+38 (044)  207-53-06

info@ecotherm-est.com

Главная Статьи Пенополистирол: история, основные термины и цифры

Пенополистирол: история, основные термины и цифры

18 Марта 2013

Одной из наиболее острых проблем сегодняшнего дня Украины и всего мира является проблема энергосбережения - ведь добываемые топливные ресурсы имеют свойство исчерпываться, а плата за потребляемую людьми энергию ощутимо растет с каждым годом. Именно поэтому в наше время теплосберегающие технологии стали приоритетом на рынке современного строительства.

ВАЖНО: до 70 % тепловой энергии, получаемой зданием, отдается в атмосферу.

Целые города светятся в инфракрасных лучах и зимой, и летом. В США при расчете на 1 м2 жилья теплопотери составляют в среднем 30 гКл, в Германии – от 40 до 60. В странах бывшего СНГ теплопотери составляют около 600 гКл на 1 м2!!! 70 % тепловой энергии из каждого здания и до 40 % из трубопроводов уходит в атмосферу. То есть из 10 вагонов угля – 7 идут только на обогрев атмосферы!

Безусловно, цифры впечатляющие, и во многих странах мира развернулись широкомасштабные работы по улучшению уровня тепловой защиты зданий. Результатом стало стремительное развитие производства теплоизоляционных материалов. А главное - начали создаваться все новые системы утепления зданий с помощью пенополистирольных плит. Так как пенопласт – наиболее эффективный, надежный, экологически безопасный и экономичный материал для утепления – ему мы и посвятим наш обзор.

О материале

Все чаще и чаще в развитых странах мира для утепления фасадов применяют пенополистирольные плиты. Жители настолько высоко оценили все преимущества пенополистрирола, как строительного материала, что в этих странах им не только утепляют здания, но и строят целые дома из пенополистирольных термоблоков.

Интернет - ресурсы «пестрят» множеством кардинально противоположных (как негативных, так и положительных) отзывов о теплоизоляционных материалах класса пенопластов. Однако это ничего не меняет в том объективно признанном факте, что пенополистирольные плиты (или пенопласт) – лидирующий продукт среди продаж теплоизоляционных материалов. Причина этому очевидна: никакой другой утеплитель не сможет превзойти пенопласт по теплосберегающим качествам и, конечно же, по стоимости. Как показывают множество опытов и экспериментальных исследований, утепление зданий пенопластом – это самый действенный способ повышения энергоэффективности зданий и сооружений.

При относительно небольших расходах применение пенопласта для термоизоляции позволяет существенно повысить уровень комфортного климата в помещении, а также тепло- и звукоизоляционный параметры жилых и производственных зданий.

Скептики и критики пенопласта в один голос закричали бы «Нет!» на все высказанные выше утверждения. Ведь материалы класса пенопластов обладают повышенной горючестью! Они вредны для здоровья, так как во время горения выделяют токсические вещества, а это так опасно. Кроме того, материал хрупкий, токсичный, не «дышит», что является почему-то для многих показателем.

Но, как говорится, пенопласт пенопласту или пенополистирол пенополистиролу РОЗНЬ!!!

Давайте разберемся вместе!

Мы изложим объективные данные в отношении фактов и некоторых заблуждений, связанных с пенополистиролом и пенополастом. А затем… Затем каждый из Вас – мудрых хозяев своих бюджетов и домов - сам сделает свои выводы и примет самые разумные и оптимальные для себя решения.

Сначала термины: стирол, полистирол, пенополистирол и пенопласт? Здесь надо чуть углубится в историю.

В 1831 году французский химик Бонастр (M.Bonastre) в ходе сухой перегонки стиракса, полученного из бальзама восточного сладкого эвкалипта (Liquidambar orientalis) выделил незнакомую бесцветную жидкость легче воды, с характерным сладковатым запахом. По праву первооткрывателя он дал название новому веществу – стирол. А восьмью годами позже – в 1839 году - немецкий аптекарь Эдуард Симон (Eduard Simon), в попытках дистиллировать стирол нагреванием на воздухе случайно обнаружил, что тот необратимо превращается в вязкий сироп. Хотя объяснение этому Симон найти не смог, все же именно ему приписывают честь получения полистирола - первого высокомолекулярного соединения, синтезированного человеком. Подытожим: полистирол — это продукт полимеризации стирола.

В 20-х годах XX в. немецким химиком Германом Штаудингером было сделано эпохальное открытие — нагрев стирола вызывает цепную реакцию, в ходе которой образуются длинные цепочки макромолекул. Именно открытие Штаудингера привело к производству полимеров и пластмасс, за что в 1953 году он и получил Нобелевскую премию.

Первый синтез стирола был выполнен исследователями американской компании «The Dow Chemical Company», а коммерческое производство полистирола одними из первых запустили специалисты компании «BASF»: в 1930 году ее инженеры разработали технологию производства полимеризированного стирола (полистирола). В 1949 году «BASF» получила патент на производство шариков из полистирола, вспененных пентаном (сама идея этого изобретения принадлежит инженеру-химику Фрицу Штясны). На основе этого патента в 1951 году «BASF» начинает промышленное производство теплоизолятора под торговой маркой «Styropor», который выпускается и по сей день.

Итак, пенополистирол – это, по сути, вспененный полистирол – вспененный полимер вещества стирола. Пенополистирол - твердое, упругое, бесцветное вещество. Он состоит из шариков, каждый из которых построен из десятков тысяч ячеек, наполненных воздухом. Воздух, заключенный в ячейках, не может перемещаться, а ведь известно, что неподвижный воздух является лучшим изолятором. Воздух составляет не менее 98% объема пенополистирола. То есть, для изготовления цельной изоляционной плиты необходимо всего 2% сырья. Процесс производства: полистироловые шарики наполняются пентаном (чистым углеводородом), который является вспенивающим фактором, а затем подогреваются паром. В процессе подогрева пентан переходит в летучее состояние и расширяется. Под давлением расширяющегося пентана шарики полистирола тоже расширяются, в результате чего образуются уже знакомые нам пенополистироловые шарики, которые увеличили свой объем минимум в 50 раз. Ячейки в каждом шарике наполняются воздухом и приобретают упругость, а затем склеиваются под действием пара. В результате образуется легкий, однородный, устойчивый к сжатию и сохраняющий свои размеры, изоляционный материал. В зависимости от интенсивности и роста шариков определяется плотность материала: 15, 25, 35, 50. После завершения этого процесса готовые плиты режутся на листы толщиной 20, 30, 40, 50, 100 мм.

Отчего же пенополистирол нередко называют пенопластом. Нет никакой ошибки – ведь пенопласт – это целый класс пластических масс, исходным сырьем для которых является тот или иной полимер. В случае пенополистирольных плит исходным сырьем вступает уже известный нам полистирол. Поэтому абсолютно верно называть пенополистирольные плиты пенопластом или пенополистирольным пенопластом.

Воздух в объеме пенополистирольного пенопласта составляет не менее 98%. То есть, для изготовления цельной изоляционной плиты необходимо всего 2% сырья. Процесс производства: полистироловые шарики наполняются пентаном (чистым углеводородом), который является вспенивающим фактором, а затем подогреваются паром. В процессе подогрева пентан переходит в летучее состояние и расширяется. Под давлением расширяющегося пентана шарики полистирола тоже расширяются, в результате чего образуются уже знакомые нам пенополистироловые шарики, которые увеличили свой объем минимум в 50 раз. Ячейки в каждом шарике наполняются воздухом и приобретают упругость, а затем склеиваются под действием пара. В результате образуется легкий, однородный, устойчивый к сжатию и сохраняющий свои размеры, изоляционный материал. В зависимости от интенсивности и роста шариков определяется плотность материала: 15, 25, 35, 50. После завершения этого процесса готовые плиты режутся на листы толщиной 20, 30, 40, 50, 100 мм.

 

Технологии производства пенополистирола

По технологии производства изделия из пенополистирола делятся на 2 группы:

1) вспененный полистирол: в процессе производства гранулы пенополистирола спекаются под воздействием высоких температур в формах, которые и создают изделие;

2) экструдированный полистирол: в процессе производства гранулы полистирола смешиваются со вспенивающим ингредиентом при повышенных температурах. Полученная масса выдавливается через экструдер.

 

Какие виды пенополистирола сейчас представлены на рынке:

1) ПС - прессовый пенополистирол

2) ПСБ - беспрессовый суспензионный пенополистирол

3) ПСБ-С - пенополистирол суспензионный беспрессовый самозатухающий

4) ЭПС - Экструзионный (Экструдированный) пенополистирол

Все эти разновидности имеют одинаковый химический состав основного полимера – полистирола и могут различаться по химическому составу лишь добавками: парообразователями, пластификаторами, антипиренами и др. По своим физико-механическим и эксплуатационным свойствам все выше перечисленные разновидности пенополистирола настолько различны, что имеет смысл говорить о совершенно самостоятельных разновидностях ячеистых пластмасс, хоть и изготовленных из одного исходного полимера — полистирола.

 

Прессовый пенополистирол ПС

Прессовый пенополистирол изготавливается путем прессовки полистирольных шариков. Он намного прочнее, чем беспрессовый, так как сцепление шарика при таком производстве значительно плотнее. Стоит отметить, что такая технология влечет за собой большие затраты и, как показывает опыт, не совсем целесообразна. В наше время прессовый пенополистирол производится исключительно для военных нужд. А пенополистирол этого типа входит в состав оружия массового поражения «Напалм B». В Украине аналогов ПС нет!


Беспрессовый пенополистирол (ПСБ или Пенополистирол Суспензионный Беспрессовый)

Технология производства беспрессового вспененного полистирола гораздо менее затратна и намного шире распространена. Причем, качественный пенополистирол типа ПСБ легко отличить от некачественного. В изломе качественного ПСБ шарики одинакового размера, они прочно соединёны друг с другом, излом идет, как «по – живому». Если качество материала страдает, то наблюдается совсем другая картина: в разрезе шарики совершенно разного размера и линия разрыва идет по зоне их соприкосновения. Беспрессовый пенополистирол производится разной плотности от 15 до 50 кг/м3. Плотность материала определяет его прочностные характеристики и сферу применения. ПСБ низкой плотности применяют в качестве упаковки для бытовой техники, а более высокой - для утепления фасадов зданий и сооружений.

 

Беспрессовый самозатухающий пенополистирол

(ПСБ-С или Пенополистирол Суспензионный Беспрессовый Самозатухающий)

Это улучшенная подаробезопасная модификация ПСБ. Основное преимущество данного вида пенополистирола заключается в том, что он самозатухающий. Горючесть пенополистирола была снижена путем насыщения сырья противопожарными добавками — антипиренами. Более конкретно - гексабромциклододеканом. Такой пенополистирол подобен глыбе угля – его невозможно поджечь от спички или искры.

 

Экструдированный полистирол (ЭПС)

Экструдированный пенополистирол имеет однородную мелкоячеистую структуру, которая состоит из практически полностью закрытых ячеек. Его получают методом экструзии, в результате чего гранулы полистирола расплавляются и образуют однородную массу, которая затем заливается в форму. Такой способ производства пенополистирольных плит увеличивает стойкость материала к механическим нагрузкам, повышает его плотность, делает материал полностью водонепроницаемым, и продлевает срок службы конструкции.

 

Полемика вокруг пенополистирола

Давайте вернемся к утверждениям многих скептиков и критиков и разберем их состоятельность.

 1.Пенополистирол – горючий материал?

В целом, это так – ведь пенополистирол обладает органическим происхождением. Однако широко используемый в качестве термоизоляционного материала ПСБ-С лишен этой негативной характеристики. Его невозможно поджечь! Благодаря специальным антипиреновым добавкам материал обладает высокой стойкостью к воспламенению и свойством самозатухания. И именно эту разновидность стоит применять в строительстве.

2. Высокая токсичность материала?

Только подделки и полистирол кустарного производства могут быть токсичными, и то, если они содержат большие количества остаточного стирола. Хорошие производители этого материала имеют все необходимые сертификаты на производство продукции, где норма остаточного стирола составляет 0,1 %. А это - минимальный и безопасный процент для здоровья человека. Этот белоснежный, не чувствительный к влаге, материал не выделяет никаких опасных соединений. Он относится к мономатериалам, то есть состоит из материала одного типа, поэтому он идеален для 100% утилизации (recycling).


3. Пенополистирол хрупкий и не ударопрочный материал?

При правильно приложенных усилиях и большом желании Вы можете разбить кирпич, прогнуть металл... Отвечая на этот вопрос, надо смотреть глубже. Если мы говорим об утеплении, то пенополистирольная плита (ПП) – это частью инженерной конструкции, в которой ПП крепится к стене, затем наносится слой клея на который крепится армирующая сетка и наносится завершающее декоративное покрытие. И эта конструкция является очень прочной и стойкой к внешним воздействиям.


Информация к размышлению

 Основной недостаток по применению пенополистирола – низкая осведомленность о его неоспоримых преимуществах, как строительного материала.

Когда говорят, что лучше утеплять стены минеральной ватой или стекловолокном, что это здоровее и экологичней, то, как правило, всегда забывают уточнить тот факт, что эти утеплители также производятся и из вторсырья. И при их неправильной установке – если, к примеру, строители не сделали должную паро- и гидроизоляцию, то стена дома обречена быть мокрой и пропускать тепло. Минеральная и стекловата очень хорошо «дышат»: они отлично пропускают пар и еще лучше впитывают влагу. Когда же они наполнены водными парами, то их теплопроводность повышается в разы.

Что сказать по вопросу пожаров, в которых обвиняли пенополистирольные утеплители? У нас только один очевидный для всех разумных людей ответ: строить нужно по технологии, следуя инструкции с учетом необходимых качеств и параметров строительных материалов. Тогда никаких проблем не возникнет.

В случае пожара не винят ни спички, ни интерьер дома, ни газовую плиту, а именно небезопасное обхождение с огнем и отсутствие мер техники безопасности. В подавляющем большинстве случаев пожаров домов утепленных пенополистиролом виноват совсем не пенополистирол, а строители, решившие сэкономить и выбрать ПП меньшей плотности и без антипиреновых добавок. Кроме этого, множество исследований, проводимых на предмет пожаробезопасности пенополистирола (особенно любительсткие), проводятся абсолютно некорректно: если возник очаг огня, то в пожаре будет гореть не только пенополистирол, но и другие материалы, и все они в совокупности будут влиять на общую картину и распространение огня в здании. Это и деревянная мебель, и виниловые обои, и текстиль.

Вернемся к пенополистиролу

При утеплении домов и фасадов эксперты рекомендуют использовать ПСБ-С или экструдированный пенополистирол.

* ПСБ-С 15 - самый дешевый вариант. Чаще всего применяется в случаях, когда не требуется высокая плотность и прочность пенопласта. Пенополистирол 15 плотности применяется для утепления и звукоизоляции конструкций, не подвергающихся механическим нагрузкам: межкирпичная кладка, под вагонку, сайдинг, гипсокартон, для утепления бытовок и т.д.

* ПСБ-С 25 – это один из самых распространенных в строительстве утеплитель средней ценовой категории. Его применяют для утепления стен, потолков, перекрытий, фасадов. Фасадный пенополистирол можно поштукатурить и покрасить. Его применяют для наружного утепления фасадов зданий, лоджий, балконов, стен, полов в жилых помещениях под армированную стяжку, крыш, при производстве сэндвич-панелей и т.д.

* ПСБ-С 35 – материал, также относящийся к средней ценовой категории. Наряду с ПСБ-С 25 это самый популярный строительный термоизолятор, который применяется для утепления промышленных полов складских комплексов, автопаркингов, автостоянок и т.д.

* ПСБ-С 50 - самый плотный и прочный вариант. Он чаще всего применяется для тех случаев, когда требуется высокая прочность утеплителя.

Экструдированный пенополистирол чаще всего используется при утеплении фундаментов, стен подвалов, колодцев и других подземных сооружений. Так же им производят изоляцию «мостиков холода», внутренних поверхностей стен, фасадов зданий, если на плиты наносится штукатурка или обкладывается другой облицовкой.