Пенопласт. виды и применение. свойства и особенности. как выбрать

Плюсы и минусы применения ППС

Пенополистирол, как и любой другой материал, имеет ряд как положительных, так и отрицательных особенностей, которые следует принимать во внимание при его выборе для дальнейшего применения. Все они находятся в непосредственной зависимости от структуры конкретного сорта этого материала, полученной в процессе его производства

Как уже говорилось выше, основным положительным качеством этого теплоизолятора выступает низкий уровень его теплопроводности, позволяющий осуществить утепление любого строительного объекта с достаточной надежностью и высокой эффективностью.

Кроме устойчивости материала к высоким положительным и низким отрицательным температурам, существенным плюсом данного материала является также его весьма малый вес. Он без труда может выдержать нагрев до температуры порядка 80 градусов и устоять даже при сильных морозах.

Легкие плиты такого теплоизолятора легко транспортируются и устанавливаются, не создавая после установки значительной нагрузки на элементы строительных конструкций объекта. Не пропуская и не впитывая воду, этот влагостойкий утеплитель не только сохраняет внутри здания его микроклимат, но и служит для защиты его стен от неблагоприятного влияния атмосферной влаги.

Высокую оценку потребителей пенополистирол получил также благодаря своей низкой стоимости, которая значительно ниже цены большинства теплоизоляторов других типов на современном российском рынке строительных материалов.

Благодаря применению ППС существенно возрастает показатель энергоэффективности утепленного им дома, снижая в несколько раз затраты по отоплению и кондиционированию здания после установки этого утеплителя.

Что касается недостатков пенополистирольного теплоизолятора, то главными из них выступают его горючесть и экологическая небезопасность. Материал начинает активно гореть при температурах от 210 градусов Цельсия, хотя некоторые его марки способны выдержать нагрев до 440 градусов. При сгорании ППС в окружающую среду поступают весьма опасные вещества, способные нанести вред как и этой среде, так и жильцам утепленного этим материалом дома.

Пенополистирол неустойчив к воздействию ультрафиолета и химических растворителей, под действием которых он весьма быстро повреждается, теряя свои основные технические характеристики. Мягкость материала и его способность хранить тепло привлекает вредителей, обустраивающих в нем свои жилища. Защита от насекомых и грызунов требует применения специальных составов, расходы на которые существенно повышают стоимость монтажа теплоизолятора и затраты на его эксплуатацию.

По причине относительно низкой плотности данного утеплителя в него может проникать пар, конденсирующийся в его структуре. При температурах до нуля градусов и ниже такой конденсат замерзает, повреждая структуру теплоизолятора и вызывая понижение теплоизоляционного эффекта для всего дома.

Являясь материалом, в целом способным обеспечить довольно качественную степень теплозащиты строения, пенополистирол сам нуждается в постоянной защите от различных неблагоприятных факторов.

О том, как утеплить пол с помощью экструдированного пенополистирола, смотрите в следующем видео.

Свойства пенополистирола

Водопоглощение

Колония бактерий на EPS

Пенополистирол способен поглощать воду при непосредственном контакте. Проникновение воды непосредственно в пластмассу составляет менее 0,25 мм за год, поэтому водопоглощение пенополистирола зависит от его структурных особенностей, плотности, технологии изготовления и длительности периода водонасыщения. Водопоглощение экструзионного пенополистирола даже через 10 суток нахождения в воде не превышает 0,4 % (по объёму), что обусловливает его широкое применение как утеплителя для подземных и заглубленных сооружений (дороги, фундаменты).

Паропроницаемость

Пенополистирол является низкопаропроницаемым материалом.

Особенностью паропроницаемости пенополистирола является то, что она не зависит от его степени вспенивания и плотности пенополистирола и всегда равна 0,05 мг/(м*ч*Па)[источник не указан 2435 дней], что не эквивалентно паропроницаемости минеральной ваты (0,55 мг/(м*ч*Па)).

Биологическая устойчивость

Несмотря на то, что пенополистирол не подвержен действию грибков, микроорганизмов и мхов, в ряде случаев они способны образовывать на его поверхности свои колонии.

Полистирол способны есть и переваривать мучные черви.

В пенополистироле могут селиться насекомые, обустраивать гнёзда птицы и грызуны. Проблема повреждениям конструкций пенополистирола грызунами была предметом многочисленных исследований. По результатам произведенных тестов пенополистирола на серых крысах, домовых мышах и мышах-полевках установлено следующее:

1. Пенополистирол, как материал, состоящий из углеводородов, не содержит питательных веществ и не является питательной средой для грызунов (и прочих живых организмов).
2. В принудительных условиях грызуны воздействуют на экструзионный и гранулированный пенополистирол равно, как и на всякий другой материал, в тех случаях, когда он является преградой (препятствием) для доступа к пище и воде или для удовлетворения других физиологических потребностей животного.
3. В условиях свободного выбора грызуны воздействуют на пенополистирол в меньшей степени, чем в условиях принуждения, и только в том случае, если им необходим подстилочный материал или существует потребность в стачивании резцов.
4. При наличии выбора гнездового материала (мешковина, бумага), пенополистирол привлекает грызунов в последнюю очередь.

Результаты экспериментов с крысами и мышами показали также зависимость от модификации пенополистирола, в частности экструзионный пенополистирол повреждается грызунами в меньшей степени.

Долговечность

Одним из способов определения долговечности пенополистирола является чередованием нагревания до +40 °C, охлаждения до −40 °C и выдерживанием в воде. Каждый такой цикл принимается равным 1 условному году эксплуатации. Утверждается, что долговечность изделий из пенополистирола по данной методике испытаний составляет не менее 60 лет, 80 лет.

Устойчивость к действию растворителей

Пенополистирол мало устойчив к растворителям. Он легко растворяется в исходном стироле, ароматических углеводородах (бензол, толуол, ксилол), хлорированных углеводородах (1,2-дихлорэтан, четырёххлористый углерод), сложных эфирах, ацетоне, сероуглероде. В то же время он нерастворим в спиртах, алифатических углеводородах и простых эфирах.

Виды экструдированного пенополистирола – XPS

Для экструдированного пенополистирола ГОСТ не разработан, по этой причине производители выпускают плиты с теми габаритами и свойствами, которые считают актуальными для своих потенциальных клиентов. Материал разных брендов отличается цветовой гаммой, что является одним из признаков товарной марки.

Типы экструдированного пенополистирола в зависимости от плотности

В зависимости от плотности плиты XPS делят на три основных типа:

Тип 30 – имеют плотность 25-30 кг/куб.м., прочностные характеристики позволяют применять материал для утепления скатных кровель, фасадов, фундаментов, подземных коммуникаций.

Тип 35 – имеют плотность 28-38 кг/куб.м., при производстве используются антипиреновые добавки, что делает материал устойчивым к огню и актуальным для утепления внешних стен, перегородок, межэтажных перекрытий и полов.

Тип 45 – плотность материала 38-45 кг/куб.м., имеют высокую прочность и применяются при строительстве автомагистралей, взлетно-посадочных полос, фундаментов многоэтажных зданий.

Некоторые производители выпускают материалы с большей или меньшей плотностью, но наибольшей популярностью пользуются типы перечисленные выше.

Плиты экструдированного пенополистирола в зависимости от формы

Производятся плиты XPS методом экструзии через щель определенной формы, это позволяет выпускать плиты пенополистирола с различной формы.

1. Плиты с прямой ровной кромкой.

2. Плиты со ступенчатой кромкой с выемкой в четверть.

3. Плиты с кромкой шип-паз.

4. Плиты с рельефной поверхностью.

Наличие сложной по форме кромки упрощает монтаж, позволяет улучшить герметичность возводимого теплоизоляционного слоя. Рельефная поверхность имеет более высокую адгезию к штукатурке.

Все виды XPS отличаются низким водопоглощением, так как имеют плотные закрытые ячейки. Это является гарантией продолжительного срока эксплуатации и сохранения теплотехнических характеристик.

Пенопласт, который имеет другое название пенополистирол – знаменитый материал для утепления. Состоит он почти на 90% из воздуха, заключённого в микроскопические гранулы. В зависимости от способа создания различают различные марки пенопласта, о чем мы сейчас и поговорим.

Виды пенопласта как его классифицируют Видео

Классификация пенопласта

По методике производства данный материал условно делят на два больших класса, которые имеют совершенно разные характеристики. Первый изготавливается при высоких температурах путём спекания гранул. Второй подразумевает смешивание гранул при повышенных температурах с дальнейшим добавлением специального вспенивающего агента и выведением из экструдера.

Первый класс называют беспрессовым, его легко определить на глаз. Материал имеет вид воедино сцепленных друг с другом шариков, чем-то похож на пчелиный улей. Достаточно вспомнить пенопласт, в котором поставлялась любая бытовая техника (микроволновая печь, холодильник). Второй класс называют прессовым, поскольку гранулы соединены между собой намного прочнее. Его гораздо сложнее сломать или раскрошить. В соответствии с этим выделяют различные марки.

Марки пенопласта

Маркировка пенопласта отечественных производителей обозначается двумя буквами – ПС. Если материал беспрессовой, то используются три буквы – ПСБ. К ним через тире могут дополнительно добавляться другие цифры и буквы. К примеру, ПСБ-С означает самозатухающий пенопласт. Итак, опишем основные существующие марки, чтобы вы могли знать, какой пенопласт выбрать.

• ПСБ-С-15 – имеет небольшую плотность и используется для изоляции тех конструкций, где не нужна особая механическая прочность. Этим типом материала утепляют мансарды, бесчердачную кровлю, контейнеры, вагоны, заполняют расстояние между стропилами. Он экологически безопасен, не подвержен воздействию каких-либо микроорганизмов, имеет высокую влагостойкость.
• ПСБ-С-25 – является наиболее популярной и универсальной маркой. Используется для утепления стен, пола, фасадов зданий, лоджий. Он не подвержен воздействию микроорганизмов, экологически безопасен, имеет высокую устойчивость к старению и влаге.
• ПСБ-С-35 – применяется в большей степени для изоляции фундамента, подземных коммуникаций (в том числе автостоянок). Также его используют для предотвращения вспучивания грунтов при обустройстве бассейнов, спортивных площадок, газонов. Плюс ко всему, это идеальный материал для неблагоприятных климатических условий. Он биологически безопасен, имеет высокую механическую прочность, устойчив к старению, влаге и развитию микроорганизмов.
• ПСБ-С-50 – имеет самую высокую плотность по сравнению со всеми остальными марками. Применяется в тех условиях, где важна механическая прочность. Его используют при сооружении автодорог в заболоченных краях, обустройстве полов межэтажных перекрытий. Также он хорошо подходит для изоляции полов в амбарах, гаражах, промышленных зонах. Материал биологически безопасен, устойчив к старению и влаге.

Виды пенопласта

Первые изготавливаются прессованным и беспрессованным способом, марки описаны выше. Вторые – полиуретановые (ППУ), в быту распространены в виде обычного поролона. Третьи – полиэтиленовые (ППЭ), имеют вид эластичного материала, в который заворачивают товар, чтобы он не разбился (пленка с воздушными пупырышками).

Четвертые – поливинилхлоридные (ПВХ), очень похожи по внешнему виду на экструзионный пенополиэтилен. Также являются весьма эластичными, обладают теми же свойствами. Плюс ко всему, не имеют в своем составе высокотоксичных смесей и признаны самозатухающим материалом.

На самом деле, существует большее количество видов. Если вас интересует какой-то определенный материал, то стоит узнать информацию в строительном магазине, где в каталогах перечислены все разновидности.

Производство пенопласта

Машины и оборудование для производства пенопластов детится 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.

Способы получения

Значительная доля получаемого пенополистирола производится вспениванием материала парами низкокипящих жидкостей. Для этого используется процесс суспензионной полимеризации в присутствии жидкости, которая способна растворяться в исходном стироле и нерастворима в полистироле, например, пентана, изопентана и их смеси. При этом образуются гранулы, в которых легкокипящая жидкость равномерно распределена в полистироле. Далее эти гранулы подвергают нагреванию паром, водой или воздухом, в результате чего они значительно увеличиваются в размерах — в 10-30 раз. Получившиеся объёмные гранулы спекают с одновременным формованием изделий.

Переработка

Сам по себе полистирол не представляет опасности для окружающей среды, однако некоторые продукты, полученные на его основе, требуют особого обращения.

Отходы материала и его сополимеров накапливаются в виде изделий, вышедших из употребления, и промышленных отходов. Вторичное использование полистирольных пластиков, производится несколькими путями:

1. Утилизация промышленных отходов, которые были сильно загрязнены.
2. Переработка технологических отходов методами литья, экструзии и прессования.
3. Утилизация изношенных изделий.
4. Утилизация смешанных отходов.

Вторичное применение полистирола позволяет получить новые качественные изделия со старого сырья, не загрязняя при это окружающую среду. Одним из перспективных направлений переработки полимера является производство полистиролбетона, который применяется в строительстве зданий малой этажности.

Продукты разложения полимера, образующиеся при термодеструкции или термоокислительной деструкции, токсичны. В процессе переработки полимера путем частичной деструкции могут выделяться пары бензола, стирола, этилбензола, оксида углерода и толуола.

Классы, толщина и марки ППС, как выбрать, какой лучше использовать

На первый взгляд, весь пенопласт одинаков, но это только для тех, кто впервые решил заняться утеплением дома снаружи. Пенополиуретан подразделяется на классы и марки, а для этого используют такие признаки:

• производственные особенности;
• плотность материала;
• способ оформления кромки.

Классы пенополистирола

Разделяют материал на 2 класса:

1. Прессовый – на листе будет нанесена маркировка ПС. Изготавливаться утеплитель с использованием прессовых установок. Структура материала гладкая и практически невозможно различить гранулы полистирола.
2. Беспрессовый – в этом случае на пенопласте оставляют маркировку ПСБ. Для создания такой продукции используют высокотемпературное спекание вещества. Хотя пресс-установки также применяются. Плиты состоят из круглых или овальных гранул, которые легко отличить друг от друга.

К данным маркировкам добавляют еще буквы или цифры, которые помогут определить плотность материала, где его лучше использовать и форму кромки. Дополнительные буквы такие:

• А – правильная форма плиты.
• В – срез кромки схож с буквой L.
• Р – плиты разрезались при помощи горячей струны.
• Ф – изделие создавалось с применением формы, или фасадное назначение.
• С – пенополистирол затухает самостоятельно.
• Н – подходит исключительно для наружной работы.

Марки ППС

Теперь разберемся с марками материала. Для определения марки производители указывают цифровое значение. У беспрессовых и прессовых представителей эти значения разные. Подробно разберемся с каждым классом отдельно.

Марки беспрессового пенополистирола

На строительном рынке данный класс утеплителя представлен следующими марками:

• 15 – пенопласт невысокой плотности. Самый дешевый. Чаще используется для упаковки бытовой техники или хрупких предметов. Его легко повредить;
• 25 – если к таким цифрам добавляют букву Ф, то материал подходит для отделки фасада. Плотность намного выше, а значит и прочность улучшена. Его часто выбирают для создания декоративных элементов в интерьере или ландшафте – плотность материала позволяет;
• 35 – пенопласт с такой маркировкой можно использовать в разных целях. Он хороший утеплитель для фасада, как составляющая для многослойных панелей (термо, сэндвич, железобетон);
• 50 – самый плотный и прочный материал, к тому же самый дорогой. Его используют для утепления подземных сооружений и коммуникаций.

Марки прессового ППС

Используя, прессовый способ изготовляют пвх-пенопласт. В состав добавляют полихлорвиниловую смолу. Материал очень прочный и надежный. Его применяют во всех сферах строительства и утепления. К буквам ПС добавляют цифру от 1 до 4. Чем больше числовое значение, тем выше плотность, а значить и прочность пенополистирола.

Материал прессового способа производства подходит для создания емкостей под агрессивные вещества. Он устойчив к большинству известных химически активных жидкостей.

Деструкция пенополистирола

Высокотемпературная деструкция

Высокотемпературная фаза деструкции пенополистирола хорошо и обстоятельно исследована. Она начинается при температуре +160 °C. С повышением температуры до +200 °C начинается фаза термоокислительной деструкции. Выше +260 °C преобладают процессы термической деструкции и деполимеризации. В связи с тем, что теплота полимеризации полистирола и поли-»’α»’-метилстирола одни из самых низких среди всех полимеров, в процессах их деструкции преобладает деполимеризация до исходного мономера — стирола.

Модифицированный пенополистирол со специальными добавками отличается по степени высокотемпературной деструкции согласно сертификационному классу. Модифицированные пенополистиролы, сертифицированные по классу Г1, не разрушаются более чем на 65 % под воздействием высоких температур. Классы модифицированных пенополистиролов приведены в таблице в разделе по пожаростойкости.

Низкотемпературная деструкция

Вспененный полистирол, как и некоторые другие углеводороды, способен к самоокислению на воздухе с образованием пероксидов. Реакция сопровождается деполимеризацией. Скорость реакции определяется диффузией молекул кислорода. Ввиду значительно развитой поверхности пенополистирола он окисляется быстрее, чем полистирол в блоке. Для полистирола в форме плотных изделий регламентирующим началом деструкции выступает температурный фактор. При более низких температурах его деструкция теоретически хотя и возможна в соответствии с законами термодинамики полимеризационных процессов, но из-за чрезвычайно низкой газопроницаемости полистирола парциальное давление мономера имеет возможность изменяться только на наружной поверхности изделия. Соответственно ниже Тпред = 310 ˚С деполимеризация полистирола происходит только с поверхности изделия, и ею можно пренебречь для целей практического применения.

Д.х.н., профессор кафедры переработки пластмасс РХТУ им. Менделеева Л. М. Кербер о выделении стирола из современного пенополистирола:

«В условиях обычной эксплуатации стирол окисляться никогда не будет. Он окисляется при гораздо более высоких температурах. Деполимеризация стирола действительно может идти при температурах выше 320 градусов, но всерьёз говорить о выделении стирола в процессе эксплуатации пенополистирольных блоков в интервале температур от минус 40 до плюс 70 °C нельзя. В научной литературе имеются данные о том, что окисления стирола при температуре до +110 °C практически не происходит».

Также эксперты утверждают, что падение ударной вязкости материала при 65 °C не отмечено на интервале 5000 часов, а падение ударной вязкости при 20 °C не отмечено за 10 лет.

Токсичная природа стирола и способность пенополистирола выделять стирол считается европейскими экспертами недоказанной. Эксперты, как в строительной, так и в химической отрасли либо отрицают саму возможность окисления пенополистирола в обычных условиях, либо указывают на отсутствие прецедентов, либо ссылаются на отсутствие у них информации по данному вопросу.

Кроме того, сама опасность стирола изначально часто преувеличивается. Согласно крупномасштабным научным исследованиям, проведённым в 2010 г. в связи с прохождением обязательной процедуры перерегистрации химических веществ в Европейском Химическом Агентстве в соответствии с регламентом REACH, были сделаны следующие выводы:

• мутагенность — нет оснований для классификации;
• канцерогенность — нет оснований для классификации;
• репродуктивная токсичность — нет оснований для классификации.

Более того, необходимо иметь в виду, что стирол естественным образом содержится в кофе, корице, клубнике и сырах.

Таким образом, основные опасения, связанные с особой токсичностью стирола, якобы выделяющегося при использовании пенополистирола, не подтверждаются.

Общие свойства

Пеноплекс – это материал, который получен благодаря иному методу обработки пенопласта

Общим является сырье, которое применяется при выпуске материалов. Используются известные полимеры (пластмассы).

Категория исходного сырья:

• полиуретановые гетероцепные полимеры;
• поливинилхлориды;
• полистирол;
• карбамиды – формальдегиды.

Оба материала имеют общий недостаток – непроницаемость для пара и воздуха. Пенополистирол и пеноплекс одинаково невыгодно работают в качестве изоляции от шума. Они защищают от ударного стука по перекрытию или стене, но общий гул не удаляют.

Пеноплекс, обработанный пропитками, и пенополистирол относятся к средней категории опасности при пожаре, одинаково выделяют химические вещества и затухают в течение определенного времени. Животные не используют утеплители в пищу, в толще изоляции не создается среда для развития бактерий и грибков. Грызуны разрушают материалы, если они ограничивают проход к еде.

Как плотность пенопласта влияет на его стоимость

Существует несколько точек зрения, связанных с понятием плотности. Единицей измерения данного параметра является килограмм на метр в кубе. Эта величина вычисляется из отношения веса к объему. Нельзя со стопроцентной точностью определить качественные характеристики пенополистирола, связанные с его плотностью. Даже вес утеплителя не влияет на его способность к сохранению тепла.

Задумываясь над вопросом покупки утеплителя, покупатели всегда интересуются его плотностью. На основе этих данных можно судить о прочности материала, его весе и теплопроводности. Значения плотности пенопласта всегда относятся к определенному диапазону.

В процессе производства плит из пенополистирола производитель определяет себестоимость продукции. Исходя из формулы определения плотности, вес утеплителя будет влиять на данную величину. Чем больше вес материала, тем он плотнее, поэтому его стоимость выше. Это связано с тем, что полистирол, как сырье для плит теплоизолятора, играет важную роль. Он составляет около 80% от общей себестоимости готовой продукции.

Как изменение теплопроводности пенопласта влияет на его плотность?

Пенопласт изготавливается из шариков пенополистирола, содержащих воздух.

Любой теплоизоляционный материал содержит воздух, находящийся в порах. Улучшенный показатель теплопроводности зависит от количества атмосферного воздуха, содержащегося в материале. Чем его больше, тем меньше коэффициент теплопроводности. Производство пенопласта осуществляется из шариков пенополистирола, содержащих воздух.

Отсюда можно сделать вывод, что плотность пенополистирола не оказывает влияние на его теплопроводность. Если эта величина изменяется, то изменения теплопроводности происходят в пределах процентных долей. Стопроцентное содержание воздуха в утеплителе связано с его высокой теплосберегающей способностью, так как для воздуха характерен наиболее низкий коэффициент теплопроводности.

За счет низкой теплопроводности утеплителя обеспечивается высокая степень энергосбережения. Если сравнивать пенопласт с кирпичом, то их энергосберегающая способность будет существенно отличаться, поскольку 12 см толщины теплоизолятора соответствует 210 см мощности стены из кирпича или 45-сантиметровой деревянной стены.

Коэффициент теплопроводности пенопласта, выраженный в цифровом значении, принадлежит интервалу 0.037 Вт/мК — 0.043 Вт/мК. Данное значение можно сопоставить с показателем теплопроводности воздуха, равным 0.027 Вт/мК.