Свойство пенопласта

Пенопласт. Виды и применение. Свойства и особенности. Как выбрать

Пенопласт – это газонаполненный ячеистый утеплитель, полученный в результате вспенивания полимерного сырья. Материал отличается плавучестью, легкостью и простотой обработки. Он не подвержен гниению, поражению плесенью, грибками.

Виды пенопласта в зависимости от материала производства

Получение пенопласта возможно из различных материалов. Вне зависимости от его происхождения, утеплитель практически полностью состоит из воздуха.

Налажено промышленное производство пенопласта из нескольких видов сырья:

• Полистирол.
• Полиэтилен.
• Поливинилхлорид.
• Полиуретан.

Полистирольный пенопласт отличается достаточно высокой плотностью. Он состоит из скрепленных между собой шариков одинакового диаметра. Его часто используют для производства упаковки бытовой техники, а также утеплителя для сооружений и коммуникаций. Его укладывают для снижения теплопотерь стен, потолков и полов. Под пенопластом обычно подразумевается именно данный материал, полученный путем вспенивания полистирола.

Гораздо реже встречаются пенопласты из полиэтилена, поливинилхлорида и полиуретана. Изделия из полиэтилена имеют мягкую поверхность. Такой материал используется в качестве упаковки для пищевых продуктов, в частности печенья, зефира и других продовольственных товаров, которые могут потерять товарный вид при транспортировке. Пенопласт из ПВХ – это утеплитель для инженерных коммуникаций, а также потолков и крыш в непосредственной близости к электропроводке. Он не горит и плохо плавится, поэтому стоит на порядок дороже. Пенопласты из полиуретана самые эластичные. После сдавливания они возвращаются в первоначальную форму, поэтому используются в качестве мягкого наполнителя для производства мебели.

Где применяется пенопласт

Благодаря дешевизне, материал имеет очень широкое распространение. Его используют при строительстве и изготовлении:

• Морских и речных судов.
• Спасательных жилетов и нагрудников.
• Плавающих рыболовных снастей.
• Медицинской тары.
• Демпферной упаковки для транспортировки бытовой техники.
• Моделей для литья металлов.

Для применения в перечисленных направлениях пенопластовые изделия производятся в необходимой форме, поэтому имеют узкоспециализированное назначение. К примеру, изделия для упаковки бытовой техники делаются по габаритам определенной модели стиральной машины, холодильника и т.д. После использования по назначению они непригодны к повторному применению. Такая упаковка может быть направлена на переработку.

Наиболее распространенным вариантом использования пенопласта является изготовление утеплительных плит. Они делаются различного размера и толщины. Сечение листов обычно составляет от 1 до 10 см. Габариты плит для утепления редко превышают размер 1х1 м.

Свойства материала

Благодаря пористой структуре и материалу изготовления, пенопласт обладает рядом ценных качеств:

• Эффективная теплоизоляция.
• Срок службы не менее 50 лет.
• Устойчивость к возгоранию.
• Малая масса.

Поскольку материал почти на 98% состоит из пузырьков воздуха, он препятствует теплообмену. Его используют в качестве теплоизолятора для утепления жилых и нежилых зданий, инженерных коммуникаций, автотранспорта. Все виды пенопласта совместимы с подавляющим большинством стройматериалов. В частности плиты для утепления можно штукатурить, шпаклевать и красить. Существуют минимальные ограничения по сочетанию с другими материалами. К примеру, полистирольные плиты растворяются в ацетоне.

Очень важным показателем эффективности применения пенопласта является его долговечность. Срок его службы до момента распада составляет не менее 50 лет. Продолжительная эксплуатация возможна только при полной защите изделий от проникновения солнечных лучей. При этом для пенопласта не важен температурный режим. Он может постоянно находиться как в холоде, так и жаре. При этом изделия не терпят механического воздействия. Они могут быть повреждены птицами или грызунами.

В состав пенопластов входят антипирены, что наделяет их пожароустойчивостью. Добавки препятствуют возгоранию при воздействии открытого огня. Однако при воздействии пламени все виды пенопласта, кроме поливинилхлоридного, начинают плавиться, теряют форму и в дальнейшем нуждаются в замене.

Важное достоинство пенопласта в малой массе. Материал практически ничего не весит. Это позволяет его использовать для утепления старых ветхих сооружений, фундамент в которых не рассчитан на дополнительные нагрузки. Также пенопласт применяют в качестве наполнителя при строительстве судов. Поскольку плотность материала меньше плотности воды, то он имеет высокую плавучесть. Даже небольшой отрезок утеплителя способен удерживать на воде взрослого человека. Профессиональные спасательные жилеты и нагрудники заполнены именно пенопластом.

Несмотря на пористую структуру, утеплительный слой из пенопласта не является эффективным звукоизолятором. В связи с этим его применение с целью подавления проникновения шумов нецелесообразно. В этом плане пенопластовые плиты уступают минеральной и базальтовой вате.

Неоспоримым преимуществом пенопласта является удобство его монтажа. Для работы с материалом не требуется наличие специализированного инструмента. Его резка выполняется обычным монтажным и даже кухонным ножом. Также возможно проводить раскрой электролобзиком, ножовкой по дереву. Однако при использовании острого монтажного ножа при распиле образовывается минимальное количество пыли и вырванных шариков. При резке пенопласта трение инструмента об утеплитель сопровождается характерным неприятным скрипом.

Непосредственная фиксация пенопласта возможна путем использования клеящих материалов, таких как специализированные цементные составы, жидкие гвозди, клей пена. Для механической фиксации применяются дюбель грибки. Последние имеют большую шляпку в виде зонтика, поэтому обеспечивают большую площадь контакта с пенопластом. Это исключает вырывание утеплителя.

Критерии выборов пенопласта по плотности в зависимости от значения

Покупая пенопласт можно легко ошибиться, поскольку материал предлагается в широком диапазоне плотности и размера. Что касается ошибки с выбранными габаритами, то она не столь критична, поскольку плиты утепления легко подрезаются. Главным критерием при покупке пенопласта выступает именно его плотность.

При использовании материала в качестве утеплителя под вагонку или гипсокартон достаточно плотности 15 кг/м³. Внешняя оболочка делает этот недостаток некритичным. Для утепления фасадов требуется более плотная плита, как минимум 25 кг/м³. Она достаточно твердая и устойчивая к механическим повреждениям, поэтому может сверху штукатуриться с использованием армирующей сетки. Плотность 35 кг/м³ и выше помимо теплоизоляционных качеств дает звукоизоляцию, хотя и не столь выраженную, как у минеральной ваты.

Пенопласт продается в упаковке, состоящей из нескольких плит. Они располагаются вплотную друг другу, поэтому образовывают куб или параллелепипед. Благодаря такой форме путем измерения габаритов упаковки можно определить фактический объем утеплителя в кубических метрах. После взвешивания рассчитывается точный показатель плотности материала. Зачастую информация об этом на упаковке не всегда соответствует действительности, поэтому нуждается в проверке.

Особенности использования пенопласта как утеплителя

Для утепления чаще всего используются плиты сечением 5 и 10 см. Для экономии полезного пространства при утеплении стен они закрепляются со стороны фасадов. Также возможна закладка листов пенопласта между лагами пола, межэтажного перекрытия, крыши. Наиболее технически сложным является утепление фасадов, поскольку подразумевает крепление материала на вертикальной поверхности и его дальнейшее оштукатуривание.

Для предотвращения срыва плит под ветровой нагрузкой требуется их надежное закрепление, поэтому помимо клеящих составов рекомендовано проводить и механическое крепление путем установки дюбель грибков. Они загоняются по четырем углам плиты, а также по центру. Количество креплений зависит от размера плиты. Шляпки дюбелей частично погружаются в утеплитель. Листы пенопласта плотно состыковываются между собой, перед этим на их торцы наносится монтажная пена, которая заполняет стыки и препятствует образованию мостиков холода.

Более сложным и эффективным является использование в качестве утеплителя двух слоев пенопласта толщиной по 5 см, чем одного на 10 см. Применение двухслойного пенопласта позволяет проводить укладку второго слоя со смещением, закрывая тем самым предыдущий стык.

Для оштукатуривания пенопласта применяются специализированные цементные составы. Стандартная цементно-песчаная штукатурка имеет плохую адгезию, поэтому ее применение недопустимо. Для лучшего прилипания штукатурки пенопласт можно поцарапать гвоздем или саморезом. Такое решение возможно только на плотном пенопласте.

Штукатурка наносится тонким слоем, после чего к ней приклеивается фасадная армирующая стеклосетка. Ее плотность составляет не менее 120-150 г/м². Сетка приглаживается шпателем и вдавливается в штукатурку. После этого наносится дополнительный слой штукатурки в несколько миллиметров. Это позволяет закрыть следы от крепежа и стыки сетки. После высыхания поверхность закрашивается фасадной краской.

Производство вспененных пластмасс

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

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

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

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

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.

Свойства

Габариты листа, в частности, его толщина, а также плотность являются одними из главных показателей, на основании которых делается выбор материала.

Основные характеристики и свойства утеплителя

Плотность

Данный параметр представляет собой соотношение веса к объему, соответственно, единицы измерения – кг/куб. м. Чем более высокой является плотность пенопласта, тем он будет тяжелее. А вес изделия – один из факторов, формирующих стоимость изделия. Соответственно, чем больше плотность и вес, тем дороже будет стоить утеплитель.

Пенопласт имеет 4 марки плотности: М15, М25, М35, М50. Выше марка — больше плотность, больше плотность — выше теплоизоляция.

Если рассматривать влияние данного параметра на показатель теплопроводности, то прямой связи не наблюдается. Основа пенопласта – воздухонаполненные закрытые ячейки. Повышение плотности может лишь незначительно изменить показатель теплопроводности (на десятые доли) из-за уплотнения гранул. В целом же общая структура материала остается неизменной, а значит, не меняется и его способность удерживать тепло.

Существуют разные марки утеплителя на основе полистирола: с обозначением 15, 25, 35 и 50. Значения соответствуют толщине листа. Дополнительно могут указываться некоторые буквы: А, Н, Ф, Р, Б, С, что определяет способ изготовления или специфические свойства.

Габариты

Стандартные размеры пенопласта:

• 1,0х1,0 м;
• 1,0х0,5 м;
• 2,0х1,0 м.

Толщина утеплителя варьируется в пределах от 10 до 100 мм с определенным шагом: 10 мм; 20 мм; 30 мм; 40 мм; 50 мм и 100 мм. Чем больше значение данного параметра, тем дороже он обойдется. На прочностные характеристики толщина не влияет, если только не рассматривается материал с высокой плотностью.

Свойства пенопласта

Теплопроводность

При строительстве зданий и сооружений применение пенопласта трудно переоценить. Ведь теплопроводность этого материала намного меньше, чем того же керамзита или дерева. Поэтому неудивительно, что его очень часто используют в качестве изоляционного материала.

Например, если сравнивать такое свойство, как теплопроводность, то кирпичная кладка будет значительно проигрывать пенопласту. Потому что 14 см пенопласта по теплопроводности будет равна 245 см кладки из кирпича. Неплохой результат, не правда ли? Таким образом, данный материал не только гарантированно сохранит тепло в доме, но и значительно сэкономит расходы на отопление и обогрев помещений.

Звукоизоляция

Кроме того, за счет пористой структуры плит пенопласт очень хорошо справляется с изоляцией от разных шумов. Но для улучшения свойств подавления шума нужно учитывать, чем толще плиты пенопласта, тем будет лучше эффект.

Экологичность и устойчивость к химическим воздействиям

Неоспоримым достоинством пенопласта будет также и то, что этот материал очень устойчив к различным вредным химическим воздействиям. При использовании пенопласта можно не опасаться развития различного вида плесени, в том числе грибков. А его противопожарные и влагостойкие свойства уже давно заслужили ему большую популярность.

Долговечность

При всем этом материал считается очень долговечным. Если его использовать при строительстве дома или загородного участка, то сроки его эксплуатации достигают от 20 до 50 лет. В зависимости от вида пенопласта, он даже способен выдерживать некоторые механические нагрузки, при этом, практически, не подвергаясь деформации.

Простота укладки

С точки зрения его применения, то даже очень большие плиты достаточно легки. Поэтому технология укладки пенопласта проста, удобна и не отнимает много времени и сил.

Теплоизоляция пенопласта

И всё же основным свойством этого газополимерного материала является его низкая теплопроводность. Как известно из курса физики, самым лучшим теплоизолятором является сухой воздух. А пенополистирол на девяносто восемь процентов состоит из воздуха. Так, коэффициент теплопроводности СПБ-С25 составляет всего 0,039 единиц.

Для наглядности «Двенадцатисантиметровая стена» из такого материала, заменит четырёхметровый железобетонный монолит, или стенку в восемь с половиной кирпичей, или же полуметровый бревенчатый сруб. Не правда ли впечатляет теплоизоляция пенопласта? Не стоит, поэтому удивляется, почему пенопласты заслуженно считаются лучшими теплоизоляционными материалами, и используются не только для утепления жилых и промышленных объектов, но и для изготовления холодильных камер, термосов, инкубаторов и прочих изделий, где нужна низкая теплопроводность.

Биологические свойства пенопласта

Пенопласт относится к группе строительных материалов, которые не поддаются воздействию микроорганизмов. Из-за слабого водопоглощения на поверхности пенопласта очень медленно образуется плесень. Грибковые поражения пенополистирола можно наблюдать лишь в очень влажных помещениях с отсутствующей вентиляцией.

В отличие от бумаги или древесины, пенопласт не разрушается при появлении плесени, а ее налеты можно легко очистить с поверхности вручную. Деструкция утеплителя, наблюдаемая на протяжении длительного времени, связана не с биологическими факторами, а с действием ультрафиолета, тепла и кислорода воздуха.

Марки пенопласта в зависимости от плотности и их применение

Цифры в маркировке пенопласта обозначают его плотность, чем больше цифра тем больше плотность.

Пенопласт марки ППТ-10 применяется для:

• утепления строительных бытовок, вагончиков и контейнеров;
• теплоизоляции водопроводных труб (защита их от замерзания и повышение сроков эксплуатации).

Пенопласт марки ППТ-15 применяется для:

• звуко и теплоизоляции внутренних стен;
• утепления балконов и лоджий;
• утепления домов, квартир и других помещений;
• звукоизоляции и утепления конструкций, не испытывающих значительных механических нагрузок;
• теплоизоляции водопроводных труб (защита их от замерзания и повышение сроков эксплуатации).

Пенопласт марки ППТ-20-А применяется для:

• теплоизоляции фасадов зданий;
• изготовления декоративных и отделочных материалов.

Пенопласт марки ППТ-25 применяется для:

• звуко и теплоизоляции внутренних и наружных стен;
• теплоизоляции фундаментов и полов;
• теплоизоляции чердачных перекрытий и потолков;
• звуко и теплоизоляции мансардных помещений и крыш;
• утепления балконов и лоджий, фасадов домов и квартир;
• изготовления конструкций многослойных панелей (в том числе и железобетонных);
• обустройства подъездных площадок, обогреваемых дорожек, автомобильных боксов, стоянок автомобилей;
• гидро и теплоизоляции подземных коммуникаций;
• защиты грунтов от вспучивания и промерзания;
• теплоизоляции водопроводных труб;
• теплоизоляции канализационных стоков;
• укрепления откосов бассейнов, спортивных площадок, цветочных газонов.

Пенопласт марки ППТ-35 применяют:

• для внутренней и наружной звуко и теплоизоляция стен;
• для звуко и теплоизоляция фундаментов и полов;
• для звуко и теплоизоляция мансардных помещений и крыш;
• для утепления фасадов квартир и домов, лоджий и балконов;
• при обустройстве полов и стен холодильных камер в многоэтажных холодильниках;
• для теплоизоляции обогреваемых грунтов, вентилируемых подпольев в автомастерских;
• при прокладывании или реконструкции автомобильных дорог в условиях заболоченной местности и подвижных грунтов;
• при монтаже холодильного оборудования (вагоны-рефрижераторы, морозильные установки) и холодоизоляции складских помещений;
• для защиты оснований от промерзания и повышения их прочности при строительстве автомобильных трасс и взлётно посадочных полос;
• при прокладке и ремонте железнодорожных веток (защита от мороза, предохранение от перекосов и проседания дорог на заболоченных грунтах);
• для покрытия грунта в процессе укрепления уступов мостов и откосов насыпей.

Маркировка пенопласта дополняется условными буквенными обозначениями:

• А — плита с ровными краями в форме параллелепипеда;
• Б — плита имеет края в виде L-кромки;
• Р — плита, вырезанная по наружному размеру горячей струной;
• Ф — плита, изготовленная по наружному размеру в специальной форме;
• Н — плита пенопласта, предназначенная для наружного использования.

Приводим пример, как выглядит маркировка пенопласта:
ППТ-35-Н-А-Р 1000х500х50мм.

• Виды пенопласта в зависимости от плотности, технологии изготовления, формы и размера листа

Физико-механические свойства

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

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

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

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

Прочность на сжатие

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

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

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

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

Стойкость к образованию грибков

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

Средний срок службы пенопласта — не менее 50 лет.