Из чего состоит пенопласт химия

Обновлено: 02.05.2024

В качестве сырья используется вспениваемый самозатухающий полистирол, содержащий 5-6% смеси пентана и изопентана, являющейся вспенивающим фактором. Эта смесь содержится в гранулах полистирола в растворенном виде.

Сырье имеет вид гранул, получаемых путем суспензионной полимеризации стирола. Оно содержит вещество, снижающее горючесть -антипирен.

После подогрева до температуры 90-100°С, под действием улетучивающегося пентана гранулы увеличивают свой объем (процесс вспенивания) примерно в 30-65 раз. В промышленной практике для вспенивания полистирола используется водяной пар, который проникает также внутрь гранул и способствует действию пентана.

Международное обозначение вспениваемого полистирола: EPS самозатухающий FS.

Хранение :

Хранить исключительно в заводской, плотно закрытой таре или контейнерах, установленных в проветриваемых помещениях или под навесом, далеко от источников тепла и огня. Рекомендуется хранить сырье при температуре, не превышающей 20°С.

Продукт, хранимый при рекомендуемой температуре, следует использовать не позднее 3-6 месяцев с даты исследования продукта, указанной в сертификате качества. Продукт из частично опорожненной или поврежденной тары следует использовать немедленно.

В производственных помещениях можно хранить сырье в количестве, не превышающем его среднесуточный расход.

1.2. Переработка вспениваемого полистирола .

Окончательная плотность готового продукта определена уже на этапе предварительного вспенивания.

Важным показателем является контроль давления при процессе вспенивания, для непрерывных предвспенивателей 0,015-0,03 МПа, для циклических 0,015-0,02 МПа.

Во вспенивателе два способа изменения мнимой плотности продукта:

путем изменения количества подаваемого сырья;
путем изменения уровня вспениваемого материала в рабочей камере;

Первый и второй способ оказывают влияние на время нахождения вспениваемого материала в рабочей камере. Третий способ влияет на температуру в камере.

Влияние времени нахождения сырья во вспенивателе на мнимую плотность продукта представлено на рис.1.2.

Если время нахождения сырья во вспенивателе слишком продолжительно, то гранулы начинают усаживаться и плотность растет; при слишком высокой температуре вспененные гранулы могут образовать комки. Оба эти явления могут происходить одновременно. И оказывать непосредственное влияние на качество конечного продукта.

Плотность

Продолжительность предварительного вспенивания

Рис.1.2. Зависимость между мнимой плотностью и продолжительностью вспенивания

С целью достижения оптимальных результатов вспенивания гранулы перед вспениванием второй ступени должны быть насыщены воздухом (процесс кондиционирования).

Предварительно вспененные гранулы поступают в сушилку с кипящим слоем, в которой теплый воздух (темп. примерно 30-40°С) проходит через перфорированное днище сушилки, сушит и продвигает гранулы в направлении выгрузочного вентилятора.

Воздушная струя должна распределяться таким образом, чтобы процесс сушки и перемещения гранул протекал равномерно по всей длине сушилки (регулировка осуществляется с помощью заслонок в воздушных камерах сушилки).

Одним из чрезвычайно важных факторов, оказывающих влияние на вспенивание полистирола, является продолжительность хранения сырья. Чем старше сырье, тем продолжительнее вспенивание и тем труднее достичь требуемой мнимой плотности вспененных гранул. Поэтому срок хранения сырья в герметичной упаковке ограничен до шести месяцев.

1.3. Техническое оснащение узла предварительного вспенивания

2. КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ВСПЕНЕННЫХ ГРАНУЛ

2.1. Основы процесса кондиционирования гранул

В ходе кондиционирования воздух проникает внутрь вспененных гранул вследствие образовавшегося в них вакуума, а из вспененных гранул в атмосферу выпускается влага в виде пара и пентан, не прореагировавшие остатки процесса полимеризации сырья. Указанный газообмен возможен благодаря газопроницаемости полистироловых оболочек.

Рис.2.1. Гранулы вспениваемого полистирола в процессе кондиционирования

Скорость диффузии воздуха внутрь гранул обусловлена, главным образом, мнимой плотностью, температурой окружающей среды и размером гранул. Целью удаления влаги с поверхности гранул в сушилке с кипящим слоем является получение 100% мнимой поверхности, через которую осуществляется газообмен.

Скорость испарения пентана также зависит от плотности, температуры окружающей среды и размера гранул. Из крупных гранул пентан испаряется медленнее, чем из гранул малого диаметра, что обусловлено соотношением между поверхностью гранулы и ее массой.

2.2. Техническое оснащение узла кондиционирования гранул

Силосы, используемые для кондиционирования вспененных гранул, изготовляются в виде легкой металлической конструкции стеллажного типа с контейнерами из ткани, пропускающей воздух.

При перемещении вспененных гранул с помощью струи воздуха, на поверхности гранул накапливаются сильные электростатические заряды. Поэтому чрезвычайно важно тщательно заземлить все металлические элементы силосов, транспортных трубопроводов и остального оборудования.

2.3. Параметры кондиционирования гранул

Температура окружающей среды в цехе кондиционирования гранул не должна быть ниже 15°С, при более низкой температуре продолжительность кондиционирования увеличивается. В летний период, при температуре свыше 20°С время кондиционирования сокращают, а при более низких температурах — продлевают.

При транспортировке свежих гранул в силосы, их мнимая плотность увеличивается в результате столкновений со стенками трубопровода. Поэтому при установке параметров вспенивания необходимо учитывать увеличение плотности при транспортировке.

3. ФОРМОВАНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛЬНЫХ БЛОКОВ

3.1. Характеристика процесса формования

При выработке блоков вспененные гранулы свободно засыпают в камеру формы до ее полного наполнения. Затем в форму подают насыщенный сухой водяной пар под давлением 0,2-0,4 МПа, что приводит к дальнейшему увеличению объема гранул. В связи с тем, что гранулы находятся в закрытой камере, сначала заполняется свободное пространство между ними, а затем гранулы сцепляются друг с другом.

Рис.3.1.1. Пример фазового цикла формования блоков без использования вакуума

1) наполнение 2) продувание 3) запаривание 4) охлаждение 5) расформовка

Рис.3.1.2. Пример фазового цикла формования блоков с использованием вакуума

1) наполнение
2) вакуум
3) продувание
4) запаривание — рост

5) запаривание — выдержка
6) выпуск
7) вакуумное охлаждение
8) разгрузка

Важным фактором при запаривании блока является подача в камеру в свободное пространство между гранулами соответствующего количества пара в кратчайшее время. Для этого необходима соответствующая вентиляция (продувание), целью которой является удаление воздуха перед началом процесса запаривания. Недостаточная продолжительность продувания приводит к неоднородной плотности и плохому спеканию блока.

Важно также поддерживать постоянную высокую температуру формы, в противном случае значительно растет расход пара (рис.3.1.3) и пар становится мокрым, что снижает качество сцепления гранул.

Рис.3.1.3. Примерный расход пара в зависимости от температуры формы Давление, которое блок оказывает на внутренние стенки формовочной камеры, составляет примерно 0,08 МПа. Для того, чтобы блок можно было вынуть из формы без его повреждения, это давление необходимо уменьшить до величины около 0,01 МПа. Время, необходимое для уменьшения давления блока, то есть время охлаждения, зависит от марки пенопласта.

Рис.3.1.4. Примерное время охлаждения блока в зависимости от продолжительности кондиционирования В фазе продувания и охлаждения применяется вакуум с целью интенсификации процесса запаривания и ускорения процесса охлаждения.

4. КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ БЛОКОВ

4.1. Краткая характеристика процесса кондиционирования блоков

После окончания процесса формования блоки кондиционируют. Кондиционирование проводится с целью снижения влажности и устранения внутренних напряжений, возникающих при формовании. Кроме того, при этом протекают процессы диффузии газов и выравнивания давления внутри гранул с атмосферным давлением, подобные процессам, происходящим при кондиционировании предварительно вспененных гранул.

В процессе кондиционирования блоков очень важную роль играет очередность их использования, соответствующая очередности формования, то есть при отборе блоков для разрезания следует начинать с самых «старых».

5. РАЗРЕЗАНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛОВЫХ БЛОКОВ НА ПЛИТЫ

Разрезание блоков осуществляется с помощью реостатной проволоки, нагретой до соответсвующей температуры.

Все отходы подаются в измельчитель, откуда в измельченном виде пневматически транспортируются на вторичное использование.

Окраска пенополистироловых плит должна быть такой же, как окраска предварительно вспененных гранул полистирола.

Необходимо проводить выборочную проверку плит — по крайней мере 2 шт. на длине каждого блока.

Если плиты отвечают предъявляемым требованиям, то после укладки в стопки они направляются на упаковку.

Если отклонение от требуемых размеров превышает допустимую величину, то следует еще раз проверить по одной плите на всей длине блока, определить причину, произвести соответствующую корректировку промежутков между отрезками реостатной проволоки.

Проверить таким же образом размеры плит, полученных в результате разрезания следующего блока.

Плиты, которые не отвечают предъявляемым требованиям, направляются на вторичное использование.

6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛЬНЫХ ОТХОДОВ

Отходы используется вторично в производстве блоков.

6.1. Техническое оснащение узла

Устройство предназначено для измельчения пенополистироловых отходов, в результате чего получают крошку, используемую в качестве добавки к гранулам полистирола при производстве пенополистироловых блоков. Размеры получаемой таким образом крошки составляют до 15 мм.

Что такое пенопласт? Знает каждый школьник – белый, неприятно скрипящий материал, твердый и в тоже время мягкий, не тонущий в воде, который можно использовать как спасательный круг или плот, а еще из него можно «извлекать» маленькие круглые шарики, которые электризуются и прилипают к пластику. А еще он сохраняет тепло/холод. Вот самое яркое описание пенопласта, которое может дать простой обыватель. Но, что же из себя представляет материал, откуда он взялся и как еще используется? Узнаем с новой стороны старого друга.

Структура и состав пенопласта

Пенопласт – это особый вид материала, который представляет из себя вспененную пластмассу.

Это материал белого цвета. Структура его состоит на 98% из воздуха и на 2% из полистирола.

Приготавливают его по особой технологии, которая включает в себя вспенивание полистирольных гранул. На следующем этапе, образовавшиеся гранулы обдаются горячим паром. Эти стадии повторяются несколько раз, и в итоге получается пористый, легкий материал. Полученную массу высушивают. Образуются гранулки 5-15 мм.

Гранулы прессуются на специальном станке в нужный размер плиты и обдаются горячим паром, для финишной обработки.

В результате образуются плиты, состоящие из миллиарда шариков, очень легкие и в тоже же время крепкие.

Технические параметры пенопласта

Пенопласт, благодаря своим свойствам, имеет ряд технически важных характеристик.

Теплопроводность. Пенопласт состоит из ячеек, которые полностью замкнутые, а что лучше всего сохраняет тепло? Это заполненная воздухом полость! Поэтому теплообмен снижен и пенопласт отличный теплоизолятор.

Звукоизоляция. Ячеистая структура подарила пенопласту также свойство звукоизолятора. Слой толщиной 2-3 см, позволяют полностью изолироваться от шумных соседей. Чем толще слой пенопласта, тем выше степень звукозащиты.

Гигроскопичность равна нулю. Вода не проходит в стенки ячеек, она может только проходить по каналам между ними. При этом не оказывая никакого воздействия на материал. Поэтому пенопласт, даже опущенный в воду, не впитывает ее.

Прочность. Степень толщины, правильное использование, укладка материала определяют срок службы пенопласта. Как показывает практика, он способен долгое время сохранять свои физические свойства, даже под давлением.

Химическая и биологическая стойкость

Растворы солей, кислот, щелочей, морские рассолы, цемент, битум, водорасторимые краски не оказывают на пенопласт никакого влияния.

Органические соединения, растворители, бензины, масла, ацетон, керосин и т.п. «убивают» пенопласт. Потому что ячеистая структура разрушается и материал может полностью раствориться.

Удобство монтажа. Легкие плиты просто разрезаются. С ними удобно работать, монтаж не вызывает сложностей.

Пожаробезопасность. Пенопласт загорается от непосредственного контакта с огнем. Если источник удалить, то произойдет за 4 секунды самозатухание. Это характеризует его, как пожаробезопасный материал.

Марки пенопласта. Марка пенопласта определяется его плотностью и обозначается набором букв и цифр, при этом, чем выше цифра, тем плотнее материал. Марка пенопласта определяет его применение.

Применение разных марок пенопласта

Пенопласт ППТ-10 используется для утепления малогабаритных помещений, таких как бытовки, строительные вагончики, а также для теплоизоляции водопроводов.

Пенопласт ППТ-15 используется для утепления балконов, домов, квартир, жилых помещений, а также качестве звукоизолятора внутренних стен зданий.

Пенопласт ППТ-20-А используется для теплоизоляции фасадов зданий, а также для изготовления декоративных, отделочных материалов.

Пенопласт ППТ-25 используется при работе с наружными, так и внутренними стенами в качестве звуко/тепло изолятора, теплоизолирует полы, фундаменты, используется для создания подъездных площадок, теплых дорожек, теплоизоляции водопроводов, канализационных труб, а также укрепления цветочных клумб, газонов, кромок спорт площадок.

Пенопласт ППТ-35 используют в тех же областях, где и перечисленные выше собратьев, но в дополнении сферы потребления идет еще применение в производстве стенок холодильников, морозильных камер, термостатов, вагонов-рефрежетаров. Также применяют при создании обогреваемых грунтов и прокладке взлетно-посадочных полос.

Недостатки пенопласта

Как и любой материал, пенопласт не идеален. Отмечалась ранее простота монтажа, но есть один каверзный минус – нарезание. При распиливании издается звук, раздражающе действующий на человека. Кто-то от него покрывается мурашками, кто-то затыкает уши и убегает, а кто-то спокойно пилит дальше.

Еще один недостаток – это горючесть, с выделением токсичных продуктов горения. Материал, конечно, имеет способность к самозатуханию, благодаря введенным добавкам, но под действием огня, вспыхивает.

И еще один минус – он разрушается под действием ультрафиолета. Если изоляционный слой выполнен из пенопласта снаружи здания, необходимо предусмотреть закрытие от солнышка. Так как через год усиленного загорания, материал потеряет свои свойства и начнет крошиться.

Пенопласт – это материал, который широко применяется в строительстве и в быту. Кто-то называет его современным материалом, а кто-то помнит его с детства. В него упаковывали телевизоры, стеклянные вещи при переезде.

До сих пор это свойство «защитить от удара» используют производители бытовой техники. Покупая ноутбук, телевизор, монитор и т.п., приобретаем их в коробке, обложенными пенопластом. Спасательные круги, также делали раньше из пенопласта, а дети на речках в деревнях плавали на пенопластовых плотиках. Дедушки строили ящики-холодильники, а папы утепляют подвалы, трубы и т.п.

Пенопласт с годами стал только популярнее. Он имеет огромное преимущество перед остальными утеплителями – он безопасен для человека. 2% полистирола – остальное воздух, он создан, из воздуха, который не способен принести вред здоровью человека.

Появление пенополистирола связано с открытием вещества, названного стиролом. Впервые в 1831 г. химическое соединение стирол было получено путем нагревания смолы бальзамного дерева Storax (Стиракс), основные компоненты которого – коричная кислота, ванилин и стирол. Смола этого дерева использовалась в качестве душистого вещества в парфюмерии, антисептика и одного из компонентов состава для мумифицирования в Древнем Египте около 3000 лет назад.

Данные, полученные учеными о свойствах стирола, позволили начать работы по его синтезу. В 1929 г. ученые компании DOW синтезировали стирол, из которого получен полимер – полистирол. В настоящее время из полистирола и полимеров на его основе изготовляют теплоизоляционные материалы, корпуса телевизоров, телефонов, внутренние части холодильников, упаковку, одноразовую посуду и др. Идея получения вспененного полистирола принадлежит шведским изобретателям, которые получили патент на изобретение в 1931 г.

Вспенивающийся полистирол, хорошо известный в настоящее время, изобретен в Германии в 1950 г. компанией BASF и получил сокращенное название EPS (expanded polystyrene foam). С тех пор началось широкое применение пенополистирола в качестве теплоизоляционного и упаковочного материала. В строительстве применяется пенополистирол с химическими добавками – антипиренами, делающими его более пожаробезопасным.

В СССР сырье для производства пенополистирола – вспенивающийся полистирол был впервые произведен на Украине в 1965 г. Затем такие производства были построены и в других регионах. По мере увеличения объемов выпуска этого теплоизоляционного материала и расширения его применения в промышленности был принят стандарт ГОСТ 15588–86 «Плиты пенополистирольные».

В России гранулы вспенивающегося полистирола производятся на трех предприятиях. Их качество в настоящее время уступает качеству зарубежных производителей по ряду показателей, поэтому бóльшая часть пенополистирола в России изготавливается из импортного сырья. В ближайшее время с завершением инвестиционных проектов и запуском в эксплуатацию современных предприятий по производству вспенивающегося полистирола ситуация должна измениться в лучшую сторону.

Опыт применения пенополистирола в промышленности составляет уже 60 лет. Он широко применяется в многослойных ограждающих конструкциях стен, кровель, фундаментов, полов, в сэндвич-панелях. В соответствии со стандартами и требованиями пенополистирол применяется в сочетании с другими строительными материалами в различных конструкциях, и его эксплуатационные свойства должны так же неразрывно рассматриваться при работе конструкции в целом.

Одновременно с применением пенополистирола в строительстве в качестве теплоизолирующего материала ведется научно-исследовательская работа по изучению его эксплуатационных характеристик. В различных странах из строительных конструкций отбирались образцы материала и исследовались его прочностные и теплофизические характеристики. Результаты исследований показывали стабильность его характеристик в момент проведения исследований, поэтому в настоящее время сложно судить о потенциальной долговечности материала, можно констатировать, что она не менее 60 лет.

Долговечность пенополистирола – один из факторов, обусловливающих его широкое применение в качестве теплоизоляционного материала в строительстве. Под долговечностью пенополистирола понимают его способность сохранять свои свойства в процессе эксплуатации при воздействии на него окружающей среды – воздуха, влаги, тепла, света, особенно ультрафиолетового излучения.

Рассмотрим условия, при которых пенополистирол эксплуатируется в конструкции. Материал защищен от воздействия солнечного света, химически активных веществ, механических повреждений. При этом он подвергается воздействию температуры от -60 до +85оС, механических нагрузок, паров воды. Следует отметить, что старение материала и его последствия необходимо отличать от преждевременного разрушения материала вследствие нарушения правил и технологии его применения.

В мировой практике существуют стандарты, оценивающие долговечность пенополистирола по изменению его прочностных характеристик и теплопроводности при проведении теста на изменение этих показателей в процессе 300 циклов попеременного замораживания-оттаивания. Материал считается удовлетворяющим требованиям ASTM C1512-07 и EN 12091, если свойства снижаются не более чем на 10% при прохождении испытаний.

Многолетние исследования показали, что пенополистирол не подвержен гниению даже в случае его применения в грунте. Известен случай, когда пенополистирол, уложенный в плоскую кровлю в 1955 г., был извлечен через 31 год. При этом его теплотехнические характеристики и содержание влаги соответствовали требованиям стандарта.

В рамках научно-исследовательской работы Шведского королевского технологического института, результаты которой были опубликованы в 1999 г., определялись минимальные сроки службы строительных материалов в конструкциях зданий. Минимальный срок службы пенополистирола был определен в 60 лет.

В России в настоящее время не существует утвержденного стандарта, регламентирующего требования к долговечности, и испытания проводятся по методике, разработанной Научно-исследовательским институтом строительной физики РААСН.

В 2001 г. в испытательной лаборатории теплофизических и акустических измерений НИИСФ проведены исследования на долговечность образцов пенополистирола из сырья компании BASF. Образцы подвергались цикличным температурно-влажностным воздействиям в климатической камере КТК-800. По этой методике один цикл, включающий двукратное понижение температуры до -40оС, чередующееся с нагревом образцов до + 40оС и последующей выдержкой в воде, эквивалентен по температурно-влажностному воздействию 1 усл. году эксплуатации теплоизоляционного материала в многослойной ограждающей конструкции.

Всего проведено 80 циклов испытаний образцов пенополистирольных плит. Полученные результаты позволили сделать заключение, что изделия из пенополистирола успешно выдержали циклические испытания на температурно-влажностные воздействия в количестве 80 циклов, что может быть интерпретировано как соответствующее количество условных лет эксплуатации в многослойных ограждающих конструкциях с амплитудой температурных воздействий ±40оС. Проведение испытаний было остановлено по экономическим причинам, а не по причине значительного ухудшения свойств материала. Таким образом, долговечность материала составила не менее 80 лет (Протокол испытаний № 225 от 25.12.2001. НИИСФ РААСН. Испытательная лаборатория теплофизических и акустических измерений.).

В 2007 г. в этой же лаборатории проводились испытания пенополистирола (Протокол испытаний № 86 от 16.07.2007. НИИСФ РААСН. Испытательная лаборатория теплофизических и акустических измерений). Образцы прошли 60 циклов испытаний; один цикл, включающий двукратное понижение температуры до -40оС, чередующийся с нагревом образцов до +60оС с последующей выдержкой в воде, эквивалентен по температурно-влажностному воздействию одному условному году эксплуатации материала в многослойной конструкции.

По методике НИИСФ в 2008 г. испытательным центром были проведены испытания пенополистирольных плит на долговечность. На основании полученных данных долговечность пенополистирольных плит составила 50 лет (Заключение № 169, от 14.05.08. Испытательный Центр «Красстрой» ОАО «Красноярский ПромстройНИИпроект.).

Мировая практика накопила значительный объем данных по результатам многочисленных исследований свойств пенополистирола; представленные в настоящем обзоре результаты являются только малой частью этого объема, но тем не менее они убедительно показывают, что материал успешно применяется и имеет длительный срок эксплуатации, превышающий 60 лет.

Пенопласт – это разновидность композитного материала низкой плотности или пеноматериала, одним из компонентов которого является полимер, вторым компонентом – газ. Другими словами, пенопласт является наполненной газом пластической массой. Как правило, пенопласты, в отличие от поропластов, имеют строение в виде изолированных ячеек или отвердевших пен. Ячейки состоят из замкнутых полостей, которые не соединены между собой и в качестве разделителя имеют стенки полимерной матрицы. Отличие поропластов от пенопластов состоит в том, что первые обладают губчатой структурой (поры не изолированы). Система пор, связанных между собой, является главным признаком поропластов.

Отметим, что определение пенопластов и поропластов, данное выше, достаточно условно, т.к. во многих случаях в пенопласте значительное количество ячеек соединено между собой, а в поропласте может быть изолировано. На сто процентов можно говорить об изоляции лишь в том случае, если материал состоит из отдельных вспененных гранул, например популярный в строительстве пенопласт пенополистирол. Точнее будет называть пенопластом любой наполненный газом пластик, который был произведен вспениванием изначально вязко-текучей или жидкой композиции полимера с дальнейшим отверждением последней.

Производство вспененных пластмасс

Выпуск пенопластов в промышленных условиях заключается в том, что газ распределяется в полимере, который в данном случае является полуфабрикатом. Это может быть расплав, раствор, расплаве, дисперсия, жидкий олигомер и т.д. Либо в процессе производства газ не добавляется, а создаются условия для самостоятельного выделения необходимого объема газа в массе полимерного связующего. Это может происходить непосредственно в ходе синтеза или модификации исходного полимера, яркий пример такого материала – пенопласт ППУ (пенополиуретан).

Технологический процесс получения пенопластов использует разнообразные способы достижения эффекта вспенивания, их можно разделить на следующие виды:

нагнетание газа под давлением в полимерную систему;
добавление в полимерную систему химических агентов порофоров или газообразователей, которые при определенных условиях разлагаются с выделением газообразных соединений;
добавление веществ, которые выделяют газ в ходе химической реакции между собой или с другими компонентами системы;
перемешивание при помощи механических устройств в присутствии пенообразователей или так называемое «барботирование»;
введение в полимерную матрицу легко испаряющихся жидкостей, создающих газовую фазу при повышении температуры;
другие реже используемые операции.

Различные способы получения вспененной структуры позволяют варьировать свойства готовой продукции в зависимости от исходного состава системы и условий отверждения композиции. В частности, можно получить пенопласт более открытой или замкнутой структурой, разной плотности, различных размеров ячеек и т.п.

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.

Полимеры, пригодные для вспенивания, и вспениватели

Большинство известных полимеров вполне можно наполнять газами, получая пенопласт. При этом крупнотоннажные пенопласты промышленность производит в основном на основе полистирола (вспененный полистирол, ПСВ), полиэтилена (вспененный ПЭ), поливинилхлорида (пеноПВХ), полиуретанов (ППУ), полипропилена (вспененный ПП). Реже используются полиреактивные, как и ППУ, материал, например эпоксидные, карбамидные, фенольные смолы, а также кремнийорганические полимеры.

Главным образом, при вспенивании в промышленности применяются следующие газообразователи: имеющие в составе азот (азосоединения, нитросоединения, карбонат аммония и т.п.) и легкокипящие жидкости — изопентан, разновидности фреона, метиленхлорид.

Свойства изделий из пенопластов

Современная индустрия производит эластичные (мягкие) и жесткие (интегральные) пенопласты, имеющие ячейки размером 0,02—2 мм, максимум до 5 мм. Эти материалы обладают очень высокими теплоизоляционными и звукоизоляционными свойствами и очень низкой кажущейся плотностью (от 0,02 до 0,5 г/см2). Другие характеристики пенопластов, такие как механические и электрические свойства, газопроницаемость, водо- и химическая стойкость и т.п. зависят от химического состава и рецептуры изначальной полимерной системы и от метода производства и структуры изделия.

Детали из пенопласта, как правило, не нуждаются в дальнейшей постобработке. То есть количество отходов при производстве и эксплуатации таких изделий низкое. Этот факт вкупе с уже озвученными преимуществами делает пенопласт очень привлекательной для изготовителей изделий из пластиков.

Области применения пенопластовых изделий

Теплопроводность любых вспененных материалов очень низкая, что определяющих широкий спектр их применения в самых различных областях человеческой жизни.

Рис 2. Относительно новое применение пенопласта – одноразовые лотки для пищи.

Описываемые изделия широко применяются как утеплитель и звукоизоляционный материал в строительстве, теплоизоляции трубопроводов, в судостроении и самолётостроении, в машиностроении (изоляция холодильников и химических реакторов), автопроме и во многих других областях. Пенопласт применяют при производстве многослойных конструкций (сэндвич-панели), различных плавучих средств, изоляционных листов, амортизирующих прокладок. Широчайшую популярность завоевал вспененный полистирол в разнообразной таре и упаковки, в том числе для бытовой техники и электроники, а также в виде лотков для пищевых продуктов. Огромный объем производства эластичного пенополиуретана необходим для выпуска мягкой мебели, матрацев и зимней одежды. Срок эксплуатации таких изделий может достигать десятков лет.

Графитонаполненный пенопласт АКТУАЛЬНУЮ ЦЕНУ УТОЧНЯТЬ У МЕНЕДЖЕРА VIKBUD GRAPHITE EPS 60 с плотностью 12 кг/м³ и теплопроводностью 0,032 Вт / (м · К) - усовершенствованный материал с добавлением графитовых гранул для улучшения первоначальных термоизоляционных свойств пенопласта. В результате такого усовершенствования, удалось на 20% снизить коэффициент теплопроводности материала, что в свою очередь позволяет уменьшить толщину теплоизоляции при утеплении.

Средство предназначено для грунтования сильно впитывающих оснований. Стабилизирует и укрепляет слабые и нестабильные поверхности. Увеличивает адгезию. Применяется внутри и снаружи зданий.

Термоизоляционная заглушка выполнена из пенопласта марки EPS 60 (плотность 13 кг/м.куб), предназанчена для устранения мостика холода в местах крепления дюбелем теплоизоляции к фасаду, тем самым обеспечивая максимальную эффективность термоизоляционного слоя.

Фреза предназначена для выполнения нишы под дюбель, который "утапливается" в толщу пенопласта при креплении фасадной теплоизоляции.

Грунт глубокого проникновения ARTISAN № 7 Universal, для грунтования минеральных поверхностей. Грунтовка применяется для обработки минеральных поверхностей, перед укладкой паркета, керамической плитки, покраской, поклейкой обоями и штукатурными работами. Для укрепления верхнего слоя, повышения адгезии ячеистого бетона, гипсовых плит, монолитных полов, гигроскопичных штукатурок и др. поверхностей. Можно использовать как добавку в растворы для повышения его пластичности, адгезии, прочности и влагостойкости. Полимерная дисперсия со специальными модифицированными добавками на водной основе.

ЦЕНЫ НА ПЕНОПЛАСТ МОГУТ БЫТЬ НЕ АКТУАЛЬНЫ. В виду колебаний курса валюты цены на пенопласт могут меняться, актуальные цены уточняйте по телефонам указаным в контактах. Пенопласт марки EPS 50 - LIGHTWEIGHT (старое название 25 Фасад-ЭКО) - это популярный и недорогой экологически чистый с плотностью 11 кг/м3, абсолютно инертный к биологическим и химическим воздействиям, который обладает чрезвычайно низкими показателями теплопроводности (0,04 Вт / (м*К)) и водопоглощения (не более 3% за 24 часа). Гипоаллергенный материал легко поддается механической обработке, не выделяя при этом пыли. Материал исключительно легок в монтаже, не требует дополнительной ветрозащиты. Получил широкое применение в качестве эффективного фасадного утеплителя современных зданий и сооружений.

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.

Что такое пенопласт

Впервые пенопласт был создан в Германии в 1839 г. С тех пор он прочно вошел в мировую строительную и промышленную индустрию. В 1951 г. был изобретен беспрессовый пенополистирол (стиропор), который на сегодняшний день является самым востребованным на строительном рынке.

Пенополистирол - материал, состоящий из отдельных газонаполненных полистирольных ячеек. Он легкий, плавучий, демонстрирует высокие тепло-, звуко-, электроизоляционные характеристики. Его свойства зависят от степени вспенивания, строения ячеек, химической составляющей полимера.

Химическая формула пенопласта говорит об его экологической чистоте. Материал состоит из углерода и водорода([-СН2-С(С6Н5)Н-]n-).

Технология получения пенопласта

Изначальный размер гранул сырья предопределяют качество и сферу применения готового пенопласта. Наиболее плотные листы получаются из самых маленьких гранул. Добавление вторичного сырья также отражается на конечном продукте.

В зависимости от первоначального размера гранул во многом зависят прочностные качества конечного продукта. Чем меньше размер гранул, тем плотнее материал получится на выходе. При этом качество впрямую зависит и от добавок вторичного сырья. Сам процесс состоит из нескольких этапов.

Процесс изготовления пенопласта

Многократное воздействие паром под высоким давлением на полистирол. В этот момент из сырья выходит фреон. Сырье увеличивается в объеме, в среднем, в 50 раз, получаются гранулы.
Полученные шарики проходят этап кондиционирования в силосе при специальной температуре и интенсивной продувке воздухом.
Из гранул в блок-форме прессуют блоки материала, которые потом охлаждают с помощью вентиляторов.
Блоки кондиционируют и раскраивают на станках на листы нужной толщины и размеров.

Физико-механические свойства

В первые 24 часа пенопласт поглощает жидкость примерно в количестве 1-2% от объема материала. За эти сутки наполняются открытые на срезе ячейки. Затем объем водопоглощения замедляется и в течение 30 дней сходит на нет.

Пенопласт на 98% состоит из воздуха, который находится в замкнутых полистирольных ячейках. Воздух в ограниченном пространстве гранул остается в них и постоянно демонстрирует высокие теплоизоляционные показатели.

Теплопроводность материала при 200 С - 0,033-0,038 Вт/м*К, в зависимости от марки.

Пенопласт часто применяется для повышения звукоизоляции комнат, если уровень звука из соседних помещений не бьет рекорды, которые ставят болельщики при шумовой поддержке на трибунах. Подробнее о звукоизоляции пенопластом мы говорили в этой статье.

Прочность на сжатие

Пенопласты отличаются высокой механической прочностью при нагрузках короткой, средней длительности.

Пенопласт относят к относительно пожаробезопасным стройматериалам. Он не поддерживает горение, воспламеняется при температуре 3460 С при непосредственном контакте с огнем. Для самовозгорания материала требуется температура 4910 С.

При прекращении контакта с огнем, пенопласту достаточно 4 секунд, чтобы затухнуть самостоятельно.

При продолжительных температурных нагрузках свыше 100 градусов, пенопласт размягчается и деформируется. При этом он выдерживает краткосрочные воздействия температур выше этого показателя. Например, при склеивании горячим битумом.

Стойкость к образованию грибков

Пенополистирол не создает благоприятных условий для развития микроорганизмов, устойчив к образованию плесени из-за сухой внутренней среды.

Читайте также: