Как проверить плотность пенопласта
Обновлено: 29.04.2024
Хочу утеплить снаружи свою квартиру. Прочитал, что если выбирать в качестве утеплителя пенопласт, то нужно обязательно использовать плотность не менее 25. Клей должен быть специальным под пенопласт. Насчет клея я могу проверить, а вот насчет пенопласта даже и не знаю, как правильно определить плотность. Чем отличается плотность пенопласта, например 25 и 15?
Достаточно сложно "на глазок" определить плотность пенопласта. А вообще плотность его- это отношение массы к объему, как и всех материалов. Но в данном случае (грубо) плотность 15- это 15 кг на куб.; 25- соответственно 25 кг. на куб. В действительности почти все производители не придерживаются этих параметров, экономят. Я себе выбирал на ощупь, потверже.
Чем больше заявленная плотность, тем конечно лучше. На ощупь и определяйте какой потвёрже, как Вам рекомендует Мастаченко. Есть ещё такой момент, как "вкусовые" качества этого материала для грызунов. У себя в гараже утеплял стены двумя видами пенопласта, так вот мыши грызли почему - то только один. Для Вас это тоже может быть актуально, но какой пенопласт им "по вкусу" а какой нет - сказать не могу.
В строительстве как правило применяют пенопласт плотностью от 15 до 35 килограмм, больше в принципе и не нужно. К тому же если выше плотность, это не значит, что и в доме будет теплее, просто такой пенопласт прочнее, а вот тепло держит лучше наоборот пенопласт с меньшей плотностью.
Хочу утеплить снаружи свою квартиру. Прочитал, что если выбирать в качестве утеплителя пенопласт, то нужно обязательно использовать плотность не менее 25. Клей должен быть специальным под пенопласт. Насчет клея я могу проверить, а вот насчет пенопласта даже и не знаю, как правильно определить плотность. Чем отличается плотность пенопласта, например 25 и 15?
Согласно технологии утепления штукатурных фасадов, нужно использовать ПСБ-25Ф. Марки ПСБ-15 и ПСБ-25 не совсем означают плотность пенопласта.
Согласна ГОСТа(ещё СССРовского) ПСБ-25 - это пенопласт с плотностью выше 15 кг/м3. То есть если плотность 15,1 кг/м3, то это уже ПСБ-25. И если плотность 24,9 кг/м3, тоже ПСБ-25. На практике производители ПСБ-25 используют с плотностью 15,1 кг/м3, максимум 17-18 кг/м3.
ПСБ-15 - это пенопласт с плотностью до 15 кг/м3.
На практике есть ещё ПСБ-15(у) или (о), то есть облегченный.
У него плотность 9-11 кг/м3. Он очень мягкий и не очень прочный.
Как определить плотность.
Только взвешиванием на строительных весах.
Или строгим взглядом в честные глаза продавца.
ПСБ-25 Ф - означает, что пенопласт фасадный. То есть выдержанный на производстве несколько суток, в течение которых он набирает прочность.
Это уже никак не проверишь. Только нужно обращаться к надежному продавцу, требовать сертификаты.
Можете съездить на производство, если есть время и желание.
Пенопласт широко используется множеством современных компаний. Чаще всего – в качестве дополнительной меры защиты для упаковок разных изделий. Его физические свойства позволяют смягчать удары. Однако более широким диапазоном свойств обладает плотный пенопласт. Он схож с обычным и долгое время практически никого не интересовал. Однако в последние десятилетия его стали активно использовать. В статье пойдет речь о характеристиках и сферах применения твердого пенопласта, а также о том, чем он отличается от обычного аналога.
Общее описание
Твердый пенопласт также называют пенополистиролом. Представляет собой пластмассу, наполненную газом. Сама структура состоит из ячеек. Чем больше воздуха было «вкачано» в пластмассу на стадии производства, тем менее прочным будет конечный продукт. Материал производят с помощью прессования. Чем выше плотность пенопласта, тем он более жесткий. Проще говоря, чем больше пластмассы и меньше воздуха, тем он тверже.
Твердый пенопласт отличается повышенной прочностью и более длительным сроком эксплуатации (в отличие от обычного пенопласта). Благодаря повышенной плотности подобное изделие лучше сохраняет тепло, а также подходит в качестве эффективного шумоизоляционного материала. В процессе производства зачастую в состав включается антипирен. Благодаря ему пенопласт плохо горит. Возгорание пенополистирола не приведет к масштабному пожару.
Сейчас, как правило, выпускается листовой пенопласт. Такая форма удобна для утепления, для которого чаще всего и используется пенопласт подобного рода.
Изделие толщиной 20 мм имеет сопротивляемость, схожую с сопротивляемостью кирпича. При этом оно остается довольно легким, а также легко, быстро и ровно режется. Из-за небольшого веса транспортировка становится легче и дешевле, чем для других подобных материалов. На плотном пенопласте легко при необходимости сделать штамповку (путем нагревания), его легко клеить.
Материал не теряет свою форму при соприкосновении с водой и в целом практически ее не впитывает. Может выдерживать температуры вплоть до +80 градусов по Цельсию и не портиться от кислот и щелочей. А также материал безопасен в использовании. Он не выделяет токсичных соединений в воздух. Средний срок службы – 80 лет. На материале не живет плесень и другие микроорганизмы.
Неустойчив против ацетона, бензина. При соприкосновении с ними начинает растворяться и после засыхания превращается в твердую гладкую пленку грязного цвета.
Одна из ключевых характеристик пенопласта – плотность. В зависимости от этого значения материалу присваивается марка (степень плотности) согласно ГОСТу.
Как определить твердость?
Твердость или относительная плотность пенопласта является его основной характеристикой. Благодаря этому значению можно оценить качество материала. Чем выше его плотность, тем он более устойчив к механическим повреждениям. А также чем больше значение плотности, тем дольше будет длиться срок службы пенопласта как утеплителя. Более уплотненный материал имеет стоимость выше, чем менее уплотненный аналог. Именно поэтому значение плотности пенопласта является важным.
Для определения плотности материала достаточно иметь весы. Необязательно использовать сверхточные или другие подобные, достаточно будет обыкновенных кухонных весов. Как правило, пенопласт выпускается в виде листов, и поэтому нужно взять один подобный лист и взвесить его. Как известно, плотность измеряется в кг на кубический метр. Далее вес листа переводится из граммов в килограммы. После это значение делится на значение, представляющее собой умноженные друг на друга значения ширины, высоты и толщины пенопластового листа (необходимо перевести в метр кубический). Полученное значение и будет плотностью этого пенопласта. Несмотря на кажущуюся сложность, значение посчитать очень легко.
Существует 4 вида марок, которые присваиваются пенопласту в зависимости от значений плотности. Если полученное значение меньше 15 единиц, то это 15 марка, если меньше 25, то 25, если меньше 35, то это 35 марка и до 50 – это 50 марка.
Если весов поблизости нет, а определить плотность все-таки нужно, то есть и другой способ. Разумеется, определить точное значение не получится, так как способ чисто визуальный. Если шарики у пенопласта крупные, а между ними есть пространство, то плотность пенопласта не слишком высокая. Обычно это 15 марка. Чем более мелкозернистый пенопласт, тем он плотнее и, следовательно, тверже. А также можно взглянуть на пенопластовый лист под определенным углом к свету.
Если вся его поверхность «светится» (возникает эффект наличия большого количества блесток на поверхности), то плотность также низкая и, возможно, у такого изделия плохое качество.
Считается, что самым приемлемым для утепления пенопластом будет материал плотностью 25 марки и выше. То есть его плотность должна быть как минимум 20 кг на метр кубический.
Сферы применения
Зачастую применяется для отделки – как внутренней, так и внешней. Чаще всего утепляются каменные дома. Допускается утепление фундамента. Зачастую может использоваться как опалубка. Делают это для экономии средств во время вязки арматуры. А также он используется для предотвращения потери тепла трубопроводов. Результат заключается в сокращении потери тепла почти на четверть. Таким образом уменьшаются расходы на нагрев воды. При установке на стены снаружи помещение не перегревается в летнее время. Подобным дешевым и безопасным материалом хорошо утепляются полы.
Несмотря на универсальность и ряд преимуществ материала, плотный пенопласт нельзя использовать для утепления бани. При слишком сильном нагревании из пенопласта выделяется стирол. Он токсичен.
Активно применяется в дизайне интерьеров – в качестве плиток, плинтусов и других элементов. Особенно удобен плотный пенопласт тем, что легко разрезается. А это, в свою очередь, важно при подгонке деталей. Твердый пенопласт используется художниками для моделирования. Еще из него изготавливаются различные модели или основы для поделок и букетов.
Часто из пенопласта рыбаки мастерят поплавки. А также пенопласт годится для рыбалки в качестве приманок. Зачастую можно приобрести ароматизированный пенопласт для насадок. Мастера используют твердый пенопласт для изготовления различных самоделок. Например, из твердого материала можно сделать ручки для удочек. Правда, для этого нужен материал плотностью едва ли не 80 кг/м3. Достать такой плотный пенопласт практически невозможно. Он похож на дерево, но очень легкий. Разрезать ножом его тоже практически не представляется возможным.
Как сделать пенопласт плотным?
Сделать пенопласт плотным в домашних условиях обычно бывает нужно для последующего изготовления из получившегося материала деталей интерьера. Уплотнить или сделать твердый пенопласт своими руками немного хлопотно, но тем не менее возможно.
В первую очередь необходимо закупить подходящий материал – пенополистирол. Продается он обычно в виде гранул, и приобрести его можно по бюджетной цене у поставщиков. Гранулы помещаются в форму и подвергаются влиянию пара. Обрабатывать можно как паровой шваброй, так и моечными установками с соответствующей функцией. Форма изготавливается самостоятельно (из дерева и других материалов) или приобретается (различные металлические формы).
Первый этап включает в себя первичное отпаривание гранул. Для этого металлическое ведро наполняется ими на одну пятую часть. Обработку нужно производить круговыми движениями. Через некоторое время гранулы увеличатся и наполнят ведро. Именно в таком виде их нужно перенести в формочки. Далее обработка паром должна продолжиться. Через некоторое время гранулы слипнутся. Чем меньше гранулы, тем плотнее будет пенопласт.
Еще до остывания нужно придавить форму чем-нибудь тяжелым. В идеале давление можно создать железной формой со вкручивающимися болтами.
Если же у вас уже есть пенопласт, но вы хотите сделать его плотнее, то нужно разобрать его на гранулы, и поместить в форму. Далее форма помещается в горячую воду. Лучше всего использовать вышеупомянутую железную форму. В горячей воде она должна постоять около 15 минут. После на остывание уйдет около 24 часов. Все это время пенопласт должен находиться под давлением.
Для увеличения твердости пенопласта также можно покрыть его грунтовкой. Это не увеличит плотность как таковую, но сделает его тверже и менее подверженным механическим воздействиям. Такие составы для грунтовки продаются в рыболовных или охотничьих магазинах и могут называться, например, лаками, покрытиями. А также для придания пенопласту наружной прочности и твердости можно пропитать его краской. Обычно это делают рыбаки для того, чтобы снаружи поплавки меньше повреждались, а краски на них выглядели более яркими. Некоторые из подобных покрытий могут разъедать пластик. Качественные покрытия могут стоить дорого и даже не всегда находиться в продаже.
Отзывы пользователей говорят о том, что сделать пенопласт твердым в домашних условиях проблематично, и лучшим вариантом в этом смысле является покупка материала нужной марки.
Пенопласт считается особенно эффективным строительным материалом, применяемым для утепления построек изнутри и снаружи. Основанием для широкого распространения в строительном деле вспененного ППС (или полистирола) являются плотность пенопласта и его превосходные тепло- и звукоизоляционные свойства материала. Множество марок материала открывают большие возможности по подбору наиболее подходящего варианта.
Определение и свойства
Пенопласт — это утепляющий материал, который обладает отличными тепло- и звукоизоляционными свойствами.
Стоимостное выражение пенополистирольных плит намного ниже, чем на остальные утеплители. Эксплуатация плит из пенополистирола в строительных работах сопутствует уменьшению эксплуатационных затрат на отопление или охлаждение жилых или коммерческих объектов в десятки раз.
Имеется несколько точек зрения, которые связаны с понятием плотности. Единица измерения этого параметра — килограмм на один метр в кубе. Эта величина рассчитывается из отношения веса к объему. Со стопроцентной точностью нельзя измерить качественные свойства пенополистирола, которые связаны с его непроницаемостью и плотностью. Даже вес этого утеплителя не оказывает влияние на его теплоизоляционные способности.
Размышляя над вопросом, какой утеплитель приобрести, клиенты всегда интересуются его плотностью. Через эти данные можно оценивать прочность материала, его вес и теплопроводность. Значение плотности всегда имеет отношение к определенному диапазону.
При производстве плит из пенополистирола изготовитель устанавливает себестоимость выпускаемой продукции. Отталкиваясь от формулы нахождения плотности, масса утеплителя будет влиять на указанное значение. Чем больше масса материала, тем он более плотный, и потому его сумма выше. Так происходит потому, что пенопласт как сырьевой материал для плит теплоизолятора, имеет важное значение. Он составляет приблизительно 80% от единой себестоимости готовой выпускаемой продукции.
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.
Схема применения различных марок
Выпускаются такие ключевые виды пенополистирола, имеющие отличия по плотности и прочим характеристикам:
- ПCБ-C-15, плотность этой марки пенопласта до 15 кг/кyб.м.
- ПCБ-C-25, от 15 кг/кyб.м. до 25 кг/кyб.м.
- ПСБ-C-35, от 25 кг/кyб.м. до 35 кг/кyб.м.
- ПCБ-C-50, от 35 кг/кyб.м. до 50 кг/кyб.м.
Составляющая теплопроводности пенопласта, выраженная в цифровом значении, относится к интервалу 0.037 Bт/мK — 0.043 Bт/мK. Указанное значение можно соотнести с показателем теплопроводимости воздуха, которое равно 0.027 Bт/мK.
Использование пенопласта ПСБ-С-15
Пенопласт ПСБ-С-15 можно применять для утепления фасадов домов. Такой тип утеплителя практически не используется в строительстве. Он используется в конструкциях, которые прилагаются к сооружениям. Это могут быть открытые балконы или веранды, которые выполняют декоративную функцию. Посредством пенопласта ПСБ-С-15 формируют фигуры для фасадов, а это позволяет:
- обрамлять углы дома, окна;
- разделять этажи через создание карнизов.
Для чего подходит ПCБ-C-25
Плотность пенопласта рассчитывают по аналогии с определением значения плотности кирпича. К примеру, если 1 куб пенопласта обладает плотностью 25, то его вес будет равен 25 кг. Прочность на изгиб и сжатие пенопласта находится в зависимости от его плотности. Плотность пенопласта и его марка — это абсолютно разные характеристики. Например, если взять к рассмотрению, CПБ-C25 или CПБ-C50, параметр плотности будет колебаться в промежутке 35−50 или 15−25.
Плиты, имеющие плотность 25, применяют, чтобы утеплять фасады дома. Стандартом считают пенопласт, толщина которого составляет 5 см. Этот вид утеплителя употребляется для многих целей. Его толщина может быть изменена — это будет зависеть от предпочтений потребителя.
Пенопласт максимальной толщины можно использовать с целью утепления стен, которые подвержены воздействию атмосферных масс. Им также можно изолировать стены, поскольку такой материал отлично препятствует появлению грибка.
Исходя из обозначения материала, он используется в различных строительных сооружениях, а это не ухудшает его качественных характеристик.
Применение пенопласта ПСБ-С-35
Для того чтобы, идеально выравнивать стены, можно поменять толщину пенополистирольной плитки. Злоупотреблять изменением размера толщины материала не рекомендуется, поскольку это спровоцирует на углах строения определенные проблемы с закреплением системы водоотливов.
Прежде чем выбирать утеплитель необходимой толщины, рекомендуется заранее узнать, каково количество запаса газовой трубы, потому что ее ни в коем случае нельзя закрывать, поскольку это может нарушить эстетику внешнего вида строения. В таком случае желательно предпочесть все-таки материал ПCБ-C-35 толщиной 5 см, чем материал плотностью 25 и толщиной 10 см, тем боле что их расценки практически не отличаются.
Утеплителем, плотность которого 35, можно изолировать откосы окон и дверей, фасады построек. Стоит он, как правило, вдвое больше, чем тот же материал из полистирола с плотностью 25. При толщине 5 см им можно утеплять нежилые конструкции и гаражи. При толщине аналогичного утеплителя в 7 сантиметров его можно использовать при термоизоляции жилых помещений.
Благодаря нормальному уровню плотности можно применять теплоизолятор с минимальной толщиной, что не подразумевает ухудшения качества утепления. В случае если теплоизолятор из пенополистирола оказывается более твердым, то с его помощью можно проводить идеальное утепление стен подвальных помещений и фундаментов.
Все о ней говорят, но никто не видел. Разумеют, что она нужна, а где взять, не знают. Понимают, что надо её понижать, но как, не ведают. Ведь разговор идет о способности утеплителя не допускать передачу тепловой энергии через занятую им площадь, а проще говоря, о его низкой теплопроводности. Теплопроводность пенопласта является основной характеристикой, определяющей порядок его использования в утеплении зданий и сооружений.
Основа низкой теплопроводности
Всем своим имеющимся положительным и отрицательным свойствам, пенопласт (вспененный пенополистирол) обязан стиролу и особой технологии производства.
Вначале стирол насыщают газом или воздухом, превращая в пустотелые гранулы. Затем под воздействием горячего пара происходит многократное увеличение объёма гранул с последующим спеканием их при наличии связующего состава. Таким образом, получаемый лист состоит из множества сфер правильной формы, наполненных газом.
Стирольные стенки тонкие, но очень прочные. Даже при приложении значительных усилий, разрушить оболочку не так уж и просто. Удерживаемый внутри газ остается неподвижным при любых условиях эксплуатации, обеспечивая высокую тепловую изоляцию защищаемого объёма.
Наполнение объёма утеплителя газами зависит от его плотности. Меняется от 93 до 98 % . Чем больше процент, тем меньше плотность, тем легче материал, тем выше теплопроводность, и обычно выше качество утепления и другие важные характеристики.
Вникаем в смысл понятия
Понять смысл «теплопроводность пенополистирола» можно через физическую размерность. Измеряется данная величина в Вт/м ч К. Расшифровать её можно следующим образом: сколько ватт тепловой энергии пройдёт через толщину утеплителя площадью 1 м2 в час при снижении температуры нагретой поверхности на 1 К (Кельвин). 1 К равен 1 о С.
Схема утечки тепла через утеплитель
В технических характеристиках материала разной плотности указывается коэффициент теплопроводности пенопласта. Он колеблется в диапазоне от 0,032 до 0,04 единицы. При увеличении плотности плиты это значение уменьшается.
Теплопроводность простыми словами: сколько ватт тепловой энергии пройдёт через толщину утеплителя площадью 1 м2 в час при снижении температуры нагретой поверхности на 1 К (Кельвин). 1 К равен 1 о С.
Но бесконечно повышая плотность материала, невозможно добиться нулевых теплопотерь. Перейдя некоторую границу и продолжая увеличивать плотность, получим скачкообразный рост потери тепла. Необходимо понимание того, что при увеличении плотности, объём и количество газа в материале сокращаются, и как следствие, термоизоляция ухудшается.
Опытным путём установлено, что максимальная способность изолятора удерживать тепло достигается при его плотности от 8 до 35 кг/м3 . Это число, указанное на упаковке, показывает, сколько весит 1 м3 утеплителя при заявленной плотности. Малая плотность – малый вес. Малый вес – удобство монтажа и укладки.
Всё тоньше, всё теплее
Для того чтобы представить эту физическую величину наглядно, проведём сравнение теплопроводности пенопласта с другими строительными материалами. Представьте, что вы стоите и смотрите с торца на разрезы стен из разных материалов. Сначала перед глазами проплывает бетонная стена толщиной 3,2 м, затем кирпичная кладка в 5 кирпичей (1,25 м), потом относительно тоненькая деревянная перегородка шириной с предплечье взрослого человека (0,40 м). И уже где-то в самом конце, незаметный лист пенопласта толщиной 0,1 м. Что же объединяет все эти материалы необъятной толщины? Только одно.
У них одинаковый коэффициент удельной теплопроводности.
Используя его низкую теплопроводимость, можно в значительной степени сократить расход достаточно дорогих в приобретении и укладке стройматериалов. Дом, построенный в 2,5 кирпича так же надёжен, как и дом с толщиной стен в 5 кирпичей. Только в первом случае расходы на отопление больше. Хотите дом теплее? Не надо возводить ещё такую же стену. Достаточно утеплить стену 50 мм плитой. Почувствуйте разницу. 2,5 кирпича по периметру дома и лист пенопласта толщиной в 50 мм. Экономим время, деньги, силы.
Трудность выбора
Кто-то может возразить, что это некорректное сравнение. Нельзя сравнивать материалы, настолько разные по своему происхождения и внутреннему составу. Хорошо. Тогда сравним современные утеплители: минеральные (базальтовые), вспененный и экструдированный пенополистиролы, пенополиуретан.
Проводимое сравнение явно не в пользу плит и матов из волокнистых материалов. Их теплоёмкость почти в 1,5 раза больше, чем у пенопласта. Это сразу понижает их потребительскую ценность и ставит на нижнюю степень по этому показателю.
Сравнить теплопроводность экструдированного пенополистирола и пенопласта достаточно затруднительно. Физически и математически показатели очень близки. Признавая лидерство, имеющего более низкий коэффициент теплопроводности экструдированного пенополистирола, вспененный полистирол отвечает ему своим преимуществом – ценой. Разницу в 4 сотых единицы указанного коэффициента, вспененный полистирол перекрывает ценой, которая в 4 раза ниже, чем у именитых конкурентов.
Даже при сравнении теплопроводности пенополиуретана и пенопласта можно сказать о том, что вспененный пенополистирол «хорошо держит удар». Коэффициент теплопроводности пенополиуретана только на 30% меньше, чем у вспененного полистирола. А цена… Не стоит забывать о том, что его монтаж требует определённой квалификации, оборудования. Что потребует дополнительных затрат. Утепление дома пенопластом можно провести своими руками.
Так что есть над чем поразмышлять, прежде чем сделать выбор утеплителя.
Применяем, ориентируясь на числа
Именно коэффициент теплопроводности пенополистирола определяет порядок и место его применения.
Материал с невысокой плотностью и высокой теплопроводностью применяется для утепления вертикальных конструкций внутри помещений. Это пенополистиролы с числом «15» в маркировке. Они имеют небольшую толщину и не сильно поглощают внутренние объёмы.
Утеплитель, обозначенный числом «25», имеет возможность использования при наружном утеплении стен, межэтажных (чердачных, подвальных) перекрытий, скатных и плоских кровель, как частных домовладений, так и многоэтажных строений.
Самую высокую плотность и самое низкое значение удельной теплопроводности имеют пенопласты с числом «35» в наименовании. Они достойно утепляют заглубленные фундаменты, автомобильные дороги, взлётно-посадочные полосы.
Наверное, нет такого строительного материала, который не мог бы утеплить пенопласт. Если невозможно увидеть его высокую термоизоляции, это не значит, что её нет. В этом можно убедиться после утепления дома, получив счёт за потреблённые энергоресурсы.
Пенопласты (пены) — это общее название группы материалов, содержащих множество пустых ячеек (открытых или замкнутых), диспергированных по объему вещества. Расширяющееся применение и популярность пенопластов приводят к необходимости создания методов испытаний, специфически пригодных именно для материалов этого типа. В течение долгого времени методы, создававшиеся для испытаний твердых полимеров, использовались и для пенопластов. Тем не менее эти методы должны быть модифицированы, что объясняется низкой прочностью пенопластов. Необходимость в такой модификации и предлагаемые изменения привели к разработке многочисленных нестандартизованных методов испытаний, что, в свою очередь, вызвало недоразумение среди специалистов, применявших эти материалы. Благодаря стараниям и усилиям комитетов ASTM, SPI (Society of the Plastic Industry — Общество специалистов, работающих в промышленности пластмасс). и поставщиков материалов был разработан ряд стандартов. Большинство методов испытаний пенопластов вполне аналогичны ранее использовавшимся для других полимерных материалов. Однако некоторые методы направлены на то, чтобы отвечать необходимости испытаний именно пенопластов, и они в этом отношении уникальны. К таким методам относятся, в частности, измерение пористости, определение относительного содержания открытых и замкнутых ячеек в материале.
Методы испытания жестких пенопластов
Плотность (ASTM D1622, ИСО 845)
Плотность пенопластов представляет значительный интерес для конструкторов изделий из этих материалов, поскольку многие физические свойства материала определяются их плотностью. Методика определения плотности пенопластов очень проста. В ее основе лежит приготовление образца определенной формы, которая бы позволяла достаточно просто измерить его объем. Далее образец взвешивается, а его объем вычисляется по линейным размерам, измеряемым с помощью микрометра, кронциркуля или калибра.
Плотность рассчитывается как: Плотность (фунт/фут 3 ) = Вес образца (фунт)/Объем образца (фут 3 )
Этот метод был разработан для определения как суммарной плотности материала, так и эффективной плотности центральной части жестких пенопластов. Эффективная плотность материала в целом определяется как вес, отнесенный к единице объема, образца в целом, включая поверхностные слои. Эффективная плотность центральной части (ядра) материала определяется аналогичным образом, но после удаления поверхностных слоев.
Размер ячеек и их ориентация являются очень важными характеристиками пенопластов, поскольку от них зависят некоторые физические свойства материала. Так например, для оценки адсорбции воды и содержания открытых ячеек необходимо знание поверхности ячеек, которая, в свою очередь, рассчитывается на основ их размеров.
Метод испытаний распространяется на определение эффективного размера ячеек в жестких пенопластах путем измерения количеств пересечений прямой с границами ячеек на определенной длине. При этом используются две базовые методики. Согласно процедуре А необходимо приготовить тонкие срезы толщиной не более чем половина среднего диаметра одной ячейки, что обеспечивает механическую устойчивость среза. После того как из образца с помощью микротома делается с указанных размеров, его изображение с помощью проектора слайдов проецируется на экран. Измеряется средняя длина хорды и определяется количество ее пересечений с границами ячеек. Далее рассчитывается среднее значение размера ячеек.
Процедура В предназначена для использования применительно к хрупким материалам, из которых трудно приготовить тонкие срезы для визуального анализа. В этом случае на образце делается разрез так, чтобы получилась гладкая поверхность. Границы ячеек отмечаются маркером. Далее используется та же методика измерений что в первом случае: проводится прямая, рассчитывается количество ее пересечений с границами ячеек и вычисляется средний размер ячеек.
Подсчет количества открытых ячеек (ASTM D2856, ИСО 4590-1981)
Этот метод предназначен для определения пористости или процентного содержания открытых ячеек в пенопласте. Знание этих характеристик пенопласта необходимо для применения этих материалов в качестве плавательных средств, поскольку избыточная пористость или повышенное содержание открытых ячеек будут заметно сказываться на плавучести изделий из пенопластов. Высокое содержание замкнутых ячеек, напротив, препятствует удалению газообразных продуктов и тем самым повышает изоляционные характеристики материала, способствуя понижению его теплопроводности.
Образцы с размерами, удобными для испытаний, могут быть получены только путем их вырезания из крупных заготовок. При этом часть закрытых ячеек становится открытой и при расчете она прибавляется к числу существующих открытых ячеек. Для внесения соответствующих корректив предлагаются три основные методики.
Процедура А. Подсчитайте количество ячеек, открывшихся в процессе приготовления образца, измерив их диаметр и рассчитав на этом основании объем этих ячеек.
Процедура В. Подсчитайте количество ячеек, открывшихся в процессе приготовления образца, путем приготовления среза и получения открытой поверхности по площади, равной площади поверхности исходного образца.
Процедура С. Не вводите коррекцию на количество ячеек, открывшихся в процессе приготовления образца, но достаточно точно определите содержание полностью открытых ячеек. Точность этой оценки уменьшается по мере увеличения содержания замкнутых ячеек и увеличении их размера. Методика измерений основана на использовании закона Бойля, согласно которому увеличение замкнутого объема, занимаемого газом при постоянной температуре, пропорционально уменьшению давления. Если объем некоторого пространства увеличивается в равной степени в присутствии в этом объеме образца или в его отсутствии, то падение давления будет меньше для пустого пространства. Величина разности давления и рассчитанный из этого истинный объем материала позволяют найти процентное содержание замкнутых ячеек.
Прибор, используемый для проведения испытаний, называется воздушным пикнометром (рис.1). Он состоит из двух цилиндров равного объема, в один из которых помещается образец. Поршни в обеих камерах могут перемещаться. При изменении объемов камер, обусловленных движением поршней, реальные изменения объема в камере с образцом меньше чем в пустой камере из-за присутствия образца. Величина этой разницы измеряется, и содержание открытых ячеек в пенопласте определяется расчетным путем.
Воздушный пикнометр, предлагаемый на рынке, показан на рис. 1.
Рис. 1. Схема воздушного пикнометра (воспроизведено с разрешения ASTM)
Сжимаемость (ASTM D1621, ИСО 844)
Испытания, в которых определяется модуль упругости и прочность при сжатии жестких пенопластов, во многом аналогичны методам, используемым для других пластмасс. Этот метод очень полезен для сравнения прочностных характеристик пенопластов различного состава. С помощью рассматриваемого метода проводятся стандартные испытания, которые позволяют получать результаты используемые при исследовательских работах, контроле качества и проверке на соответствие спецификации на материал. Однако этот метод не может рассматриваться в качестве оценки того, как пенопласт поведет себя в реальных условиях эксплуатации в течение длительного времени. Для того чтобы получить исходные данные для проектирования изделий из пенопластов, предназначенных для работы под нагрузкой необходимы дальнейшие испытания на ползучесть, определение усталостных свойств материала и его сопротивления удару.
Испытания проводят с образцами, минимальная высота которых составляет 1 дюйм, а максимальная высота не должна превышать ширину образца. Предварительно кондиционированный образец подвергается равномерному сжатию в стандартной испытательной машине. Перемещение траверсы машины рассматриваете как мера деформации. Испытания продолжаются до тех пор, пока не достигается предел текучести, или же деформация при сжатии не достигнет приблизительно 13% от исходного размера образца, в зависимости от того, какое из этих условий будет достигнуто раньше. Из деформационных кривых, рассчитываются прочность при сжатии, модуль упругости и эффективное значение модуля.
Испытания на сдвиг (ASTM C273)
Этот метод разработан специально для измерения зависимости напряжения от деформации при испытаниях сэндвичевых конструкций или центральной части пенопласта при приложении нагрузки параллельно лицевой части образца. Приспособление казанное на рис.2, может использоваться для испытаний либо сэндвича в целом, либо только его центральной части.
Рис. 2. Аппаратура для испытаний пенопластов на сдвиг (воспроизведено с разрешения ASTM)
Нагрузка прикладывается к стальным плитам, с помощью которых осуществляется либо растяжение, либо сжатие. При этом нагрузка распределяется равномерно по всей ширине образца. Максимальная длительность приложения нагрузки не должна превышать 3-6 минут. По результатам испытаний строится зависимость напряжения от деформации, а по начальному участку этой зависимости определяется модуль упругости либо сэндвичевой конструкции в целом, либо отдельно ее центральной части.
Размерная стабильность (ASTM D2126, ИСО 2796)
В последние годы пенопласта нашли широкие области применения в аэрокосмической технике, электронике и строительстве. Поэтому очень важно знать, как поведут себя пенопласта в условиях меняющихся температуры и влажности окружающей среды. При использовании пенопластов как теплоизоляционных материалов также очень важна размерная стабильность, сохраняющаяся в течение длительного времени.
Разработанный метод испытаний для определения реакции жестких пенопластов на воздействие температуры и старение позволяет определить максимально допустимую температуру эксплуатации, а также получить данные по стабильности размеров в условиях меняющихся температуры и влажности. Для проведения этих испытаниях используют весы, термокамеру, холодильную камеру и мерительный инструмент для точного определения размеров. Образец заданных размеров получают механической обработкой. После кондиционирования образец подвергают испытаниям по одному из режимов, приведенных в табл.1. Заключительные испытания проводят после того, как образец вновь принял комнатную температуру. Далее образец исследуется визуально, и измеряются его размеры.
Таблица 1. Условия испытаний — температура и влажность (Температура и влажность выбираются применительно к индивидуальным требованиям)
Читайте также: