Expandiertes Polystyrol: geschäumt und extrudiert

Expanded Polystyrol Suspension Pressless Selbstverlöschend (PSB-S) auf einem Schnitt (EPS)

Die Struktur von expandiertem Polystyrol bei hoher Vergrößerung
Pénopolistirole

ist ein gasgefülltes Material, das aus Polystyrol und seinen Derivaten sowie aus Styrolcopolymeren erhalten wird. Expandiertes Polystyrol ist eine weit verbreitete Art von Polystyrol, die im Alltag üblicherweise genannt wird. Die übliche Technologie zur Herstellung von expandiertem Polystyrol ist mit dem anfänglichen Füllen von Styrolgranulat mit Gas verbunden, das in der Polymermasse gelöst ist. Anschließend wird die Masse mit Dampf erhitzt. Dabei tritt eine mehrfache Volumenvergrößerung des ursprünglichen Granulats auf, bis es die gesamte Blockform einnimmt und nicht zusammengesintert wird. In herkömmlichem expandiertem Polystyrol wird Erdgas, das in Styrol leicht löslich ist, zum Befüllen des Granulats verwendet, in feuerfesten Versionen von expandiertem Polystyrol wird das Granulat mit Kohlendioxid gefüllt [1]. Es gibt auch eine Technologie zur Gewinnung von vakuumexpandiertem Polystyrol, das keines der Gase enthält.

Inhalt

• 1 Geschichte der Herstellung von expandiertem Polystyrol
• 2 Zusammensetzung von expandiertem Polystyrol
• 3 Methoden zur Gewinnung
• 4 Eigenschaften von expandiertem Polystyrol
• 5 Die Hauptarten des hergestellten Polystyrolschaums
• 6 Anwendung
• 7 Eigenschaften von expandiertem Polystyrol 7.1 Wasseraufnahme
• 7.2 Dampfdurchlässigkeit
• 7.3 Biologische Stabilität
• 7.4 Haltbarkeit
• 7.5 Beständigkeit gegen Lösungsmittel

Geschichte der expandierten Polystyrolproduktion

Das erste expandierte Polystyrol wurde 1928 in Frankreich hergestellt [2]. Die industrielle Produktion von expandiertem Polystyrol begann in den 1937er Jahren. [klären

] in Deutschland [3]. In der UdSSR wurde die Herstellung von expandiertem Polystyrol (Klasse PS-1) 1939 gemeistert [4], die Klassen PS-2 und PS-4 - 1946 [5], Klasse PSB - 1958 [6]. 1961 beherrschte die UdSSR die Technologie zur Herstellung von selbstverlöschendem expandiertem Polystyrol (PSB-S) [7]. Für Bauzwecke wurde 1959 im Werk Stroyplastmass in Mytishchi mit der Herstellung von PSB-expandiertem Polystyrol begonnen.

Zusammensetzung von expandiertem Polystyrol

Um expandiertes Polystyrol zu erhalten, wird am häufigsten Polystyrol verwendet. Andere Rohstoffe sind Polymonochlorstyrol, Polydichlorstyrol und Copyrymere von Styrol mit anderen Monomeren: Acrylnitril und Butadien. Als Treibmittel werden niedrigsiedende Kohlenwasserstoffe (Pentan, Isopentan, Petrolether, Dichlormethan) oder Treibmittel (Diaminobenzol, Ammoniumnitrat, Azobisisobutyronitril) verwendet. Darüber hinaus umfasst die Zusammensetzung von expandierten Polystyrolplatten feuerhemmende Mittel (Entflammbarkeitsklasse G1), Farbstoffe, Weichmacher und verschiedene Füllstoffe.

Methoden zu erhalten

Ein erheblicher Anteil des erhaltenen Polystyrolschaums entsteht durch Aufschäumen des Materials mit Dämpfen niedrigsiedender Flüssigkeiten. Hierzu wird ein Suspensionspolymerisationsverfahren in Gegenwart einer Flüssigkeit angewendet, die sich im ursprünglichen Styrol lösen kann und in Polystyrol, beispielsweise Pentan, Isopentan und deren Gemischen, unlöslich ist. In diesem Fall werden Granulate gebildet, in denen die niedrigsiedende Flüssigkeit gleichmäßig im Polystyrol verteilt ist. Ferner werden diese Granulate mit Dampf, Wasser oder Luft erhitzt, wodurch sie sich erheblich vergrößern - 10 bis 30 Mal. Das resultierende Massengranulat wird bei gleichzeitigem Formen der Produkte gesintert.

Eigenschaften von expandiertem Polystyrol

Hochwertiges expandiertes Polystyrol: Material mit gleichmäßig verteilten Granulaten gleicher Größe

Expandiertes Polystyrol geringer Qualität vom PSB-Typ: Entlang der Kontaktzone von Kugeln unterschiedlicher Größe tritt ein Bruch auf
Expandiertes Polystyrol, das durch Schäumen einer niedrigsiedenden Flüssigkeit erhalten wurde, ist ein Material, das aus feinzelligen Granulaten besteht, die zusammengesintert sind. Es gibt Mikroporen innerhalb des expandierten Polystyrolgranulats und Hohlräume zwischen dem Granulat. Die mechanischen Eigenschaften eines Materials werden durch seine scheinbare Dichte bestimmt: Je höher es ist, desto größer ist die Festigkeit und desto geringer ist die Wasseraufnahme, Hygroskopizität, Dampf- und Luftdurchlässigkeit.

Extrudierter Polystyrolschaum

Die offiziell anerkannte Version besagt, dass diese Art der Isolierung in den siebziger Jahren von Spezialisten in den USA erfunden wurde. Gleichzeitig ist bekannt, dass in der Sowjetunion lange zuvor solches Material für die Bedürfnisse wirtschaftlicher Aktivitäten verwendet wurde. Ein Anwendungsbeispiel in der UdSSR sind Bojen, die die Wassergrenze markieren. Daher werden wir den Amerikanern XPS Vorrang bei der Verwendung dieses Materials im Bauwesen einräumen. Extrudierter Polystyrolschaum ist ein einzigartiges Material mit hoher Festigkeit und absoluter Wasserdichtigkeit, das es für die Isolierung von Fundamenten, Schwimmbädern und anderen Strukturen, die in einer feuchten Umgebung betrieben werden, unverzichtbar macht. Die Faktoren, die die Verwendung von EPS einschränken, sind die Entflammbarkeit dieser Isolierung und ihre Dampfdurchlässigkeit.

Die Hauptarten des hergestellten Polystyrolschaums

• Pressloses expandiertes Polystyrol
  : EPS (expandiertes Polystyrol); PSB (Suspension nicht gepresster expandierter Polystyrolschaum); PSB-S (expandierte Polystyrolsuspension, druckfrei selbstverlöschend). 1951 von der BASF erfunden
• Extrudierter Polystyrolschaum
  : XPS (extrudiertes Polystyrol); Extrol, Penoplex, Styreks, Technoplex, TechnoNIKOL, URSA XPS
• Extrudierter Polystyrolschaum
  : verschiedene ausländische Marken; PS-1; PS-4
• Autoklav Polystyrolschaum
  : Styropor (Dow Chemical)
• Autoklavenextrudierter Polystyrolschaum
  [8]

Grundtypen

• Pressless - der häufigste Typ, preiswert, zerbrechlicher. Besitzt hohe Wasseraufnahme... Besteht aus vielen Körnchen heterogener Struktur. Das Polystyrolgranulat wird getrocknet, geschäumt, erneut getrocknet und erhitzt. Diese Zusammensetzung wird verwendet, um eine Form zu füllen, die beim Abkühlen dicht wird.
• Drücken Sie - dauerhafte und dichte Isolierung, teurer. Es hat einen niedrigen Wärmeübergangskoeffizienten aufgrund von hermetisch versiegeltem Granulat. Ermöglicht das anschließende Gaspressen der Schaummischung.
• Extrudiert - hat eine homogene Konsistenz von kleinen und fast vollständig geschlossenen Zellen. Hergestellt nach GOST durch Extrusion - wann Polystyrolkugeln schmelzen und es wird eine homogene Zusammensetzung erhalten, die zum Abkühlen in eine Form gegossen wird. Mit dieser Methode können Sie das Material gegen Eindringen von Wasser beständig, dicht und gegen mechanische Beanspruchung beständig machen und so die Lebensdauer verlängern.

Mit dem Zusatz von feuerhemmenden, extrudierten Polystyrolschaum kann feuerfest gemacht werden.

• Extrusion erhalten durch Verarbeiten des Endgewichts des Polymers. Bei der Herstellung wird ein Extruder verwendet, daher werden die beiden letztgenannten Typen als das gleiche Material bezeichnet.

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Es gibt einen Autoklaven- und Autoklavenextrusions-Polystyrolschaum, bei dem das Schäumen und Trocknen des Materials unter Verwendung eines Autoklaven durchgeführt wird. Es wird im Ausland hergestellt, es wird aufgrund seiner hohen Kosten sehr selten verwendet.

Anwendung

Expandiertes Polystyrol wird am häufigsten als wärmeisolierendes und strukturelles Material verwendet. Anwendungsbereiche: Bau, Beförderung und Schiffbau, Flugzeugbau. Eine große Menge expandiertes Polystyrol wird als Verpackungs- und Elektroisoliermaterial verwendet.

• In der Militärindustrie - als Heizung; in den Systemen des individuellen Schutzes des Militärpersonals; wie ein Stoßdämpfer in Helmen.
• Bei der Herstellung von Haushaltskühlschränken als Wärmeisolator (in der UdSSR handelt es sich um seriell hergestellte Kühlschränke "Yarna-3", "Yarna-4", "Vizma", "Smolensk" und "Aragats-71") bis in die frühen 1960er Jahre , wenn expandiertes Polystyrol durch Polyurethanschaum verdrängt wurde.
• Bei der Herstellung von Behältern und isothermen Einwegverpackungen für Tiefkühlprodukte [9] [10] [11] [12]
• Beim Bau von Gebäuden - Die Verwendung von expandiertem Polystyrol in Russland in der Bauindustrie ist durch staatliche Standards geregelt [13] [14] [15] und beschränkt sich auf die Verwendung einer Gebäudehülle als Mittelschicht. Expandiertes Polystyrol wird häufig zur Isolierung von Fassaden verwendet (Entflammbarkeitsklasse G1). Die potenziell hohe Brandgefahr dieses Materials erfordert obligatorische vorläufige umfassende Tests [16]. Im August 2014 stellte die FGBU VNIIPO EMERCOM aus Russland [17] fest, dass die Verwendung von SFTK ("Systeme aus wärmeisolierendem Fassadensystem") als Heizung (Wärmedämmung) der Hauptebene der Fassade aus gefliestem Polystyrol verwendet wird Schaum (nur die Marken, die in der TS angegeben sind), der entgegen den Anforderungen von Artikel 87 Teil 11 des Bundesgesetzes Nr. 123 kein Material für die Veredelung oder Verkleidung der Außenflächen der Außenwände von Gebäuden und Bauwerken ist -FZ [18] und Absatz 5.2.3 von SP 2.13130.2012. Im Juli 2020 wurde die moderne GOST 15588-2014 „Schaumstoff-Wärmedämmplatte aus Polystyrol. Technische Bedingungen ", die auf das obligatorische Vorhandensein feuerhemmender Zusätze im Material hinweisen und den Brandschutz (selbstverlöschend, Unfähigkeit zur Aufrechterhaltung einer unabhängigen Verbrennung) von expandierten Polystyrolplatten während der Lagerung und Installation gewährleisten.
• Seit den 1970er Jahren. expandiertes Polystyrol wird beim Bau von Straßen, beim Bau künstlicher Reliefs und Böschungen, beim Verlegen von Transportwegen in Gebieten mit schwachen Böden, beim Schutz der Straßen vor dem Einfrieren, zur Verringerung der vertikalen Belastung des Bauwerks und in einer Reihe anderer Bereiche verwendet Fälle. Expandiertes Polystyrol wird in den USA, Japan, Finnland und Norwegen am aktivsten im Straßenbau eingesetzt [19]. Die Anforderungen und Standards von GOST für dieses Produkt in diesen Ländern unterscheiden sich grundlegend von den russischen und GUS-Ländern.
• Dient als Material für die Herstellung von Spielzeug, Designermöbeln und Einrichtungsgegenständen [20]. Es dient auch als Material zur Schaffung von Objekten moderner dekorativer und angewandter Kunst sowie Konzeptkunst [21].

Extrudierter Polystyrolschaum: Gebrauchsanweisung

Polyschaum der Klasse PSB-S kann aufgrund seiner im Vergleich zu PSA höheren Dampfdurchlässigkeit zur Wärmedämmung von der Innenseite des Betriebsgeländes verwendet werden. Extrudiertes Polystyrol wird normalerweise zur Außenisolierung oder als Mittelschicht in Sandwichelementen verwendet. Für die Wanddämmung von außen werden Platten mit einer Dicke von 80-100 mm verwendet. Oft werden Bleche mit einer Dicke von 30-40 mm verwendet, die in zwei Schichten verlegt werden.

So isolieren Sie die Wand richtig mit expandiertem Polystyrol:

• Demontagearbeit. Zerlegen Sie vor dem Anbringen des extrudierten Polystyrolschaums oder -schaums an der Wand die Details des Entwässerungssystems und der dekorativen Elemente, reinigen und grundieren Sie die Oberfläche der Wand.
• Blätter an die Wand kleben. So kleben Sie Polystyrolschaum richtig an die Wand: Die Klebstoffmischung wird auf die Wandstruktur und den gesamten Bereich der Dämmschicht aufgetragen. Es wird besonders häufig auf die Kanten und die Mitte des Blattes aufgetragen. Das Blatt wird an die Wand geklebt. Die Platte ist mit Dübeln befestigt, die mindestens 50 mm in das Wandmaterial eindringen müssen. Die Dübel werden in der Mitte der Platte und an den Fugen platziert.
• Risse abdichten. Wenn die Lücken weniger als 20 mm betragen, werden sie mit Polyurethanschaum ausgeblasen, wenn mehr, werden sie mit Isolierstücken versiegelt und dann geschäumt. Der überschüssige Schaum wird abgeschnitten, die Kappen der Regenschirmnägel werden mit Kitt eingerieben.

Bei der Isolierung der Fassade mit extrudiertem Polystyrol ist keine Abdichtung erforderlich. Die Kellerwände und das Fundament mit hoher Grundwasserlage erfordern Abdichtungsmaßnahmen.

Eigenschaften von expandiertem Polystyrol

Wasseraufnahme

Bakterienkolonie auf EPS
Expandiertes Polystyrol kann Wasser in direktem Kontakt aufnehmen [22].Das Eindringen von Wasser direkt in den Kunststoff beträgt weniger als 0,25 mm pro Jahr [23]. Daher hängt die Wasseraufnahme von Polystyrolschaum von seinen strukturellen Merkmalen, seiner Dichte, seiner Herstellungstechnologie und der Dauer der Wassersättigung ab. Die Wasseraufnahme von extrudiertem Polystyrolschaum beträgt auch nach 10 Tagen in Wasser nicht mehr als 0,4 Vol .-%, weshalb es häufig als Heizgerät für unterirdische und vergrabene Strukturen (Straßen, Fundamente) verwendet wird [24].

Dampfdurchlässigkeit

Expandiertes Polystyrol ist ein Material mit geringer Dampfdurchlässigkeit [25] [26].

Ein Merkmal der Dampfdurchlässigkeit von expandiertem Polystyrol ist, dass es nicht von seinem Schaumgrad und der Dichte von expandiertem Polystyrol abhängt und immer 0,05 mg / (m * h * Pa) beträgt [Quelle nicht spezifiziert 1930 Tage

], was nicht der Dampfdurchlässigkeit eines Holzrahmens aus Kiefer, Fichte oder Eiche oder Mineralwolle (0,55 mg / (m * h * Pa)) entspricht.

Biologische Resistenz

Trotz der Tatsache, dass expandiertes Polystyrol nicht für die Einwirkung von Pilzen, Mikroorganismen und Moosen anfällig ist, können sie in einigen Fällen ihre Kolonien auf seiner Oberfläche bilden [27] [28] [29] [30].

Insekten können sich in expandiertem Polystyrol niederlassen und Nester von Vögeln und Nagetieren ausrüsten. Das Problem der Schädigung von Polystyrolschaumstrukturen durch Nagetiere war Gegenstand zahlreicher Studien. Basierend auf den Ergebnissen der Schaumpolystyrol-Tests, die an grauen Ratten, Hausmäusen und Wühlmäusen durchgeführt wurden, wurde Folgendes festgestellt:

1. Expandiertes Polystyrol als Material aus Kohlenwasserstoffen enthält keine Nährstoffe und ist kein Nährboden für Nagetiere (und andere lebende Organismen).
2. Unter obligatorischen Bedingungen wirken Nagetiere auf Extrusion und körnigen Polystyrolschaum sowie auf jedes andere Material, wenn es ein Hindernis (Hindernis) für den Zugang zu Futter und Wasser oder für die Erfüllung anderer physiologischer Bedürfnisse des Tieres darstellt.
3. Unter Bedingungen freier Wahl beeinflussen Nagetiere das expandierte Polystyrol in geringerem Maße als unter Zwangsbedingungen und nur dann, wenn sie Bettungsmaterial benötigen oder die Schneidezähne geschliffen werden müssen.
4. Wenn Sie zwischen Nistmaterial (Sackleinen, Papier) wählen können, zieht expandiertes Polystyrol in der letzten Runde Nagetiere an.

Die Ergebnisse von Experimenten mit Ratten und Mäusen zeigten auch eine Abhängigkeit von der Modifikation von expandiertem Polystyrol, insbesondere wird extrudiertes expandiertes Polystyrol in geringerem Maße durch Nagetiere geschädigt.

Haltbarkeit

Eine Möglichkeit, die Haltbarkeit von Polystyrolschaum zu bestimmen, besteht darin, abwechselnd auf +40 ° C zu erhitzen, auf –40 ° C abzukühlen und in Wasser zu halten. Es wird angenommen, dass jeder solche Zyklus gleich einem bedingten Betriebsjahr ist. Es wird argumentiert, dass die Haltbarkeit von Produkten aus expandiertem Polystyrol nach dieser Prüfmethode mindestens 60 Jahre [31], 80 Jahre [32] beträgt.

Beständig gegen Lösungsmittel

Expandiertes Polystyrol ist nicht sehr lösungsmittelbeständig. Es löst sich leicht in dem ursprünglichen Styrol, aromatischen Kohlenwasserstoffen (Benzol, Toluol, Xylol), chlorierten Kohlenwasserstoffen (1,2-Dichlorethan, Tetrachlorkohlenstoff), Estern, Aceton und Schwefelkohlenstoff. Gleichzeitig ist es in Alkoholen, aliphatischen Kohlenwasserstoffen und Ethern unlöslich.

Eigenschaften und Eigenschaften der Isolierung

Wärmeleitfähigkeit

Expandierte Styroporplatte 10 cm dick und eine Mauer von mehr als 1 m haben gleiche wärmeleitende Eigenschaften.
Die Luft in den Blasen ist hermetisch abgedichtet, sodass das Material die Wärme perfekt speichert.

Der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient variiert im Bereich von 0,028 bis 0,034 W / mK, was viel niedriger ist als der Koeffizient von Ziegel oder Beton.

Dampfdurchlässigkeit und Feuchtigkeitsaufnahme

Der Dampfdurchlässigkeitsindex von expandiertem Polystyrolschaum beträgt im Gegensatz zu einem extrudierten Produkt mit einem Index von Null 0,019 bis 0,015 kg pro Meter-Stunde-Pascal.

Die erforderliche Dicke und Form wird mit angegeben Schneiden Sie den Schaum in Platten der gewünschten Größe... Der Dampf strömt durch das Granulat in die Zellen.

beachten Sie

Extrudierter Polystyrolschaum wird nicht geschnitten, weil Fertige Platten kommen ab einer bestimmten Dicke aus dem Förderband und sind bereits glatt. Infolgedessen kann kein Dampf in das Material eindringen.

Wenn ein nicht gepresstes Produkt in Wasser getaucht wird, werden bis zu 4% der Flüssigkeit absorbiert. Dichter extrudierter Polystyrolschaum bleibt fast trocken und absorbiert nur 0,4%.

Es ist zu beachten, dass die Isolierung bei Kontakt mit Flüssigkeiten nicht beschädigt wird.

Stärke

Das Material ist langlebig, kann Temperatur standhalten von -40 bis + 40 ° C. bis zu 60 Zyklen (Klimajahre). Die statische Biegefestigkeit von extrudiertem Material ist der von geschäumtem Material überlegen.

Schallabsorption

Eine 3 cm dicke Isolierschicht reduziert den Geräuschpegel um 25 Dezibel, was eine gute Schalldämmung bietet. Relevant für Wohnungsbewohner.

Aber es wird das Geräusch nicht vollständig lindern, sondern es nur in Gegenwart einer dicken Isolationsschicht dämpfen. Fluglärm wird nicht gemeistert.

Biologische Resistenz

Polystyrolschaum ist unempfindlich gegenüber der Bildung biologischer Aktivität und daher wird kein Nährboden für Schimmel und Pilze.
Dies ist eine wissenschaftlich belegte Tatsache.

Es kann jedoch durch Nagetiere und Insekten beschädigt werden. Sie gehen auf der Suche nach Wärme und Nahrung durch das Material.

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Zerstörung von expandiertem Polystyrol

Zerstörung bei hohen Temperaturen

Die Hochtemperaturphase der Zerstörung von expandiertem Polystyrol wurde gut und gründlich untersucht. Es beginnt bei einer Temperatur von +160 ° C. Wenn die Temperatur auf +200 ° C steigt, beginnt die Phase der thermischen oxidativen Zerstörung. Oberhalb von +260 ° C herrschen die Prozesse der thermischen Zerstörung und Depolymerisation vor. Aufgrund der Tatsache, dass die Polymerisationswärme von Polystyrol und Poly-α-methylstyrol eines der niedrigsten unter allen Polymeren ist, überwiegt die Depolymerisation zum ursprünglichen Monomer Styrol in den Prozessen ihrer Zerstörung [33].

Modifizierter Polystyrolschaum mit speziellen Additiven unterscheidet sich je nach Zertifizierungsklasse im Grad der Hochtemperaturzerstörung. Modifizierter Polystyrolschaum, zertifiziert nach Klasse G1, zersetzt sich bei hohen Temperaturen nicht um mehr als 65%. Die Klassen des modifizierten Polystyrolschaums sind in der Tabelle im Abschnitt über die Feuerbeständigkeit angegeben.

Zerstörung bei niedrigen Temperaturen

Geschäumtes Polystyrol kann wie einige andere Kohlenwasserstoffe in Luft unter Bildung von Peroxiden selbst oxidieren. Die Reaktion geht mit einer Depolymerisation einher. Die Reaktionsgeschwindigkeit wird durch die Diffusion von Sauerstoffmolekülen bestimmt. Aufgrund der deutlich entwickelten Oberfläche von expandiertem Polystyrol oxidiert es schneller als Polystyrol in einem Block [34]. Für Polystyrol in Form dichter Produkte ist der Temperaturfaktor der regulierende Beginn der Zerstörung. Bei niedrigeren Temperaturen ist seine Zerstörung theoretisch gemäß den Gesetzen der Thermodynamik von Polymerisationsprozessen möglich, aber aufgrund der extrem geringen Gasdurchlässigkeit von Polystyrol kann sich der Partialdruck des Monomers nur an der Außenfläche des Produkts ändern. Dementsprechend tritt unterhalb von Tpred = 310 ° C die Depolymerisation von Polystyrol nur von der Oberfläche des Produkts aus auf und kann für praktische Zwecke vernachlässigt werden.

Doktor der Chemie, Professor am Department of Plastics Processing der Russian Chemical Technology University, benannt nach V.I. Mendeleeva L. M. Kerber über die Trennung von Styrol von modernem expandiertem Polystyrol:

„Unter normalen Betriebsbedingungen oxidiert Styrol niemals. Es oxidiert bei viel höheren Temperaturen. Die Depolymerisation von Styrol kann zwar bei Temperaturen über 320 Grad ablaufen, es ist jedoch unmöglich, ernsthaft über die Freisetzung von Styrol während des Betriebs von expandierten Polystyrolblöcken im Temperaturbereich von minus 40 bis plus 7 ° C zu sprechen.In der wissenschaftlichen Literatur gibt es Hinweise darauf, dass die Oxidation von Styrol bei Temperaturen bis zu +11 ° C praktisch nicht stattfindet. "

Experten behaupten auch, dass ein Abfall der Schlagzähigkeit des Materials bei 65 ° C über einen Zeitraum von 5000 Stunden nicht beobachtet wurde und ein Abfall der Schlagzähigkeit bei 20 ° C über 10 Jahre nicht beobachtet wurde.

Die toxische Natur von Styrol und die Fähigkeit von expandiertem Polystyrol, Styrol freizusetzen, wird von europäischen Experten als unbewiesen angesehen. Experten sowohl in der Bauindustrie als auch in der chemischen Industrie bestreiten entweder die Möglichkeit der Oxidation von expandiertem Polystyrol unter normalen Bedingungen oder weisen auf das Fehlen von Präzedenzfällen hin oder verweisen auf ihren Mangel an Informationen zu diesem Thema.

Darüber hinaus ist die Gefahr von Styrol zunächst häufig übertrieben. Nach umfangreichen wissenschaftlichen Studien, die 2010 im Zusammenhang mit der Verabschiedung des obligatorischen Verfahrens zur erneuten Registrierung von Chemikalien bei der Europäischen Chemikalienagentur gemäß der REACH-Verordnung durchgeführt wurden, wurden folgende Schlussfolgerungen gezogen:

• Mutagenität - keine Grundlage für die Klassifizierung;
• Karzinogenität - keine Grundlage für die Klassifizierung;
• Reproduktionstoxizität - keine Grundlage für die Klassifizierung.

Denken Sie außerdem daran, dass Styrol natürlich in Kaffee, Zimt, Erdbeeren und Käse enthalten ist.

Daher werden die Hauptbedenken im Zusammenhang mit der besonderen Toxizität von Styrol, das angeblich bei Verwendung von expandiertem Polystyrol freigesetzt wird, nicht bestätigt [33].

Heizungen

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Expandiertes Polystyrol ist ein ziemlich interessantes Material. Die Produktionsmethode wurde bereits 1928 patentiert und seitdem mehrfach modernisiert. Der Hauptvorteil ist die geringe Wärmeleitfähigkeit und nur dann bei geringem Gewicht. Expandiertes Polystyrol ist in verschiedenen Branchen und im Baugewerbe weit verbreitet, und jeder Mensch stieß auf die eine oder andere Weise im Alltag auf Produkte davon. Darüber hinaus ist expandiertes Polystyrol, dessen Preis auf einem niedrigen Niveau liegt, eine gute Option, wenn Sie Ihr Zuhause isolieren möchten.

Inhaltsverzeichnis

1. Was ist expandiertes Polystyrol und wie unterscheidet es sich von Polystyrol?
2. Erweitertes Polystyrol, Eigenschaften und Eigenschaften
3. Anwendungsgebiet
4. Nachteile von expandiertem Polystyrol: ein Überblick über die Mythen

Was ist expandiertes Polystyrol und wie unterscheidet es sich von Polystyrol?

Expandiertes Polystyrol wird durch Zugabe von Gas zu der Polystyrolpolymermasse hergestellt, die beim anschließenden Erhitzen das Volumen signifikant erhöht und die gesamte Form füllt. Je nach Materialart wird zur Erzeugung des Volumens ein anderes Gas verwendet: Bei einfachen Variationen werden feuerfeste Arten von expandiertem Polystyrol aus Erdgas mit Kohlendioxid gefüllt.

Sehr oft ist es üblich, dass Amateure Polystyrolschaum und Polystyrolschaum als dasselbe Material bezeichnen. Dies ist jedoch nicht ganz richtig. Sie haben eine gemeinsame Basis, aber die Unterschiede und Eigenschaften sind ziemlich signifikant. Wenn Sie nicht auf lange räumliche Überlegungen eingehen, sind die Hauptunterscheidungsmerkmale wie folgt:

• Die Dichte des Schaums ist mit 10 kg pro m3 deutlich geringer, während die Indikatoren für Polystyrolschaum 40 kg pro m3 betragen.
• expandiertes Polystyrol nimmt keinen Dampf und keine Feuchtigkeit auf.
• das Aussehen ist anders. Polyschaum - hat inneres Granulat, Polystyrolschaum ist homogener,
• Schaumkunststoff zeichnet sich durch geringere Kosten aus, was sich bemerkbar macht, wenn er als wärmeisolierendes Material für die Außenverkleidung der Wände eines Gebäudes verwendet wird.
• expandiertes Polystyrol hat die beste mechanische Festigkeit.

Polyschaum wird aus Polymerrohstoffen hergestellt, die mit Wasserdampf behandelt werden, wodurch das Volumen des Granulats erheblich zunimmt. Gleichzeitig führt dies aber dazu, dass auch die Mikroporen an Größe zunehmen, wodurch sich die Bindung zwischen den Granulaten verschlechtert und unter dem Einfluss von atmosphärischen Niederschlägen und klimatischen Bedingungen allmählich zu der Tatsache führt, dass die Material schwächt. Grob gesagt, wenn Sie eine Schicht Polystyrol in zwei Hälften zerbrechen, bildet sich eine große Anzahl von Granulaten.Dies ist nicht typisch für expandiertes Polystyrol, da es zunächst aus geschlossenen Zellen besteht, die die Feuchtigkeits- und Dampfundurchlässigkeit des Materials gewährleisten. Zu Beginn der Produktion schmelzen die Granulate unter dem Einfluss hoher Temperaturen und bilden eine gleichmäßige flüssige Masse, die mit Gas gefüllt ist.

Das Material selbst hat auch mehrere Sorten:

• Extrudierter Polystyrolschaum ist praktisch das gleiche Material wie nicht gepresster. Der Unterschied besteht in der Verwendung von Geräten wie einem Extruder. Daher wird extrudierter und extrudierter Polystyrolschaum häufig als das gleiche Material bezeichnet.
• Die Extrusion wird auch durch Verarbeiten der Endmasse des Polymermaterials erhalten und ist auch eine homogene Masse. Die Sorte wird zur Herstellung von Einwegverpackungen und Geschirr verwendet. Grob gesagt werden Fleischprodukte in Supermärkten in Verpackungen aus extrudiertem Polystyrolschaum verpackt.

• Das Pressverfahren zur Gewinnung des Materials ist teurer, da es das anschließende Pressen des gasgeschäumten Gemisches beinhaltet. In diesem Fall erhält es zusätzliche Festigkeit.
• Autoklav-Polystyrolschaum wird selten erwähnt, und tatsächlich handelt es sich um einen Extrusionstyp, bei dem das Schäumen und Backen des Materials unter Verwendung eines Autoklaven durchgeführt wird.
• Pressless ist eine der beliebtesten Sorten. Die Feuchtigkeit wird zuerst durch Trocknen aus dem Polystyrolgranulat entfernt, dann bei einer Temperatur von 80 ° C geschäumt, wonach sie erneut getrocknet und dann erneut erhitzt werden. Die resultierende Mischung wird in eine Form gefüllt, in der sie sich zum Zeitpunkt des Abkühlens bereits selbst verdichtet. Diese Art von expandiertem Polystyrol ist zerbrechlicher, benötigt jedoch halb so viel Isopetan für seine Herstellung, was sich auf die Endkosten auswirkt.

Erweitertes Polystyrol, Eigenschaften und Eigenschaften

Expandiertes Polystyrol ist ein zweideutiges Material: Jemand erhöht seine Eigenschaften in den Himmel, jemand, der im Gegenteil schäumt, fordert ein sofortiges und vollständiges Verbot seiner Verwendung auf der Grundlage der "Enthüllung der Werke eines Akademikers". Die Allgegenwart von expandiertem Polystyrol und seine hohe Beliebtheit lassen darauf schließen, dass dieses Material wirklich gut ist und die folgenden Vorteile bietet:

• Eine niedrige Wärmeleitfähigkeit ermöglicht es, einen signifikanten Isolationseffekt zu erzielen. Tatsächlich können 11 cm expandiertes Polystyrol die gleiche Wärmedämmung bieten wie eine mehr als zwei Meter dicke Silikatmauer. Die Wärmeleitfähigkeit des Materials beträgt 0,027 W / mK und ist damit deutlich niedriger als die von Beton oder Ziegel.
• Feuchtigkeitsbeständigkeit des Materials. Selbst bei längerer Einwirkung von Feuchtigkeit beträgt das Absorptionsvermögen nicht mehr als 6%, so dass keine Verformung der Struktur von expandiertem Polystyrol befürchtet werden muss.
• Expandiertes Polystyrol ist langlebig und kann bis zu 60 Zyklen ausgesetzt werden, wenn es Temperaturen von -40 bis + 40 ° C ausgesetzt wird. Jeder Zyklus bildet ein geschätztes Klimajahr.
• Unempfindlichkeit gegen die Bildung biologischer Medien. Expandiertes Polystyrol wird kein Nährboden für Pilze und Schimmelpilze.

• Harmlosigkeit des Materials. Bei seiner Herstellung werden ungiftige Komponenten verwendet, daher werden Produkte aus expandiertem Polystyrol auch in der Lebensmittelindustrie verwendet. Zum Beispiel zum Aufbewahren von Lebensmitteln.
• Aufgrund seines geringen Gewichts erfordert die Isolierung von Gebäudefassaden mit expandiertem Polystyrol viel weniger Zeit und Mühe als die Verwendung anderer Mittel.
• Feuerbeständige Materialqualitäten neigen, wenn sie einer offenen Flamme ausgesetzt werden, dazu, sich selbst zu löschen und zu schmelzen, ohne die Verbrennung zu verbreiten. Die Selbstentzündungstemperatur von expandiertem Polystyrol beträgt + 490 ° C und ist damit fast doppelt so hoch wie die von Holz. Wenn das Material länger als vier Sekunden keiner offenen Flammenquelle ausgesetzt ist, erlischt das expandierte Polystyrol. Die Wärmeenergie während der Verbrennung des Materials ist siebenmal geringer als die eines Baumes. Daher kann expandiertes Polystyrol die Brandstelle nicht tragen.
• Schallschutz. Diese Qualität ist besonders wichtig für Bewohner von Standardwohnungen. Eine 3 cm dicke Isolierschicht reicht aus, um das Eindringen von Geräuschen um 25 dB zu reduzieren.
• Die Dampfdurchlässigkeit des Materials liegt unabhängig vom Schaumgrad und der Dichte der Sorte bei einem niedrigen Wert von 0,05 Mg / m * h * Pa. Tatsächlich ähneln die Dampfdurchlässigkeitsindikatoren dem Holzrahmen aus Kiefer oder Eiche.
• Beständig gegen Alkohole und Ether, kann jedoch leicht zerstört werden, wenn Lösungsmittel mit der Oberfläche des Materials in Kontakt kommen.
• Die Zugfestigkeit beträgt mindestens 20 MPa.

Wie aus dem Obigen hervorgeht, ist expandiertes Polystyrol ein wirksames Werkzeug zur Lösung vieler Probleme: von der Verwendung einiger seiner Sorten als Verpackung bis zur Wärme- und Wasserdichtigkeit von Gebäudefassaden. Darüber hinaus wird das Material für andere Konstruktionszwecke verwendet, auf die weiter unten eingegangen wird.

Anwendungsgebiet

Expandiertes Polystyrol im Bauwesen wird hauptsächlich zur Isolierung der folgenden Elemente verwendet:

• Wasserrohre,
• Dächer,
• Böden,
• Tür- und Fensterhänge,
• Wände.

Beispielsweise ist der Verbrauch von expandiertem Polystyrol zur Rohrisolierung aufgrund seiner Fähigkeiten wirtschaftlich gerechtfertigt und zweckmäßig. Darüber hinaus wird für diese Zwecke geformter Block-Polystyrolschaum verwendet, der bei Beschädigung des Rohrs einen einfachen Zugang ermöglicht, indem der gewünschte Abschnitt der Schutzbeschichtung entfernt wird.

Expandiertes Polystyrol wird beim Bau von Transportwegen aktiv eingesetzt. Es reduziert die Auswirkung der vertikalen Belastung des Bodens während des Hochbaus. Weit verbreitet in der Herstellung von SIP-Panels.

Der Anwendungsbereich von expandiertem Polystyrol, dessen Eigenschaften es in Kombination mit einem niedrigen Preis für den Einsatz in jeder Branche äußerst attraktiv machen, ist praktisch unbegrenzt. Das einzige, was berücksichtigt werden sollte, ist, dass das Material eine geringe Dichte aufweist und daher anfällig für mechanische Beschädigungen ist.

Nachteile von expandiertem Polystyrol: ein Überblick über die Mythen

Neben dem Strauß der Vorteile gibt es auch Nachteile. Darüber hinaus ist eine Vielzahl verschiedener Mythen mit expandiertem Polystyrol verbunden, die genauer betrachtet werden müssen:

• Viele Hersteller behaupten, dass extrudierter expandierter Polystyrolschaum anderen Sorten deutlich überlegen ist, als Beweis dafür, dass sie häufig eine Tabelle mit Vergleichseigenschaften dieser Sorte im Vergleich zu gewöhnlichem Schaum aufstellen. Trotzdem ist der Unterschied in der Wärmeleitfähigkeit zwischen extrudiertem und extrudiertem Polystyrolschaum praktisch nicht spürbar und beträgt 0,002 Einheiten, gleichzeitig sind aufgrund der Werbung die Kosten für Extrusionsplatten zur Isolierung höher.
• Die maximale Dichte von expandiertem Polystyrol ergibt im isolierten Zustand die gleiche hohe Leistung. Experten zufolge weist eine solche Aussage einige Abweichungen von der Realität auf, da die Wärmeleitfähigkeit umso höher wird, je enger die Moleküle aneinander haften und Kälte leichter in den Raum eindringen kann. Ein Ausweg aus dieser Situation wird die Verwendung von expandierten Polystyrolplatten mit niedriger Dichte sein, die mit einem Verstärkungsnetz und einer Schutzschicht aus Primer bedeckt werden müssen, um ihre mechanische Festigkeit zu erhöhen.

• Feuerbeständiger Polystyrolschaum ist absolut nicht brennbar und für den menschlichen Körper harmlos. Jedes Baumaterial zeigt, wenn es einer offenen Flamme ausgesetzt wird, mehr oder weniger Verbrennungseigenschaften. Die Selbstentzündungstemperatur von expandiertem Polystyrol ist jedoch höher als die von Holz und es wird außerdem während der Verbrennung deutlich weniger Wärmeenergie abgegeben. Es ist wichtig zu bedenken, dass feuerfeste Sorten trotz des lauten Namens keineswegs in der Lage sind, die Flamme zu stoppen, sondern nur ihre Wirkung zu verringern. Kohlendioxid, das bei seiner Herstellung verwendet wird, wird ein schwerwiegender Nachteil einer feuerfesten Qualität gegenüber der üblichen.Infolgedessen beginnt das Material beim Rückfließen, eine erheblich große Menge an Schadstoffen zu emittieren. Einige Verkäufer sprechen von Unbrennbarkeit aufgrund demonstrativer Erfahrungen: Wenn sich der Sockel mit einer daran befestigten Isolierplatte von der Rückseite erwärmt. Bei hohen Temperaturen beginnt Polystyrolschaum zu schmelzen und sich zu verformen, während kein Feuer entsteht. Solange die Flamme ihr ausgesetzt ist, brennt das Material jedoch weiter.
• Feuerhemmer, die Polystyrolschaum wegen seiner Feuerbeständigkeit zugesetzt werden, sind "auf jeden Fall reines Gift". Eine weitere kontroverse Aussage. Ein Flammschutzmittel ist eine Komponente, die Substanzen in seiner Struktur enthält, die den Verbrennungsprozess verlangsamen. Sie unterscheiden sich in ihrer Zusammensetzung und enthalten verschiedene Bestandteile, von Formaldehyden, die für den Menschen wirklich gefährlich sind, bis zu Magnesiumsalzen, die sehr umweltfreundlich und sicher sind. In letzter Zeit wurden zunehmend Lösungen auf der Basis anorganischer Salze verwendet, so dass sie nicht gesundheitsschädlich sind. Feuerhemmende Mittel werden häufig zum Imprägnieren und Aufbringen einer Schutzschicht auf Holz verwendet, um dessen Feuerbeständigkeit zu erhöhen.
• Die Installation von Isoliermaterialien aus Polystyrolschaum kann keine Wärme liefern. Tatsächlich besteht die Aufgabe der Isolierung nicht darin, Wärme zu bringen, sondern sie in Innenräumen zu halten. Grob gesagt wird durch die Verwendung von Isolierplatten der Wärmeabfluss außerhalb des Geländes erheblich reduziert, sodass Sie die Straße nicht auf eigene Kosten heizen müssen.
• "Expandiertes Polystyrol ist gesundheitsschädlich." Mit der modernen Produktion können Sie Material aus umweltfreundlichen Komponenten herstellen, sodass keine Gefahr für die Gesundheit besteht. Darüber hinaus spricht die weit verbreitete Verwendung von Produkten zur Lagerung von Halbzeugen und zur Verwendung im Alltag nur für die Sicherheit des Materials.

Häufiger treten Probleme auf, wenn Sie expandiertes Polystyrol billigerer und minderwertiger Sorten kaufen möchten. Isolierplatten aus einem solchen Material haben tatsächlich eine geringere Festigkeit und können sich bereits bei Temperaturen über 40 ° C verformen. Die Hauptregel bei der Verwendung von Materialien aus expandiertem Polystyrol in jeder Branche besteht darin, Qualität und Zuverlässigkeit sicherzustellen, für die Sie bezahlen müssen. Und dann wird im Laufe des Betriebs nur Würde erscheinen.

Brandgefahr von expandiertem Polystyrol

Brandgefahr durch unbehandelten Polystyrolschaum

Unmodifizierter Polystyrolschaum (Entflammbarkeitsklasse G4) ist ein brennbares Material, dessen Entzündung durch die Flamme von Streichhölzern, eine Lötlampe, durch autogene Schweißfunken erfolgen kann. Expandiertes Polystyrol entzündet sich nicht aus einem kalzinierten Eisendraht, einer brennenden Zigarette und Funken, die an der Stahlspitze entstehen [35]. Expandiertes Polystyrol bezieht sich auf synthetische Materialien, die durch eine erhöhte Entflammbarkeit gekennzeichnet sind. Es ist in der Lage, Energie von einer externen Wärmequelle in den Oberflächenschichten zu speichern, Feuer zu verbreiten und eine Feuerintensivierung auszulösen [36].

Der Flammpunkt von expandiertem Polystyrol liegt je nach den von den Herstellern verwendeten Additiven zwischen 210 ° C und 440 ° C. [37] [38]. Die Zündtemperatur einer bestimmten Modifikation von Polystyrolschaum wird gemäß der Zertifizierungsklasse bestimmt.

Wenn sich herkömmliches expandiertes Polystyrol (Entflammbarkeitsklasse G4) entzündet, entwickelt sich in kurzer Zeit eine Temperatur von 1200 ° C [35]; bei Verwendung spezieller Additive (Flammschutzmittel) kann die Verbrennungstemperatur je nach Verbrennungsklasse (Entflammbarkeitsklasse G3) gesenkt werden ). Die Verbrennung von expandiertem Polystyrol erfolgt unter Bildung von giftigem Rauch in unterschiedlichem Ausmaß und mit unterschiedlicher Intensität, abhängig von den Verunreinigungen, die dem expandierten Polystyrol zugesetzt werden, um die Rauchentwicklung zu verringern. Die Rauchemission giftiger Substanzen ist 36-mal so groß wie die von Holz.

Die Verbrennung von gewöhnlichem expandiertem Polystyrol (G4-Entflammbarkeitsklasse) geht mit der Bildung toxischer Produkte einher: Cyanwasserstoff, Bromwasserstoff usw. [39] [40].

Aus diesen Gründen verfügen Produkte aus unbehandeltem Polystyrolschaum (Entflammbarkeitsklasse G4) nicht über Zulassungsbescheinigungen für Bauarbeiten.

Hersteller verwenden expandiertes Polystyrol, das durch spezielle Additive (Flammschutzmittel) modifiziert wurde, wodurch das Material verschiedene Klassen von Zündung, Brennbarkeit und Rauchentwicklung aufweist.

Bei korrekter Installation gemäß GOST 15588-2014 „Schaumpolystyrol-Wärmeisolierplatten. Technische Bedingungen ", expandiertes Polystyrol stellt keine Gefahr für den Brandschutz von Gebäuden dar. Die "Nassfassadentechnologie" (WDVS, EIFS, ETICS), die die Verwendung von expandiertem Polystyrol als Isolierung in der Gebäudehülle impliziert, ist im Bauwesen weit verbreitet.

Modifizierter Polystyrolschaum für den Brandschutz

Um die Brandgefahr von expandiertem Polystyrol beim Empfang zu verringern, werden ihm feuerhemmende Mittel zugesetzt. Das resultierende Material wird als selbstverlöschender Polystyrolschaum (Entflammbarkeitsklasse G3) bezeichnet und von einer Reihe russischer Hersteller mit einem zusätzlichen Buchstaben "C" am Ende gekennzeichnet (z. B. PSB-S) [41].

Am 01.05.2009 trat ein neues Bundesgesetz FZ-123 "Technische Vorschriften zu Brandschutzanforderungen" in Kraft. Die Methode zur Bestimmung der Entflammbarkeitsgruppe brennbarer Baustoffe hat sich geändert. In Artikel 13 Absatz 6 wurde nämlich eine Anforderung gestellt, die die Bildung von Schmelztropfen in Materialien mit einer Gruppe G1-G2 ausschließt [42].

Wenn man bedenkt, dass der Schmelzpunkt von Polystyrol etwa 220 ° C beträgt, werden alle Heizgeräte auf Basis dieses Polymers (einschließlich extrudiertem Polystyrolschaum) ab dem 01.05.2009 mit einer Entflammbarkeitsgruppe von nicht mehr als G3 klassifiziert.

Vor Inkrafttreten des Bundesgesetzes 123 wurde die Entflammbarkeitsgruppe der Sorten mit Zusatz von Flammschutzmitteln als G1 charakterisiert.

Eine Verringerung der Brennbarkeit von expandiertem Polystyrol wird in den meisten Fällen erreicht, indem das brennbare Gas zum "Aufblasen" des Granulats durch Kohlendioxid ersetzt wird [43].

Arten von expandiertem Polystyrol

Die Verbreitung von PPP war eine Reaktion auf die Forderung nach einer Isolierung, die die Wärme in Gebäuden, die aus traditionellen Baumaterialien gebaut wurden, effektiv speichern kann. In Großstädten wird im Winter viel Geld für die Beheizung von Gebäuden ausgegeben. Und Emissionen aus Wärmekraftwerken führen zu einer deutlichen Verschlechterung der Umweltsituation.

Unter vielen Bereichen war einer der erfolgreichsten die Verwendung von Polystyrolschaum, der durch Schäumen von Polystyrol bei der Verarbeitung in Gegenwart hoher Temperaturen erhalten wurde.

Das Endmaterial liegt in Form von Granulaten vor, deren Durchmesser zwischen 2 und 8 mm variiert, die zusammengesintert werden, wenn sie einem Dampfschock ausgesetzt werden.

Als Ergebnis wurde ein Material gelernt, mit dem nur Mineralwolle hinsichtlich der Wärmedämmeigenschaften vergleichbar ist. Es ist interessant, PPP mit anderen Materialien zu vergleichen.

Eine 10 cm dicke Materialbahn kann ersetzen:

• 400 cm schwerer Beton;
• 150 cm Bausteine;
• 100 cm Streckbeton;
• 60 cm Porenbeton;
• 40 cm Kiefernholz.

Aufgrund des Vorhandenseins geschlossener Poren in der Struktur des Materials reflektiert es den Schall perfekt und wird daher häufig als Schalldämmung verwendet.

Expandiertes Polystyrol wird je nach Produktionstechnologie aufgeteilt:

• auf drucklosem expandiertem Polystyrol (PSB);
• gepresstes expandiertes Polystyrol (PS);
• extrudierter Polystyrolschaum (EPS).

Diese Typen unterscheiden sich nicht nur in der Technologie, sondern auch in den Eigenschaften. Daher unterscheiden sich auch ihre Anwendungsbereiche.

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