирола наклеивают на основу конструкционного материала, будь то кирпич или бетон, с наружной стороны, сверху наносят слой штукатурки. Пенополистирол троекратно сокращает затраты энергии на отопление.
Применение пенополистирола в строительстве
Блоки и плиты экструдированного пенополистирола применяют в качестве неснимаемой опалубки и теплоизолятора одновременно. Эта технология выглядит так: плиты пенополистирола устанавливают на нужном расстоянии друг от друга, соединяют между собой стяжками, между плитами укладывают арматуру и заливают бетоном. Готовые блоки имеют разнообразную форму, а поэтому позволяют возводить сложные фасады. На стены, собранные из блоков пенополистирола и заполненные бетоном, наносят защитное покрытие — это может быть цементно-песчаная штукатурка или облицовочный кирпич снаружи, а внутри гипсокартон в два слоя или штукатурка в один слой.

Клей для соединения этого материала не должен содержать в себе органический растворитель, который разрушает полистирол. Лучше использовать клей на основе цемента, фасованный в крафт-мешок по 25 килограмм, затворяют его водой — неорганические компоненты такой смеси не будут оказывать отрицательного действия на полистирол. Важно достичь большой площади контакта плиты с поверхностью утепления, чтобы исключить все воздушные пазухи, которые могут выступить в роли мостиков холода.

Характеристики и свойства

Объяснить высокие теплоизоляционные свойства этого материала можно его строением, которое образовано множеством шариков, спаянных между собой. Шарики в свою очередь состоят из многих ячеек с воздухом, заключенным в них. Воздух в ячейках выступает теплоизолятором, так как не может перемещаться. Пенополистирол состоит на 98 процентов из воздуха и на 2 процента из исходного полистирола.
Характеристики и свойства
Паропроницаемость и водопоглощение
Если сравнивать с пенопластом экструдированный пенополистирол, то паропроницаемость у пенопласта равняется нулю. Как такое возможно, ведь любой материал из полистирола не пропускает пар? Если сравнивать экструзионный пенополистирол с пенопластом, то в полистироле пар проходит в шарики и их ячейки по сторонам, которые разрезаны при формовке. А формовка пенопласта выполнена без резки. Наоборот обстоит ситуация с водопоглощением: пенопласт при соприкосновении с водой и погружении в нее впитывает до 4 процентов, а полистирол только 0,4 процента. Это можно объяснить его плотностью.

Прочность
Пенополистирол является лидером по прочности среди похожих материалов. Связь между молекулами в этом материале намного прочнее, чем в пенопласте. Поэтому пенопласт используют и производят все меньше и меньше — не смену ему приходит более современный и прочный теплоизолятор — пенополистирол.
Характеристики и свойства
Взаимодействие с органическими и химическими продуктами
Никакого воздействия не оказывают на пенополистирол такие материалы: растворы на основе цемента, гипса, извести или ангидрита; сада акустическая, битумная смола, растворы соли и мыла, минеральное удобрение, эмульсии и грунтовые воды, которые применяют при асфальтировании. Полностью могут растворить пенополистирол, а также повредить и разрушить структуру: некоторые виды лака, олифа, нефтепродукты, спиртосодержащие соединения, органические растворители.

Открытую поверхность пенополистирола может разрушить воздействие  ультрафиолетовых солнечных лучей — если поверхность будет регулярно ими облучаться, то потеряет прочность и упругость. После всего этого последует разрушение структуры этого материала атмосферными явлениями.

Звукопроводимость
Для звукоизоляции использование пенополистирола эффективно лишь частично — этот материал хорошо подойдет для защиты от ударного шума при нужной толщине, но он не может бороться с воздушным шумом. Такая неспособность связана со значительной жесткостью внешней поверхности и полной изоляции ячеек, составляющие его.

В завершении
Пенополистирол является самым лучшим и недорогим теплоизолятором. Если вы заключите плиту этого материала между двумя стенами цементной штукатурки, то получите качественную теплоизоляцию здания и помещения.
Пенополистирол
Утепляя фасад таким теплоизолятором, важно полностью защитить его поверхность достаточным слоем штукатурки из цемента. Даже маленькая открытая площадь, которая будет контактировать с солнечным ультрафиолетом и атмосферой быстро его разрушит.



Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий