Пенопласт – характеристики и свойства

Производство пенопласта

Машины и оборудование для производства пенопластов делится на типы, которые зависят от метода получения конечного материала и технических характеристик начального полимера, предназначенного для вспенивания.

Виды пенопласта по методу производства. Экструдированный пенопласт, чаще всего встречается полиэтилен, производят из полимера вспениванием в цилиндре экструдера, либо в элементах формующей оснастки. Пенополистирол или ПСВ производится в виде бисерных гранул, содержащих легкокипящий пентан, которые затем для вспенивания обрабатываются горячим паром непосредственно в форме.

Уже упомянутый выше пенополиуретан получают и перерабатывают в изделия методом впрыска двухкомпонентной смеси на специальных заливочных машинах под давлением. Причем таким образом получают изделия и из мягкого (поролон) ППУ, и жесткого (изоляция труб, детали интерьера автомобиля), так называемого интегрального пенополиуретана. Компонентами для смеси являются полиол и изоцианат, реагирующие с выделением углекислого газа. Их химические особенности и соотношение при впрыске определяют свойства получаемых изделий. Смешение полиола и изоцианата из-за их высокой реакционной способности обычно происходит в головке высокого давления непосредственно перед впрыском в полость в формы.

Рис. 1 Мягкая мебель – основной рынок для эластичного ППУ (поролон).

Простейшие изделия из вспененных пластмасс можно получать и на стандартных машинах для переработки полимеров, например ТПА или экструзионных линиях. Для этого в состав композиции необходимо добавить специальные концентраты добавок веществ, разлагающихся в ходе техпроцесса, так называемых порофоров. Обычно при этом не достигается значительного вспенивания изделий, соответствующей экономии сырья и улучшения свойств готового продукта, однако на его поверхности могут появиться нежелательные следы выхода газа по полимерной массы – дефект «серебрения». Строго говоря, при этом методе получается слегка подвспененная монолитная деталь, а не пенопласт в классическом понимании.

Детали из поропластов можно также выпускать путем вымывания растворимого наполнителя из пластиковой заготовки. Другой редкий способ заключается в спекании порошкообразных пластмасс, причем он подходит и для других материалов, например некоторых металлов. Также пенопласт можно получать при конденсационном структурообразовании, возможного в растворах полимеров. Родственные пенопластам материалы получаются добавлением в полимерную матрицу полых наполнителей, заполненных газом, в том числе микрокапсул различной природы. Таким образом производят газонаполненные пластмассы.

Характеристики

Плюсы и минусы

Достоинств у пенопласта гораздо больше, чем недостатков, но обо всем по порядку. Первое преимущество, которое и позволяет использовать пенопласт в качестве утеплителя, — это его превосходные теплоизоляционные свойства. Кроме того, этот материал не способен впитывать влагу, а поэтому не понадобится пароизоляция, а в будущем это полезное свойство позволит не знать проблем с развитием плесени и грибка.

Пенопласт – это достаточно легкий материал, поэтому не потребуются работы по усилению фундамента, да и работать с ним очень просто. Это долговечный материал, который со временем не деформируется и не меняет своих свойств. Низкая цена на данный вид утеплителя – решающий аргумент за его выбор.

Но не обходится без недостатков. Главный из них – горючесть: пенопласт легко поддерживает горение, выделяя при этом едкий токсичный дым. Именно поэтому для утепления дома лучше выбирать материал, пропитанный антипреновым составом, который предотвращает самостоятельное возгорание. Кроме того, в пенопласте часто устраивают себе норки грызуны, что является частой причиной для отказа от этого типа утеплителя, но если монтаж выполнять по всем правилам, то и этой неприятности можно будет избежать.

Структура и состав готового материала

Пенoпласт изготавливают из шариков пенополистирола, которые наполнены воздухом.

В связи с вышесказанным, можно сделать вывод, что концентрация пенополистирола влияет на его теплопроводность. Если же эта величина меняется, то перемены в показателях теплопроводности протекают в границах процентных долей. Стопроцентное сохранение воздуха в утеплителе сопряжено с его исключительной теплосберегающей способностью, поскольку для воздуха свойственен самый небольшой коэффициент теплопроводности.

Благодаря невысокой теплопроводности утеплителя обеспечивается высокий процент энергосбережения. Если сопоставлять кирпич с пенопластом, то их способность к энергосбережению будет заметно отличаться, потому что 12 см толщины теплоизолятора равносильны 210 см мощности кирпичной или 45 сантиметровой бревенчатой стены.

Виды пенопласта

Подразделяется на следующие виды:

• полистирольные;
• полиэтиленовые;
• поливинилхлоридные;
• полиуретановые.

Полистирольный

Есть два способа производства этого вида пенопласта:

Беспрессовый. Эта разновидность знакома каждому человеку

Покупая технику для дома, можно обратить внимание на то, что она упакована в пенопласт, состоящий из маленьких скрепленных между собой шариков. Он очень хрупок, его можно раскрошить и поломать руками.

Прессовый

А вот этот вид раскрошить будет гораздо сложнее. Гранулы такого пенопласта плотнее сцеплены между друг другом. Технология производства гораздо сложнее и дороже, чем у беспрессового, поэтому он встречается значительно реже.

Существует такая разновидность, как экструдированный пенопласт, он практически ничем не отличается от беспрессового.

Полистирольные разновидности пенопласта имеют один существенный минус — высокую гигроскопичность.

Рекомендуем:  Напольное покрытие линолеум, что это такое, виды, характеристики. Как правильно выбрать для своего дома?

В полости, которые находятся между «шариками» и гранулами, попадает водяной пар.

Этот материал «не дышит», поэтому пар никуда не уходит и при воздействии минусовых температур может замерзать, разрушая структуру.

Даже при отсутствии воздействия холода, накапливаемый пар ухудшает теплоизолирующие свойства пенопласта и увеличивает влажность в помещении.

Экструзионный пенопласт лишен таких минусов, так как однороден по своей структуре. Он распространен в производстве одноразовых столовых приборов, посуды, упаковок для пищи.

Про долговечность полистирольного пенопласта можно сказать, что у беспрессового она составит от 10 до 35 лет. Экструзионный прослужит гораздо дольше, около 50-70 лет. Конечно, срок эксплуатации напрямую зависит от производителя материала и воздействия разрушающих факторов на месте монтажа.

Полиуретановые

Одним из примеров полиуретанового пенопласта является поролон. Он имеет пористую структуру, хорошую пропускную способность воздуха и пара, высокую эластичность. Используется в мебельном производстве, как в качестве обивки, так и в качестве наполнителя.

На его основе изготавливается множество бытовых предметов. Легко воспламеняется и выделяет опасные вещества, которые токсичнее, чем у полистирольных пенопластов. Причиной этому служит синильная кислота в составе. Крайне недолговечен, желтеет и разрушается при воздействии внешних факторов, таких как ультрафиолет.

Поливинилхлоридные

Сам по себе поливинилхлорид это — термопластичный полимер, который содержит до 56,8 % связанного хлора, что делает его трудносгораемым. Может изготовляться как прессовым, так и безпрессовым способами. По своим свойствам аналогичен экструдированному пенополиэтилену.

В нем отсутствуют ядовитые вещества. При горении поливинилхлоридный пенопласт затухает самостоятельно.

Обладает высокой эластичностью, но может подвергнуть коррозии металлические конструкции, рядом с которыми находится.

Полиэтиленовые

Достаточно часто встречается в повседневной жизни. Выглядит как полупрозрачная пленка, состоящая из воздушных пупырышек.

Она используется для заворачивания в нее хрупких вещей и легкоповреждаемой техники, отлично справляется со своей функцией защиты от повреждений.

Полиэтиленовый пенопласт очень эластичен и имеет различную толщину, от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. По прочности схож с экструдированным пенополистиром, но отличительной особенностью является его нетоксичность. Считается экологичным материалом с долгим сроком эксплуатации. Огнеопасен.

Состав и структура материала

Основной компонент пенопласта – вспененный полистирол, причем самого полимера в готовом продукте содержится всего около 2% (по объему). Все остальное пространство занимает газ (природный или углекислый), заключенный в замкнутые полистирольные капсулы или ячейки. Макроструктура материала представляет собой гранулы диаметром в несколько миллиметров, спрессованные и затем разрезанные в конгломераты разной формы.

Стенки полимерных капсул обладают минимальной пористостью, поэтому в ячейки с газом почти не попадает влага. Это поддерживает низкую плотность пенопласта и сохраняет его теплоизоляционные качества. Для снижения горючести в материал вводят ряд добавок, снижающих время самостоятельного горения (без внешнего источника пламени). Благодаря этому повышается пожаробезопасность при условии кратковременного воздействия огня.

Внутреннее утепление балкона

Не менее популярный и эффективный метод утепления балкона. Работы можно производить при любых погодных условиях, обработав все поверхности противоплесневыми составами.

Для внутреннего утепления лоджии или балкона потребуются следующие материалы:

• Плиты пенопласта;
• Монтажная пена (без толуола);
• Полиэтиленовая пленка, как пароизоляционный материал;
• Устойчивый к влаге гипсокартон;
• Сухая смесь для стяжки пола;
• Материалы для крепления.

Утепление стен

В первую очередь следует очистить стены от старого покрытия, пыли и загрязнений. Для большей прочности к стенам саморезами фиксируют несущие рейки. Между ними затем можно укладывать листы пенопласта, закрепляя с помощью дюбелей или клея.

Важным этапом является заделывание всех стыков. Для этого процесса понадобится монтажная пена. Нельзя пропускать ни одной щели, через нее может проходить холодный воздух и влага, которая станет причиной медленного разрушения всей конструкции.

Следующим этапом является установка пароизоляции. Для этого к поверхности пенопласта приклеивается полиэтиленовая пленка с помощью двухстороннего скотча или клея на полиуретановой основе. Между этими двумя слоями не должно быть воздушного пространства. По такой же технологии выполняется утепление пола и потолка.

Утепление пола

Утепление пола пенопластом Пенопласт как утеплитель пола обладает высокой эффективностью. Его листы также могут монтироваться в процессе выполнения стяжки, на цементный раствор. Возможные пузырьки воздуха убираются при помощи вибрации. В качестве начального слоя рекомендуется использовать гидроизоляционную пленку.

Утепленный таким образом пол будет также изолировать от посторонних звуков, что является немаловажным факторов в многоэтажных домах.

Химические свойства материала

Если рассматривать характеристики пеноплекса с химической точки зрения, то материал имеет в своей основе полистирол, который не является экологически безопасным. Но в общей массе его содержится около 2%. Однако и такое количество использовать в помещении с подогревом без изоляции использовать не стоит.

Структурные изменения в материале начинаются уже после 40 градусов, а в домашней обстановке имеются точки на конструкциях с температурой и повыше. Это места установки отопительного оборудования, установленные в доме камины и подобные нагреватели.

Поэтому слой теплоизоляции будет безопасным, если на нём имеется бетонная защита в 3 см. Такие стены выдержат нагрев в случае пожара в течение 30 минут, а прикрытый декоративной плиткой пеноплекс через 5 минут начнёт выделять удушающий дым.

Для взаимодействия с абсолютным большинством агрессивных и бытовых жидкостей материал нейтрален. Однако он не переносит воздействия органических растворителей, ГСМ и ЛВЖ из нефтепродуктов и ароматических углеводородов. Поэтому для приклеивания к конструкциям для этого материала применяются специальные составы.

Марки пенопласта

В зависимости от марки материала его химические и физические свойства изменяются. Свойства во многом зависят от соотношения открытых и изолированных ячеек в структуре материала. Чем выше марка, тем больше содержание закрытых капсул, тем прочнее материал.

В настоящее время на рынке строительной продукции представлены следующие модификации: ПСБ-15, 25, 35, 50. При этом самым слабым по своим качествам является ПСБ-15.

Если в марке присутствует буква С то этот материал в своём составе имеет антипирины и более огнестоек, чем обычный пенопласт. Марка ПСБ-50 используется как материал для строительства дорожного покрытия и применяется для стяжки полов.

Структура и состав готового материала

Пенoпласт изготавливают из шариков пенополистирола, которые наполнены воздухом.

Каждый теплоизоляционный материал обязательно содержит воздух, располагающийся в порах. Улучшенный показатель теплопроводимости напрямую зависит от размера атмосферных воздушных масс, содержащихся в материале. Чем их больше, тем меньше будет составляющая теплопроводности. Производственный процесс пенопласта происходит из шариков пенополистирола, сохраняющих воздух.

В связи с вышесказанным, можно сделать вывод, что концентрация пенополистирола влияет на его теплопроводность. Если же эта величина меняется, то перемены в показателях теплопроводности протекают в границах процентных долей. Стопроцентное сохранение воздуха в утеплителе сопряжено с его исключительной теплосберегающей способностью, поскольку для воздуха свойственен самый небольшой коэффициент теплопроводности.

Благодаря невысокой теплопроводности утеплителя обеспечивается высокий процент энергосбережения. Если сопоставлять кирпич с пенопластом, то их способность к энергосбережению будет заметно отличаться, потому что 12 см толщины теплоизолятора равносильны 210 см мощности кирпичной или 45 сантиметровой бревенчатой стены.

Как выглядит пенопласт

Следует отметить, что в основном все виды пенопласта имеют одно единое общее и достаточно важное свойство – у них низкая теплопроводность. В этом случае с пенопластом может конкурировать только минеральная вата

Полистирольный пенопласт должен быть обязательно качественным, ведь именно от этого зависит срок его службы.

Если рассматривать акустические свойства пенопласта важно заметить, что данные свойства зависят именно от структуры материала. Важно знать, что в этом случае играет большую роль пористость данного материала

Итак, пористость пенопласта бывает:

• Закрытого типа. Большое количество видов пенопласта имеет первый вид пористости – закрытый. С помощью таких материалов можно легко приглушить звук. В результате этого они являются самыми эффективными звукоизоляционными материалами.
• Открытого типа. Пенопласт, который имеет открытий тип структуры, очень плохо отражают звук. В итоге такой материал очень часто используется в целях создания хорошей акустики в середине того или иного помещения.

Необходимо отметить, что такой материал, как пенопласт, имеет несколько своих разновидностей:

• Полистирольные пенопласты.
• Полиуретановые пенопласты.
• Полиэтиленовые пенопласты.
• Поливинилхлоридные пенопласты.

Прежде всего, рассмотрим полистирольный пенопласт.

Этот вид материала может быть:

Следует отметить, что данный материал может определить даже не специалист в данной области, ведь это самый обычный пенопласт, в который упаковывают холодильники, телевизоры или же другую бытовую технику. Именно беспрессовым пенопластом и упаковывают указанную технику.

Если говорить о прессовом пенопласте важно заметить, что он почти ничем не отличается от вышеуказанного. Но есть один нюанс, его гранулы сцеплены намного прочнее, в результате чего такой пенопласт намного труднее сломать

Производство такого вида пенопласта достаточно сложное, поэтому он менее распространен и меньше используется. Используется и другой вид пенопласта, который называют экструдированный пенополистирол. Это такой же материал, как беспрессовой пенопласт, только у него есть некоторые маловажные отличия. Беспрессовой пенопласт обычно обозначают такими буквами как ПСБ, а через черточку может стоять та или иная цифра, которая обозначает конкретную модификацию материала.

Пенопласт, как прессовой, так и беспрессовой, состоит из гранул, в результате этого следует отметить небольшой недостаток такого материала:

• Суть состоит в том, что между указанными гранулами есть мелкие полости, через которые в этот материал может проникать влага из помещения.
• Кроме того, если температура отрицательная внутри пенопласта образуется пара воды, и в результате этого повышается влажность материала. В итоге такая способность как теплоизоляция теряет свои качества и силу.
• Стоит заметить, что несмотря на стойкость и устойчивость данного материала, вода может его разрушить. Если вода в нем замерзнет, она начнет расширяться, и в итоге гранулы, из которых состоит пенопласт, тоже начнут расширяться, в результате чего материал будет, медленно разрушатся.

Интересно, но факт, что именно экструзионный пенопласт не имеет данных недостатков, что очень радует. С помощью такого пенопласта изготавливают одноразовую посуду, или же упаковывают пищевые продукты.

В наше время существует достаточно много споров и конфликтов о том, что такие материалы очень токсичны. Сам пенопласт не приносит никакого вреда, но в его составе всегда есть стирол, который и является очень токсичным веществом.

• Следует отметить еще один недостаток таких материалов, которые проявляется в высокой горючести полистирольных пенопластов. Совсем не нужно никаких добавок, ведь данные материалы и без них достаточно легко загораются от маленькой искры. Они очень быстро сгорают, в результате чего выделяют токсический дым.
• Чтобы хоть немного снизить горючесть этого материала в него вводили различные негорючие добавки, в итоге появился совершенно новый вид пенопласта, который может сам затухать. Такой пенопласт достаточно удобный в некоторых случаях, ведь его невозможно поджечь с помощью спички, но если его кинуть в костер, он будет гореть хорошо. В результате таких особенностей пенопласта такой материал следует применять для наружной изоляции помещения.

Следующий вид пенопласта – полиуретановый пенопласт, которых обозначают ППУ. Это достаточно популярный вид, который очень эластичен, и кроме этого, имеет открытые поры. Следует заметить, что из-за такой структуры данный пенопласт очень хорошо пропускает воздух.

Из чего делают пенопласт?

Прежде всего, нужно понимать, что существует несколько видов пенопластов. Соответственно, и сырье используется разное. Так, сегодня наиболее распространенными являются:

• полистирольные пенопласты (этому виду посвящены большинство статей на Vyborstm.ru);
• полиуретановые;
• поливинилхлоридные;
• полиэтиленовые пенопласты.

Из какого сырья их изготавливают?

Давайте по порядку.

Полистирольный (пенополистирол)

Исходным материалом для производства является полистирол — вещество, получаемое при полимеризации стирола.

Это довольно хрупкий и жесткий полимер, имеющий небольшую плотность. Растворяется в ацетоне, бензине и некоторых других веществах. Он легко поддается формовке, покраске, механической обработке, склеиванию. Характеризуется малым водопоглощением.

Технология изготовления полистирольного пенопласта включает газонаполнение стирольных гранул.

Для материалов этой группы могут также использоваться полидихлорстирол, сополимеры стирола.

Для вспенивания сырья используют газообразователи: нитрат аммония, диаминобензол, а также такое вещество как пентан и др.

В состав пенополистирола могут также входить: всевозможные наполнители, пластификаторы, красители…

Полиуретановые

Из чего изготавливают пенопласты этой группы?

Исходное сырье — полиуретаны — полимеры, механические характеристики которых могут находиться в очень широком диапазоне. Так, это могут быть как твердые вещества, так и вязкие жидкости (это определяется характеристиками молекулярной массы, структурой цепей, связями уретановых групп и т.д.).

Полиуретан — это конструкционный материал, который широко используется в промышленности (например, изготавливают детали машин, работающие под большими нагрузками).

В зависимости какой вид полиуретана применяется, пенопласт может получиться как эластичным (все мы знаем поролон), так и жестким.

Таким образом, пенополиуретан — это тот же полиуретан, только вспененный (используются инертные газовые фазы).

Весь цикл производства в этой статье рассматривать не будем.

Поливинилхлоридные

Такие пенопласты изготавливают из поливинилхлоридной композиции. Это тот же ПВХ, только вспененный (за счет действия специальных газообразователей). Причем для вспенивания исходное сырье подвергают нагреву. Присутствует также процесс прессования.

Кроме того, в состав входят пластификаторы, от количества которых напрямую зависит жесткость поливинилхлоридного пенопласта.

Полиэтиленовые

Наверняка вы уже догадываетесь, из чего делают пенопласт этой группы. Да, верно — из полиэтилена. Это полимер этилена — белая воскообразная масса. Листы же малой толщины, как правило, бесцветны, прозрачны.

Сложно найти человека, который бы не видел пакеты с маленькими порами, в которые упаковывают различную бытовую технику и не только.

Задача та же — создать ячейки (в данном случае в полиэтилене), наполненные газом. Полученный материал обладает хорошей эластичностью, экологичностью. Однако при этом, безусловно, огнеопасен (как и обычный полиэтилен).

Причем наиболее часто встречается экструзионный пенополиэтилен.

Теперь вы знаете, из чего делают пенопласт.

Технические характеристики пенопласта

Теплопроводность

Одним из главных положительных свойств пенопласта является его уникальная теплоизолирующая способность. Объяснить это можно тем, что многогранные ячейки пенопласта полностью замкнуты и, следовательно, препятствуют циркуляции воздуха, что не дает проникнуть холоду и сохраняет тепло. Рекомендован для утепления бетонного пола в частном доме.

Защита от ветра и звокоизоляция

Причина высокой степени ветрозащиты и звукоизоляции кроется также в ячеистой структуре. Чем больше толщина слоя при монтаже материала, тем лучшей шумоизоляции можно достигнуть в здании.

Благодаря его структуре, ветру очень сложно проникнуть через слой пенопласта уже в 2-3 см.

Низкая гигроскопичность

Конечно по сравнению с другими материалами у пенопласта достаточно низкое влагопоглощение.

Это обусловлено тем, что вода проникает только по отдельным просветам между ячейками. Однако при длительном воздействии времени и холода, этот процесс может стать разрушительным.

Прочность и долговечность

В зависимости от толщины плиты и качества укладки пенополистирола, его долговечность будет отличаться.

Даже при воздействии негативных факторов пенопласт прослужит около 10 лет, что является немалым сроком.

Выдерживает высокое давление, не деформируясь. Используется даже при постройке взлетных полос для самолетов.

Устойчивость к биологическому и химическому воздействию

Очень устойчив к воздействию на него солей, извести, цемента, краски, лака, различных кислот. Негативное влияние окажут агрессивных химические составы, такие как: растворители, ацетон, скипидар, солярка, дизель, мазут, керосин, спирт и вещества, содержащие в составе животные и растительные масла.

При их воздействии, структура может полностью разрушиться и раствориться. Пенопласт неподходящая среда для размножения микроорганизмов, но при загрязнении они могут там появится.

Простота установки и удобство использования

Материал крайне легок по своему весу и поэтому плиты пенопласта легки в установке и обращении. Можно нарезать на нужные куски, не используя специальных инструментов.

Не нужны средства защиты при работе с ним, потому что пенополистирол является нетоксичным материалом.

Пожаробезопасность

Хотя производители этого продукта уверяют, что он абсолютно пожаробезопасен, это не совсем правда. Конечно, по сравнению с древесиной, температура при которой он загорится будет в два раза выше, а температура самого горения в несколько раз ниже.

Воспламеняется он только при непосредственном контакте с источником огня. Когда воздействие сходит на нет, горение прекращается в течение нескольких секунд. Эти показатели характеризуют его как относительно безопасный стройматериал.

Какие свойства имеет пенопласт

Повсеместное использование пенопласта в строительстве, утеплении, при производстве и хранении различного вида продукции объясняется его доступностью. Лист пенополистирола стоит намного меньше, чем его современные конкуренты. Но дело не только в сэкономленных гривнах — пенопласт обладает набором качеств, которые позволяют ему быть незаменимым в некоторых областях применения.

Однако, часть свойств пенополистирола ограничивает возможности его применения или требует соблюдения правил эксплуатации. Рассмотрим физические и химические свойства пенопласта и определим, как и где его можно применять, а в каких случаях лучше предпочесть другой теплоизолятор.

Подведем итоги

Пенопласт — прекрасный и универсальный материал. Он может быть использован в самых различных сферах. Основное его преимущество — дешевизна, легкость, невосприимчивость к влаге и прекрасные показатели шумоподавления и звукоизоляции. А тот факт, что его можно использовать повторно, делает материал просто незаменимым в строительстве. Поэтому если у вас есть небольшое количество пенопласта, которое попросту валяется без дела, почему бы не дать ему новую жизнь? Переработав, его можно использовать как сухой утеплитель. А если хорошо подумать, то вариантов использования найдется масса.