Polistiren expandat: spumat și extrudat

Auto-stingere fără presiune din suspensie din polistiren expandat (PSB-S) pe o tăietură (EPS)

Structura polistirenului expandat la mărire mare
Pénopolistirole

este un material umplut cu gaz obținut din polistiren și derivații săi, precum și din copolimeri de stiren. Polistirenul expandat este un tip răspândit de polistiren, care se numește de obicei în viața de zi cu zi. Tehnologia obișnuită pentru producerea polistirenului expandat este asociată cu umplerea inițială a granulelor de stiren cu gaz, care este dizolvat în masa polimerului. Ulterior, masa este încălzită cu abur. În acest proces, apare o creștere multiplă a volumului granulelor originale până când acestea ocupă întreaga formă a blocului și nu sunt sinterizate împreună. În polistirenul expandat tradițional, gazul natural, care este ușor solubil în stiren, este utilizat pentru a umple granulele; în versiunile rezistente la foc ale polistirenului expandat, granulele sunt umplute cu dioxid de carbon [1]. Există, de asemenea, o tehnologie pentru obținerea polistirenului expandat sub vid, care nu conține niciunul dintre gaze.

Conţinut

• 1 Istoricul producției de polistiren expandat
• 2 Compoziția polistirenului expandat
• 3 Metode de obținere
• 4 Proprietățile polistirenului expandat
• 5 Principalele tipuri de spumă de polistiren produsă
• 6 Cerere
• 7 Proprietățile polistirenului expandat 7.1 Absorbția apei
• 7.2 Permeabilitatea la vapori
• 7.3 Stabilitate biologică
• 7.4 Durabilitate
• 7.5 Rezistența la solvenți

Istoria producției de polistiren expandat

Primul polistiren expandat a fost produs în Franța în 1928 [2]. Producția industrială de polistiren expandat a început în anii 1937. [specifica

] în Germania [3]. În URSS, producția de polistiren expandat (gradul PS-1) a fost stăpânită în 1939 [4], clasele PS-2 și PS-4 - în 1946 [5], gradul PSB - în 1958 [6] În 1961, URSS a stăpânit tehnologia pentru producerea de polistiren expandat auto-stingător (PSB-S) [7]. În scopuri de construcție, polistirenul expandat PSB a început să fie produs în 1959 la fabrica Stroyplastmass din Mytishchi.

Compoziția polistirenului expandat

Pentru a obține polistiren expandat, polistirenul este cel mai des folosit. Alte materii prime sunt polimonoclorostirenul, policlorostirenul și copolimerii stirenului cu alți monomeri: acrilonitril și butadienă. Hidrocarburi cu fierbere scăzută (pentan, izopentan, eter de petrol, diclormetan) sau agenți de suflare (diaminobenzen, azotat de amoniu, azobisisobutironitril) sunt folosiți ca agenți de suflare. În plus, compoziția plăcilor de polistiren expandat include ignifugi (clasa de inflamabilitate G1), coloranți, plastifianți și diverse materiale de umplutură.

Metode de obținere

O proporție semnificativă din spuma de polistiren obținută este produsă prin spumarea materialului cu vapori de lichide cu fierbere scăzută. Pentru aceasta, un proces de polimerizare în suspensie este utilizat în prezența unui lichid care se poate dizolva în stirenul original și este insolubil în polistiren, de exemplu, pentan, izopentan și amestecurile acestora. În acest caz, se formează granule în care lichidul cu fierbere redusă este distribuit uniform în polistiren. Mai mult, aceste granule sunt supuse încălzirii cu abur, apă sau aer, ca urmare a cărora cresc semnificativ în mărime - de 10-30 de ori. Granulele în vrac rezultate sunt sinterizate cu turnarea simultană a produselor.

Proprietățile polistirenului expandat

Polistiren expandat de înaltă calitate: material cu granule distanțate uniform de aceeași dimensiune

Polistiren expandat de calitate slabă de tip PSB: se produce o pauză de-a lungul zonei de contact a bilelor de diferite dimensiuni
Polistirenul expandat, care a fost obținut prin spumarea unui lichid cu fierbere scăzută, este un material format din granule celulare fine sinterizate împreună. Există micropori în interiorul granulelor de polistiren expandat și goluri între granule. Proprietățile mecanice ale unui material sunt determinate de densitatea sa aparentă: cu cât este mai mare, cu atât este mai mare rezistența și cu atât este mai mică absorbția apei, higroscopicitatea, permeabilitatea la vapori și aer.

Spumă de polistiren extrudat

Versiunea oficial recunoscută este că acest tip de izolație a fost inventat de specialiști în Statele Unite în anii șaptezeci. În același timp, se știe că cu mult înainte, în Uniunea Sovietică, un astfel de material a fost folosit pentru nevoile activităților economice. Un exemplu de aplicare în URSS sunt geamandurile care marchează frontiera apei. Prin urmare, le vom oferi americanilor supremația XPS în utilizarea acestui material în construcții. Spuma de polistiren extrudat este un material unic cu rezistență ridicată și impermeabilitate absolută, ceea ce îl face indispensabil pentru fundații izolatoare, piscine și orice alte structuri care funcționează într-un mediu umed. Factorii care limitează utilizarea EPS sunt inflamabilitatea acestei izolații și permeabilitatea sa la vapori.

Principalele tipuri de spumă de polistiren produsă

• Polistiren expandat fără presă
  : EPS (polistiren expandat); PSB (spumă de polistiren expandat nepresat în suspensie); PSB-S (suspensie de polistiren expandat, fără presă, auto-stingătoare). Inventat de BASF în 1951
• Spumă de polistiren extrudat
  : XPS (polistiren extrudat); Extrol, Penoplex, Styrex, Technoplex, TechnoNIKOL, URSA XPS
• Spumă de polistiren extrudat
  : diverse mărci străine; PS-1; PS-4
• Spumă de polistiren autoclavă
  : Styrofoam (Dow Chemical)
• Spumă de polistiren extrudat în autoclavă
  [8]

Tipuri de bază

• Fără presă - cel mai comun tip, mai ieftin, mai fragil. Poseda absorbție ridicată a apei... Constă din multe granule cu structură eterogenă. Granulele de polistiren sunt uscate, spumate, uscate din nou și încălzite. Această compoziție este utilizată pentru a umple o matriță care devine densă pe măsură ce se răcește.
• presa - izolație durabilă și densă, mai scumpă. Are un coeficient scăzut de transfer de căldură datorită granulelor închise ermetic. Oferă presarea ulterioară cu gaz a amestecului spumat.
• Extrudat - are o consistență omogenă de celule mici și aproape complet închise. Produs în conformitate cu GOST prin extrudare - când bilele de polistiren se topesc și se obține o compoziție omogenă, care este turnat într-o matriță pentru răcire. Această metodă vă permite să faceți materialul rezistent la pătrunderea apei, dens, rezistent la solicitări mecanice, crescând astfel durata de viață.

Cu adăugarea de ignifugi, spumă de polistiren extrudat poate fi făcut rezistent la foc.

• Extrudare obținută prin prelucrarea greutății finale a polimerului. La fabricare se folosește un extruder, de aceea ultimele 2 tipuri se numesc același material.

Vă recomandăm: Principalele tipuri și proprietăți ale policarbonatului monolitic. Unde este materialul folosit și cum să îl tăiați singur?

Există o spumă de polistiren cu autoclavă și extrudare de autoclavă, unde spumarea și uscarea materialului se efectuează folosind o autoclavă. Este produs în străinătate, este utilizat foarte rar datorită costului ridicat.

Cerere

Polistirenul expandat este cel mai adesea folosit ca material termoizolant și structural. Domeniile de aplicare: construcții, transport și construcții navale, construcții de aeronave. O cantitate destul de mare de polistiren expandat este utilizată ca ambalaj și ca material izolator electric.

• În industria militară - ca încălzitor; în sistemele de protecție individuală a personalului militar; ca un amortizor în căști.
• În producția de frigidere de uz casnic ca izolator termic (în URSS, acestea sunt frigidere produse în serie „Yarna-3”, „Yarna-4”, „Vizma”, „Smolensk” și „Aragats-71”) până la începutul anilor 1960 , când polistirenul expandat a fost deplasat de spumă poliuretanică.
• În producția de containere și ambalaje izoterme de unică folosință pentru produse congelate [9] [10] [11] [12]
• În construcția clădirilor - utilizarea polistirenului expandat în Rusia în industria construcțiilor este reglementată de standardele de stat [13] [14] [15] și se limitează la utilizarea unui anvelopă a clădirii ca strat mijlociu. Polistirenul expandat este utilizat pe scară largă pentru izolarea fațadelor (clasa de inflamabilitate G1). Pericolul potențial ridicat de incendiu al acestui material necesită teste preliminare obligatorii la scară completă [16]. În august 2014, FGBU VNIIPO EMERCOM din Rusia a remarcat [17] că utilizarea SFTK ("Sisteme de fațadă termoizolantă din compozit") ca încălzitor (izolație termică) a planului principal al fațadei din spumă de polistiren cu gresie acele mărci care sunt indicate în TS), care nu este material pentru finisarea sau orientarea către suprafețele exterioare ale pereților exteriori ai clădirilor și structurilor, contrar cerințelor articolului 87 partea 11 din Legea federală nr. 123-FZ [ 18] și punctul 5.2.3 din SP 2.13130.2012. În iulie 2020, GOST 15588-2014 modern „Plăci termoizolante din polistiren spumos. Condiții tehnice ", indicând prezența obligatorie a aditivilor ignifugi în material, asigurând siguranța la incendiu (auto-stingere, incapacitatea de a menține o combustie independentă) a plăcilor de polistiren expandat în timpul depozitării și instalării.
• Din anii 1970. polistirenul expandat este utilizat în construcția de drumuri, construcția de reliefuri și diguri artificiale, stabilirea căilor de transport în zone cu soluri slabe, atunci când se protejează drumurile de îngheț, pentru a reduce sarcina verticală pe structură și într-o serie de alte cazuri. Polistirenul expandat este cel mai activ utilizat în construcția de drumuri în SUA, Japonia, Finlanda și Norvegia [19]. Cerințele și standardele GOST pentru acest produs în aceste țări sunt radical diferite de cele din Rusia și CSI.
• Servește ca material pentru producerea de jucării, mobilier de designer și articole de interior [20]. De asemenea, servește ca material pentru crearea obiectelor de artă decorativă și aplicată modernă și de artă conceptuală [21].

Spumă de polistiren extrudat: instrucțiuni de utilizare

Polyfoam de gradul PSB-S, datorită permeabilității sale mai mari la vapori, în comparație cu PPE, poate fi utilizat pentru izolarea termică din interiorul incintei. Polistirenul extrudat este de obicei folosit pentru izolarea externă sau ca strat de mijloc în panourile sandwich. Pentru izolarea pereților din exterior, se folosesc plăci cu grosimea de 80-100 mm. Se folosesc adesea foi cu grosimea de 30-40 mm, așezate în două straturi.

Cum se izolează corect peretele cu polistiren expandat:

• Lucrarea de demontare. Înainte de a atașa spuma sau spuma de polistiren extrudat pe perete, demontați detaliile sistemului de drenaj, elementele decorative, curățați și amorsați suprafața peretelui.
• Lipind foi pe perete. Cum să lipiți în mod corespunzător spuma de polistiren pe perete: amestecul adeziv este aplicat pe structura peretelui și pe întreaga zonă a foii de izolație. Se aplică în mod abundent în special pe marginile și centrul foii. Foaia este lipită de perete. Panoul este fixat cu dibluri, care trebuie să intre în materialul de perete cu cel puțin 50 mm. Diblurile sunt plasate în centrul panoului și la îmbinări.
• Etanșarea fisurilor. Dacă golurile sunt mai mici de 20 mm, atunci acestea sunt suflate cu spumă poliuretanică, dacă sunt mai multe, atunci sunt sigilate cu bucăți de izolație și apoi spumate. Excesul de spumă este tăiat, capacele unghiilor umbrelei sunt frecate cu chit.

La izolarea fațadei cu polistiren extrudat, nu este necesară impermeabilizarea. Pereții subsolului și fundația cu o amplasare ridicată a apelor subterane necesită măsuri de impermeabilizare.

Proprietățile polistirenului expandat

Absorbtia apei

Colonia de bacterii pe EPS
Polistirenul expandat este capabil să absoarbă apa în contact direct [22].Pătrunderea apei direct în plastic este mai mică de 0,25 mm pe an [23], prin urmare, absorbția apei din spuma de polistiren depinde de caracteristicile sale structurale, densitatea, tehnologia de fabricație și durata perioadei de saturație a apei. Absorbția de apă a spumei de polistiren extrudat chiar și după 10 zile în apă nu depășește 0,4% (în volum), ceea ce îl face utilizat pe scară largă ca încălzitor pentru structurile subterane și îngropate (drumuri, fundații) [24].

Permeabilitatea la vapori

Polistirenul expandat este un material cu permeabilitate redusă la vapori [25] [26].

O caracteristică a permeabilității la vapori a polistirenului expandat este că nu depinde de gradul său de spumare și de densitatea polistirenului expandat și este întotdeauna egală cu 0,05 mg / (m * h * Pa) [sursă nespecificată 1930 zile

], care nu este echivalent cu permeabilitatea la vapori a unui cadru din lemn realizat din pin, molid sau stejar sau vată minerală (0,55 mg / (m * h * Pa)).

Rezistența biologică

În ciuda faptului că polistirenul expandat nu este susceptibil la acțiunea ciupercilor, microorganismelor și mușchilor, în unele cazuri ei sunt capabili să-și formeze coloniile pe suprafața sa [27] [28] [29] [30].

Insectele se pot așeza în polistiren expandat, pot dota cuiburi de păsări și rozătoare. Problema deteriorării structurilor din spumă de polistiren de către rozătoare a făcut obiectul a numeroase studii. Pe baza rezultatelor testelor de spumă de polistiren efectuate pe șobolani gri, șoareci de casă și șoareci volei, s-au stabilit următoarele:

1. Polistirenul expandat, ca material format din hidrocarburi, nu conține substanțe nutritive și nu este un teren de reproducere pentru rozătoare (și alte organisme vii).
2. În condiții obligatorii, rozătoarele acționează asupra extrudării și a spumei de polistiren granular, precum și asupra oricărui alt material, în cazurile în care este un obstacol (obstacol) pentru accesul la alimente și apă sau pentru satisfacerea altor nevoi fiziologice ale animalului.
3. În condiții de liberă alegere, rozătoarele afectează polistirenul expandat într-o măsură mai mică decât în ​​condiții de constrângere și numai dacă au nevoie de material de așternut sau este necesar să se macine incisivii.
4. Dacă există o alegere a materialului de cuibărit (pânză de hârtie, hârtie), polistirenul expandat atrage rozătoarele în ultima tură.

Rezultatele experimentelor cu șobolani și șoareci au arătat, de asemenea, dependență de modificarea polistirenului expandat, în special, polistirenul expandat extrudat este deteriorat de rozătoare într-o măsură mai mică.

Durabilitate

Una dintre modalitățile de a determina durabilitatea spumei de polistiren este prin alternarea încălzirii la +40 ° C, răcirea la -40 ° C și menținerea în apă. Se presupune că fiecare astfel de ciclu este egal cu 1 an condiționat de funcționare. Se susține că durabilitatea produselor din polistiren expandat conform acestei metode de testare este de cel puțin 60 de ani [31], 80 de ani [32].

Rezistent la solvenți

Polistirenul expandat nu este foarte rezistent la solvenți. Se dizolvă ușor în stirenul original, hidrocarburi aromatice (benzen, toluen, xilen), hidrocarburi clorurate (1,2-dicloretan, tetraclorură de carbon), esteri, acetonă și disulfură de carbon. În același timp, este insolubil în alcooli, hidrocarburi alifatice și eteri.

Caracteristicile și proprietățile izolației

Conductivitate termică

Placă de polistiren expandat de 10 cm grosime și un zid de cărămidă mai mare de 1 m proprietăți egale de conducere a căldurii.
Aerul din interiorul bulelor este închis ermetic, astfel încât materialul reține perfect căldura.

Coeficientul de conductivitate termică variază în intervalul 0,028 - 0,034 W / mK, care este mult mai mic decât coeficientul cărămizii sau betonului.

Permeabilitatea la vapori și absorbția umezelii

Indicele de permeabilitate la vapori al spumei de polistiren expandat este de la 0,019 la 0,015 kg pe metru-oră-Pascal, spre deosebire de un produs extrudat cu un indice zero.

Grosimea și forma necesare sunt date folosind tăierea spumei în plăci de dimensiunea dorită... Aburul curge prin granule în celule.

Notă

Spuma de polistiren extrudat nu este tăiată, deoarece plăcile finite ies din transportorul de o anumită grosime și sunt deja netede. Ca urmare, aburul nu poate pătrunde în material.

Când un produs nepresat este scufundat în apă, până la 4% din lichid este absorbit. Spuma de polistiren extrudat dens va rămâne aproape uscată și va absorbi doar 0,4%.

Este demn de remarcat faptul că izolația nu va fi deteriorată în contact cu lichide.

Putere

Materialul este durabil, poate rezista la temperatură de la -40 la + 40 ° C până la 60 de cicluri (ani climatici). Rezistența la îndoire statică a materialului extrudat este superioară celei a materialului spumat.

Absorbție fonică

Un strat de 3 cm de material izolant va reduce nivelul de penetrare a zgomotului cu 25 decibeli, ceea ce asigură o bună izolare fonică. Relevant pentru locuitorii apartamentelor.

Dar nu va ameliora complet zgomotul, ci doar îl va înăbuși, în prezența unui strat gros de izolație. Zgomotul aerian nu va stăpâni.

Rezistența biologică

Spuma de polistiren nu este sensibilă la formarea activității biologice și, prin urmare nu va deveni un teren de reproducere pentru mucegai și ciuperci.
Acesta este un fapt dovedit științific.

Cu toate acestea, poate fi deteriorat de rozătoare și insecte. Ei își croiesc drum prin material în căutarea căldurii și a mâncării.

Vă recomandăm: Ce este betonul ușor, tipurile și compoziția acestuia. Conductivitatea termică și alte caracteristici

Distrugerea polistirenului expandat

Distrugere la temperaturi ridicate

Faza de distrugere a temperaturii ridicate a polistirenului expandat a fost bine studiată. Începe la o temperatură de +160 ° C. Pe măsură ce temperatura crește la +200 ° C, începe faza de distrugere termică oxidativă. Peste +260 ° C, predomină procesele de distrugere termică și depolimerizare. Datorită faptului că căldura de polimerizare a polistirenului și poli - "" α "" - metilstirenului este una dintre cele mai scăzute dintre toți polimerii, depolimerizarea la monomerul inițial, stirenul, predomină în procesele de distrugere a acestora [33].

Spuma de polistiren modificată cu aditivi speciali diferă în ceea ce privește gradul de distrugere la temperaturi ridicate în funcție de clasa de certificare. Spuma de polistiren modificată, certificată conform clasei G1, nu se degradează cu mai mult de 65% atunci când este expusă la temperaturi ridicate. Clasele de spumă de polistiren modificat sunt date în tabelul din secțiunea privind rezistența la foc.

Distrugere la temperatură scăzută

Polistirenul spumat, ca și alte hidrocarburi, este capabil de autooxidare în aer pentru a forma peroxizi. Reacția este însoțită de depolimerizare. Viteza de reacție este determinată de difuzia moleculelor de oxigen. Datorită suprafeței dezvoltate semnificativ a polistirenului expandat, acesta se oxidează mai repede decât polistirenul într-un bloc [34]. Pentru polistiren sub formă de produse dense, factorul de temperatură este începutul regulator al distrugerii. La temperaturi mai scăzute, distrugerea sa este teoretic posibilă în conformitate cu legile termodinamicii proceselor de polimerizare, dar datorită permeabilității extrem de scăzute a gazelor din polistiren, presiunea parțială a monomerului se poate modifica doar pe suprafața exterioară a produsului. În consecință, sub Tpred = 310 ° C, depolimerizarea polistirenului are loc numai de la suprafața produsului și poate fi neglijată în scopuri practice.

Doctor în chimie, profesor al Departamentului de prelucrare a materialelor plastice de la Universitatea Rusă de Tehnologie Chimică numită după V.I. Mendeleeva L.M. Kerber privind separarea stirenului de polistirenul expandat modern:

„În condiții normale de funcționare, stirenul nu se va oxida niciodată. Se oxidează la temperaturi mult mai ridicate. Depolimerizarea stirenului poate continua într-adevăr la temperaturi de peste 320 de grade, dar este imposibil să vorbim serios despre eliberarea stirenului în timpul funcționării blocurilor de polistiren expandat în intervalul de temperatură de la minus 40 la plus 7 ° C.În literatura științifică există dovezi că oxidarea stirenului la temperaturi de până la +11 ° C practic nu are loc. "

Experții susțin, de asemenea, că nu a fost observată o scădere a rezistenței la impact a materialului la 65 ° C pe un interval de 5000 de ore, iar o scădere a rezistenței la impact la 20 ° C nu a fost observată în decurs de 10 ani.

Natura toxică a stirenului și capacitatea polistirenului expandat de a elibera stirenul sunt considerate de experții europeni nedovedite. Experții, atât în ​​industria construcțiilor, cât și în industria chimică, fie neagă însăși posibilitatea oxidării polistirenului expandat în condiții normale, fie indică absența precedentelor, fie se referă la lipsa lor de informații cu privire la această problemă.

În plus, chiar pericolul stirenului este inițial exagerat. Conform studiilor științifice la scară largă efectuate în 2010 în legătură cu adoptarea procedurii obligatorii de reînregistrare a substanțelor chimice în Agenția Europeană pentru Produse Chimice în conformitate cu regulamentul REACH, au fost luate următoarele concluzii:

• mutagenitate - nici o bază pentru clasificare;
• carcinogenitate - nu există o bază pentru clasificare;
• toxicitate asupra funcției de reproducere - fără bază de clasificare.

Mai mult, rețineți că stirenul se găsește în mod natural în cafea, scorțișoară, căpșuni și brânzeturi.

Astfel, principalele preocupări asociate cu toxicitatea particulară a stirenului, presupus a fi eliberat atunci când se utilizează polistiren expandat, nu sunt confirmate [33].

Încălzitoare

106 voturi

+

Vocea pentru!

—

Împotriva!

Polistirenul expandat este un material destul de interesant. Metoda de producție a fost patentată în 1928 și a fost modernizată de multe ori de atunci. Principalul avantaj este conductivitatea termică scăzută și numai atunci în greutate redusă. Polistirenul expandat este utilizat pe scară largă în diverse industrii și construcții și fiecare persoană, într-un fel sau altul, a întâlnit produse din acesta în viața de zi cu zi. În plus, polistirenul expandat, prețul produselor din care este la un nivel scăzut, va fi o opțiune bună dacă doriți să vă izolați casa.

Cuprins

1. Ce este polistirenul expandat și în ce este diferit de polistiren?
2. Polistiren expandat, caracteristici și proprietăți
3. Zona de aplicare
4. Dezavantaje ale polistirenului expandat: o privire de ansamblu asupra miturilor

Ce este polistirenul expandat și în ce este diferit de polistiren?

Polistirenul expandat este produs prin adăugarea de gaz la masa polimerică a polistirenului, care, la încălzirea ulterioară, crește semnificativ în volum, umplând întreaga matriță. În funcție de tipul de material, un gaz diferit este utilizat pentru a crea volum: pentru variații simple, gazul natural, tipurile de polistiren expandat rezistente la foc sunt umplute cu dioxid de carbon.

Destul de des, amatorii tind să numească spuma de polistiren și polistiren același material. Cu toate acestea, acest lucru nu este pe deplin adevărat. Au o bază comună, dar diferențele și caracteristicile sunt destul de semnificative. Dacă nu intrați într-un raționament spațial îndelungat, atunci principalele trăsături distinctive sunt următoarele:

• densitatea spumei este semnificativ mai mică, 10 kg pe m3, în timp ce indicatorii spumei de polistiren sunt de 40 kg pe m3,
• polistirenul expandat nu absoarbe aburul și umezeala,
• aspectul este diferit. Polyfoam - are granule interne, spuma de polistiren este mai omogenă,
• plasticul spumant se caracterizează printr-un cost mai mic, care este vizibil atunci când este utilizat ca material termoizolant pentru placarea exterioară a pereților unei clădiri,
• polistirenul expandat are cea mai bună rezistență mecanică.

Polyfoam este produs din materii prime polimerice, care sunt tratate cu vapori de apă, ca urmare a cărora volumul granulelor crește semnificativ. Dar, în același timp, acest lucru duce la faptul că și microporii cresc în dimensiune, ca urmare a legăturii dintre granule se deteriorează și treptat, sub influența precipitațiilor atmosferice și a condițiilor climatice, acest lucru duce la faptul că materialul slăbește. Aproximativ vorbind, dacă spargeți o foaie de polistiren în jumătate, se formează un număr mare de granule.Acest lucru nu este tipic polistirenului expandat, deoarece inițial este format din celule închise, care asigură impermeabilitatea umezelii și a vaporilor materialului. La începutul producției, granulele sale sub influența temperaturilor ridicate se topesc, formând o masă fluidă uniformă, care este umplută cu gaz.

Materialul în sine are, de asemenea, mai multe soiuri:

• Spuma de polistiren extrudat este practic același material ca și cea nepresată, diferența constă în utilizarea echipamentelor precum un extruder, prin urmare, spuma de polistiren extrudat și extrudat este adesea numită același material.
• Extrudarea se obține, de asemenea, prin prelucrarea masei finale a materialului polimeric și este, de asemenea, o masă omogenă. Soiul este utilizat pentru fabricarea ambalajelor și a veselei de unică folosință. Aproximativ vorbind, produsele din carne din supermarketuri sunt ambalate în ambalaje realizate din spumă de polistiren extrudat.

• Metoda de presare pentru obținerea materialului este mai scumpă, deoarece implică presarea ulterioară a amestecului cu spumă de gaz. În acest caz, capătă o forță suplimentară.
• Spuma de polistiren cu autoclavă este rareori menționată și, de fapt, este un tip de extrudare în care spumarea și coacerea materialului se efectuează folosind o autoclavă.
• Pressless este unul dintre cele mai populare soiuri. Umezeala este mai întâi îndepărtată din granulele de polistiren prin uscare, apoi spumată la o temperatură de 80 ° C, după care sunt din nou uscate și apoi încălzite din nou. Amestecul rezultat este umplut într-o matriță, unde este deja autocompactat în momentul răcirii. Acest tip de polistiren expandat este mai fragil, dar necesită jumătate din izopetan pentru producția sa, ceea ce afectează costul final.

Polistiren expandat, caracteristici și proprietăți

Polistirenul expandat este un material ambiguu: cineva își înalță proprietățile spre cer, cineva, dimpotrivă, spumând la gură, cere o interdicție imediată și completă a utilizării sale pe baza „expunerii lucrărilor unui academician”. Este adevărat, omniprezenta polistirenului expandat și popularitatea sa ridică concluziile către faptul că acest material este foarte bun și are următoarele avantaje:

• Conductivitatea termică scăzută permite realizarea unui efect de izolație semnificativ. De fapt, 11 cm de polistiren expandat pot oferi aceeași izolație termică ca un zid de cărămidă silicat gros de peste doi metri. Conductivitatea termică a materialului este de 0,027 W / mK, care este semnificativ mai mică decât cea a betonului sau cărămizii,
• Rezistența la umiditate a materialului. Chiar și cu expunere prelungită la umiditate, absorbția nu va depăși 6%, deci nu este nevoie să vă temeți de deformarea structurii polistirenului expandat.
• Polistirenul expandat este durabil și poate rezista până la 60 de cicluri de expunere la temperaturi de la -40 la + 40 ° C. Fiecare ciclu constituie un an climatic estimat.
• Insensibilitate la formarea mediilor biologice. Polistirenul expandat nu va deveni un teren de reproducere pentru ciuperci și mucegai.

• Inofensivitatea materialului. În producția sa, se utilizează componente netoxice, prin urmare, produsele din polistiren expandat sunt utilizate și în industria alimentară. De exemplu, pentru depozitarea alimentelor.
• Datorită greutății sale ușoare, izolarea fațadelor clădirilor cu polistiren expandat necesită mult mai puțin timp și efort decât utilizarea altor mijloace.
• Materialele rezistente la foc, atunci când sunt expuse la flacără deschisă, tind să se auto-stingă și să se topească, nu răspândind arderea. Temperatura de ardere spontană a polistirenului expandat este de + 490 ° C, care este de aproape două ori mai mare decât cea a lemnului. Dacă materialul nu este expus la o sursă deschisă de flacără mai mult de patru secunde, polistirenul expandat se stinge. Energia termică în timpul arderii materialului este de 7 ori mai mică decât cea a unui copac. Prin urmare, polistirenul expandat nu este capabil să susțină locul incendiului.
• Asigurarea izolare fonică. Această calitate este deosebit de importantă pentru locuitorii apartamentelor standard. Un strat de 3 cm de material izolant este suficient pentru a reduce penetrarea zgomotului cu 25 dB.
• Permeabilitatea la vapori a materialului este la un nivel scăzut de 0,05 Mg / m * h * Pa, indiferent de gradul de spumare și de densitatea gradului. De fapt, indicatorii de permeabilitate la vapori sunt similari cu cadrul lemnului din pin sau stejar.
• Rezistent la alcooli și eteri, dar ușor supus distrugerii atunci când solvenții intră în contact cu suprafața materialului.
• Rezistența la tracțiune este de cel puțin 20 MPa.

După cum se poate observa din cele de mai sus, polistirenul expandat este un instrument eficient pentru rezolvarea multor probleme: de la utilizarea unora dintre soiurile sale ca ambalaj la asigurarea căldurii și hidroizolației fațadelor clădirilor. În plus, materialul este utilizat în alte scopuri în construcții, care vor fi discutate mai jos.

Zona de aplicare

Polistirenul extins în construcții este utilizat în principal pentru izolarea următoarelor elemente:

• țevi de apa,
• acoperișuri,
• etaje,
• pantele ușilor și ferestrelor,
• ziduri.

De exemplu, consumul de polistiren expandat pentru izolarea țevilor este justificat din punct de vedere economic și rezonabil datorită capacităților sale. Mai mult decât atât, în aceste scopuri, se folosește spumă de polistiren turnat, care permite, în caz de deteriorare a țevii, să o acceseze cu ușurință prin îndepărtarea secțiunii dorite a stratului de protecție.

Polistirenul expandat este utilizat în mod activ în construcția căilor de transport. Reduce efectul încărcării verticale pe podea în timpul construcției clădirilor. Răspândit în producția de panouri SIP.

Domeniul de aplicare al polistirenului expandat, ale cărui caracteristici, în combinație cu un preț scăzut, îl fac extrem de atractiv pentru utilizare în orice industrie, este practic nelimitat. Singurul lucru care trebuie luat în considerare este că materialul are o densitate redusă, prin urmare, este susceptibil la orice deteriorare mecanică.

Dezavantaje ale polistirenului expandat: o privire de ansamblu asupra miturilor

Pe lângă buchetul de avantaje, există și dezavantaje. Mai mult, un număr mare de mituri diferite sunt asociate cu polistirenul expandat, care trebuie luat în considerare mai detaliat:

• Mulți producători susțin că spuma de polistiren expandat extrudat este semnificativ superioară celorlalte soiuri, drept dovadă că adesea expun un tabel de caracteristici comparative ale acestui soi în comparație cu spuma obișnuită. Cu toate acestea, diferența de conductivitate termică între spuma de polistiren extrudat și extrudat nu este practic vizibilă și se ridică la 0,002 unități, în același timp, datorită publicității, costul plăcilor de extrudare pentru izolare este mai mare.
• Densitatea maximă a polistirenului expandat oferă aceeași performanță ridicată atunci când este izolată. Potrivit experților, o astfel de afirmație are unele discrepanțe cu realitatea, deoarece cu cât moleculele se aderă mai strâns una cu cealaltă, cu atât conductivitatea termică devine mai mare și frigul este mai ușor să pătrundă în cameră. O cale de ieșire din această situație va fi utilizarea plăcilor de polistiren expandat cu densitate redusă, care trebuie acoperite cu o plasă de armare și un strat protector de grund pentru a le mări rezistența mecanică.

• Spuma de polistiren rezistentă la foc este absolut neinflamabilă și inofensivă pentru corpul uman. Orice material de construcție, atunci când este expus la o flacără deschisă, va prezenta proprietăți de ardere, mai mult sau mai puțin. Cu toate acestea, temperatura spontană de ardere a polistirenului expandat este mai mare decât cea a lemnului și, în plus, emite mult mai puțină energie termică în timpul arderii. Este important să ne amintim că soiurile rezistente la foc, în ciuda numelui puternic, nu sunt în niciun caz capabile să oprească flacăra, ci doar pentru a reduce efectul acesteia. Dioxidul de carbon, care este utilizat în producția sa, va deveni un dezavantaj serios al unui soi rezistent la foc în comparație cu cel obișnuit.Ca rezultat, la reflux, materialul va începe să emită o cantitate semnificativ mare de substanțe nocive. Unii vânzători vorbesc despre incombustibilitate pe baza experienței demonstrative: când baza cu o placă de izolație fixată pe ea începe să se încălzească din partea din spate. Când este expusă la temperaturi ridicate, spuma de polistiren începe să se topească și să se deformeze, în timp ce nu există foc. Cu toate acestea, atâta timp cât flacăra este expusă la acesta, materialul va continua să ardă.
• Produsele ignifuge adăugate spumei de polistiren pentru rezistența la foc sunt „în orice caz, otravă pură”. O altă afirmație controversată. Un ignifug este un component care conține substanțe în structura sa care încetinesc procesul de ardere. Ele diferă prin compoziție și conțin diverse componente, de la formaldehide, care sunt cu adevărat periculoase pentru oameni, până la săruri de magneziu, care sunt destul de ecologice și sigure. Recent, soluțiile bazate pe săruri anorganice au fost din ce în ce mai utilizate, deci nu sunt capabile să dăuneze sănătății. Produsele ignifuge sunt adesea folosite pentru a impregna și a aplica un strat protector pe lemn pentru a crește rezistența la foc.
• Instalarea materialelor izolatoare din spumă de polistiren nu este capabilă să asigure căldură. De fapt, sarcina izolației nu este să aducă căldură, ci să o păstreze în interior. Aproximativ vorbind, utilizarea plăcilor izolante va reduce semnificativ evacuarea căldurii în afara incintei, astfel că nu va trebui să încălziți strada pe cheltuiala proprie.
• "Polistirenul expandat este periculos pentru sănătate." Producția modernă vă permite să creați materiale din componente ecologice, deci nu există nici o amenințare pentru sănătate. Mai mult, utilizarea pe scară largă a produselor pentru depozitarea semifabricatelor și utilizarea în viața de zi cu zi vorbește, doar despre siguranța materialului.

Mai des, apar probleme atunci când doriți să cumpărați polistiren expandat de soiuri mai ieftine și de calitate inferioară. Plăcile de izolație realizate dintr-un astfel de material au într-adevăr o rezistență mai mică și pot începe să se deformeze chiar și la temperaturi peste 40 ° C. Principala regulă atunci când se utilizează materiale din polistiren expandat în orice industrie va fi asigurarea calității și fiabilității, pentru care trebuie să plătiți. Și apoi, în cursul operației, va apărea doar demnitatea.

Pericol de incendiu al polistirenului expandat

Pericol de incendiu al spumei de polistiren netratate

Spuma de polistiren nemodificat (clasa de inflamabilitate G4) este un material inflamabil, a cărui aprindere poate apărea din flacăra chibriturilor, o torță, din scântei de sudură autogene. Polistirenul expandat nu se aprinde dintr-un fir de fier calcinat, o țigară aprinsă și scântei generate în punctul de oțel [35]. Polistirenul expandat se referă la materialele sintetice care se caracterizează prin inflamabilitate crescută. Este capabil să stocheze energia dintr-o sursă externă de căldură în straturile de suprafață, răspândind focul și inițierea intensificării focului [36].

Punctul de aprindere al polistirenului expandat variază de la 210 ° C la 440 ° C, în funcție de aditivii folosiți de producători [37] [38]. Temperatura de aprindere a unei modificări specifice a spumei de polistiren este determinată în conformitate cu clasa de certificare.

Când polistirenul expandat convențional (clasa de inflamabilitate G4) se aprinde, se dezvoltă într-un timp scurt o temperatură de 1200 ° C [35]; când se utilizează aditivi speciali (ignifugi), temperatura de ardere poate fi redusă în funcție de clasa de combustie (clasa de inflamabilitate G3) ). Arderea polistirenului expandat are loc cu formarea fumului toxic de diferite grade și intensitate, în funcție de impuritățile adăugate polistirenului expandat pentru a reduce generarea de fum. Emisia de fum a substanțelor toxice este de 36 de ori mai mare ca volum decât cea a lemnului.

Combustia polistirenului expandat obișnuit (clasa de inflamabilitate G4) este însoțită de formarea de produse toxice: cianură de hidrogen, bromură de hidrogen etc. [39] [40].

Din aceste motive, produsele din spumă de polistiren netratată (clasa de inflamabilitate G4) nu au certificate de omologare pentru utilizare în lucrări de construcții.

Producătorii folosesc polistiren expandat modificat prin aditivi speciali (ignifugi), datorită cărora materialul are diferite clase de aprindere, combustibilitate și generare de fum.

Astfel, cu instalarea corectă, în conformitate cu GOST 15588-2014 „Plăci termoizolante din polistiren spumant. Condiții tehnice ", polistirenul expandat nu reprezintă o amenințare pentru siguranța la incendiu a clădirilor. Tehnologia „fațadei umede” (WDVS, EIFS, ETICS), care implică utilizarea polistirenului expandat ca izolație în anvelopa clădirii, este utilizată pe scară largă în construcții.

Spumă de polistiren modificată pentru siguranță la incendiu

Pentru a reduce pericolul de incendiu al polistirenului expandat, atunci când acesta este primit, i se adaugă substanțe ignifuge. Materialul rezultat se numește spumă de polistiren auto-stingibil (clasa de inflamabilitate G3) și este indicat de un număr de producători ruși cu o literă suplimentară "C" la sfârșit (de exemplu, PSB-S) [41].

În data de 01.01.2009, a intrat în vigoare o nouă lege federală FZ-123 „Reglementări tehnice privind cerințele de siguranță la incendiu”. Metodologia pentru determinarea grupului de inflamabilitate a materialelor de construcție combustibile sa schimbat. Și anume, la articolul 13, paragraful 6, a apărut o cerință care exclude formarea de picături de topitură în materiale cu un grup G1-G2 [42]

Având în vedere că punctul de topire al polistirenului este de aproximativ 220 ° C, atunci toate încălzitoarele pe bază de acest polimer (inclusiv spuma de polistiren extrudat) din 01.05.2009 vor fi clasificate cu un grup de inflamabilitate nu mai mare de G3.

Înainte de intrarea în vigoare a Legii federale 123, grupul de mărci de inflamabilitate cu adăugarea de substanțe ignifuge a fost caracterizat drept G1.

O scădere a combustibilității polistirenului expandat în cele mai multe cazuri se realizează prin înlocuirea gazului combustibil pentru „umflarea” granulelor cu dioxid de carbon [43].

Tipuri de polistiren expandat

Proliferarea PPP a fost un răspuns la o cerere de izolare care poate reține în mod eficient căldura în clădirile construite din materiale de construcție tradiționale. În orașele mari, iarna se cheltuiesc sume uriașe de bani pentru încălzirea clădirilor. Iar emisiile provenite de la centralele termice duc la o deteriorare semnificativă a situației de mediu.

Dintre multe domenii, una dintre cele mai reușite a fost utilizarea polistirenului expandat obținut prin spumarea polistirenului atunci când este prelucrat în prezența temperaturilor ridicate.

Materialul final este sub formă de granule, al căror diametru variază de la 2 la 8 mm, care sunt sinterizate împreună atunci când sunt expuse șocului cu abur.

Ca rezultat, s-a învățat un material cu care numai vata minerală se poate compara în ceea ce privește proprietățile de izolare termică. Este interesant să comparați PPP cu alte materiale.

O foaie de material gros de 10 cm poate înlocui:

• 400 cm de beton greu;
• 150 cm de cărămizi de construcție;
• 100 cm beton lut expandat;
• 60 cm beton celular;
• Lemn de pin de 40 cm.

De asemenea, datorită prezenței porilor închisi în structura materialului, acesta reflectă perfect sunetul, prin urmare este adesea folosit ca izolare fonică.

În funcție de tehnologia de producție, polistirenul expandat este împărțit:

• pe polistiren expandat fără presă (PSB);
• polistiren expandat presat (PS);
• spumă de polistiren extrudat (EPS).

Aceste tipuri au unele diferențe nu numai în tehnologie, ci și în caracteristici. Prin urmare, domeniile lor de aplicare diferă, de asemenea.

Note (editați)

1. Kabanov V.A. și alții.
   vol. 2 L - Fibre de polinoză // Enciclopedia polimerilor. - M.: Enciclopedia sovietică, 1974. - 1032 p. - 35.000 de exemplare.
2. Brevetul francez nr. 668142 (Chem. Abs. 24, 1477, 1930).
3. Brevetul german nr. 644102 (Chem. Abs, 31, 5483, 1937)
4. Berlin A. An. Bazele producției de materiale plastice umplute cu gaz și elastomeri. - M.: Goskhimizdat, 1956.
5. Chukhlanov V. Yu., Panov Yu. T., Sinyavin A. V., Ermolaeva E. V. Materiale plastice umplute cu gaz. Tutorial. - Vladimir: Editura Universității de Stat Vladimir, 2007.
6. Kerzhkovskaya EM Proprietăți și aplicarea spumei PS-B.- L: LDNTP, 1960.
7. Andrianov RA Calități noi de polistiren expandat. Industria materialelor de construcție din Moscova. - Numărul nr. 11. - M.: Glavmospromstroimaterialy, 1962.
8. Brevetul Republicii Federale Germania nr. 92606 din 04/07/1955.
9. Discuție și acțiuni posibile cu privire la interzicerea utilizării containerelor de alimente din polistiren expandat (EPS) (Ediția studiului) // 18 decembrie 2012.
10. INSTRUMENTE DE POLITICĂ PENTRU REDUCEREA IMPACTULUI DE O SINGURĂ UTILIZARE, PORTULUI SACURI DIN PLASTIC ȘI AMBALAJUL ALIMENTAR EPS // Raport final 2 iunie 2008
11. Nguyen L. O evaluare a politicilor privind interzicerea produselor alimentare din polistiren .// San Jose State University 10.01 / 2012
12. S8619 Interzice unităților alimentare să folosească recipiente de unică folosință de unică folosință din spumă de polistiren expandat începând cu 01.01.15.
13. GOST 15588-2014 „Plăci termoizolante din polistiren. Condiții tehnice ". Intrat în vigoare la 01.07.2015
14. GOST R 53786-2010 „Sisteme de fațadă termoizolante compozite cu straturi exterioare de tencuială. Termeni și definiții"
15. GOST R 53785-2010 „Sisteme de fațadă termoizolante compozite cu straturi exterioare de tencuială. Clasificare"
16. SCRISOARE a Comitetului de stat pentru construcții al Federației Ruse N 9-18 / 294, GUGPS al Ministerului Afacerilor Interne al Federației Ruse N 20 / 2.2 / 1756 din 18.06.1999 "PRIVIND ISOLAREA PERETELILOR EXTERNE ALE CONSTRUCȚIILOR"
17. Scrisoare din partea FGBU VNIIPO EMERCOM din Rusia din data de 07.08.2014 nr. 3550-13-2-02
18. REGULAMENT TEHNIC DE DREPT FEDERAL PRIVIND CERINȚELE DE SIGURANȚĂ LA INCENDII din 22.07.2008 nr. 123-FZ
19. Bjorvika
20. Mobilier de designer din polistiren - constructiv și accesibil
21. Roboți din polistiren
22. Pavlov V.A. Polistiren expandat. - M.: „Chimie”, 1973.
23. Khrenov A.E. Migrația impurităților dăunătoare din materialele polimerice în timpul construcției de structuri subterane și stabilirea comunicațiilor. - Nr. 7. - 2005.
24. Egorova EI, Koptenarmusov VB Fundamentele tehnologiei materialelor plastice din polistiren. - Sankt Petersburg: Himizdat, 2005.
25. Tabelul densității, conductivității termice și permeabilității la vapori a diferitelor materiale
26. Tabelul densității, conductivității termice și permeabilității la vapori a diferitelor materiale: Repararea și mobilarea unui apartament, construirea unei case - răspunsurile mele la întrebări
27. Semenov SA Distrugerea și protecția materialelor polimerice în timpul funcționării sub influența microorganismelor // Disertație pentru gradul de doctor în științe tehnice, Academia Rusă de Științe Institutul de Fizică Chimică. N. N. Semenova. - M., 2001.
28. Atiq N. Biodegradabilitatea materialelor sintetice din polistiren și polistiren din izolate fungice // Departamentul de microbiologie Universitatea Quaid-i-Azam, Islamabad, 2011.
29. Naima Atiq T., Ahmed S., Ali M., Andleeb S., Ahmad B., Geoffery R. Izolarea și identificarea bacteriilor biodegradabile din polistiren din sol.//African Journal of Microbiology Research Vol. 4 (14), pp. 1537-1541, 18 iulie, 2010.
30. Richardson N. Beurteilung von mikrobiell befallenen Materialien aus der Trittschalldämmung // AGÖF Kongress Reader septembrie 2010.
31. Hed G. Estimări ale duratei de viață a componentelor clădirii. München: Hanser. Raport TR28: 1999. Gävle, Suedia: Royal Institute of Technology, Centre for Built Environment, Stockholm, 1999. - P. 46.
32. Raport de încercare nr. 225 din 25.12.2001. NIISF RAASN. Laborator de testare pentru măsurători termofizice și acustice)
33. ↑ 12
    Polistiren expandat - Proprietăți. 4108.ru. Adus la 10 aprilie 2016.
34. Emmanuel NM, Buchachenko AL Fizica chimică a îmbătrânirii și stabilizarea polimerilor. - M.: Nauka, 1982.
35. ↑ 12
    OCT 301-05-202-92E „Polistiren expandabil. Condiții tehnice. Standard industrial "
36. Guyumdzhyan P.P., Kokanin S.V., Piskunov A.A. Despre pericolul de incendiu al spumei de polistiren pentru construcții // Pozharovzryvoopasnost. - T. 20, nr. 8. - 2011.
37. Proces-verbal nr. 255 din 28.08.2007 pentru controlul identificării materialului din polistiren expandat PSB-S 25 FGU VNIIPO EMERCOM din Rusia
38. Kodolov V.I. Inflamabilitatea și rezistența la foc a materialelor polimerice. M., Chimie, 1976.
39. Toxicitatea produselor de ardere ale polimerilor sintetici. Informații despre sondaj. Seria: materiale plastice polimerizate. - NIITEKHIM, 1978.
40. Toxicitatea produselor volatile din cauza expunerii termice la materialele plastice în timpul prelucrării. Seria: materiale plastice polimerizate. - NIITEKHIM, 1978.
41. Evtumyan A.S., Molchadovsky OI Pericol de incendiu al materialelor termoizolante din polistiren expandat. Siguranța privind incendiile. - 2006. - Nr. 6.
42. Legea federală din 22.07.2008 N 123-FZ (modificată la 03.07.2016) „Reglementări tehnice privind cerințele de siguranță la incendiu” (rusă) // Wikipedia. - 12.03.2017.
43. Cerințe de bază privind siguranța la incendiu - sisteme de izolație termică