Пенополистирол

Пе́нополистиро́л представляет собой газонаполненный материал, получаемый из полистирола и его производных, а также из сополимеров стирола. Обычная технология получения пенополистирола связана с первоначальным заполнением гранул стирола газом, который растворяют в полимерной массе. В дальнейшем производится нагрев массы паром. В процессе этого происходит многократное увеличение исходных гранул в объёме, пока они не занимают всю блок-форму и не спекаются между собой. В традиционном пенополистироле используются хорошо растворимый в стироле природный газ для заполнения гранул, в пожаростойких вариантах пенополистирола гранулы наполнены углекислым газом[1]. Также существует технология получения вакуумного пенополистирола, в котором отсутствует какой-либо из газов

Состав пенополистирола

Для получения пенополистирола чаще всего применяется полистирол. Другим сырьём служат полимонохлорстирол, полидихлорстирол, а также сополимеры стирола с другими мономерами: акрилонитрилом и бутадиеном. В качестве вспенивающих агентов служат легкокипящие углеводороды (пентан, изопентан, петролейный эфир, дихлорметан) или газообразователи (диаминобензол, нитрат аммония, азобисизобутиронитрил). Кроме того, в состав пенополистирольных плит входят антипирены (класс горючести Г1), красители, пластификаторы и различные наполнители.

Виды пенополистирола

Пенополистирол, в зависимости от метода изготовления, бывает следующих видов:

  • беспрессовый, состоящий из множества неоднородных пор и гранул размером от 5 до 10 мм. Данный вид материала имеет наибольшую степень водопоглощения;
  • прессовый, имеющий структуру с герметично замкнутыми порами. Вследствие этого обладает низкими показателями коэффициента теплопередачи;
  • экструдированный, отличающийся от прессового более мелкими размерами закрытых пор. Широко применяется в качестве тепло- и гидроизоляции.

Технические и эксплуатационные характеристики

Полимер имеет свои положительные и отрицательные свойства, которые необходимо учитывать при выборе материала для производства работ. Чтобы разобраться, пенополистирол что это такое, допустимо и обосновано ли его применение в конкретных условиях, необходимо подробно рассмотреть его технические и эксплуатационные характеристики.

Основные свойства

Пенополистирол следует брать только для обустройства среднего слоя конструкций. Он прекрасно переносит температурные скачки от -40°С до 80°С. Его не применяют при утеплении саун, парных, теплотрасс. Однако свойства материала не ограничивают его использование в качестве утеплителя зданий. Даже при длительном нахождении под прямыми лучами он не начнет плавиться, не потеряет структуру.

О безопасности материала беспокоиться не стоит. В составе пенополистирола есть стирол, вещество, содержащееся во многих продуктах. Официально подтверждена его безопасность, стирол признан неканцерогенным, немутагенным, поэтому из данного материала разрешено делать упаковки для пищи. В контейнерах из пенополистирола даже перевозят донорские органы, медпрепараты. Поскольку в качестве утеплителя он не контактирует с внутренним пространством дома, окисление невозможно, поэтому из теплоизоляционного слоя стирол не выделяется.

Полистирольные гранулы, из которых получают данный материал, – это продукт нефтепереработки. Поэтому это горючий материал. Его относят к группе Г3 («нормальногорючий»). Нередко в плиты добавляют специальные антипирены, действие которых основано на снижении способности распространять огонь. Так что некоторые современные разновидности материала могут самостоятельно гореть не дольше 2 секунд.

Технические характеристики пенополистирола

Среди технических характеристик материала особую значимость имеет его низкая теплопроводность — 0,032 — 0,050 Вт/м*C, эти показатели существенно ниже, чем у кирпича или бетона.

Вторая по значимости характеристика – это хорошая влагостойкость. Чтобы впитываемость составила 3%, требуется около суток контакта воды с материалом. Паронепроницаемость также очень низкая — 0,06 мг/м*ч*Па. У экструзионной разновидности еще ниже — 0,013 мг/(м*ч*Па).

К преимуществам пенополистирола относят его неспособность становиться приемлемой средой для биологических сред. Ему не страшны грибки и плесень.

Отзывы пользователей свидетельствуют, что у данного материала есть и недостатки. Это прежде всего механическая и химическая неустойчивость. Выходом из ситуации может стать приобретение плит, плотность которых не менее 16,2 кг/м3.

О теплопроводности

Пенопласт представляет собой не что иное, как множество пузырьков воздуха, заключенных в тоненькие оболочки из полистирола. При этом соотношение таково: два процента полистирола, остальные девяносто восемь – воздух. В результате получается некое подобие твердой пены, отсюда и название – пенополистирол. Воздух герметично запаян внутри пузырьков, благодаря чему материал отлично удерживает тепло. Ведь известно, что воздушная прослойка, находящаяся без движения – великолепный теплоизолятор.

По сравнению с минеральной ватой коэффициент теплопроводности у данного материала ниже. Он может иметь значение от 0,028 до 0,034 ватта на метр на Кельвин. Чем плотнее пенопласт, тем больше значение его коэффициента теплопроводности. Так, для экструдированного пенополистирола, имеющего плотность 45 килограммов на кубометр, этот параметр составляет 0,03 ватта на метр на Кельвин. При этом имеется в виду, что окружающая температура не выше семидесяти пяти и не ниже минус пятидесяти градусов Цельсия.

О паропроницаемости и поглощении влаги

Обычный пенопласт имеет нулевую паропроницаемость. А характеристики экструдированного пенополистирола, который изготавливается особым образом, иные. Его паропроницаемость варьируется от 0,019 до 0,015 килограмма на метр-час-Паскаль. Это кажется странным, так как, по идее, подобный материал с пенной структурой пар пропускать не способен. Ответ прост – в плотном экструдированном пенопласте формовка производится путем резания. Вот и проникает пар через эти разрезы, забираясь внутрь воздушных ячеек. Обычный же пенопласт, как правило, не режут, поэтому он для пара и недоступен.

Что касается впитывания воды, то здесь ситуация обратная. Если погрузить лист простого пенопласта в воду, то он впитает ее до 4 процентов. Плотный пенополистирол, изготовленный методом экструзии, останется практически сухим. Он вберет в себя воды в десять раз меньше – всего лишь 0,4 процента.

О прочности

Тут пальма первенства принадлежит экструдированному пенополистиролу, у которого связь между молекулами весьма крепкая. По прочности статического изгиба (от 0,4 до 1 килограмма на квадратный сантиметр) он заметно превосходит рядовой пенопласт (его прочность лежит в пределах от 0,02 до 0,2 килограмма на квадратный сантиметр). Поэтому в последнее время обыкновенного, не экструдированного, пенопласта вырабатывается всё меньше, так как он менее востребован. Метод экструзии позволяет получить более современный материал для изоляции, прочный и влагостойкий.
Применение материала в различных областях

Основное направление использования пенополистирола – теплоизоляция зданий, сооружений и различных агрегатов. Вторая область его применения – моделирование и конструирование, в том числе – производство упаковочной тары и диэлектрических деталей. Вот некоторые примеры использования пенополистирола:

  • военная промышленность: амортизирующие прокладки в шлемах, налокотниках, наколенниках;
  • производство бытовой техники: изоляция стенок холодильников (постепенно вытесняется использованием пенополиуретана);
  • пищевая промышленность: изотермическая упаковка замороженных продуктов питания;
  • строительство: средний слой утепления фасадов зданий, несъемная опалубка железобетонных стен, защита от промерзания фундаментов, грунта основания подземных сооружений и конструкций, автодорог, железных дорог;
  • дизайн объектов архитектуры: изготовление декоративных элементов фасадов и лепнины;
  • внутренние интерьеры: изготовление деталей мебели, украшений, подвесных потолков;
  • в некоторых странах пенополистирол допускается к использованию в качестве наполнителя детских игрушек.

Видео

Источники