Теплопроводность пенопласта и пеноплекса: Теплопроводность пенопласта и пеноплекса

Теплопроводность пенопласта и пеноплекса

Сравнение пенопласта и пеноплекса

Самым, пожалуй, известным на сегодняшний день материалом для наружного и внутреннего утепления стен является пенополистирол (пенопласт). Конкуренцию ему составляет экструдированный пенополистирол, известный под названием пеноплекс и некоторыми другими. Поставим себе задачу сравнить пеноплекс и пенопласт и решить – что же все-таки предпочесть для теплоизоляции частного дома.

Разница между пенопластом и пеноплексом

Прежде, чем начинать сравнение свойств пеноплекса и пенопласта, уточним, в чем разница между этими материалами. Оба они производятся из полистирола, однако с использованием различных технологий. Пенопласт (пенополистирол) получают путем вспенивания полистирола, он представляет собой плиты из спекшихся газонаполненных гранул. Внутри них имеются микропоры, а между гранулами находятся пустоты. Чем плотнее спрессованы гранулы, тем больше плотность пенопласта, тем ниже его паропроницаемость и водопоглощение. По сравнению с пенопластом пеноплекс, или экструдированнный пеноплистирол, производят по-другому – методом экструзии, с использованием повышенных температуры и давления, в результате чего готовый материал имеет равномерную структуру с закрытыми порами, диаметр которых не превышает 0,2 мм.

Сравнительные характеристики пенопласта и пеноплекса

Теперь посмотрим на сравнительные характеристики пенопласта и пеноплекса. Важнейшими из качеств, которыми должны обладать теплоизоляторы, являются теплопроводность и паропоглощение. Нелишним, проводя сравнение пенопласта и пеноплекса, будет привести значения прочности на сжатие.

Теплопроводность

Сравнительная таблица теплопроводности пенопласт пеноплекс (возьмем для примера материалы одинаковой плотности) показывает следующие цифры: пенопласт – 0,04 Вт/мК, пеноплекс – 0,032 Вт/мК. Это означает, что на плиту экструдированного пенополистирола толщиной 20 мм приходится примерно 25 мм пенопласта. Описывать подробно таблицу не будем, так как сравнение теплопроводности пенопласта и пеноплекса нужно проводить с учетом плотности конкретной марки изолятора, а мы такой задачи не ставим.

Влагопроницаемость

Следующая характеристика, которая нас интересует – сравнение свойств пеноплекса и пенопласта по влагопроницаемости. В то время, как водопоглощение первого не превышает 0,4 %, второй материал достигает в этой характеристики цифры в 2%. Иными словами, сравнение этой характеристики пенопласта и пеноплекса – в пользу последнего. При применении экструдированного пенополистирола вполне допускается отсутствие пароизоляции, однако при правильном утеплении с помощью пенопласта это нежелательно.

Прочность

Показательно сравнить пеноплекс и пенопласт по прочности на сжатие. В первом случае эта величина достигает 0,5 Мпа, во втором – всего 0,2 Мпа. При этом нужно учесть, что сравнительные характеристики пенопласта и пеноплекса одной толщины и плотности делают очевидной почти четырехкратную разницу! Именно поэтому пеноплекс хорош для системы утепления полов в конструкциях с высокими нагрузками – его используют в гаражах, на катках и даже при строительстве взлетно-посадочных полос.

Конечно, сравнительная таблица теплопроводности пенопласт пеноплекс, разница между иными техническими характеристиками важны. Однако для простого обывателя существует еще один немаловажный фактор, который он непременно учтет, проводя сравнение пенопласта и пеноплекса. Это цена. Очевидно, что утеплитель пеноплекс находится в более высокой ценовой категории, чем пенопласт; кубометр экуструдированного пенополистирола дороже примерно в полтора раза. Здесь находится камень преткновения для многих хозяев: утеплить дешевле, но хуже, или дороже, но качественней? Многие, сравнив цены на пеноплекс и пенопласт, выбирают последний из-за стоимости.

Сравнивая свойства пеноплекса и пенопласта, нужно помнить, что для многих целей предпочтительнее именно пенопласт. Такая его характеристика, как более высокое влагопоглощение, может сыграть на руку при наружном утеплении стен, где недостаточно хорошая адгезия пеноплекса не позволяет использовать его выше цокольных конструкций.

В заключение заметим, что в строительстве экструдированный пенополистирол все чаще заменяет пенопласт. В США и во многих европейских странах применение пенопласта для отделки фасадов зданий вообще запрещено из-за ядовитых токсинов, которые он выделяет при горении. В России при строительстве домов также постепенно отказываются от использования этого материла, заменяя его пеноплексом (который, кстати, тоже довольно пожароопасен) либо негорючей минеральной ватой.

Наиболее известным утеплителем ещё вчера был пенопласт, но сегодня на рынке также присутствует материал более нового поколения, пеноплекс, который обладает несколько иными свойствами, хотя оба они изготовлены из одного сырья.

Производители рекомендуют и тот, и другой материал для качественной и надёжной теплоизоляции. Чтобы понять, что предпочесть для утепления в том или ином случае, мы предлагаем сделать сравнение.

Пеноплекс и пенопласт: в чём разница?

Производство

Оба материала делают из полистирола, но технологический процесс на производстве совершенно разный:

При обработке гранул полистирола паром, их объём возрастает почти в пятьдесят раз, они склеиваются между собой. В итоге получается воздушный материал с микропорами и пустотами между гранул.

Если они спрессованы хорошо, то плотность такого пенопласта высокая, соответственно, возрастают и качественные характеристики. Иное название материала — пенополистирол.

Изготовляется методом экструзии. В условиях высокой температуры и повышенного давления появляется материал, который имеет очень равномерную плотную структуру с хорошей консистенцией. По — иному материал называется экструдированным пенополистиролом.

Пеноплекс намного плотнее пенопласта, соответственно, он и весит больше, поэтому может выдерживать большие нагрузки.

Теплопроводность

Так как вспененные в процессе производства гранулы пенопласта не слишком плотно друг к другу прилегают, его свойства, как теплоизолятора, гораздо ниже, нежели у пеноплекса.

У последнего поры гораздо меньше, так как материал намного сильнее спрессован.

Для равной степени защиты от холода, пенопласта придётся приобрести на 25 процентов больше, нежели пеноплекса.

Влагопроницаемость и паропроницаемость

Пеноплекс более влагостоек. Степень его водопоглощения — приблизительно 0,35 процента, против двух процентов у пенопласта. Хотя гранулы пенопласта воду в себя не впитывают, однако в промежутки между ними она вполне способна проникать. В итоге пенопласт может слегка напитываться небольшим количеством влаги.

Пенопласт более паропроницаем, нежели утеплитель пеноплекс, у которого этот показатель сведён практически к нулю. В принципе оба материала обладают крайне низкой степенью паропроницаемости.

Прочность

Пенопласт более хрупок, потому что состоит из мелких частиц, которые соединены между собой, он легко крошится, благодаря небольшому усилию.

Пеноплекс почти в шесть раз прочнее, сломать его чрезвычайно трудно. К тому же пенопласт боится перегибов, он ломается, его аналог гораздо лучше гнётся. Если сравнить показатели материалов по степени прочности на сжатие, то у пенопласта они несравненно выше.

Сроки службы и возможность обработки

Оба из этих теплоизоляторов долговечны, однако, пеноплекс имеет более продолжительный срок службы. Со временем пенопласт начинает крошиться. Но для того, чтобы и тот, и другой материал служили долго, они должны быть защищены от прямых солнечных лучей, а также и от других атмосферных воздействий.

И пеноплекс и пенопласт режутся обычным ножом, правда пенопласт надо резать гораздо аккуратнее, он может сломаться, так как хрупок. Особенно это касается трёхсантиметровых листов.

Пенопласт гораздо дешевле пеноплекса, это надо принять во внимание, если затратная часть вашего проекта имеет большое значение.

Например, один кубометр пенопласта более, чем в полтора раза дешевле своего конкурента, по этой причине при строительстве зданий часто выбирается первый вариант: себестоимость жилья значительно снижается.

Утепление различных сооружений

В принципе оба утеплителя имеют широкую область применения, но при изоляции наружных стен порой целесообразно приобрести недорогой и воздухопроницаемый пенопласт, а при обустройстве лоджии — пеноплекс.

Последний материал отличается прочностью, которая позволяет использовать его для теплоизоляции полов, при утеплении труб (за счёт хорошей пластичности), и даже при изоляции цоколя или фундамента дома. Но, как уже говорилось выше, пеноплекс гораздо дороже стоит, а в некоторых случаях дополнительные затраты просто нецелесообразны.

Наружные стены дома

Пенопласт, который наносится на внешние поверхности, нужно не только защитить от воздействия ультрафиолета, но и учесть, что этот материал не пропускает пар. В противном случае изолированная часть стены станет местом для размножения различных бактерий.

Поэтому пенопластом не стоит обрабатывать дома из дерева.

Следует также учитывать, что этот материал легко воспламеняется, он может распространять горение и самостоятельно увеличивать пожар, выделяя при этом опасные для здоровья человека токсины. То есть, если при строительстве здания снаружи применяется простой пенопласт, он, как минимум, должен быть изолирован с особой тщательностью.

При использовании для изоляции внешних стен пеноплекса, можно применять его не только, как утеплитель, но и как строительный материал для каких-то вспомогательных конструктивных элементов.

К тому же пеноплекс не так сильно боится влаги, он в большей степени, чем свой конкурент, биологически устойчив, в нём не любят жить грызуны. Правда, он тоже не отличается высокой пожарной безопасностью, хотя, в отличие от пенопласта, он просто горит, не поддерживая и

не распространяя огонь дальше.

Подробную инструкцию об утеплении наружных стен пенопластом читайте тут.

В целом полистирол при наружном изолировании стен активно заменяет пенопласт всё чаще. В Европе пенопласт для внешней отделки строений совсем не используют, в других странах, в том числе и у нас, его также всё чаще заменяют пеноплексом.

Внутренние стены дома

Касаясь вопросов активного энергосбережения, специалисты в этой области всё чаще рекомендуют для уменьшения потерь тепла проводить тщательную теплоизоляцию стен, применяя современные утеплители. Таковыми являются и пенопласт, и пеноплекс, и оба для этой цели подходят в равной степени, имея отличные теплоизоляционные свойства.

Пенопласт недорог и очень прост в монтаже, можно провести работы по утеплению своего дома самостоятельно, не привлекая специалистов. Он применяется для утепления складов, где хранятся негорючие материалы, зданий технического назначения, других построек.

Пеноплекс более стоек к механическим повреждениям, плиты его не крошатся, но утепление им обойдётся, как уже говорилось, дороже.

Порой в помещении требуется создать дополнительную звукоизоляцию, для этого берут трёхсантиметровый пеноплекс, пенопласт придётся применять гораздо толще. Кстати, это уменьшит общее пространство комнаты, что немаловажно, особенно в малогабаритной квартире, которая и так не очень велика.

Каким материалом отделать стены в квартире читайте в нашей статье.

Для теплоизоляции балкона можно использовать любой из двух материалов. Лоджию стоит утеплить простым пятисантиметровым пенопластом, не нужно для этих работ покупать дорогостоящие материалы.

Если зимы очень холодные, пенопласт можно взять более толстый, до десяти сантиметров. Но если балкон маленький, можно приобрести для этой цели пеноплекс.

Пол утепляют только пеноплексом, так как пенопласт

слишком хрупок, он обладает малой плотностью, поэтому на него класть стяжку нельзя. Пеноплекс же, напротив, выдержит высокие нагрузки, а пол будет не только тёплым, но и прочным.

Это материал используют при создании системы под названием «теплый пол», где теплоизоляция играет ключевую роль, так как она снижает теплопередачу сразу в двух направлениях (верх и низ). Утепление пола пеноплексом эффективно даже при повышенной влажности, постоянных механических нагрузках.

Чердаки и крыши

При утеплении кровли внутри подходят оба материала, но если нужно сделать теплее пол на чердаке, стоит выбрать всё-таки пеноплекс. Кстати, в чердачном помещении можно сверху и не класть другие материалы, ходить прямо по пеноплексу.

Для утепления крыши используют тоже пеноплексовые плиты, которые сверху тщательно покрывают гидроизоляционным слоем. Если крыша холодная, внутреннюю её часть изолируют пенопластом, а внешнюю – пеноплексом, при этом оставив достаточное пространство для обустройства вентиляции.

Таким образом, для теплоизоляции можно использовать оба из описываемых выше материалов, в зависимости от того, что необходимо утеплять. Пеноплекс подходит для наружной отделки, для полов и крыш, но он намного дороже, и порой бывает достаточно пенопласта.

Процесс утепления наружных стен вы можете посмотреть в ролике:

Пенопласт или Пеноплекс — что лучше?

При выборе утеплителя с минимальным коэффициентом теплопроводности и повышенной стойкости к влажности обычно выбирают пенопласт или Пеноплекс. Они выпускаются в плитах, имеют простую технологию монтажа и во многом схожи по свойствам. Поэтому возникает резонный вопрос – что лучше Пеноплекс или пенопласт?

Пенопласт и Пеноплекс представляют собой вспененные материалы, изготавливаемые на основе пенополистирола. Различие состоит в том, что Пеноплекс изготавливается экструзионным способом под высоким давлением, поэтому имеет пористую структуру с высокой плотностью и приблизительно одинаковым размером гранул, в то время, как пенопласт производится в обычных условиях.

Для снижения горючести материала в процессе производства добавляют специальные составы на основе антипиренов. В результате нарушается экологичность материала, так как под воздействием высоких температур начинают выделяться токсичные газы.

Анализ стоимости материалов

ТОП 3 лучших товаров по мнению покупателей

В нашем каталоге вы можете купить Пеноплекс 50 мм. в Москве по стоимости, что выгоднее средней рыноч.

Пенопласт Мосстрой-31 1000x1000x50 мм ( плотность 15 ) — теплоизоляционные влагостойкие пл.

Самые толстые утепленные панели Пеноплекс 100 мм. используются в зонах с низким температурным показа.

Пенопласт Мосстрой-31 1000x1000x100 мм ( плотность 15 ) — теплоизоляционные влагостойкие п.

Данный материал относится к универсальному, он позволяет существенно повысить уровень теплоизоляции.

Пенопласт Мосстрой-31 1000x1000x100 мм ( плотность 25 ) — теплоизоляционные влагостойкие плиты .

В нашем каталоге доступен Пеноплекс 30мм., качество которого подтверждено сертификацией. Мы являе.

Пенопласт Мосстрой-31 1000x1000x30 мм ( плотность 15 ) — теплоизоляционные влагостойкие плиты д.

Утеплитель Пеноплэкс Фундамент — оптимален для использования в нагружаемых конструкциях с защитным с.

Пенопласт Мосстрой-31 1000x1000x100 мм ( плотность 25 Ф ) — теплоизоляционные влагостойкие плит.

Пенопласт 1000х1000х30 мм ( плотность 25 Ф ) — теплоизоляционные влагостойкие плиты .

Пенопласт Мосстрой-31 1000x1000x50 мм ( плотность 25 Ф ) — теплоизоляционные влагостойкие плиты.

Преимущества и недостатки пенопласта

Плюсы

1. Низкий коэффициент теплопроводности.
2. Длительный срок хранения и эксплуатации, который составляет 20-30 лет.
3. Высокая стойкость к повышенной влажности.
4. Возможен монтаж без укладки слоя пароизоляции.
5. Лёгкий вес, позволяющий применять утеплитель даже в каркасных конструкциях.
6. Сохраняет геометрию листов в течение всего срока службы.
7. Повышает уровень звукоизоляции помещений.
8. Не подвержен негативному воздействию бактерий, плесени и микроорганизмов.
9. Минимальная цена, по сравнению с другими типами утеплителей.
10. Простота обработки и придания листам нужной формы.

Минусы

1. Повышенная горючесть.
2. Хрупкость плит, требующая аккуратной транспортировки и монтажа.
3. Утеплитель подвержен воздействию грызунов.
4. Необходимость обеспечения практически идеально ровной поверхности для предотвращения повреждений листов.

Сферы применения пенопласта

Применение пенопласта оправдано в следующих случаях:

• требуется обеспечить минимальный вес конструкции;
• минимальный бюджет на утепление конструкции;
• необходима качественная звукоизоляция;
• толщина слоя утеплителя не критична для достижения необходимого уровня теплоизоляции;
• требуется утеплять фасад, лоджию или балкон без применения пароизоляционного слоя.

Преимущества и недостатки Пеноплекса

Плюсы

1. Высокая прочность материала за счёт размеров ячеек до 0,2 мм, позволяющая его использовать в нагружаемых конструкциях.
2. Повышенная стойкость к негативным воздействиям грибка, плесени и насекомых.
3. Минимальная степень влагопоглощения.
4. Срок эксплуатации до 50 лет.
5. Небольшая толщина плит при сохранении минимального коэффициента теплопроводности.
6. Возможность применения для утепления внешних и внутренних конструкций.
7. Простая технология монтажа и формирования герметичных швов за счёт специальной формы торцов плит.
8. Лёгкость обработки материала.
9. Обеспечивается оптимальная шумоизоляция утепляемых конструкций.

Минусы

1. Повышенная горючесть.
2. Материал теряет свои свойства при эксплуатации в условиях прямого воздействия ультрафиолета.

Сферы применения Пеноплекса

В зависимости от плотности Пеноплекс подходит для утепления следующих конструкций:

• скатных и плоских нагружаемых и ненагружаемых кровель при плотности от 28 до 33 кг/м 3 ;
• внутренних перегородок, стен изнутри и снаружи, если плотность утеплителя находится в пределах 25-33 кг/м 3 ;
• фасада здания и фундамента рекомендуется применять плиты с плотностью 29-35 кг/м 3 ;
• для утепления сильно нагружаемых конструкций, таких как автотрассы, взлётные полосы, фундаменты многоэтажных зданий, подойдут плиты с плотностью 35-45 кг/м 3 .

Сравнение характеристик материалов

Характеристики	Пенопласт	Пеноплекс
Теплопроводность, Вт/м∙К	0,036-0,050	0,028-0,034
Водопоглощение за сутки, %	2	0,2
Предел прочности на изгиб, МПа	0,07-0,20	0,4-1
Предел прочности на сжатие, МПа	0,05-0,2	0,25-0,50
Плотность, кг/м3	От 15 до 35	От 28 до 45
Температура, при которой допускается эксплуатация утеплителья, °С.	От -50 до +70	От -50 до +70
Паропроницаемость, мг/м∙ч∙Па	отсутствует	0,018
Толщина материала, см	30-100	2-10

На каком утеплителе остановить свой выбор?

Вопрос о том, чем утеплить дом при выборе подходящего вспененного материала, является достаточно резонным, так как большинство свойств у материалов схожи.

Поэтому рекомендуется воспользоваться следующими рекомендациями:

1. За счёт минимального влагопоглощения и достаточного уровня паропроницаемости, Пеноплекс является наиболее востребован для внешних работ, например, утеплить фасад, фундамент или другие конструкции.
2. При необходимости теплоизоляции пола и различных нагружаемых конструкций, подойдёт только Пеноплекс за счёт высокой прочности на сжатие и изгиб.
3. Для утепления стен и перегородок, потолков и перекрытий внутри дома дешевле выбрать пенопласт.

Чтобы окончательно выбрать пенопласт или Пеноплекс, рекомендуется полностью изучить технические условия монтажа и необходимость обеспечения конкретных характеристик. При грамотном подходе к планированию работ гарантировано отсутствие проблем при установке и эксплуатации утеплителя. Конкретно определить, что теплее или лучше в общем случае невозможно, так как на это влияют множество факторов.

Также стоит обращать внимание на параметры содержания в составе утеплителя специальных добавок, которые делают его вреднее для окружающей среды при повышенных температурах эксплуатации.

С другой стороны, если смотреть на таблицу сравнения технических характеристик двух материалов, то выигрывает Пеноплекс. Однако его не всегда допускается использовать. Поэтому при необходимости стоит обращаться к специалистам, которые помогут оценить условия и дать грамотные советы по выбору утеплителя.

В любом случае сравнение двух материалов стоит проводить при выборе, насколько один или другой будут выгодны, какой теплее, какой выгоднее.

Что выбрать для утепления пеноплекс или пенопласт

Обилие утеплителей на строительном рынке ставят перед пользователями вопрос, какой материал лучше для теплоизоляции. Наибольшие споры точатся вокруг пенопласта и пеноплекса, поскольку оба изготавливаются из полистирола, при этом имеются существенные отличия, которые следует учитывать, чтобы подобрать оптимальный вариант для каждого конкретного случая утепления.

Разберем два материала

Пеноплекс и пенопласт имеют общие свойства, поскольку производятся из одного первичного сырья. При этом экструзионный пенополистирол изготавливают по новой технологии, что придает ему отличительных качеств. Чтобы определить, что лучше для утепления домов и квартир, стоит детально изучить, в чем разница между двумя теплоизоляционными материалами.

Внешний вид и описание

На первый взгляд экструдированный пенополистирол и пенопласт похожи. Присмотревшись, удастся понять, чем отличается пеноплэкс. Пенопласт представляет собой пенополистирольные шарики, спрессованные в виде плит. Внутри полости заполнены воздухом, что и делает материал легким и позволяет удерживать тепло. Метод производства ЭППС предполагает плавление полистирольных шариков, поэтому на выходе получается более плотный, спрессованный материал, который по внешнему виду похож на застывшую монтажную пену.

Пеноплекс и пенополистирол отличаются по цвету: первый имеет оранжевый оттенок, второй – белый.

Виды материалов

Пенопласт бывает разных видов: полиэтиленовый, полиуретановый, поливинилхлоридный и полистирольный. Для теплоизоляции используют именно последний вид – из полистирольных шариков. Пеноплекс изготавливают разных видов. Возможно приобрести готовые изделия для утепления кровли, стен, фундамента и пр. Производители предлагают специальные линейки для отдельных видов утепления. Пенопласт и пеноплекс имеет различную толщину, что влияет на эксплуатационные качества. Для выбора правильного утеплителя стоит ознакомиться со всеми параметрами.

Вес, толщина, упаковка, цена

Пеноплекс или пенополистирол возможно приобрести различной толщины. Листы обоих утеплителей производятся с параметрами 20, 30, 40, 50, 80, 100 мм. В отдельных случаях возможно изготовление по параметрам заказчика. Этот параметр влияет на вес листа. В среднем показатель для пенопласта составляет 15 кг/м³, для пеноплекса – 28-35 кг/м³.

Пеноплекс реализуют поштучно или в упаковке. Плиты заворачивают в термоусадочную пленку, которая защищает утеплитель от негативного воздействия. Пенопласт отправляют на реализацию упакованным в полиэтиленовые пакеты, соответствующие по размеру параметрам полистирольных плит.

Поскольку технические характеристики разные, отличаться будет и цена. Пенопласт более дешевый, поскольку теплоизоляционные характеристики лучше у экструдированного пенополистирола. 1 м³ пенополистирола стоит в 1,5 раза меньше, чем пеноплекса. Изделия относятся к средней ценовой категории, но утепление пеноплексом более затратное и более эффективное.

Как производят

Отличия пеноплекса от пенополистирола обусловлены разницей в технологии производства. Основой в этих материалах является полистирол. Методы изготовления утеплителей следующие:

1. Полистирол, или пенопласт, получается в результате воздействия на полистирольные гранулы паром. Шарики плотно склеиваются, между ними остаются микропоры. Сами же гранулы внутри пустые, что и делает материал сверхлегким.
2. Пеноплекс получают методом экструзии. Под воздействием температуры и давления при добавлении вяжущего вещества гранулы полистирола расплавляются и склеиваются. В результате образуется утеплитель с плотной структурой и высокой прочностью. При том материал обладает лучшими теплосберегающими характеристиками, по сравнению с пенопластом.

Нарушении технологии изготовления может сделать пеноплекс или пенопласт неэффективным, даже опасным ля здоровья человека.

Теплопроводность

По теплоизолирующим качествам пеноплекс выигрывает.

Он теплее, поскольку в пенопласте полистирольные шарики прилегают друг к другу не слишком плотно, что влияет на показатель теплопроводности. Экструдированный пенополистирол плотнее, поскольку осуществляется прессование гранул. Если сравниваем необходимое количество утеплителя для достижения одинакового эффекта, пенопласта придется приобрести на 25% больше.

Влагопроницаемость и паропроницаемость

По паропроницаемости утеплители похожи. Показатель практически равен нулю, при этом у пенопласта коэффициент незначительно выше. В связи с этим утепление стен изнутри чаще осуществляют именно пенополистиролом. Что касается влагопроницаемости, то у пеноплекса коэффициент ниже. Пенопласт способен больше впитывать влагу в промежутки между полистирольными шариками. У экструдированного пенополистирола влагопроницаемость равна 0,35%, у пенопласта достигает двух процентов.

Прочность

Следует сравнить и прочностные характеристики утеплителей. Пенопласт подвержен крошению, легче ломается. Это связано со структурой материала, поскольку он состоит из отельных гранул, соединенных между собой. Экструдированный пенополистирол здесь значительно отличается от пенопласта, так как гранулы расплавлены и склеены. По прочности он превосходит обычный пенополистирол в 6 раз. Важно сравнение прочности на сжатие. Здесь у пенопласта показатель выше, чем у пеноплекса.

Сроки службы

Продолжительность эксплуатации утеплителей отличается. У пенополистирола период составляет более 20 лет. Возможен более продолжительный срок службы у отдельных марок теплоизоляционного материала. У пеноплекса показатель выше. Производители указывают минимальный срок эксплуатации – 50 лет, но при правильном монтаже и надлежащей защите от внешнего негативного влияния период продлевается более чем в два раза.

Полезные и вредные свойства

Тех, кто применяет пеноплекс или пенополистирол для теплоизоляции, интересует вопрос возможного вреда для здоровья человека. При соблюдении технологии производства материалы становятся безопасными. При монтаже не требуется использовать средства индивидуальной защиты. При превышении срока эксплуатации пенополистирола может начаться разложение пенопласта с выделением вредных веществ, например стирол, аммиак, бензол, что может негативно сказаться на окружающих. Реальную угрозу представляет использование некачественного материала. В Москве и других крупных городах большое количество предложений утеплителей. Чтобы не ошибиться, следует внимательно изучать сопутствующую документацию, отзывы потребителей, ценовое соответствие.

Важно отметить, что пенопласт и пеноплекс подвержены воздействию огня. В результате тления утеплители выделяют вредные вещества, которые опасны для человека. Производители работают над снижением уровня горючести путем дополнительной обработки и добавления антипренов в состав материалов.

Полезные свойства утеплителей очевидны – теплый дом с комфортной атмосферой внутри. Пеноплекс и пенопласт отлично сохраняют тепло, обеспечивают звукоизоляцию. При этом работать с ними удобно и просто. Обработка материалов проста, справится с утеплением даже неопытный человек.

Сравнительная таблица

Многим сложно решить, какой материал использовать для утепления: пенопласт или пеноплекс.

Что лучше поможет решить сравнительная таблица утеплителей.

Свойства	Пенопласт	Пеноплекс
Плотность (кг/м³)	11-40	25-47
Прочность на сжатие (МПа)	0,05-0,16	0,2
Предел прочности на изгибе (МПа)	0,7	0,5
Водопоглощение (%)	1-2	0,5
Теплопроводность (Вт/м•°С)	0,029-0,032	0,039
Огнестойкость	Г3-Г4	Г1-Г4

Показатели варьируются в зависимости от типа выбранного утеплителя. Точная информация о характеристиках приобретенного теплоизоляционного материала указывается в технической документации.

Что где лучше применить

Сфера использования обоих утеплителей широкая. Важно правильно определить, какой материал лучше использовать в каждом конкретном случае.

Профессионалы рекомендуют использовать разные утеплители для следующих ситуаций:

1. Теплоизоляцию стен снаружи осуществлять с помощью экструдированного пенополистирола, поскольку он менее подвержен горению, имеет более продолжительный срок службы и считается биологически устойчивым.
2. Для внутреннего утепления возможно применять оба материала, но использование пенопласта дешевле. Единственный минус – уменьшение полезного пространства внутри помещения.
3. При теплоизоляции пола используется исключительно пеноплекс, так как пенопласт не подходит для этой цели из-за чрезмерной хрупкости.
4. Кровля может утепляться обоими материалами. Возможно комбинирование пенопласта и пеноплекса. Эффективным считается сочетание внутренней теплоизоляции пенополистиролом и наружное – пеноплексом.

Экструдированный и обычный пенополистирол считаются наиболее распространенными материалами ля теплоизоляции.

Что лучше, каждый решает сам, исходя из особенностей конкретной ситуации и финансовых возможностей.

Related Posts

Утепление газобетонного дома Газобетон — весьма популярный и технологичный материал, который используется для строительства примерно…

Утепление фасада панельного дома снаружи Проживание в панельном доме не всегда комфортно, поскольку зимой фасад…

Исторической родиной вентилируемых фасадов является Германия, в которой с пятидесятых годов прошлого века велись разработки…

Обилие материалов для теплоизоляции позволяет подобрать оптимальный вариант для каждого конкретного случая. Наряду с плитными…

Утепление стен кирпичного дома Популярность такого строительного материала как кирпич, обусловливается его технологическими свойствами. Он…

Оцениваем качества пеноплекса или пенопласта

В современном строительстве используется огромное количество утеплительных материалов (особая популярность у теплоизоляции Baswool). Производят их как из искусственных веществ, так и из природных составляющих.

По части создания утеплителей из искусственных веществ отдельно отличились ученые из Германии. Именно они изобрели современный пенопласт, а также его разновидность – пеноплекс. Вот только многих людей интересует вопрос, какая же разница между этими материалами, и какой из них лучше.

Пенополистирольные плиты разной толщины

В этот статье мы дадим вам ответы на все интересующие вас вопросы по этой теме.

1 Общая информация

Итак, прежде чем приступить непосредственно к сравнению процесса утепления теми или иными материалами, разберемся в том, что они вообще собой представляют.

А структура у пенопласта очень интересная. Дело в том, что это полностью искусственный материал. Производят его из полимерных наполнителей, которые вступают в реакцию с заполняющими их газами, а также специальными образователями пены.

Те в свою очередь, провоцируют постоянное появление мелких пузырей, что насыщаются газом и увеличиваются в размерах.

В итоге на выходе мы получаем полистирольные шарики классического типа. Такие шарики хоть раз в своей жизни, но видел каждый. Они мягкие, практически невесомые, не вбирают воду и используются практически повсеместно.

Из шариков диаметром 3-5 мм собирают плиты для утепления строительных конструкций. Их плотно запрессовывают или переплавляют, чтобы образовать материал нужной консистенции.

Пеноплекс с дюбелями для теплоизоляции с пластиковым гвоздем же является разновидностью пенопласта, хотя его характеристики во многом превышают аналогичные у пенополистирола. Сам по себе пеноплекс – это экструдированный пенополистирол. То есть пенопласт, который прошел процесс переплавки или экструдирования.

Для получения экструдированных образцов пенопласт загружают в экструдер, специальную печь высокого давления. Там сырье переплавляется, уменьшаясь в размерах и наплывая в заготовку.

На выходе получается тот же пенопласт, но уже в виде застывшей пены (по своей структуре он напоминает монтажную пену, только ячейки воздуха в нем еще меньше, они практически неразличимы).

Пример структуры пеноплекса, поры в нем практически не различить

Пеноплекс как и блоки из пеностекла очень прочен и устойчив. Это, наверное, и есть главная разница между ним и пенопластом. Вернее, самый заметный момент, если взглянуть на общие характеристики.
к меню ↑

1.1 Основные свойства пенопласта

Пенопласт, как мы уже говорили, является искусственным материалом из полимеров. А это значит, что он не боится воды, влаги, ему не страшна коррозия или разрушение от внешних факторов.

Все эти факторы, что признаться, очень часто разрушают утеплители другого плана, на пенопласт не влияют совершенно.

Более того, если сравнить пенополистирол и минеральную вату (что до сих пор считается одним из самых практичных и эффективных утеплителей) то можно увидеть, что пенопласт ей практически ни в чем не уступает.

Да, утепление с его помощью будет чуть менее надежным, ведь у него меньше плотность, да и коэффициент теплопроводности немного ниже. Но разница там настолько мелкая, что теплее в доме от использования минваты не станет.

Некоторым может показаться, что в сочетании с крайне низкой ценой, а разница там действительно существенна, пенопласт является наилучшим утеплителем для конструкций. Но есть у него свои недостатки.

Так, пенопласт как и фольгированный утеплитель не используют для отделки пола. Это связано с его слабой прочностью. Под весом человека он продавливается. Ну и отметим, что пенопласт паронепроницаем. То есть пар через него не проходит, а блокируется.

Это уже интересный момент, ведь именно на него обращают внимание, когда говорят, что минвата лучше пенопласта. И действительно, отличие в паропроницаемости имеет свое значение.

Если вы используете при постройке конструкции, что в последствии будут дышать, то утепление стен пенопластом заблокирует этот процесс.

Обычные пенополистирольные шарики

Даже хуже, пар изнутри дома будет выходить наружу, а там блокироваться пенопластом, и оставаться внутри стен. Что, конечно же, приведет к накоплению в них влаги и постепенному, хоть и очень медленному гниению.

В недостатки пенопласта также можно записать его горючесть. Этот материал серьезно плавится и даже горит, вернее, поддерживает огонь. Как видите, при всех его достоинствах, включая действительно важные, есть у пенопласта и свои недостатки.
к меню ↑

1.2 Характеристики пенопласта

Рассмотрим теперь основные характеристики пенопласта. Тем более что их у него не так много и все они в открытом доступе.

Мы не будем рассматривать абсолютно все показатели, а только лишь самые важные, чтобы затем провести сравнение.

• Теплопроводность как у большинства материалов для утепления потолка – 0,04 Вт/м;
• Диапазон рабочих температур – от -40 до +70 градусов;
• Плотность на сжатие – 7-9 т/м 2 ;
• Коэффициент водопоглощения – 2,1%;
• Срок безопасной рабочей эксплуатации – 20-30 лет;
• Класс горючести – горючий;
• Рабочая толщина утеплителя в стандартных условиях – от 10 см.

Как видим, характеристики у этого материла вполне приемлемы. В сочетании с низкой ценой, это может стать решающим фактором, что приведет вас к решению покупки пенопласта.

Но для начала оцените характеристики пеноплекса, они тоже крайне занимательны.
к меню ↑

1.3 Основные свойства пеноплекса

Утепление пола на балконе с помощью пеноплекса

Между экструдированным пенополистиролом и пенопластом есть довольно серьезная разница. Про способы их создания мы уже говорили. Если пенопласт собирают из отдельных шариков, то пеноплекс переплавляют, образуя крайне прочную конструкцию.

Такие утеплители уже можно без каких-либо опасений использовать для утепления пола. Причем для обработки пола их можно применять даже без монтажа полноценного каркаса.

Вес от внешнего слоя пола будет равномерно распределяться по плитам, а их прочность не даст вам возможности продавить конструкцию.

Плюс отметим, что улучшенные показатели теплопроводности сказываются на рабочей толщине утеплителя. То есть он лучше выполняет свои функции и требуется в меньших количествах.

Там, где для утепления пола пенопластом и утепления потолков в частном доме приходилось использовать плиты толщиной в 8-11 см, для отделки пола экструдированным пенополистиролом хватит и 3-4 см. Причем основание в данном случае будет даже теплее, так как пеноплекс практически идеально изолирует поверхность.

Чего только стоит тот факт, что именно его в большинстве случаев используют на крайнем севере, где температура зимой падает до критических отметок. И даже там люди редко используют плиты толщиной больше 10 см.

Также пеноплекс перебирает на себя практически все положительные характеристики пенопласта, только они у него проявляются лучше.

Что же до негативных, то мы уже отметили его повышенную прочность и сопротивление разрушениям. Горит пеноплекс тоже намного хуже.

Единственный его недостаток, что напрямую перекочевал от предка – это паронепроницаемость. Здесь у пеноплекса все так же плохо, как и у пенопласта.

Ну и не стоит забывать про цену. Если пенополистирол стандартного типа подкупал людей своей крайне низкой ценой, то пеноплекс во многом даже дороже минваты.

Хотя тут стоит понимать, что его дороговизна совершенно оправдана. Поэтому решать, что лучше для вас, нужно будет в индивидуальном порядке.
к меню ↑

1.4 Характеристики пеноплекса

Что же до характеристик пеноплекса, то рассмотреть их тоже нужно в обязательном порядке.

Плиты из обычного пенопласта

• Теплопроводность — 0,029-0,03 Вт/м;
• Диапазон рабочих температур 0 от -50 до +75 градусов по Цельсию;
• Плотность на сжатие – 20-22 т/м 2 ;
• Коэффициент водопоглощения – 0,5%;
• Класс горючести – Г3 как у потолочной плитки из пенополистирола;
• Срок эксплуатации – от 50 лет;
• Рабочая толщина утеплителя – 3-5 см.

2 Сравнение утеплителей и их свойств

Как видите, характеристики у этих утеплителей во многом схожи. При первом взгляде становится очевидно, что по сухим расчетам лучше все-таки пеноплекс. Он имеет лучший показатель теплопроводности, рабочий слой утеплителя в нем почти в 2 раза меньше.

Он почти в 4 раза слабее поглощает влагу, а если быть откровенным, то не поглощает ее вообще. При этом его слабая горючесть тоже является большим преимуществом, особенно если сравнивать с горючестью пенопласта.

Не будем забывать и про плотность пеноплекса. Она у него примерно в 2.5 раза выше, чем у обычного пенополистирола. На практике, если по пенопласту можно ходить, частично продавливая его, то пеноплекс не боится даже длительных серьезных нагрузок.

Неудивительно, что пеноплекс используют для утепления пола, а вот обычный пенопласт предпочитают в подобных работах не использовать.

Но тут надо понимать, что в общем, показатели пеноплекса хоть и лучше, но по основным статьям они мало чем отличаются. Тогда стоит ли платить больше?

Ведь если вам нужен утеплитель для стен, то тут ни его прочность, ни коэффициент водопоглощения серьезной роли не играет. Равно как и толщина рабочего слоя. А вот цена будет иметь значение.

Поэтому мы советуем использовать пеноплекс для наружной отделки, защиты пола, а также в ситуации, когда у вас есть деньги и желание пользоваться действительно качественным утеплителем.

Во всех остальных случаях хватит и пенопласта. Только для отделки фасадов его лучше не применять, так как это не лучшим образом влияет на пожарную безопасность дома.
к меню ↑

2.1 Сравнение горючести пенопласта и пеноплекса (видео)

Пенопласт или Пеноплекс – в чем разница: характеристики утеплителей, технология изготовления

В строительстве широко применяется утепление материалами из полистиролов — термопластических полимеров, переходящих при нагревании в вязкое состояние и поддающихся формованию. Пластмассы наполняются газом и приобретают структуру застывшей пены. Полученный материал очень легкий, что хорошо при монтаже, и обладает низкой теплопроводностью благодаря тому, что более чем на 90 % состоит из воздуха. Выпускается в виде плит 1200х600 мм (Пеноплэкс) или 2000х1000, 1000х1000, 1000х500 (пенопласт), толщиной от 10 до 100 мм.

Оглавление:

1. Сравнение технологий изготовления
2. Обзор технических характеристик

Технология производства

И один и другой утеплитель получают из полистирола, чем объясняются схожие характеристики. Они не подвержены гниению и биораспаду, хорошо поддаются механической обработке, не впитывают воду и не растворяются в ней. Но пенопласт, как и Пеноплекс, разрушается такими жидкостями, как: ацетон, бензол, дихлорэтан, бензин. При установке теплоизоляции важно правильно выбрать сопутствующие материалы: клей или лакокрасочное покрытие. Кроме того, пенопласт и Пеноплекс портятся под воздействием ультрафиолета и при хранении их необходимо закрывать от дневного света. По этой же причине, если утепление устанавливается снаружи здания, обязательны дальнейшие отделочные работы.

Полистирол — легковоспламеняющееся вещество, для снижения пожароопасности в его состав включаются антипирены. Пенопласт выпускается двух видов: со специальными добавками для уменьшения горючести или без них. Согласно ГОСТ 15588-86, в обозначении типа плиты (ПСБ-С или ПСБ) буква С символизирует наличие антипиренов. Однако как пенопласт, так и Пеноплекс недопустимо использовать для теплоизоляции участков помещений вблизи печей, каминов, газовых приборов и других источников открытого огня. От технологии изготовления изоляционных материалов зависят их следующие характеристики:

• прочность;
• водопоглощение;
• паропроницаемость;
• теплопроводность.

Пенопласт производят из гранул полистирола, в которых равномерно растворена легкокипящая жидкость. Нагревание приводит к ее вспениванию и увеличению микрочастиц в 10–30 раз, одновременно осуществляется их спекание и формование блока, который затем нарезается на плиты нужной толщины. В итоге, пенопласт состоит из шариков с непроницаемой оболочкой и микропорами внутри. Однако между отдельными гранулами остаются пустоты и связь недостаточно прочна.

Пеноплекс (экструдированный пенополистирол или ЭППС) изготавливается другим способом: частицы исходного вещества, в результате нагревания, превращаются в однородную текучую массу, которая после вспенивания выдавливается через формующий экструдер. В помещении будет теплее, если для изоляции использовать материал, полученный по этой технологии.

Благодаря однородной структуре, любая плита Пеноплекса прочнее пенопласта самой высокой плотности (см. таблицу). Так, экструдированный пенополистирол марки Стена выдерживает нагрузку 0,2 МПа, тогда как ПСБ-С-50, который значительно плотнее и тяжелее, лишь 0,16 МПа. Тем не менее, пенопласт обладает достаточной прочностью и оба материала можно использовать для организации теплоизоляции пола в жилых помещениях. В этом случае вполне допустимо выбрать те варианты, стоимость которых ниже.

Технические характеристики Пеноплекса и пенопласта:

Наименование	Плотность, кг/м3	Прочность на сжатие,МПа	Водопоглощение за 24 часа, в % к объему	Паропроницаемость, мг/(м·ч·Па)	Удельная теплопроводность, Вт/(м·К)
Пеноплэкс
Стена	25,0–32,0	0,20	0,4	0,008	0,030
Фундамент	29,0–33,0	0,27		0,007	0,033
Кровля	28,0–38,0	0,25			0,030
45	38,1–45,0	0,50	0,2
Пенопласт
ПСБ-С-15	до 15,0	0,04	4	0,230	0,043
ПСБ-С-25	15,1–25,0	0,08	3		0,041
ПСБ-С-35	25,1–35,0	0,14	2		0,038
ПСБ-С-50	35,1–50,0	0,16			0,041

Водопоглощение и паропроницаемость

Столь существенная разница в значениях этих показателей (см. таблицу) также обусловлена различными технологиями производства изоляционных плит. В пустоты между гранулами пенопласта может проникать жидкость и пар. Пеноплекс же почти не пропускает ни воздух, ни воду, а то несущественное водопоглощение (0,2–0,4 % от объема), о котором говорится в технических характеристиках, объясняется тем, что влагой заполняются открытые поры на поверхностях материала. Причем, его значение практически не меняется с течением времени. Так, количество воды, которое поглощает Пеноплекс за 28 суток, не превышает 0,4–0,5 % от общего объема плиты, тогда как пенопласт набирает 2–4 % за 24 часа.

Низкий показатель впитывания жидкости имеет решающую роль, если необходимо провести утепление фундамента, цоколя и отмостки вокруг дома, так как материал соприкасается с грунтом. В этом случае, безусловно, лучше использовать Пеноплекс. Однако пожароопасность утеплителя, который закапывается в землю, становится несущественной, и можно выбрать немодифицированный вариант без антипиреновых добавок, если цена на него меньше. Пенопласт же лучше подходит для теплоизоляции наружных стен выше уровня земли, благодаря своей воздухопроницаемости. Его применение позволяет отказаться от установки дополнительной пароизоляции внутри помещения.

Когда нужно провести утепление жилой комнаты, но сделать это снаружи невозможно, лучше взять не пропускающий воздух Пеноплекс (во избежание смещения точки росы). По этой же причине он предпочтительнее для балкона или внутренних стен гаража. А для теплоизоляции бассейна, пола в ванной комнате или кухне, Пеноплекс лучше пенопласта, так как практически не впитывает жидкость. Высокая прочность, легкость, долговечность, водонепроницаемость и низкие затраты на производство позволяют широко использовать его в вагоно-, судо- и авиастроении. Кроме того — с целью защиты от промерзания и морозного пучения грунта, Пеноплэкс применяют для утепления:

• автомобильного и железнодорожного полотна;
• взлетных полос аэропортов;
• спортивных площадок.

Теплопроводность

Величина показателя характеризует способность пенопласта и Пеноплекса задерживать холод. Чем меньше значение (см. таблицу), тем теплее будет в доме, для изоляции которого использован материал одной и той же толщины. Здесь Пеноплекс имеет явное преимущество, кроме того — плиты со стыковочными пазами легко устанавливаются и отпадает необходимость применения монтажной пены. Отсутствуют мостики холода, в помещении значительно теплее, что позволяет снизить расходы на его обогрев.

При производстве пенопластовых плит такой же формы проводится дополнительная технологическая операция (фрезеровка краев), соответственно увеличиваются затраты материала и его цена. Одновременно на глубину паза уменьшаются и рабочие размеры, что важно учесть при расчетах нужного количества теплоизоляции.

 

Теплопроводность пенопласта 100 мм

Содержание

1. Общее описание
2. Характеристики теплопроводности пенопласта
3. Какие листы выбрать?
4. Показатели для разных марок пенополистирола

Пенопласт имеет следующие преимущества перед другими утеплительными материалами: экологичность, лёгкость, гигроскопичность, невысокая стоимость. Однако, главное достоинство — низкая теплопроводность пенопласта, которая делает его одним из наиболее распространенных теплоизолирующих материалов.

Общее описание

Пенопласт представляет собой плиты различной толщины, состоящие из вспененного материала – полимера. Теплопроводность пенопласта обеспечивается воздухом, из которого он состоит на 95-98%, т.е. газа, который не пропускает тепло.

Так как пенопласт в своей основе состоит из воздуха, то он имеет крайне низкую плотность, и, соответственно, малый удельный вес. Также пенопласт обладает очень хорошей звукоизоляцией (тонкие перегородки ячеек, заполненные воздухом – очень плохой проводник звуков).

В зависимости от исходного сырья (полимера) и процессов изготовления, можно производить пенопласт разной плотности, устойчивости к воздействию механических факторов, устойчивости к иным видам воздействия. В связи с вышеперечисленным, обусловливается выбор определенного вида пенопласта и его применение.

Характеристики теплопроводности пенопласта

Для того чтобы рассмотреть такую характеристику, как теплопроводность пенопласта, разберемся для начала, что из себя представляет в принципе теплопроводность материалов. Теплопроводностью называют количественную характеристику способности тела проводить тепло.

Это количество тепловой энергии (Ватт), которое любой материал способен провести через себя (метр), при определенной температуре (С) за определенное время. Обозначается — λ и выражается Вт/м•С.

Определим оптимальные размеры данного утеплителя исходя из его теплопроводных характеристик. На рынке стройматериалов большое множество различных утеплителей. Пенопласт, как мы уже знаем, обладает теплопроводностью очень низкой, но эта величина зависит от марки материала.

Например, пенопласт марки ПСБ-С 50 имеет плотность 50 кг/м3. Таким образом, его теплопроводность составляет 0,041 Вт/м•С (данные указаны при 20-30 С). Для пенопласта марки ПСБ-С 25 значение будет 0,041 Вт/м•С, а марки ПСБ-С 35 – 0,038 Вт/м•С. Приведенные величины коэффициентов теплопроводности указаны для пенопласта одинаковой толщины.

Наиболее заметна теплопроводность пенопласта при сопоставлении значений с другими теплоизоляционными материалами. К примеру, лист пенопласта 30-40 мм аналогичен объёму минваты в несколько раз большей, а толщина листа 150 мм заменяет 185 мм пенополистирола. Конечно, есть материалы, у которых коэффициент ниже. К таким относится и пеноплекс. 30 мм пеноплекса смогут заменить 40 мм пенопласта, при аналогичных условиях.

Какие листы выбрать?

Чтобы добиться наиболее эффективной теплоизоляции стены, необходимо правильно рассчитать толщину используемого утеплителя. Для примера рассчитаем, какой толщины нужен утеплитель для стены толщиной в один кирпич.

Сначала необходимо узнать общее теплосопротивление. Это постоянное значение, зависящее от климатических условий в определенной области страны. На юге России она составляет 2,8 кВт/м2, для полосы умеренного климата — 4,2 кВт/м2. Затем найдем теплосопротивление кирпичной кладки: R = p/k, где p – толщина стены, а k – коэффициент, указывающий, насколько сильно стена проводит тепло.

Имея начальные данные, мы можем узнать, какое теплосопротивление утеплителя необходимо использовать, применив формулу p=R*k. где R — общее теплосопротивление, а k — значение теплопроводности утеплителя.

Возьмем для примера пенопласт марки ПСБ-С 35, имеющий плотность 35 кг/м3 для стены, толщиной в один кирпич (0,25 м) в регионе средней полосы России. Общее теплосопротивление имеет значение 4,2 кВт/м2.

Для начала необходимо узнать теплосопротивление нашей стены (R1). Коэффициент для силикатного пустотного кирпича составляет 0,76 Вт/м•С (k1), толщина – 0,25 м (p1). Находим теплосопротивление:

R1 = p1 / k1 = 0,25 / 0,76 = 0,32 (кВт/м2).

Теперь находим теплосопротивление для утеплителя (R2):

R2 = R – R1 = 4.2 – 0,32 = 3,88 (кВт/м2)

Значение теплосопротивления пенопласта ПСБ-С 35 (k2) равен 0,038 Вт/м•С. Находим требуемую толщину пенопласта (p2):

p2 = R2*k2 = 3.88*0.038 = 0.15 м.

Вывод: при заданных условиях нам необходим пенопласт ПСБ-С 35 15 см.

Аналогичным способом можно сделать расчеты для любого материала, используемого в качестве утеплителя. Коэффициенты теплопроводности разных строительных материалов можно найти в специальной литературе или в сети Интернет.

Немного об утеплении. Рассмотрим теплопроводность пенопласта 50 мм в сравнении. Таблицу целиком приводить не будем, озвучим лишь некоторые основные моменты.

Почему теплопроводность пенопласта целесообразно рассматривать именно в сравнении с другими видами теплоизоляторов? И почему для анализа выбрано изделие толщиной 50 мм?

На второй вопрос ответ прост. Листы этой толщины пользуются наибольшей популярностью в малоэтажном строительстве. Причем идет продукт на утепление как внутренних, так и наружных стен. Следует сказать, что такие листы помимо выполнения своей основной функции по теплозащите еще и великолепно снижают передачу нежелательных шумов.

А при чем тут сравнение с остальными видами утеплителя? Оно наглядно показывает, что пенопласт 50 мм значительно превосходит остальных конкурентов.

Происходит это из-за того, что данный материал практически весь состоит из воздуха. А воздух, как известно, обладает чрезвычайно низкой теплопроводностью, порядка 0,027Вт/мК.

Средние же значения этой величины для пенопласта колеблются в пределах 0,037Вт/мК-0,043Вт/мК. Если изобразить сравнение теплоизолирующих материалов в графическом виде, картинка будет выглядеть примерно вот так.

Наш продукт явно вне конкуренции.

Но какова теплопроводность пенопласта 50 мм в сравнении с остальными утеплителями в цифровом выражении? В табличном виде?

Ведь именно такой формат наиболее нагляден?

Если расставить приоритеты по коэффициенту теплопередачи, таблица будет смотреться так.

Но все это, так сказать, теория. В которую вдаваться обычному застройщику неинтересно. Его интересуют практические значения теплопроводности пенопласта (допустим, толщиной 50) в сравнении с другими изоляторами. Озвучиваем несколько цифр.

• Лист пенопласта 50 мм (по СНиП РФ) по теплоизолирующим свойствам равнозначен кирпичной кладке толщиной 850 мм.
• Такой же лист будет эквивалентен вдвое большему объему минеральной ваты.
• Плита пенопласта 100 мм эквивалентна слою 123 мм вспененного пенополистирола.

Можно, конечно, еще порыться в таблицах и справочниках, произвести сравнение, сделать выводы. Но мы одним предложением выразим суть вопроса.

Если для сохранения определенного значения величины энергосбережения потребен слой дерева 45 см или кирпича 201 см, то пенопласта — всего лишь 12 см, благодаря его низкой теплопроводности.

Эффективность – первое, что мы ищем, выбирая утеплитель. Разнообразные материалы изначально оцениваются именно по этому критерию, и только потом в дело вступают другие характеристики, особенность монтажа и стоимость. Сегодня мы рассмотрим теплопроводность пенопласта как самого доступного по цене и потому востребованного, а также сравним его с иными видами изоляции.

Теплопроводность – величина, обозначающая количество тепла (энергии), проходящего за час сквозь 1 м любого тела при определенной разнице температур с одной и другой его стороны. Она измеряется и рассчитывается для нескольких исходных условий эксплуатации:

• При 25±5 °С – это стандартный показатель, закрепленный в ГОСТах и СНиП.
• «А» – так обозначается сухой и нормальный режим влажности в помещениях.
• «Б» – в эту категорию относят все прочие условия.

Собственно теплопроводность гранул пенопласта, спрессованных в легкую плиту, не так важна сама по себе, как в связке с толщиной утеплителя. Ведь основная цель – добиться оптимального уровня сопротивления всех слоев стены в соответствии с требованиями для конкретного региона. Для получения первоначальных цифр достаточно будет воспользоваться самой простой формулой: R = p÷k.

• Сопротивление теплопередаче R можно найти в специальных таблицах СНиП 23-02-2003, к примеру, для Москвы принимают 3,16 м·°С/Вт. И если основная стена по своим характеристикам недотягивает до этого значения, разницу должен перекрыть именно утеплитель (минвата или тот же пенопласт).
• Показатель р – обозначает искомую толщину изолирующего слоя, выраженную в метрах.
• Коэффициент k – как раз и дает представление о проводимости тел, на которую мы ориентируемся при выборе.

Теплопроводность самого материала проверяют с помощью нагрева одной стороны листа и измерения количества энергии, переданной методом кондукции на противоположную поверхность в единицу времени.

Показатели для разных марок пенополистирола

Из приведенной упрощенной формулы можно заключить, что чем тоньше лист утеплителя, тем меньшей эффективностью он обладает. Но кроме обычных геометрических параметров на конечный результат оказывает влияние и плотность пенопласта, хоть и незначительно – всего в пределах 1-5 тысячных долей. Для сравнения возьмем две близкие по марке плиты:

• ПСБ-С 25 проводит 0,039 Вт/м·°С.
• ПСБ-С 35 при большей плотности – 0,037 Вт/м·°С.

А вот с изменением толщины разница становится куда более заметной. К примеру, у самых тонких листов в 40 мм при плотности 25 кг/м 3 показатель теплопроводности может составлять 0,136 Вт/м·°С, а 100 мм того же пенополистирола пропускают всего 0,035 Вт/м·°С.

Зависимость нелинейная, что связано с особенностью кондуктивной передачи. Но поскольку коэффициент высчитывается в единицу времени, а плотность материала остается неизменной, разница температур с внешней поверхностью при «продвижении» энергии сквозь плиту становится все меньше. И если толщина пенополистирола оказывается значительной, тепло просто не успевает передаться обратной стороне, что, в общем-то, и требуется от хорошей изоляции.

Сравнение с другими материалами

Средняя теплопроводность ПСБ лежит в пределах 0,037-0,043 Вт/м·°С, на него и будем ориентироваться. Здесь пенопласт в сравнении с минватой из базальтовых волокон, кажется, выигрывает незначительно – у нее примерно те же показатели. Правда, при вдвое большей толщине (95-100 мм против 50 мм у полистирола). Также принято сопоставлять проводимость утеплителей с различными стройматериалами, необходимыми для возведения стен. Хотя это и не слишком корректно, но весьма наглядно:

1. Красный керамический кирпич имеет коэффициент теплопередачи 0,7 Вт/м·°С (в 16-19 раз больше, чем у пенопласта). Проще говоря, чтобы заменить 50 мм утеплителя понадобится кладка толщиной около 80-85 см. Силикатного и вовсе нужно не меньше метра.

2. Массив дерева в сравнении с кирпичом в этом плане получше – здесь всего 0,12 Вт/м·°С, то есть втрое выше, чем у пенополистирола. В зависимости от качества леса и способа возведения стен, эквивалентом ПСБ толщиной 5 см может стать сруб шириной до 23 см.

Куда логичнее сравнивать стиролы не с минватой, кирпичом или деревом, а рассматривать более близкие материалы – пенопласт и Пеноплекс. Оба они относятся к вспененным полистиролам и даже изготавливаются из одних и тех же гранул. Вот только разница в технологии их «склеивания» дает неожиданные результаты. Причина в том, что шарики стирола для производства Пеноплекса с введением порообразователей одновременно обрабатываются давлением и высокой температурой. В итоге пластичная масса приобретает большую однородность и прочность, а пузырьки воздуха равномерно распределяются в теле плиты. Пенопласт же просто обдается паром в форме, как поп-корн, поэтому связи между вспученными гранулами оказываются слабее.

Как следствие, теплопроводность Пеноплекса – экструдированного «родственника» ПСБ – тоже заметно улучшается. Она соответствует показателям 0,028-0,034 Вт/м·°С, то есть 30 мм хватит, чтобы заменить 40 мм пенопласта. Однако сложность производства увеличивает и стоимость ЭППС, так что на экономию рассчитывать не стоит. Кстати, здесь есть один любопытный нюанс: обычно экструдированный пенополистирол немного теряет в эффективности при увеличении плотности. Но при введении в состав Пеноплекса графита эта зависимость практически исчезает.

Впрочем, если вопрос высокой прочности на повестке дня не стоит, и вам нужен просто хороший утеплитель, проще и дешевле действительно купить пенопласт. В сравнении с такими материалами, как минвата, дерево и керамический кирпич, он безусловно хорош. Главное – не использовать его на пожароопасных объектах и всегда стараться выполнять теплоизоляцию снаружи зданий.

Цены на листы пенопласта 1000х1000 мм (рубли):

Теплопроводность и плотность пенопласта – Блог о строительстве

Представлена сравнительная таблица значений коэффициента теплопроводности, плотности пеноплэкса и пенополистирола ПСБ различных марок в сухом состоянии при температуре 20…30°С.

Указан также диапазон их рабочей температуры.Теплоизоляцию пеноплэкс, в отличие от беспрессового пенополистирола ПСБ, производят при повышенных температуре и давлении с добавлением пенообразователя и выдавливают через экструдер. Такая технология производства обеспечивает пеноплэксу закрытую микропористую структуру.Пеноплэкс, по сравнению с пенополистиролом ПСБ, обладает более низким значением коэффициента теплопроводности λ, который составляет 0,03…0,036 Вт/(м·град). Теплопроводность пеноплэкса приблизительно на 30% ниже этого показателя у такого традиционного утеплителя, как минеральная вата.

Следует отметить, что коэффициент теплопроводности пенополистирола ПСБ в зависимости от марки находится в пределах 0,037…0,043 Вт/(м·град). Плотность пеноплэкса ρпо данным производителя находится в диапазоне от 22 до 47 кг/м3в зависимости от марки. Показатели плотности пенополистирола ПСБ ниже — плотность самых легких марок ПСБ-15 и ПСБ-25 может составлять от 6 до 25 кг/м3, соответственно.Максимальная температура применения пенополистирола пеноплэкс составляет 75°С.У пенопласта ПСБ она несколько выше и может достигать 80°С. При нагревании выше 75°С пеноплэкс не плавится, однако ухудшаются его прочностные характеристики.

Насколько при таких условиях увеличивается коэффициент теплопроводности этого теплоизоляционного материала, производителем не сообщается.Теплопроводность и плотность пеноплэкса и пенополистирола ПСБМарка пенополистиролаλ, Вт/(м·К)ρ, кг/м3tраб, °СПеноплэксПлиты Пеноплэкс комфорт0,0325…35-100…+75Пеноплэкс Фундамент0,0329…33-100…+75Пеноплэкс Кровля0,0326…34-100…+75Сегменты Пеноплэкс марки 350,0333…38-60…+75Сегменты Пеноплэкс марки 450,0338…45-60…+75Пеноплэкс Блок0,036от 25-100…+75Пеноплэкс 450,0340…47-100…+75Пеноплэкс Уклон0,03от 22-100…+75Пеноплэкс Фасад0,0325…33-100…+75Пеноплэкс Стена0,0325…32-70…+75Пеноплэкс Гео0,0328…36-100…+75Пеноплэкс Основа0,03от 22-100…+75Пенополистирол ПСБ (пенопласт)ПСБ-150,042…0,043до 15до 80ПСБ-250,039…0,04115…25до 80ПСБ-350,037…0,03825…35до 80ПСБ-500,04…0,04135…50до 80Следует отметить, что теплоизоляция пеноплэкс благодаря своей закрытой микропористой структуре практически не впитывает влагу, не подвергается воздействию плесени, грибков и других микроорганизмов, является экологичным и безопасным для человека утеплителем. Кроме того, экструдированный пенополистирол пеноплэкс обладает достаточно высокой химической стойкостью ко многим используемым в строительстве материалам. Однако некоторые органические вещества и растворители, приведенные в таблице ниже, могут привести к размягчению, усадке и даже растворению теплоизоляционных плит.Химическая стойкость теплоизоляции пеноплэксВысокая хим. стойкостьНизкая хим.

стойкостьКислоты (органические и неорганические)Ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилол)Растворы солейАльдегиды (формальдегид, формалин)Едкие щелочиКетоны (ацетон, метилэтилкетон)Хлорная известьЭфиры (диэтиловый эфир, этилацетат, метилацетат)Спирт и спиртовые красителиБензин, керосин, дизельное топливоВода и краски на водной основеКаменноугольная смолаАммиак, фреоны, парафины, маслаПолиэфирные смолы (отвердители эпоксидных смол)Цементы, строительные растворы и бетоныМасляные краскиИсточники:Дата: 04-04-2015Просмотров: 257Комментариев: Рейтинг: 60Пенопласт считается наиболее эффективным строительным материалом, используемым для утепления строений внутри и снаружи. Причиной широкой распространенности в строительстве вспененного полистирола или ППС являются отличные звуко- и теплоизоляционные свойства, плотность пенопласта.Пенопласт — это материал для утепления, который обладает хорошими звуко- и теплоизоляционными характеристиками.Стоимость пенополистирольных плит значительно ниже, чем на другие утеплители. Использование плит из пенополистирола в строительстве сопутствует сокращению эксплуатационных расходов на отопление либо охлаждение коммерческих или жилых помещений в десятки раз.

Производство пенопласта.

Существует несколько точек зрения, связанных с понятием плотности. Единицей измерения данного параметра является килограмм на метр в кубе.

Эта величина вычисляется из отношения веса к объему. Нельзя со стопроцентной точностью определить качественные характеристики пенополистирола, связанные с его плотностью. Даже вес утеплителя не влияет на его способность к сохранению тепла.

Задумываясь над вопросом покупки утеплителя, покупатели всегда интересуются его плотностью. На основе этих данных можно судить о прочности материала, его весе и теплопроводности. Значения плотности пенопласта всегда относятся к определенному диапазону.

В процессе производства плит из пенополистирола производитель определяет себестоимость продукции. Исходя из формулы определения плотности, вес утеплителя будет влиять на данную величину.

Чем больше вес материала, тем он плотнее, поэтому его стоимость выше. Это связано с тем, что полистирол, как сырье для плит теплоизолятора, играет важную роль. Он составляет около 80% от общей себестоимости готовой продукции.

Вернуться к оглавлению

Пенопласт изготавливается из шариков пенополистирола, содержащих воздух.

Любой теплоизоляционный материал содержит воздух, находящийся в порах.

Улучшенный показатель теплопроводности зависит от количества атмосферного воздуха, содержащегося в материале. Чем его больше, тем меньше коэффициент теплопроводности. Производство пенопласта осуществляется из шариков пенополистирола, содержащих воздух.

Отсюда можно сделать вывод, что плотность пенополистиролане оказывает влияние на его теплопроводность. Если эта величина изменяется, то изменения теплопроводности происходят в пределах процентных долей. Стопроцентное содержание воздуха в утеплителе связано с его высокой теплосберегающей способностью, так как для воздуха характерен наиболее низкий коэффициент теплопроводности.

За счет низкой теплопроводности утеплителя обеспечивается высокая степень энергосбережения. Если сравнивать пенопласт с кирпичом, то их энергосберегающая способность будет существенно отличаться, поскольку 12 см толщины теплоизолятора соответствует 210 см мощности стены из кирпича или 45-сантиметровой деревянной стены.

Коэффициент теплопроводности пенопласта, выраженный в цифровом значении, принадлежит интервалу 0.037 Вт/мК — 0.043 Вт/мК. Данное значение можно сопоставить с показателем теплопроводности воздуха, равным 0. 027 Вт/мК.

Вернуться к оглавлению

Схема применения различных марок пенопласта.

Выпускаются следующие основные виды пенополистирола, отличающиеся по своей плотности и другим характеристикам:

ПСБ-С-15, плотность пенопласта до 15 кг/куб. м.ПСБ-С-25, от 15 кг/куб.

м до 25 кг/куб. м.ПСБ-С-35, от 25 кг/куб. м до 35 кг/куб.

м.ПСБ-С-50, от 35 кг/куб. м до 50 кг/куб. м.

Обозначение марок плит представляет буквенно-цифровой код.

Например, ПСБ расшифровывается как беспрессовый полистирол. Цифры указывают на значение верхнего предела плотности. Буква «С» в обозначении кода ПСБ-С расшифровывается как самозатухающий.

Вернуться к оглавлению

Плиты пенополистирола ПСБ-С-15 позволяют создавать ненагружаемую теплоизоляцию. Это связано с отсутствием нагрузок на утеплитель, теплопроводность и плотность которых составляет не больше 15 кг/куб.м.

Характеристики ПСБ-С-15.

Среди пенополистиролов цены на ПСБ-С-15 являются наиболее доступными. Основными свойствами утеплителя марки ПСБ-С-15 выделяют следующие:

Величина прочности на сжатие ПСБ-С-15 составляет 10% деформации >0.05 МПa.Значение предела прочности при изгибе >0.07 МПa.Теплопроводность марки ПСБ-С-15 составляет не более 0.042 Вт/мК.Водопоглощение за 24 часа должно быть не боле 3% от общего объема.

Другое неоспоримое достоинство, которым обладает пенополистирол ПСБ-С-15, связано с его низкой деформируемостью, удобной укладкой, экономичностью. Пенопласт ПСБС-15 широко применяют с целью теплоизоляции бытовок, контейнеров, вагонов и иных конструкций, используемых в строительстве.

Вернуться к оглавлению

Плотность пенопласта рассчитывается по аналогии с определением плотности кирпича. Если один куб пенопласта имеет плотность 25, то его масса равняется 25 кг.

Прочность на сжатие и изгиб пенопласта зависит от его плотности. Марка пенопласта и его плотность — это совершенно разные характеристики. Так, в зависимости от марки пенопласта, например, СПБ-С25 или СПБ-С50, характеристика плотности колеблется в интервале 15-25 или 35-50.

В зависимости от обозначения пенопласта, он применяется в различных строительных сооружениях, что не вызывает ухудшения его качественных характеристик.

Характеристики плит ПСБ-С-25.

Например, пенопласт ПСБ-С-15 можно использовать, чтобы утеплять им фасады домов. Данный тип утеплителя в строительстве практически не используется.

Он применяется в конструкциях, прилегающих к сооружениям. Это могут быть веранды или открытые балконы, выполняющие декоративную функцию. С помощью пенопласта данного вида создают фигуры для фасадов, что позволяет:

обрамлять окна, углы дома;разделить этажи с помощью карниза.

Пенопласт плотностью 25 используют, чтобы утеплить фасад дома.

За стандарт принимают пенопласт, который имеет толщину 5 см. Такой вид утеплителя используется для многих целей. Его толщина изменяется, что зависит от предпочтений заказчика.

Пенопласт наибольшей толщины применяют с целью утепления стен, подверженных влиянию масс атмосферного воздуха. Им можно изолировать стены, что препятствует образованию грибка.

Вернуться к оглавлению

Характеристики плит ПСБ-С-35.

С целью идеального выравнивания стен можно изменить толщину пенополистирольной плиты. Злоупотреблять размером толщины материала не следует, поскольку это вызовет определенные трудности с закреплением системы водоотливов на углах строения.

Перед выбором утеплителя необходимой толщины следует посмотреть, какое количество запаса от газовой трубы имеется, поскольку ее нельзя закрывать категорически, так как это нарушит эстетику вида строения. В этом случае важно правильно определиться с покупкой пенопласта ПСБ-С-35 толщиной 5 см, нежели видом материала плотностью 25 при толщине 10 см. Хотя их цены практически не отличаются.

Утеплителем плотностью 35 можно изолировать фасады строений, откосы окон и дверей.

Он имеет цену в два раза больше, чем материал из полистирола плотностью 25. Последним можно утеплять гаражи и нежилые конструкции, если его толщина равна 5 см. При толщине такого утеплителя в 7 см его можно применять при теплоизоляции жилых помещений.

За счет нормального уровня плотности можно использовать теплоизолятор с наименьшей толщиной, что не связано с ухудшением качества утепления. Если теплоизолятор из пенополистирола является более твердым, то с помощью него можно идеально проводить утепление подвальных помещений, стен и фундаментов.

Если пенополистирол хранился долгое время вне помещения, то его структура могла претерпеть изменения из-за атмосферных осадков и солнечного излучения. Плиты становятся желтыми, а их полезные свойства исчезают.

Источники:

• thermalinfo.ru
• ostroymaterialah.ru

Теплопроводность пенопласта и кирпича

уровня влажности среды, в которой используется утеплитель.
Как видно из схемы, при низких температурах воздуха градиент по толщине стенки линейно меняется от отрицательных значений на наружной поверхности облицовки до +20 о С внутри помещения. Необходимо так подобрать теплопроводность и толщину материала, чтобы точка росы или, другими словами, температура, при которой начинают конденсироваться пары воды, находилась внутри массива пенопласта.

Влияние плотности и влажности окружающей среды

Несмотря на все заверения производителей, пенопласт способен поглощать и проводить водяные пары, для сравнения, величина паропроницаемости для пенопластового листа всего лишь на 20% ниже проницаемости древесины. Естественно, наличие водяных паров в толще пенопласта существенным образом влияет на его теплопроводность. Найти зависимость в справочниках практически невозможно, поэтому при расчетах делают эмпирическую поправку на теплопроводность, исходя из толщины теплоизоляции.

Пенопласт способен поглощать в поверхностных слоях до 3% воды. Глубина поглощения составляет 2 мм, поэтому при определении теплопроводности материала эти миллиметры выбрасывают из эффективной толщины теплоизоляции. Поэтому лист пенопласта толщиной в 10 мм будет в сравнении с листом в 50 мм иметь теплопроводность не в 5 раз больше, а в 7 крат. При значительной толщине пенопласта, более 80 мм, теплосопротивление увеличивается значительно быстрее, чем его толщина.

Вторым фактором, влияющим на теплопроводность, является плотность материала. При одинаковой толщине материал разных марок может иметь плотность в два раза больше. Принято считать, что 98% структуры утеплителя составляет высушенный воздух. С увеличением вдвое количества полистирола в плите, естественно, теплопроводность также увеличивается, примерно на 3%.

Но дело даже не в количестве полистирола, меняется размер шариков и ячеек, из которых состоит пенопласт, образуются локальные участки с очень высокой теплопроводностью, или мостики холода. Особенно это касается трещин и стыков, любых зон деформации и установки креплений. Поэтому при установке зонтичных дюбелей количество креплений рекомендуют ограничивать 3 точками.

Влияние химического состава на теплопроводность

Мало кто обращает внимание на особые свойства пенопласта. Сегодня наиболее серьезной проблемой пенопласта считается его способность к воспламенению и выделению токсичных продуктов сгорания. СНиП и ГОСТ требуют, чтобы пенопласт, используемый для утепления жилых зданий, имел время самозатухания не более 4 с. Для этого используются соли ряда цветных металлов, таких как хром, никель, железо, включение в состав веществ, выделяющих углекислый газ при нагревании.

В результате на практике пенопласт с индексом « С » — самозатухающий имеет теплопроводность значительно выше, чем обычные марки пенополистирола. Практика использования пенополистирола для утепления в Евросоюзе показала, что более выгодным и дешевым является нанесение на внешнюю поверхность немодифицированного пенопласта специального покрытия из газообразующих агентов. Такое решение позволяет сохранить теплосберегающие свойства и экологичность материала, одновременно значительно повысить пожаробезопасность.

Какие свойства Пеноплекса определяют высокий уровень потребительского спроса?

При выборе материала учитывается его уникально низкая теплопроводность, небольшой вес, несложный монтаж и продолжительный срок эксплуатации.

• Экструдированная пенополистирольная теплоизоляция нового поколения отличается от пенопласта совершенной однородной структурой, стойкостью к нагрузкам на сжатие и другим неблагоприятным внешним воздействиям.

При всех своих достоинствах минеральная вата имеет жесткие ограничения по весу. Поэтому для утепления устройств, не имеющих достаточного запаса прочности, задействуются легкие материалы на пенополистирольной основе.

Недостатки Пеноплекс Фасад, купить который в нашей компании Вы можете в любое время года – нулевая паропроницаемость и достаточно низкая термостойкость, частично или полностью компенсируются применением в фасадных системах со щелевой вентиляцией и обустройством термостойких защитно-декоративных покрытий.

Что касается утепления подземных, в том числе и фундаментных конструкций, то в этом варианте влаго- и морозостойкий пенополистирол достойной альтернативы не имеет.

Прочность фундаментной облицовки достаточна для защиты гидроизоляции от повреждений сезонными подвижками пучинистых грунтов. Ассортимент пенополистирольных утеплителей включает в себя панели разных типоразмеров: толщиной от 30 до 100 мм. В большинстве центральных регионов повышенным спросом пользуются панели толщиной 50-60 мм. Купить Пеноплекс 50 мм в Москве с существенными скидками можно на акционных и сезонных распродажах строительных материалов.

Почему Пеноплекс способен заменить большую часть кладки?

Современные технологии и кладочные материалы рассчитаны на высокие нагрузки и демонстрируют большой запас прочности. Потому для возведения даже многоэтажных строений не требуется толстых стен. Основная задача ограждающих конструкций – сохранять тепло, сдерживать шумовой поток с улицы, упрощать монтаж и обустройство декоративных покрытий.

Со всеми перечисленными задачами успешно справляется теплоизоляция известного бренда Пеноплэкс. Производство утеплителя – технологичный процесс, в результате которого получаются прочные стойкие к влаге плиты с закрытоячеистой структурой.

Жесткость:

Экструдированный пенополистирол получают путём запекания воздушных гранул пенопласта. Гладкие снаружи плиты выдерживают усилия на сжатие, следовательно, теплоизоляция будет стойкой к деформации.

Малый вес:

Бывает так, что конструкция имеет ограничение по весу теплоизоляционного слоя, потому использовать тяжёлую минвату не получится. В таких случаях спасает лёгкий пенополистирольный утеплитель.

Теплопроводность:

Тут экструзия Пеноплэкс с показателем 0,3–0,36 Вт/(м·К) на шаг впереди от минераловатных сородичей со значением 0,036–0,038 Вт/(м·К). Кирпичные кладочные материалы для стен вовсе не идут в сравнение с параметром от 0,44–0,93 Вт/(м·К). Вот и выходит, что для утепления стен снаружи можно свободно купить Пеноплэкс Фасад и компенсировать с его помощью толщину стены в несколько метров.

Пенополистирол Пеноплекс имеет много особенностей, делающих его незаменимым в утеплении подземных конструкций и фундамента. Хорошие эксплуатационные характеристики в сложных условиях влажности и сдавливающей нагрузки от грунта непосильны для волокнистой минваты.

Все вышеперечисленные достоинства утеплителя сформировали высокий спрос и популярность Пеноплэкса в строительстве, в утеплении зданий с самыми разными кладочными материалами. Кирпичные стены с тёплоизолирующими сертифицированными кладочными смесями, бетонные перекрытия, пенобетонные кладки, кровли и даже коммуникации утепляют лёгкими плитами или сформованными в цилиндры изделиями.

Плиты Пеноплэкс производятся разной толщины, потому собрать теплоизоляционный пирог с нужной высотой утепления не составит труда. Эта особенность плит также помогает подобрать материалы с оптимальной стоимостью.

Сколько кирпичной кладки заменяет Пеноплекс?

Для тех, кто планирует заказать Пеноплекс, соотношение к кирпичу теплоизоляционного материала играет далеко не последнюю роль. Мы расскажем Вам о самой популярной толщине теплоизоляционных плит и их соответствию толщине кирпичной кладки.

• Пеноплекс 20 мм заменяет кирпичную стену толщиной 370 мм – это почти 40 см, то есть в 20 раз больше толщины самого утеплителя. Если Вы хотели приобрести надежную теплоизоляцию, но Вас останавливало лишь незнание того, сколько заменяет кирпича толщина Пеноплекса 2 см, сегодня Вы узнали дополнительный плюс в копилке этого материала!
• Сколько заменяет кирпичной кладки Пеноплекс 30 мм? Исходя из данных по соответствию 2 см утеплителя стене из кирпича, получается, что Пеноплекс 30 мм заменяет целых 555 мм кирпичной кладки по энергоэффективности. Вот Вам и ответ, сколько кирпича заменяет Пеноплекс 30 мм толщиной!
• Какую толщину кирпича заменяет Пеноплекс 50 мм? Вас ждет приятный сюрприз! Технические характеристики Пеноплекс 50 мм в сравнении с кирпичом покорят не только домовладельца, но и опытного застройщика. Кирпичная кладка толщиной в 925 мм может сравниться с Пеноплексом 50 мм – вот сколько заменяет кирпичей этот утеплитель!

Теперь, когда Вы узнали, какую толщину стены заменяет Пеноплекс, нет повода откладывать покупку теплоизоляционного материала в долгий ящик – звоните нам заказывайте утеплитель по выгодной цене уже сегодня!

Что за материал и его характеристика

«Пеноплекс» — наименование популярных плит экструдированного пенополистирола, используемого для утепления конструкций любого рода.

Технические характеристики материала следующие:

• экологичность;
• водонепроницаемость;
• прочность;
• толщина в диапазоне от 20 до 100 мм;
• безопасный химический состав;
• длительный срок службы.

В плане теплопроводности пенопласт явно преобладает над кирпичом. Тепловые показатели силикатной кирпичной кладки равны 0,76 Вт/м2°C, керамической полнотелой — 0,7. Это при условии, что пространство между кирпичом заполняется цементно-песчаным раствором: в сравнении с другими строительными смесями основа из цемента и песка обеспечивает наибольшую теплоизоляцию. Показатели для пенопласта следующие: блок «Пеноплекс» 50 мм — 0,038 Вт/м2°С, 30 мм — 0,037. Указанные цифры примерные.

Пенополистирольные утеплители в домах дачного и коттеджного типа

Многие застройщики используют материал для наружного утепления фасадов и потолочных конструкций дачных домов, которые переоборудуются под круглогодичное проживание. Основной круг применения пенополистирольной теплоизоляции – это отделка фундаментов, отмосток, утепление цементных стяжек под напольную плитку.

В отличие от минеральной ваты, пенополистирол не нуждается в обустройстве пленочной или мастичной гидроизоляции, поэтому может монтироваться непосредственно на ровную поверхность грунта.

• 
  Оптимальная толщина пенополистирольного утеплителя, уложенного между лагами пола, не требует изменения его высоты. Заделка монтажных зазоров и сопряжений влагостойким шпаклевочным составом позволяет эксплуатировать свойства утеплителя с максимально высокой эффективностью.
• Фундаментная теплоизоляция существенно уменьшает температурные перепады, а отсутствие в подвале сырости положительно сказывается на комфорте микроклимата в доме, снижении расходов на оплату отопления в зимний период.
• Пенополистирольные разъемные кожухи блокируют утечку тепла из труб отопления и горячего водоснабжения, исключают промерзание водопроводных и канализационных коммуникаций, расположенных на небольшой глубине.

Более чем умеренная стоимость пенополистирольных материалов дополняется возможностью монтажа своими руками, что позволяет уменьшить стоимость теплоизоляционных работ на 35-40%.

Покупайте прямо сейчас в нашей компании качественный утеплитель Пеноплекс по выгодной цене!

Пеноплекс «Кровля» – свойства и характеристики

Утеплитель из пеноплекса серии «Кровля» – это переименованный материал «Пеноплэкс 35», который рекомендуется использовать в утеплении скатных и плоских кровель любой конструкции. Применение серии «Кровля» делает дальнейшую эксплуатацию крыши максимально упрощенной, так как надежность и длительный срок эксплуатации утеплителя минимизируют возможность ремонта поверхности крыши. Популярность этого инновационного утеплительного материала вызвана и тем, что на такой поверхности можно устраивать оранжереи и летние сады – такие течения сейчас в моде. Пеноплэкс выдерживает настолько высокие нагрузки, что груз грунта до нескольких тонн ему нипочем. Характеристики марки утеплителя пеноплекс «Кровля» – в таблице ниже:

«Комфорт» – универсальная марка теплоизолятора

Теплопроводность строительных материалов: таблица

Процесс строительства любого жилого или промышленного объекта начинается с разработки проекта. В нем необходимо предусмотреть взаимное расположение всех элементов конструкции, а также учесть качество применяемых материалов. Все они обладают разными физическими характеристиками. В каждом случае производители предусматривают коэффициенты теплопроводности строительных материалов.

Благодаря знанию данного параметра быстрее проводится разработка и постройка зданий, обеспечивающих экономию ресурсов. Внутри помещений образуется приятный микроклимат не только зимой, но и летом. Часто в таком случае помогает таблица теплопроводности материалов. В нее входят наиболее популярные строительные компоненты.

Определение базового понятия

Теплопроводность строительных материалов характеризуется возможностью перераспределения энергии от более теплых частиц к более прохладным участкам. Перераспределение будет происходить до тех пор, пока не сформируется тепловой баланс. Фактически на всех участках конструкции будет единая температура.

Явление имеет актуальность для всех ограждающих элементов домостроения, которыми являются:

• наружные стены;
• внутренние перегородки;
• пол;
• крыша;
• потолок и другие перекрытия.

Теплопроводность утеплителей определяется временем, в течение которого за счет теплопередачи температурные условия внутри здания станут соответствовать условиям снаружи. Оптимальным является наиболее продолжительный процесс, растянутый на длительный временной интервал. В таком случае за счет применяемых материалов и фактур удастся оптимизировать расходы на эксплуатацию.

Сравнение показателей теплосбережения разных стройматериалов

Определяя, например, теплопроводность пенополистирола или каких-либо экструдированных его разновидностей, необходимо знать, что данный параметр позволяет определять какое количество тепловой энергии за установленную единицу времени проходит сквозь единицу поверхности. Применяется исчисление Вт/(м*градус). Соответственно, чем численное значение больше, тем эффективнее проводится тепло через указанное вещество, а все процессы, связанные с теплообменом станут проходить быстрее.

Создавая проект дома, бани, гаража или иной бытовой постройки, нужно самостоятельно учитывать данный фактор. При этом подбирать утеплители необходимо с минимальными значениями проводимости тепла.

Некоторые примеры практического применения

Практическая ценность такого знания заключается в том, чтобы сравнивать разные материалы всевозможной толщины с другими, определяя оптимальные параметры. Так теплопроводность пенопласта 50 мм в сравнении с кирпичной двухрядной кладкой будет примерно равной. Это значит, для того чтобы создать стену из кирпича сопоставимую с 10 см пенопласта, необходимо выкладывать ее в 4 кирпича, что является весьма затратным и нерациональным по использованию ресурсов.

Сколько Пеноплекса заменит стену из кирпича?

Сколько заменяет кирпича Пеноплекс? Последнее — это не название строительного материала. Так звучит один из самых популярных брендов, выпускающих полимерные теплоизоляционные плиты. Здесь имеется в виду пенополистирол экструдированный, один из лучших утеплителей, существующих на данный момент. Стоит разобраться, в каком отношении его можно сравнивать с кирпичом.

Преимущества пеноплекса.

Марка теплоизолятора «Комфорт» – свойства и характеристики

Пеноплекс «Комфорт» – это модифицированный и усовершенствованный «Пеноплэкс 31С» с универсальными характеристиками. Материал активно используется при утеплении дачных построек, загородных домов и коттеджей. Высокая скорость монтажа и минимальные трудозатраты популяризуют утеплитель у частных домовладельцев – его используют для утепления чернового пола, фундамента и подвала дома, цоколя и кровли, стен и перегородок изнутри и снаружи здания. Пеноплекс «Комфорт» имеет высокие показатели по влагонепроницаемости и теплопроводности. В линейке серии пеноплекс марка «Комфорт» признана универсальной.

Пеноплекс предохраняет грунт от пучения при промерзании – при утеплении почвы этим материалом точка промерзания грунта поднимется. Эта серия оптимальна при утеплении дорожного и ж/д полотна, ВПП и технических площадей аэродромов. Плиты «Комфорт» сохраняют свои уникальные характеристики в течение всего времени эусплуатации. Характеристики марки утеплителя пеноплекс «Комфорт» – в таблице ниже:

Заблуждение думать, что пеноплекс и пенопласт – материалы-братья. Некоторые свойства пеноплекса можно приравнять к параметрам пенопласта, но не горючесть и водопоглощение.

Производители давно освоили изготовление и негорючего пенопласта, и хорошо горящего пеноплекса. Но истина заключается в том, что пеноплекс не может самовозгораться, а в зоне открытого огня он будет только плавиться, выделяя угарный (СО) и углекислый (СО 2) газы. Если пожар ликвидировать, то пеноплекс не будет даже тлеть.

Сколько заменяет кирпича Пеноплекс? Последнее — это не название строительного материала. Так звучит один из самых популярных брендов, выпускающих полимерные теплоизоляционные плиты. Здесь имеется в виду пенополистирол экструдированный, один из лучших утеплителей, существующих на данный момент. Стоит разобраться, в каком отношении его можно сравнивать с кирпичом.

Уточнение терминов

Прежде всего нужно понять, в какой степени пенополистирол может заменить кирпичную кладку. Это абсолютно разные строительные материалы.

Учитывая, что оба материала принимают участие в устройстве наружных стен зданий, между ними уместно только одно сравнение — по теплопроводности. Именно эта характеристика имеется в виду при постановке вопроса, но его нужно правильно переформулировать: какая толщина Пеноплекса и кирпича создаст одинаковое термическое сопротивление. По остальным характеристикам сравнение не в пользу полимера.

Показатели теплопроводности

Способность сопротивляться прохождению потока тепловой энергии характеризуется коэффициентом теплопроводности λ, выражаемом в единицах Вт/м 2 °C. Как правило, продавцы различных утеплителей предоставляют значение этого коэффициента для изделий в сухом состоянии. В то же время нормативные документы предписывают вести расчет по реальным эксплуатационным показателям, значения которых не настолько впечатляющие.

Рассматриваемые материалы выпускаются нескольких разновидностей. Кирпич изготавливается из разных материалов и по различным технологиям. Марки экструзионного пенополистирола отличаются по плотности, что влияет на его теплопроводность. Эксплуатационные тепловые показатели для изделий разных видов выглядят так:

В перечне приведены значения для готовой кирпичной кладки, возведенной на цементно-песчаном растворе. На других типах растворов показатели будут немного отличаться. Характеристики экструзионного пенополистирола различной плотности разительно отличаются в меньшую сторону:

• Пеноплекс плотностью 30 кг/м 3 , λ=0,037 Вт/м 2 °C;
• то же, плотностью 50 кг/м 3 , λ=0,038 Вт/м 2 °C.

Заметно, насколько теплопроводность полимерного утеплителя меньше, нежели у кирпичной стены. Но эти цифры абстрактны и потому для обычного человека малопонятны. Чтобы разобраться в ситуации, надо привести все показатели к одному понятию — толщине. Для этого необходимо определить еще одну характеристику — сопротивление теплопередаче R, выражаемой в единицах м 2 °C/Вт.

Расчет толщины

Сопротивление теплопередаче R привязано к толщине строительной конструкции, а его минимальная величина, установленная нормативными документами, изменяется в зависимости от климатических условий в регионе. Например, в южных районах Российской Федерации стены жилых зданий должны обладать сопротивлением передаче тепла не ниже 2,1 м 2 °C/Вт. Эту величину предлагается взять за основу и просчитать, сколько кирпича и Пеноплекса понадобится для ее соблюдения. Минимальный показатель рассчитывается по формуле:

Схема утепления.

• δ — значение толщины стеновой конструкции, м;
• λ — теплопроводность материала, из которого построена стена, Вт/м 2 °C.
• R — сопротивление теплопередаче, в примере оно равняется 2,1 м 2 °C/Вт.

Если взять коэффициент теплопроводности обычной кирпичной кладки λ=0,7 Вт/м 2 °C, то в южных районах РФ толщина стен из керамического изделия должна составлять: δ=2,1х0,7=1,47 м.

Та же стена, но сделанная из Пеноплекса плотностью 30 кг/м 3 , будет иметь толщину: δ=2,1х0,037=0,077 м, или 77 мм.

Разница между материалами составит 1,47/0,077=19. Во столько раз кирпичная кладка должна быть толще слоя пенополистирола, чтобы выйти на один и тот же показатель тепловой изоляции здания. Полная картина, показывающая сравнение разных видов кирпичных стен и полимерных утеплителей, отражена в таблице:

Материал конструкции	Кладка из красного полнотелого кирпича	Конструкция из белого изделия	Стенка из красного пустотелого изделия	Пеноплекс плотностью 30 кг/м 3	Пеноплекс плотностью 50 кг/м 3
Толщина, соответствующая термическому сопротивлению 2,1 м 2 °C/Вт	1,47 м	1,6 м	0,99 м	77 мм	80 мм

Теперь в таблице наглядно показано, насколько отличается кирпичная стена от экструдированного пенополистирола по теплопроводности в худшую сторону.

Нетрудно сделать вывод, что для соблюдения строительных норм по энергосбережению эти материалы необходимо скомбинировать, существовать по отдельности в виде стеновой конструкции они не могут.

Кирпичу не хватает теплоизоляционных свойств, а Пеноплексу — несущей способности. Вместе они дадут прекрасный результат: кладку в 1,5 полых изделия достаточно утеплить листами пенополистирола 50 мм, а общее сечение ограждения выйдет всего 0,43 м.

Эксплуатационно-технические свойства пеноплекса, достоинства и недостатки

1. Теплопроводность – 0,03 Втм· 0 С, показатель не уменьшается даже при сильном увлажнении;
2. Водонепроницаемость – 0,4-0,6% при погружении в воду на 24 часа и на месяц;
3. Паропроницаемость материала можно сравнить с такими же показателями рубероида с толщиной слоев 20 мм;
4. Химическая пассивность: пеноплекс не реагирует на контакты со строительными растворами и большинством агрессивных веществ. Вещества, с которыми контакт пеноплекса противопоказан: керосин, ацетон, формальдегид, бензол, ксилол, толуол, формалин, метилэтилкетон, эфир, солярка, бензин, деготь, краски и эпоксидныесмолы;
5. Высокая механическая сопротивляемость к растяжению, сжатию, усилиям на разрыв и разновекторному давлению. Показатель прочности по сжатию у пеноплекса – 0,2-0,5 Мпа;
6. Биологическая нейтральность – пеноплекс не заболевает плесенью, не разлагается и не загнивает;
7. Широкий разброс рабочих температур – от -50 до +75 0 С. Температурный диапазон для каждой марки указывается на упаковке;
8. Группы горючести для разных марок – разные, от Г1 до Г4, в зависимости от условий эксплуатации;
9. Экологически безопасный материал без использования в производстве фенолов и фреонов;
10. Гарантированная длительность эксплуатации ≥55 лет без заметных потерь в свойствах.

Достоинства пеноплекса:

1. Свойства теплопроводности позволяют использовать пеноплекс даже на Крайнем Севере – многократные циклы заморозки/разморозки материала не влияют на его характеристики;
2. Небольшой вес делает проще перевозку, складирование, хранение и утепление объекта, позволяет облегчить фундамент и не усиливать потолочные перекрытия;
3. Простой монтаж без помощи специалистов и специальных инструментов – пеноплекс легко режется обычной ножовкой или резаком;
4. Безопасность и экологичность – с материалом можно работать без средства индивидуальной защиты;
5. Низкая стоимость всех марок утеплителя. Даже при большом расходе теплоизолятора затраты на его приобретение и монтаж окупаются за 2-3 сезона.

Недостатки пеноплекса:

1. Невысокая пожаробезопасность – материал любой группы горючести, даже с антипиреновыми добавками, может загореться с выделением едкого токсичного дыма;
2. Низкий коэффициент паропроницаемости, а при определенных погодных условиях – отрицательный. Поэтому пеноплексом не рекомендуется проводить внутренне утепление стен дома. Для сохранения оптимальных условий эксплуатации утеплителя нужно обеспечить приточно-принудительную вентиляцию в доме и вентилирование каналов в стенах, утепленных пеноплексом;
3. Разрушение материала при попадании ультрафиолетового излучения – солнечных лучей. Необходимо защищать слой утеплителя штукатуркой или другими способами;
4. Из-за гладкой поверхности адгезия пеноплекса с растворами довольно низкая, поэтому крепить утеплитель нужно только на дюбеля или специальный дорогостоящий клей, но не на строительные растворы.

Общее описание

Пенопласт представляет собой плиты различной толщины, состоящие из вспененного материала – полимера. Теплопроводность пенопласта обеспечивается воздухом, из которого он состоит на 95-98%, т.е. газа, который не пропускает тепло.

Так как пенопласт в своей основе состоит из воздуха, то он имеет крайне низкую плотность, и, соответственно, малый удельный вес. Также пенопласт обладает очень хорошей звукоизоляцией (тонкие перегородки ячеек, заполненные воздухом – очень плохой проводник звуков).

В зависимости от исходного сырья (полимера) и процессов изготовления, можно производить пенопласт разной плотности, устойчивости к воздействию механических факторов, устойчивости к иным видам воздействия. В связи с вышеперечисленным, обусловливается выбор определенного вида пенопласта и его применение.

Характеристики теплопроводности пенопласта

Для того чтобы рассмотреть такую характеристику, как теплопроводность пенопласта, разберемся для начала, что из себя представляет в принципе теплопроводность материалов. Теплопроводностью называют количественную характеристику способности тела проводить тепло.

Это количество тепловой энергии (Ватт), которое любой материал способен провести через себя (метр), при определенной температуре (С) за определенное время. Обозначается — λ и выражается Вт/м•С.

Определим оптимальные размеры данного утеплителя исходя из его теплопроводных характеристик. На рынке стройматериалов большое множество различных утеплителей. Пенопласт, как мы уже знаем, обладает теплопроводностью очень низкой, но эта величина зависит от марки материала.

Например, пенопласт марки ПСБ-С 50 имеет плотность 50 кг/м3. Таким образом, его теплопроводность составляет 0,041 Вт/м•С (данные указаны при 20-30 С). Для пенопласта марки ПСБ-С 25 значение будет 0,041 Вт/м•С, а марки ПСБ-С 35 – 0,038 Вт/м•С. Приведенные величины коэффициентов теплопроводности указаны для пенопласта одинаковой толщины.

Наиболее заметна теплопроводность пенопласта при сопоставлении значений с другими теплоизоляционными материалами. К примеру, лист пенопласта 30-40 мм аналогичен объёму минваты в несколько раз большей, а толщина листа 150 мм заменяет 185 мм пенополистирола. Конечно, есть материалы, у которых коэффициент ниже. К таким относится и пеноплекс. 30 мм пеноплекса смогут заменить 40 мм пенопласта, при аналогичных условиях.

Марки пенопласта

Если Вас заинтересовал вопрос, какой лучше всего марки приобрести пенопласт, и какая у него теплопроводность, то мы ответим вам на него. Ниже приведены самые популярные марки продукции, а также отображены величины плотности и коэффициент теплопроводности пенопласта.

• ПCБ-C15. С теплопроводностью 0,042 Вт/мK, а плотность равна 11-15 кг/м3
• ПCБ-C25. С теплопроводностью 0,039 Вт/мK, а плотность равна 15-25 кг/м3
• ПCБ-С35. С теплопроводностью 0,037 Вт/мK, а плотность равна 25-35кг/м3

Завершает наш список пенопласт ПCБ-C5, теплопроводность которого составляет 0,04 Вт/мК, а плотность равна 35-50 кг/м3. Проведя анализ плотности и теплопроводности можно с уверенностью сказать, что плотность существенно не влияет на основное качество пенопласта, тепло-сбережение.

Теплопроводность пенопласта, сравнение с Пеноплексом, цена листов разных марок

Эффективность – первое, что мы ищем, выбирая утеплитель. Разнообразные материалы изначально оцениваются именно по этому критерию, и только потом в дело вступают другие характеристики, особенность монтажа и стоимость. Сегодня мы рассмотрим теплопроводность пенопласта как самого доступного по цене и потому востребованного, а также сравним его с иными видами изоляции.

Оглавление:

1. Что такое теплопроводность?
2. Характеристики пенопласта разных марок
3. Сравнение с другими материалами и расценки

Определение

Теплопроводность – величина, обозначающая количество тепла (энергии), проходящего за час сквозь 1 м любого тела при определенной разнице температур с одной и другой его стороны. Она измеряется и рассчитывается для нескольких исходных условий эксплуатации:

• При 25±5 °С – это стандартный показатель, закрепленный в ГОСТах и СНиП.
• «А» – так обозначается сухой и нормальный режим влажности в помещениях.
• «Б» – в эту категорию относят все прочие условия.

Собственно теплопроводность гранул пенопласта, спрессованных в легкую плиту, не так важна сама по себе, как в связке с толщиной утеплителя. Ведь основная цель – добиться оптимального уровня сопротивления всех слоев стены в соответствии с требованиями для конкретного региона. Для получения первоначальных цифр достаточно будет воспользоваться самой простой формулой: R = p÷k.

• Сопротивление теплопередаче R можно найти в специальных таблицах СНиП 23-02-2003, к примеру, для Москвы принимают 3,16 м·°С/Вт. И если основная стена по своим характеристикам недотягивает до этого значения, разницу должен перекрыть именно утеплитель (минвата или тот же пенопласт).
• Показатель р – обозначает искомую толщину изолирующего слоя, выраженную в метрах.
• Коэффициент k – как раз и дает представление о проводимости тел, на которую мы ориентируемся при выборе.

Теплопроводность самого материала проверяют с помощью нагрева одной стороны листа и измерения количества энергии, переданной методом кондукции на противоположную поверхность в единицу времени.

Из приведенной упрощенной формулы можно заключить, что чем тоньше лист утеплителя, тем меньшей эффективностью он обладает. Но кроме обычных геометрических параметров на конечный результат оказывает влияние и плотность пенопласта, хоть и незначительно – всего в пределах 1-5 тысячных долей. Для сравнения возьмем две близкие по марке плиты:

• ПСБ-С 25 проводит 0,039 Вт/м·°С.
• ПСБ-С 35 при большей плотности – 0,037 Вт/м·°С.

А вот с изменением толщины разница становится куда более заметной. К примеру, у самых тонких листов в 40 мм при плотности 25 кг/м³ показатель теплопроводности может составлять 0,136 Вт/м·°С, а 100 мм того же пенополистирола пропускают всего 0,035 Вт/м·°С.

Зависимость нелинейная, что связано с особенностью кондуктивной передачи. Но поскольку коэффициент высчитывается в единицу времени, а плотность материала остается неизменной, разница температур с внешней поверхностью при «продвижении» энергии сквозь плиту становится все меньше. И если толщина пенополистирола оказывается значительной, тепло просто не успевает передаться обратной стороне, что, в общем-то, и требуется от хорошей изоляции.

Сравнение с другими материалами

Средняя теплопроводность ПСБ лежит в пределах 0,037-0,043 Вт/м·°С, на него и будем ориентироваться. Здесь пенопласт в сравнении с минватой из базальтовых волокон, кажется, выигрывает незначительно – у нее примерно те же показатели. Правда, при вдвое большей толщине (95-100 мм против 50 мм у полистирола). Также принято сопоставлять проводимость утеплителей с различными стройматериалами, необходимыми для возведения стен. Хотя это и не слишком корректно, но весьма наглядно:

1. Красный керамический кирпич имеет коэффициент теплопередачи 0,7 Вт/м·°С (в 16-19 раз больше, чем у пенопласта). Проще говоря, чтобы заменить 50 мм утеплителя понадобится кладка толщиной около 80-85 см. Силикатного и вовсе нужно не меньше метра.

2. Массив дерева в сравнении с кирпичом в этом плане получше – здесь всего 0,12 Вт/м·°С, то есть втрое выше, чем у пенополистирола. В зависимости от качества леса и способа возведения стен, эквивалентом ПСБ толщиной 5 см может стать сруб шириной до 23 см.

Куда логичнее сравнивать стиролы не с минватой, кирпичом или деревом, а рассматривать более близкие материалы – пенопласт и Пеноплекс. Оба они относятся к вспененным полистиролам и даже изготавливаются из одних и тех же гранул. Вот только разница в технологии их «склеивания» дает неожиданные результаты. Причина в том, что шарики стирола для производства Пеноплекса с введением порообразователей одновременно обрабатываются давлением и высокой температурой. В итоге пластичная масса приобретает большую однородность и прочность, а пузырьки воздуха равномерно распределяются в теле плиты. Пенопласт же просто обдается паром в форме, как поп-корн, поэтому связи между вспученными гранулами оказываются слабее.

Как следствие, теплопроводность Пеноплекса – экструдированного «родственника» ПСБ – тоже заметно улучшается. Она соответствует показателям 0,028-0,034 Вт/м·°С, то есть 30 мм хватит, чтобы заменить 40 мм пенопласта. Однако сложность производства увеличивает и стоимость ЭППС, так что на экономию рассчитывать не стоит. Кстати, здесь есть один любопытный нюанс: обычно экструдированный пенополистирол немного теряет в эффективности при увеличении плотности. Но при введении в состав Пеноплекса графита эта зависимость практически исчезает.

Впрочем, если вопрос высокой прочности на повестке дня не стоит, и вам нужен просто хороший утеплитель, проще и дешевле действительно купить пенопласт. В сравнении с такими материалами, как минвата, дерево и керамический кирпич, он безусловно хорош. Главное – не использовать его на пожароопасных объектах и всегда стараться выполнять теплоизоляцию снаружи зданий.

Цены на листы пенопласта 1000х1000 мм (рубли):

Толщина листа, мм	ПСБ-С 15	ПСБ-С 25	ПСБ-С 35	ПСБ-С 50
20	37	61	82	124
30	55	95	123	185
40	73	122	164	247
50	91	152	205	308
70	127	213	264	431
80	145	243	328	493
100	181	304	409	616

Похожие статьи

Механические свойства и теплопроводность теплоизоляционных плит, содержащих переработанный термореактивный полиуретан и термопласт

. 2021 16 декабря; 13 (24): 4411.

doi: 10.3390/polym13244411.

Пинг Хе ¹ , Хаода Руан ¹ , Цунъян Ван ¹ , Хао Лу ¹

принадлежность

• ¹ Колледж машиностроения и электротехники, Аньхойский университет Цзянжу, Хэфэй 230601, Китай.

• PMID: 34960962
• PMCID: PMC8708046
• DOI: 10.3390/полим13244411

Бесплатная статья ЧВК

Пинг Хе и др. Полимеры (Базель). 2021 .

Бесплатная статья ЧВК

. 2021 16 декабря; 13 (24): 4411.

doi: 10.3390/polym13244411.

Авторы

Пинг Хе ¹ , Хаода Руан ¹ , Цунъян Ван ¹ , Хао Лу ¹

принадлежность

• ¹ Колледж машиностроения и электротехники, Аньхойский университет Цзянжу, Хэфэй 230601, Китай.

• PMID: 34960962
• PMCID: PMC8708046
• DOI: 10. 3390/полим13244411

Абстрактный

В этом исследовании использовался механохимический метод для анализа механизма переработки пенополиуретана и оптимизации процесса переработки. Использование механохимических методов для регенерации порошка пенополиуретана разрушает связь С-О пенополиуретана и значительно повышает активность порошка. На основе ортогонального плана испытаний были выбраны сетка, пропорция, температура и время для производства девяти переработанных плит методом горячего прессования. Затем было проанализировано влияние четырех факторов на теплопроводность и прочность на разрыв переработанной плиты. Результаты показывают, что порошок пенополиуретана 120 меш обладает высокой активностью, а предел прочности на растяжение может достигать 90,913 МПа при формовании при 205 °C и 40 мин с 50% порошком полипропилена. Благодаря низкой теплопроводности пенополиуретана теплопроводность вторичного картона может достигать 0,037 Вт/м·К при параметре 40 меш, 80%, 185 °С, 30 мин. Это исследование предлагает эффективный метод переработки пенополиуретана.

Ключевые слова: механохимический метод; ортогональный тест; переработанный пенополиуретан; предел прочности; теплопроводность.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Цифры

Рисунок 1

Процесс восстановления пенополиуретана…

Рисунок 1

Процесс восстановления пенополиуретана механохимическим методом.

фигура 1

Процесс восстановления пенополиуретана механохимическим методом.

Рисунок 2

Внешний вид ( a )…

Рисунок 2

Внешний вид ( a ) Отходы плиты ППУ, ( b ) Куски ППУ,…

фигура 2

Внешний вид ( a ) отходов плит ППУ, ( b ) кусков ППУ, ( c ) порошка ППУ, ( d ) самодельной дробилки и ( e ) микроскопической морфологии порошка ППУ.

Рисунок 3

Переработанные плиты, полученные путем нагрева…

Рисунок 3

Переработанные плиты, полученные термопрессованием.

Рисунок 3

Переработанные плиты, изготовленные методом термопрессования.

Рисунок 4

Гранулометрический состав…

Рисунок 4

Гранулометрический состав порошка ППУ.

Рисунок 4

Гранулометрический состав порошка ППУ.

Рисунок 5

ATR-FTIR спектры полиуретановых порошков…

Рисунок 5

Спектры ATR-FTIR полиуретановых порошков с различным числом ячеек.

Рисунок 5

ATR-FTIR-спектры полиуретановых порошков с различным числом ячеек.

Рисунок 6

Микроскопическая морфология порошка ППУ…

Рисунок 6

Микроскопическая морфология порошка ППУ при различном увеличении. ( a ) 50 раз…

Рисунок 6

Микроскопическая морфология порошка ППУ при различном увеличении. ( а ) 50 раз ( б ) 200 раз.

Рисунок 7

Микроскопическая морфология порошков ППУ…

Рисунок 7

Микроскопическая морфология порошков ППУ с различным числом ячеек. ( и ) 40…

Рисунок 7

Микроскопическая морфология порошков ППУ с разным числом ячеек. ( и ) 40 меш. ( b ) 80 меш. ( c ) 120 меш.

Рисунок 8

Влияние факторов при различных…

Рисунок 8

Влияние факторов разного уровня на теплопроводность: ( A ) Сетка.…

Рисунок 8

Влияние факторов разного уровня на теплопроводность: ( А ) Сетка. ( B ) Пропорция. ( C ) Температура. ( D ) Время.

Рисунок 9

Поверхностная проекция Mesh…

Рисунок 9

Проекция поверхности Mesh and Proportion влияет на теплопроводность.

Рисунок 9

Проекция поверхности Mesh and Proportion влияет на теплопроводность.

Рисунок 10

Влияние факторов при различных…

Рисунок 10

Влияние факторов разного уровня на стресс: ( A ) Сетка. (…

Рисунок 10

Влияние факторов разного уровня на стресс: ( А ) Сетка. ( B ) Пропорция. ( C ) Температура. ( D ) Время.

Рисунок 11

Кривая зависимости напряжения от деформации (…

Рисунок 11

Кривая зависимости напряжения от деформации (цифры на рисунке обозначают разные номера экспериментов).

Рисунок 11

Кривая зависимости напряжения от деформации (цифры на рисунке представляют разные номера экспериментов).

Рисунок 12

Поверхностная проекция, которую Mesh…

Рисунок 12

Проекция поверхности, на которую сетка и пропорция влияют на прочность на растяжение.

Рисунок 12

Проекция поверхности, на которую сетка и пропорция влияют на прочность на растяжение.

Рисунок 13

Микрофотографии образцов 1–9 (×150…

Рисунок 13

Микрофотографии образцов 1–9 (увеличение ×150; ( a – i ) соответствует…

Рисунок 13

Микрофотографии образцов 1–9 (увеличение ×150; ( a – i ) соответствует опыту № 1–9).

См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC

Похожие статьи

• Механохимия: эффективный способ переработки термореактивных полиуретанов.

  He P, Lu H, Ruan H, Wang C, Zhang Q, Huang Z, Liu J. Он П. и др. Полимеры (Базель). 2022 11 августа; 14 (16): 3277. дои: 10.3390/polym14163277. Полимеры (Базель). 2022. PMID: 36015532 Бесплатная статья ЧВК.

• Утилизация отходов: теплоизоляционная панель из переработанных частиц полиуретана и пшеничной шелухи.

  Хисек Ш., Нойбергер П., Сикора А., Шенфельдер О., Дитоммазо Г. Hýsek Š, et al. Материалы (Базель). 2019 сен 20;12(19):3075. дои: 10.3390/ma121. Материалы (Базель). 2019. PMID: 31547179 Бесплатная статья ЧВК.

• Проницаемая водостойкая теплоизоляционная панель на основе переработанных материалов и ее физико-механические свойства.

  Хисек Ш., Фридрих М., Херцлик М., Фридрихова Л., Лоуда П., Книжек Р., Ле Ван С., Ле Чи Х. Hýsek Š, et al. Молекулы. 2019 11 сентября; 24(18):3300. doi: 10,3390/молекулы24183300. Молекулы. 2019. PMID: 31514275 Бесплатная статья ЧВК.

• Пенополиуретановые композиты, армированные возобновляемыми наполнителями, для криогенной изоляции.

  Стуре Б., Вевере Л., Кирплукс М., Година Д., Фридрихсоне А., Кабулис У. Стуре Б. и др. Полимеры (Базель). 2021 24 ноября; 13 (23): 4089. doi: 10.3390/polym13234089. Полимеры (Базель). 2021. PMID: 34883591 Бесплатная статья ЧВК.

• Жесткая теплоизоляция из пенополиуретана на натуральной масляной основе, применимая при криогенных температурах.

  Урам К., Процяк А., Вевере Л., Помиловскис Р., Кабулис Ю., Кирплукс М. Урам К. и др. Полимеры (Базель). 2021 7 декабря; 13 (24): 4276. doi: 10.3390/polym13244276. Полимеры (Базель). 2021. PMID: 34960827 Бесплатная статья ЧВК.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Естественная деградация: деградация полимеров в различных условиях.

  Ветчер А.А., Иорданский А.Л. Ветчер А.А. и соавт. Полимеры (Базель). 2022 31 августа; 14 (17): 3595. doi: 10.3390/polym14173595. Полимеры (Базель). 2022. PMID: 36080670 Бесплатная статья ЧВК.

использованная литература

1. 1. Ван М., Чжан С., Чжан В., Лу С., Юань Г. От термореактивных материалов к термопластам: новый универсальный подход к переработке полиуретановых отходов посредством реактивного компаундирования с диэтаноламином. прог. Резиновый пласт. Переработка Технол. 2014;30:221–236. дои: 10.1177/147776061403000403. – DOI
2. 1. Plastics Europe Association of Plastics Manufacturers Plastics—The Facts 2019: Анализ европейских данных о производстве, спросе и отходах пластмасс. [(по состоянию на 15 июля 2021 г.)]. Доступно в Интернете: https://www.plasticseurope.org/en/resources/market-data.
3. 1. Денг Ю., Девил Р., Аппельс Л., Ансарт Р., Байенс Дж., Канг К. Обзор термохимической переработки отходов пенополиуретана. Дж. Окружающая среда. Управление 2021;278:111527. doi: 10.1016/j.jenvman.2020.111527. – DOI – пабмед
4. 1. Стачак П. , Лукашевска И., Хебда Э., Пелиховски К. Последние разработки в области материалов на основе полиуретана для инженерии костной ткани. Полимеры. 2021;13:946. – ЧВК – пабмед
5. 1. Магнин А., Поллет Э., Фалип В., Аверус Л. Оценка биологического разложения полиуретанов. Биотехнолог. Доп. 2020;39:107457. doi: 10.1016/j.biotechadv.2019.107457. – DOI – пабмед

Грантовая поддержка

• 51877001 / Национальный фонд естественных наук Китая
• gxyqZD2020034/Ключевой проект Департамента образования провинции Аньхой Программа поддержки выдающихся талантов
• 2018QD14/Университет доктора Аньхой Цзянчжу начал финансирование проекта

Полимеры | Бесплатный полнотекстовый | Механические свойства и теплопроводность теплоизоляционных плит, содержащих переработанный термореактивный полиуретан и термопласт

1.

Введение

Полиуретан широко используется в строительной промышленности, автомобильной промышленности, покрытиях и производстве одежды из-за его хорошей стабильности, коррозионной стойкости, низкой плотности и теплопроводности [1]. Поэтому производство полиуретана также увеличивается. В настоящее время годовой объем производства полиуретана приближается к 30 миллионам тонн, что составляет 7,9% от общего объема производства пластмасс. Это пятый наиболее используемый полимер в мире [2]. Полиуретаны обычно делятся на следующие категории: гибкие пены, жесткие пены и оболочки (покрытия, клеи, герметики, эластомеры), которые используются для различных применений, показанных в таблице 1 [3,4,5,6].

В процессе производства и потребления образовалось большое количество отходов пенополиуритана. Из-за небольшой плотности навала (около 30 кг/м ³ ) и трудности естественного разложения пенополиуретан вызвал серьезные экологические проблемы [7]. Многие страны исследуют биоразлагаемый пенополиуретан, но из-за высокой цены традиционные пенополиуретаны не могут быть заменены за короткое время [8,9]. Поэтому стоит изучить вопрос о том, как правильно обращаться с отходами пенополиуретана.

Методами обращения с отходами пенополиуретана являются захоронение, сжигание и утилизация [10,11]. Доля отходов на свалках может достигать 50%. Из-за ущерба экологии и окружающей среде, постоянного истощения запасов нефти многие страны ограничивают или даже запрещают захоронение полимерных отходов [2]. Сжигание, как еще один метод обработки пенополиуретана, занимает важное место. При сжигании используются полиуретановые отходы в качестве топлива для восстановления энергии. Фактически сжигание полиуретана может обеспечить такое же количество тепла, как и уголь по весу [7]. Однако во многие пенополиуретаны добавляют антипирены, что сильно затрудняет горение полиуретана. Неполное сгорание полиуретана приводит к образованию токсичных газов (таких как CO, NOx) и загрязнению атмосферы. Поэтому лучшим способом борьбы с пенополиуретаном станет утилизация.

После отверждения пенополиуретана нельзя изменить форму путем повторного нагревания. Хорошие характеристики пенополиуретана затрудняют переработку. В настоящее время существует два метода переработки отходов пенополиуретана: физическая переработка и химическая переработка [12,13].

Метод физической переработки не изменяет химическую структуру. Пенополиуретан разбивается на частицы или порошки, которые можно непосредственно использовать в качестве наполнителя или придавать им форму с помощью клея [14]. В настоящее время широко применяется метод физической переработки пенополиуретана. Ян и др. [15] измельчили жесткий пенополиуретан на частицы для улучшения механических свойств жесткого пенополиуретана (PUF) и фенольного пенопласта (PF). Результаты показывают, что при содержании частиц пенополиуретана (ППУ) 5 мас.% прочность на сжатие ППУ и ​​ПФ увеличивается почти на 20%. Гама и др. [16] сообщили, что частицы отходов ППУ можно смешивать с МДИ, а затем формовать при температуре 100–200 °C и давлении 30–200 бар. Продукт этого метода был полезен в качестве изоляционных панелей, ковров и мебели. Мун и др. [17] используют низкотемпературное измельчение для измельчения гибкого пенополиуретана в порошок. Порошок пенополиуретана обрабатывается ультразвуком, а исходный пенополиуретан добавляется для приготовления смешанного ППУ. Результаты показывают, что подушка автомобильного сиденья из смешанного ППУ имеет более высокий комфорт, чем чистый ППУ, и снижает жесткость и потери на гистерезис. Метод физического рециклинга прост в эксплуатации и дешев, но область его применения ограничена, а его возможности не получили широкого развития.

Методы химической переработки, также известные как восстановление сырья, включают алкоголиз, гидролиз, гликолиз, ацидолиз и т. д. [18,19], которые разлагают пенополиуретан на олигомеры и более мелкие молекулы. Сырье, восстановленное химическим способом, может быть использовано в новых пенополиуретанах или других продуктах. Валле и др. [20] использовали касторовое масло для успешного разложения отходов гибкого пенополиуретана. Результаты показывают, что увеличение концентрации разложившегося полиуретана (DP) увеличивает удлинение при разрыве, снижает прочность на растяжение и размер ячеек. Хейран и др. [21] использовали различные гликоли и катализаторы для гликолиза отходов пенополиуретана. Определяются такие параметры, как температура и соотношение материалов. Восстановленное сырье можно использовать для получения новых полиуретанов, а также для изоляции котлов и защитных покрытий. Гама и др. [22] деполимеризовали эластичный пенополиуретан с янтарной кислотой для получения вторичного полиола. Переработанный полиол заменит часть исходного полиола для производства пенополиуретана. Результаты показывают, что 30% переработанного полиола не оказывает очевидного влияния на морфологию и плотность пенополиуретана. Метод химической переработки следует принципу деградации и теоретически является лучшим методом переработки пенополиуретана. Однако процесс сложен, а процесс разделения и очистки очень дорог, что затруднительно для промышленного применения.

Механохимия основана на физическом методе и аккумулирует механическую и тепловую энергию, посредством длительного механического силового воздействия заставляет твердые реагенты вступать в химическую реакцию без растворителя и изменять химическую структуру веществ [23,24]. Хотя термореактивные пластмассы не могут быть преобразованы в сырье с помощью механохимического метода, такого как метод химического восстановления, он может нарушить сетчатую структуру сшивки термореактивных пластмасс, снизив степень сшивки и улучшив активность переработанного порошка. Ху и др. [25] использовали механохимический метод для восстановления термореактивной фенольной смолы, и предел прочности при растяжении переработанного материала мог достигать 8,13 МПа.

Таким образом, механический метод подходит для переработки термореактивных пластиков, но он в основном ориентирован на механические свойства переработанных материалов, что, несомненно, является отходом для пенополиуретана с высокой теплоизоляционной способностью. Это исследование представляет собой попытку переработать пенополиуретан и превратить его в изоляционный материал, который можно использовать в зданиях. Механохимический метод использовался для восстановления пенополиуретана в качестве наполнителя, переработанного полипропилена в качестве матрицы, без добавления какого-либо другого клея, изменялись только размер частиц полиуретана, пропорция и параметры термопрессования, а также оценивались теплопроводность и прочность на разрыв продукта. Процесс восстановления пенополиуретана механохимическим методом показан на рис. 1.

2. Материалы и методы

2.1. Материалы

Отработанный пенополиуретан, использованный в этом исследовании, представляет собой жесткую полиуретановую изоляционную плиту (Aoyang Insulation Material Corp., Лангфанг, Китай). Как показано на рис. 2, внешняя сторона этой плиты представляет собой огнеупорный слой, состоящий из нетканого материала и неорганической пасты, а середина — жесткий пенополиуретан. Эта плита является наиболее часто используемым типом строительного изоляционного материала в Китае. Материал матрицы — переработанный полипропилен (ZhongLian Plastic Corp., Дунгуань, Китай).

2.2. Процесс эксперимента

2.2.1. Процесс измельчения ППУ

Измельчение отходов пенополиуретана осуществляется в самодельной дробилке, специально предназначенной для длительного измельчения в лаборатории. Чтобы соответствовать реальным условиям восстановления, огнезащитный слой был сохранен. Это может повысить прочность переработанного материала и повысить экономическую выгоду. Сначала пенополиуретан вручную разрезали на мелкие кусочки площадью 2 квадратных сантиметра, затем грубо измельчали ​​на частицы размером менее 5 мм, наконец, измельчали ​​в порошок с низкой степенью сшивания с помощью самодельной дробилки. Как показано на рисунке 2d, самодельная дробилка оснащена тремя комплектами режущих зубьев и двумя измельчающими дисками. В процессе измельчения действуют сила сдвига, сила измельчения, сила экструзии и другие механические силы. По мере измельчения материала и накопления тепловой энергии сетчатая структура пенополиуретана разрушается и образуются активные группы. Скорость дробилки установлена ​​на 1500 об/мин, а время дробления 40 мин. Это условие дробления было получено в результате предыдущих исследований в лаборатории [26]. Более высокая скорость и более длительное время увеличивают эффект дробления, но потребление механической энергии значительно увеличивается, а эффективность снижается. При 1500 об/мин и 40 мин полиуретановая пена может эффективно разлагаться и имеет самые высокие экономические показатели. Порошок пенополиуретана показан на рисунке 2c.

2.2.2. Процесс термопрессования

Порошок пенополиуретана формовали на плоской вулканизационной машине XLB350X (Qicai Hydraulic Machinery Corp., Шанхай, Китай). Для облегчения извлечения из формы на дно формы укладывается слой ПЭТ-пленки. Температура плавления ПЭТ выше 250 °C, что может предотвратить связывание расплава с формой. Равномерно смешать отработанный порошок пенополиуретана и переработанный полипропиленовый материал, уложить смесь в форму, насыпать еще один слой ПЭТ-пленки на порошок, накрыть пресс-форму. Разогрейте форму при 175 ° С в течение 10 минут перед каждым экспериментом. Затем проводят термопрессование при температуре и времени, указанных в таблице. После термопрессования выхлоп выпускают в течение 10 мин, а затем поддерживают в тепле в течение 10 мин. Наконец, снимите форму и охладите ее до комнатной температуры перед извлечением из формы. Размер платы 150×150×5 мм ³ , как показано на рисунке 3.

2.3. Тестирование производительности

2.3.1. PUF Powder Testing

Распределение порошка пенополиуретана определяли с помощью лазерного анализатора размера частиц BT-9300ST (Bettersize Instruments Crop., Dandong, China). К порошку добавляли дистиллированную воду и пирофосфат натрия для приготовления суспензии, и порошок диспергировали ультразвуком в течение 3 мин. Скорость цикла во время испытания составляла 1600 об/мин, а среднее значение бралось за 6 испытаний.

Инфракрасный спектрометр с преобразованием Фурье FTIR-850 (GangDong Sci&Tech Ltd., Тяньцзинь, Китай) использовали для изучения изменений молекулярной структуры порошков пенополиуретана. Три меш порошка (40, 80, 120) добавляли в бромид калия и изготавливали листы пресса, которые определяли по 32 временам сканирования.

2.3.2. Сканирующий электронный микроскоп (СЭМ)

Сканирующий электронный микроскоп EVO-18 (Carl Zeiss AG, Оберкохен, Баден-Вюртемберг, Германия) использовали для наблюдения за микроструктурой полиуретанового порошка и переработанного картона. Учитывая низкую электропроводность полиуретана, переработанные плиты были разрезаны на 5 × 5 × 5 мм ³ образцов и покрытых золотом под вакуумом. Ускоряющее напряжение выбрано равным 20 кВ, что может удовлетворить анализ большинства элементов. По сравнению с более низким ускоряющим напряжением, 20 кВ может обеспечить более высокое разрешение и помочь нам получить информацию о составе внутри образца.

2.3.3. Испытание на теплопроводность

Теплопроводность всегда считалась основным параметром, связанным с практическим применением пенополиуретана. Прибор для измерения теплового потока DRPL-III (XiangYi, Instrument Co., Ltd., Xiangtan, Китай) использовался для определения теплопроводности девяти досок. На основании стандарта ISO 8301 выберите две конфигурации расходомера тепла, задайте холодную поверхность на 25 °C, горячую поверхность на 40 °C и давление на 80 Н. Теплопроводность рассчитывается по формуле (1). Эксперименты повторяли три раза для каждого образца, чтобы получить среднее значение. Образцы, измеренные на теплопроводность, были отполированы и рафинированы для уменьшения теплового контактного сопротивления.

куда:

• λ = теплопроводность (W · M ⁻¹ · K ⁻¹ )

• F = калибровочный коэффициент (W · M ^-2 · V ⁻¹)

• 777779 · V ⁻¹)

• 777779 · V ⁻¹)

• 7777777777777998 · V ^нок ) e = мощность теплосчетчика (В)

• d = средняя толщина образца (м)

2.3.4. Испытание прочности на растяжение

Испытание материалов Система AGS-X (Shimadzu Corp., Киото, Япония) использовалась для испытания прочности на растяжение переработанных плит в соответствии со стандартами Международной организации по стандартизации (ISO) 527 и ASTM D638. из переработанных досок были изготовлены образцы стандартных размеров (ширина 10 мм, расчетная длина 50 мм), скорость испытания была установлена ​​на 1 мм/мин, и была измерена максимальная нагрузка, которую мог выдержать образец. Эксперимент повторяли трижды для определения прочности на растяжение.

3. Результаты и обсуждение

Основной целью данной работы является разработка переработанного листа с лучшими механическими свойствами и меньшей теплопроводностью. Таким образом, это можно рассматривать как задачу оптимизации с двумя целями. Процесс оптимизации в основном разделен на следующие части:

(1)

Анализ дробящего эффекта порошка пенополиуретана;

(2)

Разработайте и завершите ортогональный тест;

(3)

В качестве значений отклика принять теплопроводность и предел прочности, проанализировать влияние на них факторов;

(4)

Выбор переработанного картона для многоцелевой оптимизации.

3.1. Анализ эффекта дробления

3.1.1. Распределение размера частиц порошка ППУ

На рис. 4 показано распределение размера порошка ППУ. Средний размер порошка ППУ составляет 245 мкм, что не оказывает существенного влияния на форму плиты и может сохранять определенные теплоизоляционные характеристики. Распределение частиц по размерам: 52,89% = 177–420 мкм, 22,83% = 180–125 мкм; 8,74% = 75–125 мкм; 4,21% < 75 мкм.

3.1.2. FTIR (инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье) Анализ

FTIR используется для анализа молекулярной структуры и групповых изменений в процессе деградации, как показано на рис. 5. Характеристический пик амино (–NH–) составляет 3317,6 см 40 меш. Характерный пик размера пылевидных частиц уширяется в 200 меш, появляется большое количество гидроксила (-OH-) и по совпадению формируется характерный пик большой концентрации амино (-NH-). Это результат разрыва связи С-О с образованием гидроксильной (-ОН-) группы. При разных числах ячеек характерные пики цианатных групп появлялись в волновых числах 3317,6–3369.0,4 см ^-1 , что указывает на разрыв карбаматной группы по связи С-О и появление новой изоцианатной группы.

При волновом числе 1226,5 см ^-1 пик валентных колебаний карбаматной группы C-O значительно изменился, указывая на то, что карбаматная группа в основной цепи полимеризации постепенно уменьшается, а сшивающая структура постепенно разрушается.

3.1.3. Микроструктура порошка ППУ

Микрофотография порошка ППУ представлена ​​на рис. 6а (40 меш, напряжение нагрузки 20 кВ, увеличение 50 крат). Видно, что в порошке ППУ много волокон, которые происходят из упомянутого выше огнеупорного слоя. В этом исследовании выбор сохранения этих волокон может не только снизить стоимость предварительной обработки, но и эффективно улучшить механические свойства пластмасс за счет добавления волокон в пластмассы. Микрофотографии порошков 40 меш, 80 меш и 120 меш показаны на рис. 7 (напряжение нагрузки 20 кВ, увеличение 300 крат). Видно, что формы трех порошков аналогичны, но порошок 40 меш в большей степени сохраняет пористую структуру пенополиуретана, что более четко видно на рисунке 6b (40 меш, напряжение нагрузки 20 кВ, увеличение 200). раз). Это хорошо объясняет влияние числа ячеек на теплопроводность. Расплавленный полипропилен покрывает поверхность порошка пенополиуретана и снова образует пузырьки, что может значительно снизить теплопроводность. Однако наличие большого количества пузырьковых структур также делает его слабым местом при испытании на растяжение.

3.2. Анализ ортогональных тестов

3.2.1. Дизайн ортогонального теста

В дизайне ортогонального теста очень важен выбор факторов и уровней. На основании результатов анализа размера частиц и анализа инфракрасного спектра, а также предыдущих исследований [26]. Были определены четыре фактора, а именно номер ячейки (A), пропорция PUF (B), температура (C) и время (D).

(A) Сетка: после однофакторного теста на уровне сетки уровень сетки устанавливается на 40 меш, 80 меш и 120 меш. Чем больше размер частиц порошка, тем в большей степени он может сохранить теплоизоляционные свойства самого пенополиуретана, но слишком крупные частицы снизят прочность сцепления порошка пенополиуретана и полипропилена, а механические свойства переработанной плиты ухудшатся. бедный. Для улучшения механических свойств добавляется большое количество порошка полипропилена, что делает переработку пенополиуретана вторичной и идет вразрез с поставленной задачей. При этом чем меньше размер частиц порошка, тем лучше его механические свойства. Когда используется полиуретановый порошок мельче 200 меш и количество добавки превышает 50%, предел прочности на растяжение готового продукта может быть близок к 20 МПа. Однако следует учитывать, что ограниченный выход сверхтонкого порошка значительно увеличит стоимость измельчения. Поэтому в нынешних условиях выбор 40 меш, 80 меш и 120 меш является более разумным.

(B) Пропорция ППУ: В связи с решением перерабатывать пенополиуретан в качестве основного компонента, доля небольшого добавления порошка пенополиуретана была установлена ​​на 50%. Учитывая максимальную пропорцию, хотя 100% пенополиуретановый порошок можно формовать при высокой температуре и высоком давлении (180 ° C, 35 МПа), эффект формования плохой, а механические свойства не идеальны. Поэтому максимальная доля добавления пенополиуретана установлена ​​на уровне 80%.

(C) Температура: Температура выбирается для обеспечения текучести полипропиленового порошка. На самом деле пенополиуретан также будет обладать определенной степенью пластичности при определенной температуре, что поможет формовке изделия. Учитывая температуру плавления полипропилена, была проведена серия испытаний в диапазоне 165–215 °С. Когда температура ниже 185°С, полипропиленовый порошок начинает течь, но формовочный эффект неудовлетворителен. Прочность сцепления порошка пенополиуретана и полипропилена очень низкая, и даже порошок отвалился, когда был взят конечный продукт. Когда время нагрева увеличивается, эффект улучшается, но механические свойства все еще не идеальны и недостаточно экономичны. Поэтому было принято решение установить температурный диапазон 185 °С, 195°С и 205°С. В этих условиях формовочный эффект наилучший.

(D) Время: Как упоминалось ранее, полипропилену требуется время, чтобы расплавиться и соединиться с порошком пенополиуретана. Была проведена серия тестов в диапазоне 10–60 мин, и было установлено, что наиболее приемлемым диапазоном является 30–50 мин. Слишком короткое время нагрева повлияет на механические свойства, а более длительное время не имеет смысла.

В таблице 2 перечислены факторы и их уровни. На основе таблицы ортогональных тестов L9(3 ⁴ ), всего было проведено 9 групп тестов, как показано в таблице 3, где каждая строка представляет один тест.

3.2.2. Результаты ортогонального теста

В этой статье задаются два показателя ортогонального теста: теплопроводность и прочность на растяжение. Каждая серия экспериментов проводилась трижды, и результаты усреднялись. Экспериментальные данные приведены в таблице 4.

3.3. Анализ эффективности платы

3.3.1. Анализ теплопроводности

В таблице 5 представлены результаты спектрального анализа теплопроводности. K _i представляет собой среднее значение теплопроводности при определенном факторе. Размер ячеек (А) положительно коррелирует с теплопроводностью. Чем больше размер ячеек порошка, тем больше теплопроводность, то есть тем хуже теплоизоляционные характеристики (рис. 8А). Температура (C) показала результаты, аналогичные сетке (A) (рис. 8C). Наоборот, чем выше доля полиуретанового порошка (В), тем ниже теплопроводность (рис. 8В). Когда значение фактора времени (D) увеличивается, соответствующее значение Ki сначала увеличивается, а затем уменьшается (рис. 8D). В соответствии со значением R факторы можно расположить как B > A > D > C, что указывает на то, что доля полиуретана оказывает наибольшее влияние на теплопроводность, затем размер частиц полиуретанового порошка, температура и время оказывают меньшее влияние.

По результатам в таблице 4 проведен ANOVA для теплопроводности, а статистические результаты приведены в таблице 6. SS представляет собой сумму квадратов переменных; DOF представляет степени свободы; MS — среднеквадратичное, то есть отношение SS к DOF; F и P — значения, которые определяют, является ли переменная значимой. Высокое значение F и низкое значение P указывают на то, что переменная более значима [27]. Как видно из таблицы 6, результаты дисперсионного анализа согласуются с предыдущим анализом диапазона, а доля полиуретанового порошка оказывает важное влияние на теплопроводность. Поскольку пенополиуретановые порошки не плавятся при нагревании, между порошками имеется много зазоров, и расплавленный полипропилен просачивается в эти зазоры и соединяет порошки. По мере увеличения доли порошка пенополиуретана доля полипропилена уменьшается, и полипропилен не может быть заполнен зазором, что приводит к большому количеству пузырьков. Это также является причиной того, что размер ячейки влияет на теплопроводность. Чем меньше сетка порошка, тем больше размер частиц, и зазор также больше. Это также видно на микрофотографии. Чтобы более наглядно выразить влияние факторов на теплопроводность, пропорция и число ячеек пенополиуретана выбраны в качестве условий для построения проекции поверхности, как показано на рисунке 9. . Программа Minitab используется для анализа уравнения линейной регрессии коэффициента теплопроводности Υ ₁ :

3.3.2. Анализ прочности на растяжение плиты

В таблице 7 показаны результаты анализа диапазона прочности на растяжение. В соответствии со значением R порядок влияния факторов следующий: B > A > C > D. Можно видеть, что тенденция влияния различных факторов на свойства при растяжении согласуется с коэффициентом теплопроводности, как показано на рисунке 10.

ANOVA проводится для прочности на разрыв, и результаты представлены в таблице 8. Сетка, пропорция, температура и время оказывают существенное влияние на прочность на растяжение, и ранжирование степени их вклада согласуется с результатами анализа диапазона. Для более интуитивного наблюдения за свойствами растяжения были нарисованы данные напряжения-деформации, как показано на рисунке 11. Можно видеть, что напряжение на ширине № 7 намного выше, чем у других ширин. Судя по параметрам обработки (120 меш, 50%, 205 °C, 40 мин), этот результат неизбежен. Порошок PUF 120 меш имеет более сильную поверхностную активность и лучше сочетается с порошком PP. Высокая доля полипропиленового порошка обеспечивает более высокую прочность на растяжение уширителя №7. Температура 205 °С и время 40 мин обеспечивают возможность хорошего сочетания ППУ и ​​ПП. Вторым по величине напряжением является ширина № 4, параметры обработки которой составляют (80 меш, 50%, 195°С, 50 мин). Сравнивая теплопроводность и прочность на растяжение этих двух плит, можно увидеть, что они имеют самые высокие значения обоих. Высокая прочность на растяжение означает лучшее связывание порошка и меньшую пористость. Это также повышает теплопроводность.

Аналогичным образом пропорция и число ячеек пенополиуретана выбираются в качестве условий для построения проекции поверхности его влияния на прочность на разрыв, как показано на рисунке 12. Уравнение линейной регрессии прочности на растяжение Υ ₂ это:

3.

3.3. Микроструктура переработанной плиты

Микрофотографии девяти плит показаны на рис. 13. Волокна огнезащитного слоя видны на рис. 13c,f. Обратите внимание, что каждая строка имеет одинаковое количество ячеек, а каждый столбец имеет одинаковую пропорцию. Поэтому также легко сравнить эффекты сетки и пропорции на доске. Наименьшую теплопроводность имеет доска №3, в чем также можно убедиться, сравнив 13с с другими горизонтальными и продольными снимками. Большое количество порошков пенополиуретана обеспечивает возможность низкой теплопроводности. Небольшое количество полипропилена не может полностью обернуть порошок пенополиуретана и играет только роль соединения, что также является причиной того, что прочность на разрыв плиты № 3 составляет всего 0,4143 МПа. Противоположная доска №7, микрофотография которой представлена ​​в 13 г. Плата № 7 содержит 50% порошка пенополиуретана 120 меш, который полностью покрыт полипропиленом равной массы. На других досках его нет. Это также обеспечивает превосходную прочность на растяжение пластины № 7. Стоит отметить, что теплопроводность плиты № 7 составляет 0,1263 Вт/м·К, что составляет 54% от теплопроводности чистой полипропиленовой плиты (около 0,23 Вт/м·К). Также доказано, что полиуретановый порошок 120 меш оказывает большое влияние на снижение теплопроводности.

3.3.4. Выбор параметров переработанного картона

На основании приведенного выше анализа мы видим, что теплопроводность положительно коррелирует с пределом прочности на растяжение, что затрудняет получение оптимального решения и требует корректировки в соответствии с фактическими требованиями. В этом исследовании приведены три параметра для справки: самая низкая теплопроводность, максимальная прочность на растяжение и выбор равновесия.

Самая низкая теплопроводность выбрана как A ₁ В ₃ С ₁ Г ₁ . При этом условии теплопроводность составляет 0,037 Вт/м·К, предел прочности при растяжении — 0,133 МПа. Низкая прочность затрудняет использование в качестве самостоятельного материала. Однако его можно использовать в качестве строительных изоляционных плит, окруженных кирпичом, бетоном, железобетоном и другими тяжелыми материалами. Или как сэндвич из стальной плиты, чтобы обеспечить лучшую изоляционную способность.

Максимальная прочность на разрыв была выбрана как A ₃ В ₁ С ₃ Г ₂ . При этом условии теплопроводность составила 0,1253 Вт/м·К, предел прочности при растяжении — 9,913 МПа. Его теплоизоляционные характеристики являются общими, но хорошие механические свойства могут быть использованы для отделки помещений панелями, трубами, бамперами, прокладками.

Кроме того, согласно анализу диапазонов, влияние пропорции (B) на теплопроводность намного выше, чем трех других факторов. Хотя пропорция (В) оказывает наибольшее влияние на предел прочности при растяжении, разница между ней и тремя другими факторами невелика. Следовательно, В ₃ выбран для получения лучших теплоизоляционных характеристик, а A ₃ C ₃ D ₂ выбран для получения лучшей прочности на растяжение. В условиях A ₃ B ₃ C ₃ D ₂ теплопроводность составляет 0,086 Вт/м·K, предел прочности при растяжении составляет 5,737 МПа. Сбалансированные характеристики могут быть применены для широкого спектра применений, таких как замена бетона с легким заполнителем для внутренних и наружных стен зданий, крыш и полов.

Для сравнения приведенные выше результаты и свойства исходного материала приведены в таблице 9. Видно, что теплопроводность составляет всего 0,037 Вт/м·К, что очень близко к теплопроводности полиуретана. мыло. В прошлых исследованиях термореактивных пластиков исследователи сосредоточились на механических свойствах переработанных пластин. Например, Престес и др. [14] Добавление 40% порошков ламината высокого давления в полипропилен, экструдированный с помощью модели экструдера, и предел прочности при растяжении составил 11,58 МПа. Квадрини и др. [28] формовали чистые порошки пенополиуретана путем горячего прессования. Прочность на растяжение и прочность на сжатие составляли 2,4 МПа и 22 МПа соответственно. Если рассматривать только механические свойства, то это, несомненно, отходы пенополиуретана с высокой изоляционной способностью. Что касается самой высокой теплопроводности, значение 0,1253 Вт/м·К составляет 54% от теплопроводности чистой полипропиленовой плиты, которая также отвечает требованиям Китая к теплоизоляционным материалам. 9Прочность на растяжение 0,913 МПа намного превышает прочность пенополиуретана. Принимая во внимание, что в условиях A ₃ B ₁ C ₃ D ₂ доля порошка пенополиуретана составляет 50%, механические свойства этой переработанной плиты не хуже, чем в исследовании Prestes et al. .

4. Выводы

Выводы по данному исследованию:

Изучено влияние механохимического измельчения отходов пенополиуретана на внешний вид и молекулярную структуру ППУ. В результате механическая и тепловая энергия накапливается в течение длительного периода дробления. При комбинированном воздействии происходит разрыв связи С–О ППУ, разрушение сетчатой ​​сшивающей структуры и существенное повышение активности порошка ППУ.

Порошок пенополиуретана и полипропилен могут быть преобразованы в композитные материалы путем горячего прессования. Используя сетку, пропорцию, температуру и время в качестве факторов, а также теплопроводность, прочность на растяжение и плотность в качестве показателей, устанавливается ортогональный метод проектирования испытаний. На основе анализа диапазонов и дисперсионного анализа изучается влияние каждого фактора на индекс.

Результаты показывают, что доля порошка пенополиуретана оказывает наибольшее влияние на теплопроводность и прочность на растяжение, вторым является размер ячейки, а температура и время оказывают меньшее влияние. При числе ячеек 40 и доле 80% достигается самая низкая теплопроводность 0,037 Вт/м·К и предел прочности при растяжении 0,133 МПа. Порошок пенополиуретана в возрасте 40 меш сохраняет относительно полную структуру пузырьков, но расплавления 20% полипропилена недостаточно для его заполнения, а образуются новые и более мелкие пузырьки. Когда число ячеек составляет 120, а доля составляет 50%, максимальная прочность на растяжение составляет 9. 0,913 МПа, теплопроводность 0,1253 Вт/м·К. Однако значение 0,1253 Вт/м·К, что составляет 54% теплопроводности чистой полипропиленовой плиты (около 0,23 Вт/м·К), также соответствует требованиям Китая к теплоизоляционным материалам.

Это исследование представляет собой эффективный метод восстановления пенополиуретана, и в качестве примера применения можно ожидать: Изоляция, крыши, бамперы, прокладки и т. д. Необходимы дополнительные исследования для улучшения свойств вторичного пенополиуретана. Характеристики переработанных плит были немного хуже, чем у исходного материала, чего и следовало ожидать, учитывая, что в этом испытании не добавлялись никакие добавки. В следующем тесте будут выбраны добавки и опробованы различные термопласты.

Вклад авторов

Концептуализация, П.Х.; методология, HR; программное обеспечение, HR; валидация, PH, HR и CW; расследование, HL; ресурсы, PH; курирование данных, HR; написание – подготовка первоначального проекта, HR; написание – обзор и редактирование, HR; визуализация, C. W.; надзор, П.Х.; администрация проекта, PH; приобретение финансирования, P.H. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Финансирование

Это исследование финансировалось Национальным фондом естественных наук Китая, номер гранта 51877001; Центральное правительство будет направлять местное научно-техническое развитие, номер гранта 202107d06020004; Ключевой проект Департамента образования провинции Аньхой Программа поддержки выдающихся талантов колледжа, номер гранта gxyqZD2020034, и Университет доктора Аньхой Цзянжу начал проект финансирования, номер гранта 2018QD14.

Заявление Институционального контрольного совета

Неприменимо.

Заявление об информированном согласии

Неприменимо.

Заявление о доступности данных

Данные, полученные или проанализированные в ходе этого исследования, включены в эту опубликованную статью.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Ссылки

1. Ван М.; Чжан, X .; Чжан, В .; Лу, К .; Юань, Г. От термореактивного к термопластику: новый универсальный подход к переработке полиуретановых отходов посредством реактивного компаундирования с диэтаноламином. прог. Резиновый пласт. Переработка Технол. 2014 , 30, 221–236. [Google Scholar] [CrossRef]
2. Европейская ассоциация производителей пластмасс Plastics—The Facts 2019: анализ данных о производстве, спросе и отходах в Европе. Доступно в Интернете: https://www.plasticseurope.org/en/resources/market-data (по состоянию на 15 июля 2021 г.).
3. Дэн Ю.; Девил, Р .; Аппельс, Л.; Ансарт, Р .; Байенс, Дж.; Канг, К. Обзор термохимической переработки отходов пенополиуретана. Дж. Окружающая среда. Управление 2021 , 278, 111527. [Google Scholar] [CrossRef]
4. Стачак П.; Лукашевская, И.; Хебда, Э.; Пиелиховски, К. Последние разработки в области материалов на основе полиуретана для инженерии костной ткани. Полимеры 2021 , 13, 946. [Google Scholar]
5. Magnin, A.; Поллет, Э .; Фалип, В.; Аверус, Л. Оценка биологического разложения полиуретанов. Биотехнолог. Доп. 2020 , 39, 107457. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
6. Ян, Х.; Ю, Б.; Песня, П .; Малук, К.; Ван, Х. Разработка покрытий для огнестойких гибких пенополиуретанов: критический обзор. Композиции Часть Б англ. 2019 , 176, 107185. [Google Scholar] [CrossRef]
7. Ян, В.; Донг, В.; Лю, С .; Се, Х .; Лю, Л.; Ли, Дж. Методы переработки и удаления отходов пенополиуретана. Procedia Окружающая среда. науч. 2012 , 16, 167–175. [Google Scholar] [CrossRef]
8. Ван Б.; Ма, С .; Ли, В.; Чжан, Х .; Лю, Дж.; Ван Р.; Чен, З .; Сюй, X .; Ван, С.; Лу, Н.; и другие. Легкий синтез «усваиваемого», жесткого и гибкого строительного блока на биологической основе для высокоэффективных разлагаемых термореактивных пластиков. Зеленый хим. 2020 , 22, 1275–1290. [Google Scholar] [CrossRef]
9. Юань Ю.; Солнце, Ю.; Ян, С .; Чжао, Дж.; Лю, С .; Чжан, М .; Чжэн, X .; Цзя, Л. Multiply полностью перерабатываемые термостойкие ковалентные термореактивные усовершенствованные композиты, армированные углеродным волокном. Нац. коммун. 2017 , 8, 14657. [Google Scholar] [CrossRef]
10. Тантисаттаякул, Т.; Канчанапия, П.; Метаканон, П. Сравнительные варианты обращения с отходами жесткого пенополиуретана в Таиланде. Дж. Чистый. Произв. 2018 , 196, 1576–1586. [Google Scholar] [CrossRef]
11. Кемона, А.; Пиотровска М. Переработка и утилизация полиуретанов: методы и перспективы. Polymers 2020 , 12, 1752. [Google Scholar] [CrossRef]
12. Gharde, S.; Кандасубраманян, Б. Методики механотермической и химической переработки армированного волокном пластика (FRP). Окружающая среда. Технол. иннов. 2019 , 14, 100311. [Google Scholar] [CrossRef]
13. Сингх, Р.; Сингх, И.; Кумар, Р.; Брар, Г. Отходы термореактивного полимера и керамики в качестве армирования термопластичной матрицы для обеспечения устойчивости: термомеханические исследования. Дж. Термопласт. Композиции Матер. 2019 , 34, 523–535. [Google Scholar] [CrossRef]
14. Престес, П.; Домингос, М .; Фаулстич, Д. Влияние остатков ламината высокого давления на механические свойства переработанных полипропиленовых смесей. Полим. Тест. 2019 , 80, 106104. [Google Scholar] [CrossRef]
15. Ян, К.; Чжуан, З .; Ян, З. Распыленные частицы пенополиуретана, армированные твердым пенополиуретаном и фенольной пеной. Дж. Заявл. Полим. науч. 2014 , 13, 39734. [Google Scholar] [CrossRef]
16. Гама, Н.В.; Феррейра, А .; Баррос-Тиммонс, А. Полиуретановые пены: прошлое, настоящее и будущее. Материалы 2018 , 11, 1841. [Google Scholar] [CrossRef][Green Version]
17. Гама, Н.; Годиньо, Б.; Маркес, Г.; Сильва, Р.; Баррос-Тиммонс, А.; Феррейра, А. Переработка полиуретана ацидолизом: влияние условий реакции на свойства восстановленного полиола. Полимеры 2021 , 219, 123561. [Google Scholar] [CrossRef]
18. Godinho, B.; Гама, Н.; Баррос-Тиммонс, А.; Феррейра, А. Переработка различных видов отходов пенополиуретана путем ацидолиза для производства полиуретановых покрытий. Поддерживать. Матер. Технол. 2021 , 29, e00330. [Google Scholar] [CrossRef]
19. Валле В.; Агирре, К.; Альдас, М .; Пазминьо, М .; Алмейда-Наранхо, К. Термореактивный материал на основе вторичного сырья, полученный в результате разложения отходов пенополиуретана касторовым маслом. Дж. Матер. Циклы управления отходами. 2020 , 22, 1793–1800. [Google Scholar] [CrossRef]
20. Heiran, R.; Гадериан, А .; Рехунадхан, А .; Седагати, Ф .; Томас, С .; Хагиги, А. Гликолиз: эффективный способ переработки пенополиуретанов с истекшим сроком службы. Дж. Полим. Рез. 2021 , 28, 22. [Google Scholar] [CrossRef]
21. Гама, Н.; Годиньо, Б.; Маркес, Г.; Сильва, Р.; Баррос-Тиммонс, А.; Феррейра, А. Переработка отходов полиуретана посредством ацидолиза. хим. англ. J. 2020 , 395, 125102. [Google Scholar] [CrossRef]
22. Джеймс С.; Адамс, К.; Болм, К.; Брага, Д.; Коллиер, П.; Фришич, Т .; Грепиони, Ф .; Харрис, К.; Хайетт, Г.; Джонс, В.; и другие. Механохимия: возможности для нового и более чистого синтеза. хим. соц. Ред. 2012 , 41, 413–447. [Google Scholar] [CrossRef][Green Version]
23. Zhang, C.; Чжуан, Л.; Юань, В .; Ван, Дж.; Бай, Дж. Извлечение свинца из отработанного свинцового стекла в щелочном растворе механохимическим восстановлением. Гидрометаллургия 2016 , 165, 312–317. [Академия Google] [CrossRef]
24. Ху, Дж.; Донг, Х .; Сонг, С. Исследование механизма и процесса восстановления отходов термореактивных фенольных смол на основе механохимического метода. Доп. Матер. науч. англ. 2020 , 2020, 1384194. [Google Scholar] [CrossRef][Green Version]
25. Wu, W.; Лю, Г.; Ченг, Х. Подготовка и анализ характеристик регенерированных материалов для термореактивного полиуретана на основе связанной термомеханической модели. Подбородок. Дж. Мех. англ.-англ. Эд. 2016 , 27, 2540–2546, 2555. [Google Scholar]
26. Ли, Х.; Сюй, Б .; Лу, Г.; Ду, К .; Хуанг, Н. Многоцелевая оптимизация топливного элемента PEM путем распознавания связанных значимых переменных, суррогатных моделей и многоцелевого генетического алгоритма. Преобразование энергии. Управление 2021 , 236, 114063. [Google Scholar] [CrossRef]
27. Quadrini, F. ; Беллисарио, Д.; Санто, Л. Переработка термореактивных пенополиуретанов. Полим. англ. науч. 2013 , 53, 1357–1363. [Google Scholar] [CrossRef]

Рис. 1. Процесс восстановления пенополиуретана механохимическим методом.

Рисунок 1. Процесс восстановления пенополиуретана механохимическим методом.

Рисунок 2. Внешний вид ( a ) отходов плиты ППУ, ( b ) кусочки ППУ, ( c ) порошок ППУ, ( d ) самодельная дробилка и ( e ) микроскопическая морфология порошка ППУ.

Рисунок 2. Внешний вид ( a ) Плиты из отходов ППУ, ( b ) кусочки ППУ, ( c ) порошок ППУ, ( d ) самодельная дробилка и ( e ) микроскопическая морфология порошка ППУ.

Рисунок 3. Переработанные доски, сформированные с помощью термопресса.

Рис. 3. Переработанные доски, сформированные с помощью термопресса.

Рисунок 4. Распределение частиц порошка ППУ по размерам.

Рис. 4. Распределение частиц порошка ППУ по размерам.

Рисунок 5. Спектры ATR-FTIR порошков полиуретана с различным числом ячеек.

Рисунок 5. Спектры ATR-FTIR порошков полиуретана с различным числом ячеек.

Рисунок 6. Микроскопическая морфология порошка ППУ при различном увеличении. ( а ) 50 раз ( б ) 200 раз.

Рисунок 6. Микроскопическая морфология порошка ППУ при различном увеличении. ( а ) 50 раз ( б ) 200 раз.

Рисунок 7. Микроскопическая морфология порошков ППУ с разным числом ячеек. ( и ) 40 меш. ( b ) 80 меш. ( c ) 120 меш.

Рис. 7. Микроскопическая морфология порошков ППУ с разным числом ячеек. ( и ) 40 меш. ( b ) 80 меш. ( c ) 120 меш.

Рисунок 8. Влияние факторов разного уровня на теплопроводность: ( А ) Сетка. ( B ) Пропорция. ( C ) Температура. ( D ) Время.

Рис. 8. Влияние факторов разного уровня на теплопроводность: ( А ) Сетка. ( B ) Пропорция. ( C ) Температура. ( D ) Время.

Рисунок 9. Проекция поверхности сетки и пропорции влияет на теплопроводность.

Рис. 9. Проекция поверхности сетки и пропорции влияет на теплопроводность.

Рисунок 10. Влияние факторов разного уровня на стресс: ( A ) Сетка. ( B ) Пропорция. ( C ) Температура. ( D ) Время.

Рис. 10. Влияние факторов разного уровня на стресс: ( A ) Сетка. ( B ) Пропорция. ( C ) Температура. ( D ) Время.

Рисунок 11. Кривая зависимости напряжения от деформации (цифры на рисунке представляют разные номера экспериментов).

Рис. 11. Кривая зависимости напряжения от деформации (цифры на рисунке представляют разные номера экспериментов).

Рисунок 12. Проекция поверхности, на которую Сетка и Пропорция влияют на прочность на растяжение.

Рис. 12. Проекция поверхности, на которую Сетка и Пропорция влияют на прочность на растяжение.

Рис. 13. Микрофотографии образцов 1–9 (увеличение ×150; ( a – i ) соответствуют опытам № 1–9).

Рис. 13. Микрофотографии образцов 1–9 (увеличение ×150; ( a – i ) соответствует опыту № 1–9).

Таблица 1. Категории применения ПУ.

Таблица 1. Категории применения ПУ.

Категории	Применение	Производство
Гибкие пенопласты	Мебель, ковры, постельное белье, матрасы	36%
Rigid foams	Commercial refrigerators, insulation board, packaging	32%
Elastomers	Implants, medical devices, shoe soles	8%
Adhesives and sealant	Литье, герметики	6%
Покрытия	Самолеты, транспортные средства (бамперы, борта)	14%
1100	4%

Таблица 2. Параметры и уровни обработки.

Таблица 2. Параметры и уровни обработки.

Levels	A (Mesh)	B (Proportion)	C (Temperature)	D (Time)
1	40	50%	185	30
2	80	65%	195	40
3	120	80%	205	50

Таблица 3. . DOE для финальных экспериментов.

Таблица 3. DOE для финальных экспериментов.

Exp No.	Mesh	Proportion	Temperature (°C)	Time (min)
1	40	50%	185	30
2	40	65%	195	40
3	40	80%	205	50
4	80	50%	195	50
5	80	65%	205	30
6	80	80%	185	40
7	120	50%	205	40
8	120	65%	185	50
9	120	80%	195	30

Таблица 4. Ортогональная схема и ее результаты.

Таблица 4. Ортогональная схема и ее результаты.

Тест	A	B	C	D	Теплопроводность (W/M · K)	Прочность на разрыв (MPA)
1	99999999997	999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999991ARSH	9999999999999999999999999999999999999999999999998SIO 0.0711	0.9031
2	1	2	2	2	0. 0645	0.4182
3	1	3	3	3	0.0555	0.4143
4	2	1	2	3	0.0982	3.5275
5	2	2	3	1	0. 0726	0.9451
6	2	3	1	2	0.0596	0.2177
7	3	1	3	2	0.1263	9.9129
8	3	2	1	3	0. 0803	1.4642
9	3	3	2	1	0,0614	1,1847

Таблица 5. Диапазонный анализ теплопроводности.

Таблица 5. Диапазонный анализ теплопроводности.

Elements	A	B	C	D
K 1	0.0637	0.0985	0. 0703	0.0684
K 2	0.0768	0.0725	0.0747	0.0835
K 3	0.0893	0.0588	0.0848	0.078
R	0.0256	0,0397	0,0145	0,0151

Таблица 6. Результат ANOVA для теплопроводности.

Таблица 6. Результат ANOVA для теплопроводности.

Variable	SS	DOF	MS	F	p	Contribution
A	0.002957	2	0.001479	25.64	<0.001	23.99%
B	0.007324	2	0.003662	63.51	<0. 001	59.42%
C	0.000991	2	0.000496	8.59	0.002	8.04%
D	0.001052	2	0.000526	9.12	0.002	8.54%
Error	0.001038	18	0.000058
Total	0. 013363	26				100%

Table 7. Диапазонный анализ прочности на растяжение.

Таблица 7. Диапазонный анализ прочности на растяжение.

Элементы	А	В	C	D
K 1	0.5544	4.7811	0.8616	1.0109
K 2	1. 5634	0.9183	1.6860	3.4921
K 3	4.1872	0.6055	3.7574	1.8020
R	3.6328	4.1755	2.8958	2.4811

Таблица 8. Результат ANOVA для прочности на растяжение.

Таблица 8. Результат ANOVA для прочности на растяжение.

Variable	SS	DOF	MS	F	p	Contribution
A	63. 148	2	31.5739	66.68	<0.001	27.43 %
B	96.860	2	48.4300	102.28	<0.001	42.08%
C	40.309	2	20.1545	42.56	<0.001	17.51%
D	29. 870	2	14.9349	31.54	<0.001	12.98%
Error	8.523	18	0.4735
Total	238.710	26				100%

Table 9. Производительность и применение платы.

Таблица 9. Производительность и применение платы.

Параметр	Теплопроводность (Вт/м·К)	Прочность на растяжение (МПа)	Applications
A 1 B 3 C 1 D 1	0.037	0.133	Insulation board, the sandwich of steel broad
A 3 B 1 C 3 D 2	0.1253	9.913	Room trim panels, pipes, bumpers, gaskets,
A 3 B 3 C 3 D 2	0. 086	5.737	Walls, roofs, floors
Polyurethane foam	0.022~0.030	0.3
Polypropylene	0.23	29

Примечание издателя: MDPI остается нейтральным в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

© 2021 авторами. Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья находится в открытом доступе и распространяется на условиях лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (https://creativecommons.org/licenses/by/4. 0/).

Превосходная термостойкость | ТОРАЙПЕФ™ | TORAY PLASTICS

Техническая информация | Выдающаяся термостойкость

Тепловые свойства

Ⅰ. Рабочие температуры окружающей среды для TORAYPEF™

TORAYPEF™ сшивается с помощью ИК-излучения, поэтому его можно использовать в более широком диапазоне температур, чем продукты без сшивания. Рабочие температуры окружающей среды для TORAYPEF™ зависят от цели использования, поэтому нельзя делать никаких общих заявлений. Однако около 80°C является максимальной температурой, подходящей для непрерывного использования с точки зрения внешнего вида или размеров. Однако TORAYPEF™ можно использовать при температуре выше 100°C при определенных условиях или в течение короткого времени. По результатам испытаний на изгиб (испытание на изгиб на оправке) хрупкое разрушение происходит при температурах от -70°С до -100°С, с некоторыми вариациями в зависимости от марки. Это удивительно низкая температура хрупкого разрушения в свете того факта, что пенополистирол проявляет хрупкое разрушение при температуре около комнатной. TORAYPEF™ хорошо подходит для теплоизоляции холодильных складов и соляных труб, а также используется для теплоизоляции при -196°С (температура жидкого азота). Термостойкие марки полипропилена могут длительно эксплуатироваться при температуре до 120°С, но уступают полиэтиленовым маркам по морозостойкости и проявляют хрупкое разрушение при температуре около -20°С в испытаниях на низкотемпературный изгиб.

Ⅱ. Изменение размеров

На рис. 1 показана кривая изменения размеров TORAYPEF™ при -20°C и 80°C. Нагрев вызывает некоторую усадку по длине и ширине и набухание по толщине, но лишь в незначительной степени до постоянной рабочей температуры TORAYPEF™ 80°C. Охлаждение вызывает усадку по всем направлениям — длине, ширине и толщине — из-за снижения давления газа внутри ячеек пенопласта. Однако степень усадки еще меньше, чем при нагреве, поскольку смола, входящая в состав стенок ячеек пенопласта, становится более жесткой.

Размеры измерены после оставления образцов в стандартном состоянии на один час после нагревания до 80°C. Для температуры -20°С размеры измерялись в низкотемпературной камере.
Рисунок 1: Кривая изменения размеров TORAYPEF™ (30060)

Ⅲ. Коэффициент линейного расширения

Образец, находящийся в состоянии равновесия при 23°С, помещали в низкотемпературную камеру при -20°С. После достижения усадочного равновесия измеряли размеры образца. Результаты измерений коэффициента линейного расширения представлены в Таблице общих свойств основных марок TORAYPEF™. Для TORAYPEF™ этот коэффициент составляет примерно от 10-3 до 10-4/°C, с некоторыми отклонениями в зависимости от сорта, далекими от уровней, демонстрируемых металлическими или деревянными материалами (например, медь составляет 1,14×10-5/°C). . Однако в реальных теплоизоляционных целях TORAYPEF™ должен быть приклеен к поверхности стены и зафиксирован в этом положении, поэтому TORAYPEF™ не будет препятствием ни в каком практическом отношении, учитывая его высокий предел эластичности.

Ⅳ. Теплоизоляционные свойства

TORAYPEF™ обладает превосходными теплоизоляционными свойствами благодаря большому объему воздуха, содержащемуся в его микроструктуре с закрытыми порами. Например, периферия 3-литровой узкогорлой стеклянной бутыли для реагентов была полностью покрыта TORAYPEF™ 30060. Затем бутыль была заполнена кипящей водой и помещена в низкотемпературную камеру с температурой 1°C. Измерялось изменение во времени температуры воды. Результаты показаны на рис. 2. Снижение температуры в бутылке, покрытой TORAYPEF™, минимально по сравнению с бутылкой без какой-либо теплоизоляции.

Размеры измерены после оставления образцов в стандартном состоянии на один час после нагревания до 80°С. Для температуры -20°С размеры измерялись в низкотемпературной камере.

Рис. 2: Эффекты теплоизоляции (температура наружного воздуха θ ₀ = 1°C)

На Рис. 3 показаны результаты измерения теплопроводности термоламинированного изделия TORAYPEF™ 30060, измеренные с использованием защищенной нагревательной плиты. метод (JISA 1412). Линейный график (линейный график θ – λ) представляет зависимость между средней температурой и теплопроводностью. Результаты измерения теплопроводности для других марок представлены в Таблице общих свойств основных марок TORAYPEF™.

Рисунок 3: Зависимость между температурой и теплопроводностью в TORAYPEF™
30060 термоламинированные изделия

Теплопроводность определяет распределение температуры, когда теплопроводность находится в постоянном состоянии. Однако в ситуациях, когда температура меняется во времени (например, температура наружного воздуха), тепловая дисперсия κ (= λ/cρ) определяет распределение температуры. Меньшая тепловая дисперсия приводит к более медленной реакции на изменение температуры окружающей среды, поэтому это свойство имеет большое практическое значение. В Таблице 1 сравниваются теплопроводность и тепловое рассеивание 30-кратного вспененного пеноматериала TORAYPEF™ с другими теплоизоляционными материалами. Термическая дисперсия TORAYPEF™ является одной из самых маленьких по сравнению с другими пенопластами аналогичной плотности. В Таблице 2 указана толщина TORAYPEF™, необходимая для предотвращения конденсации росы на длинной крыше. Значение К, необходимое для предотвращения образования конденсата, можно рассчитать по следующей формуле.

Тогда как:
K: Коэффициент теплопередачи стены (Вт/м2·K)
θi: Температура в помещении (°C)
θo: температура наружного воздуха (°C)
θd: температура точки росы (°C), определяемая по температуре и влажности в помещении
αi: Теплопроводность поверхности внутри помещения (Вт/м2·K)
Как только вы найдете значение K, вы можете рассчитать толщину теплоизоляционного материала, необходимую для

Тогда как:
d: Толщина материала стенки (м)
λ: Теплопроводность материала, из которого состоит стена (Вт/м·К)
αο: Теплопроводность поверхности снаружи (Вт/м2·K)

Пожалуйста, свяжитесь с нами, если вам нужна дополнительная информация по расчету теплоизоляции и предотвращению образования конденсата.

Таблица 1: Теплопроводность и тепловое рассеивание в тепло- и хладоизоляционных материалах

Тип	Кажущаяся плотность (кг/м 3 )	Удельная теплоемкость c (×10 2 кгK)	Теплопроводность λ ο (Вт/мК)	Тепловая дисперсия χ (м 2 /ч)
TORAYPEF* 30-кратный пенопласт	33	23,0	0,031	15×10 -4
Стекловата	20	8,4	0,0×35	7510 -4
Пенополистирол	20	13,4	0,034	45×10 -4
Жесткий вспененный ПВХ	35	15,9	0,037	33×10 -4
Фенольная пена	35	15,9	0,031	20×10 -4
Бетон (для справки)	2200	8,8	1,5(20°С)	28×10 -4

Таблица 2: Толщина TORAYPEF*, необходимая для предотвращения конденсации росы на длинной крыше

В помещении		Рядом с крышей		Точка росы θдв (°С)	TORAYPEF* требуемая толщина | (мм)
					Наружная температура θ ο (°C)
Температура θ i (°С)	Влажность θ (% относительной влажности)	Температура θn (°C)	Влажность ψh (% относительной влажности)		-5	-10	-15	-20
10	50	12,8	42	0,1	0,3	1,8	3. 2	4,6
	60		50	2,7	1,6	3,4	5,2	7,0
	40		58	4,5	3,0	5,2	7,3	9,5
	80		67	6,7	5,8	8,7	11,7	14,6
15	50	18,7	40	4,5	1,3	2,6	3,9	5.1
	60		47	7,2	2,7	4,3	5,9	7,4
	70		55	9,5	4,6	6,5	8,5	10,4
	80		63	11,7	7,5	10,0	12,6	15,2
20	50	24,6	38	9. 1	2,2	3,3	4,5	5,7
	60		46	12,0	3,8	5,2	6,6	8,0
	70		53	14.1	5,5	7,2	8.9	10,6
	80		60	16,4	8,3	10,5	12,7	14,9

(Высота здания: 10 м. с использованием тепловентилятора)

Ⅴ. Характеристики горения

1. Скорость горения
   Стандартная марка TORAYPEF™ легко воспламеняется. Однако сам полимерный материал является пластиком, который очень стабилен при воздействии тепла. TORAYPEF™ имеет скорость горения от 4 до 10 см/мин, в зависимости от сорта, согласно ASTM D 169.2 стандарта. Это очень медленно по сравнению с пенополистиролом, не обработанным антипиреном, скорость горения которого при испытаниях в тех же условиях составила 20 см/мин. В отличие от других пенопластов, TORAYPEF™ не выделяет черного дыма при горении. Класс огнестойкости TORAYPEF™ получил сертификат огнезащитной оцинкованной стальной пластины, ламинированной мягким вспененным пластиком (квазинегорючий № 2024), когда TORAYPEF™ ламинируется на оцинкованную или кольцевую стальную пластину (TORAYPEF™ толщиной 4 мм). или меньше, вес 130 г/м2 или меньше) с использованием заводских условий плавки. Чтобы еще больше повысить безопасность, поместите TORAYPEF™ между такими горючими материалами, как оцинкованные стальные листы, гибкие плиты или гипсокартонные плиты. Или использовать вместе с цементной штукатуркой или раствором. В качестве альтернативы, класс TORAYPEF™ FR-UL (тип AE20) соответствует требованиям UL9.4HF-1.
2. Температура воспламенения и температура вспышки
   Температура воспламенения TORAYPEF™ 30060 измерялась при нагревании в электродуговой печи, а температура вспышки измерялась при нагревании в пробирке и при воздействии газовой зажигалки. Результаты показаны в таблице 3 в сравнении с мягким пенополиуретаном и кедровой доской. По устойчивости к воспламенению TORAYPEF™ превосходит мягкую уретановую пену и сравнима с кедровой доской.
3. Предел безопасности распространения огня и рабочая плотность излучения
   Одной из причин пожаров в жилых помещениях является самовозгорание, вызванное лучистым теплом. Используя испытание на нагрев инфракрасным светом, была измерена минимальная плотность излучения, необходимая для возгорания (предельная плотность излучения, обеспечивающая безопасность распространения огня). Результаты представлены в таблице 3. Как видите, в любом случае нагрев при плотности излучения даже 63 000 кДж/м2ч не приводит к воспламенению. Однако при этих уровнях лучистой плотности ни один из рассмотренных материалов не может быть использован повторно. TORAYPEF™ и уретановая пена претерпевают значительные потери при растворении, вызванные пиролизом, а кедровая доска горит без пламени. Аналогичным методом была исследована плотность излучения, при которой TORAYPEF™ можно использовать повторно. Результат составил 34 860 кДж/м2ч, что находится между значениями для кедровой доски и пенополиуретана.

Таблица 3: Огнестойкие свойства TORAYPEF™

Категория	ТОРАЙПЕФ* 30060	Мягкий пенополиуретан (Черный огнезащитный образец, р = 0,030)	Мягкий пенополиуретан (Черный огнезащитный образец, р = 0,030)
Температура воспламенения (°С)	470	470	500 (Горит без воспламенения при 350°С)
Температура воспламенения вспышки (°С)	360 или выше	310	310
Предел безопасности распространения огня Плотность излучения (кДж/м 2 ·ч)	63 000 или выше	63 000 или выше	63 000 или выше
TORAYPEF* рабочая плотность излучения (кДж/м 2 ·ч)	34 860	21 000	54 600

Эти данные являются репрезентативными примерами значений измерений, полученных при определенных условиях. Значения не должны использоваться в качестве стандарта.

Термическое воздействие и пенополиуретан Оценка защитного механизма

C.L. Уильямсон, З.Л. Iams

Скачать PDF

РЕЗЮМЕ

Жесткий пенополиуретан, используемый в качестве внешней упаковки в транспортных контейнерах, использует различные механизмы для смягчения теплового воздействия «нормативного ожога». Полимерная удельная теплоемкость и k-фактор пены имеют ограниченную полезность при прогнозировании защиты полезной нагрузки. Правильно составленная жесткая пенополиуретановая пена вследствие ее пиролиза может обеспечить дополнительные гарантии. Эти абляционные механизмы эффективны даже в том случае, когда пена была раздавлена ​​или сломана в результате травмы. Диссоциативные переходы от полимера к газу и полукоксу и возникающий в результате перенос тепла газом изнутри упаковки наружу в окружающую среду являются эффективными теплозащитными средствами. Также важным является производство на месте вспучивающегося, изолирующего, углеродсодержащего полукокса, который обеспечивает тепловую защиту даже в случае повреждения внешней стальной оболочки упаковки.

В нашей программе испытаний стальные ведра емкостью 19 литров (пять галлонов) были заполнены защитной пеной, а затем подвергнуты одной стороне пламени «масляной горелки», как описано в Федеральном управлении гражданской авиации США (FAA) «Возгорание авиационных материалов». Справочник по испытаниям». При сжигании дизельного топлива № 2 с номинальной скоростью 18,5 фунтов (8,39 кг) / час горелка генерирует грязное пламя с высоким коэффициентом излучения, которое ударяется о поверхность ведра с тепловой интенсивностью полномасштабного пожара. Сообщается о результатах этих испытаний, а также термогравиметрического анализа (ТГА) и дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) пенопластов, и обсуждается их актуальность для полноразмерных упаковок и пожаров в бассейне.

ВВЕДЕНИЕ

Конструкция упаковки для безопасной транспортировки ядерных материалов была бы намного проще, если бы единственным требованием была тепловая защита. Для этой цели подходит множество изоляционных неорганических материалов. Однако транспортные упаковки также призваны защищать свои «полезные нагрузки» от кинетических аварий1 (а в современном мире даже взрывных взрывов2) до теплового воздействия. Следовательно, упаковка должна в первую очередь предотвращать непреднамеренное высвобождение в результате потери герметичности и сохранять изолирующую целостность упаковки для последующего противопожарного блокирования.

Компания General Plastics с 1971 года устанавливает жесткий полиуретановый пенопласт в транспортные пакеты и ограничители удара для этой двойной цели. Поглощение энергии удара пены достаточно хорошо изучено, но глубокое понимание его механизмов термозащиты остается недостижимым. Сохранится ли упаковка при пожаре МАГАТЭ3, зависит от многих переменных, в том числе от конструкции упаковки и материалов. Цель нашего исследования состояла в том, чтобы выделить и количественно оценить свойства пены, чтобы обеспечить повышенные защитные характеристики.

ВОЗМОЖНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ

Для начала мы выдвинули гипотезу о вероятных механизмах тепловой защиты, обеспечиваемой жесткими пенополиуретанами серии LAST-A-FOAM® FR-37004. характеристики, включая удельную теплоемкость, теплопроводность (коэффициент k) и абляционные характеристики, такие как теплопередача пиролизного газа, выделяющиеся продукты сгорания, энтальпия бескислородного пиролиза, условия образования угля и качество угля.

МЕТОДОЛОГИЯ

Несмотря на то, что пожары, как известно, трудно масштабировать, мы стремились разработать среднемасштабный тест, который позволил бы получить инженерные данные, относящиеся к полноразмерным пожарам и упаковкам. Регулятивные пожары воздействуют на все стороны упаковки, и, конечно, отношение площади к объему и тепловая масса полезной нагрузки конструкций сильно различаются.

Чтобы лучше понять разложение пены, мы рассмотрели термогравиметрический анализ (ТГА) пены, протестированный на воздухе и азоте, а также дифференциальную сканирующую калориметрию (ДСК), протестированную в азоте. Для нашего среднего масштаба испытаний мы решили использовать двухмерную методологию испытаний, подвергнув только одну поверхность нашего тестового изделия термическому воздействию. Для изображения пожара в бассейне мы выбрали «масляную горелку», как указано в «Совместных правилах летной годности» коммерческих самолетов FAR / JAR 25.853, которая используется для проверки воспламеняемости сидений и огнестойкости обшивки грузовых стен. Эта горелка полностью описана в «Руководстве по испытаниям на огнестойкость» FAA США5.

Выходной конус горелки шириной 280 мм и высотой 152 мм, отрегулированный для получения температуры ~1050°C на расстоянии 100 мм от выходного конуса горелки, дает лучистый тепловой поток 19,6 Вт/см2 на нашем калориметре6. . Это несколько выше, чем для теплового потока при пожаре в бассейне, указанного7 для дизельного топлива, JP4 или бензина (бензин) при 13,0 Вт/см2, но меньше, чем для бутана при 22,5, пропана при 25,0 или СПГ при 26,5 Вт/см2.

ТЕРМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Дифференциальную сканирующую калориметрию (ДСК) проводили на пене FR-3710 (плотность 10 фунтов/фут3 перед дроблением) в открытом поддоне с использованием продувки азотом 50 см3/мин. Высокая скорость продувки помогла отделить начальную эндотерму от бескислородной экзотермы, возникающей в результате более поздней рекомбинации молекулярных фрагментов в олигомеры с более низкой энергией. Эти олигомеры «переходят в газовую фазу, и иногда их называют смолами».

На практике бескислородная экзотерма не является самоподдерживающейся, и пена FR-3710 самозатухает, когда внешний тепловой поток прекращается и блок охлаждается. ТГА, рисунки 1 и 2, были проведены для пены FR-3706 как на воздухе, так и в азоте, показывая первую (основную) температуру разложения 338 и 354 °C соответственно. Самое интересное, что в широком диапазоне температур примерно от 340 до 650 °C вес, остающийся в воздухе, больше, чем в N2, что свидетельствует о том, что кислород значительно увеличивает образование угля!

ВЛИЯНИЕ ПЛОТНОСТИ И ВРЕМЕНИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВПЕНИ были заполнены жестким пенополиуретаном FR-3700 разной плотности. Номинальная плотность пены составляла 0,108, 0,174, 0,305 и 0,413 г/см3 (6,74, 10,86, 19,03 и 25,77 фунта/фут3). Затем к ведрам приварили крышки из нержавеющей стали толщиной 3,18 мм. Каждая крышка вентилировалась с отверстием диаметром 23,8 мм в центре. Затем испытательные ведра были расположены, как показано на рис. 3, с конусом горелки на расстоянии 100 мм от крышки.

Рисунок -3 «Горелка для жидкого топлива» и установка испытательного сосуда

При испытании горелка включается, и крышка испытательного сосуда подвергается воздействию пламени горелки при температуре ~1080 °C. Испытания начинаются, когда температура крышки сосуда/горячей поверхности достигает 801°C, и заканчиваются через 30 минут (хотя запись температуры продолжается до тех пор, пока все термопары не преодолеют свои пиковые температуры). Температура горячей поверхности во время испытаний в среднем составляла около 950 °C, что было определено с помощью 1,57-миллиметровых, незаземленных термопар типа k с оболочкой из нержавеющей стали, контактирующих металл-металл с задней частью горячей поверхности.

После выключения горелки тестовому сосуду дают продолжить гореть, а затем охлаждают, оставаясь на подставке. Расстояние горения от горячей поверхности легко различимо по резкому переходу между пеной и обуглившимся; этого можно было ожидать по кривым ТГА (рис. 1 и 2). Мы знаем из ТГА, что центр этого перехода находится при 354 °C (в N2). В конце испытания, после того как все компоненты остынут, ведра взвешивают, снимают крышки, взвешивают и осматривают уголь. Расстояние отступа (расстояние горения) от горячей поверхности до неразложившейся пены измеряется и регистрируется.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ

В таблице I показано расстояние отступа пены – глубина пены, израсходованной за 30-минутное нормативное воздействие, в зависимости от плотности пены. Во всех случаях в том месте, где была израсходована пена, было обнаружено различное количество углистого угля. Линия регрессии, которую можно рассчитать на основе данных в таблице 1, показывает, что эффективность пены увеличивается с увеличением плотности пены –, хотя и с меньшей скоростью. Пена плотностью 0,10 г/см3 утапливается примерно на 10,7 см. Удвоение плотности пенопласта до 0,20 г/см3 не уменьшает расстояние отступа пенопласта вдвое (до 5 см). Скорее, он уменьшает его всего на 3,5 см (расстояние отступа 7,2 см). Это соотношение должно быть полезно для разработчиков пакетов, выполняющих свои первоначальные расчеты.

Таблица I Влияние плотности пены на теплоэффективность пены

Плотность, г/см3 (фунт/фут3)	0,108 (6,74)	0,174 (10,86)	0,305 (19.03)	0,413 (25,77)
Начальная масса, г	5116	6576	9543	11228
Конечная масса, г	4690	5940	8799	10563
Вес. Потеря г	426	636	744	665
Время тушения, мин	5:25	8:15	9:24	9:11
Расстояние отступа, см	10,2	8. 00	4,7	3,8

 

Таблица II иллюстрирует влияние времени воздействия на плотность одиночной пены. Было проведено шесть испытаний с использованием шести идентичных ведер, вспененных одной и той же пеной серии FR-3700 с концентрацией 0,181 г/см3. Время экспозиции составляло 5, 10, 15, 20, 25 и 31 минуту. Результаты, рассчитанные по Таблице II, показывают, что расстояние отступа пены увеличивается с уменьшающейся скоростью по отношению ко времени.

Таблица II Расстояние отступа как функция времени воздействия

 

Время воздействия, мин	5	10	15	20	25	31
Плотность г/см3 (фунт/фут3)	0,181 (11.29)	0,181 (11.29)	0,182 (11.36)	0,182 (11.36)	0,182 (11.36)	0,182 (11. 36)
Начальная масса, г	6655	6761	6778	6695	6649	6680
Конечная масса, г	6380	6382	6259	6082	5952	5945
Вес. Потери, г	275	379	519	613	698	735
Время тушения, мин	5:31	6:32	4:34	4:20	6:02	6:53
Расстояние отступа, см	2,54	4.13	5,59	6.16	7,62	8.13

Вероятно, работает более одного механизма. Во-первых, когда пена удаляется от горячей поверхности, тепловой поток к неразложившейся пене уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния отступа, что является незначительным эффектом на этих расстояниях. Мы считаем, что регрессия наиболее четко иллюстрирует изолирующий эффект углеродистого полукокса. По мере того, как неразложившаяся пена отступает, более толстый слой угля способен смягчить больший тепловой поток.

ВЛИЯНИЕ ВЗРЫВАЮЩЕЙСЯ ПЕНЫ

Сценарий пожара, воздействующий на поврежденный контейнер, смоделировать сложно. Повреждение при падении может пробить или разорвать внешнюю металлическую оболочку. Кроме того, ударная пена может треснуть или раздавиться. Чтобы воспроизвести сильно поврежденный пенопласт (или другие материалы), мы решили протестировать ведра, заполненные случайно упакованными тестовыми кубиками размером 2,54 см, как показано на рисунке 4. 0,5829. Мы обнаружили, что, просто бросая кубики пенопласта в пустое ведро, а затем распределяя их для установки крышки, мы достигаем фракций упаковки в диапазоне от 0,56 до 0,61, а с практикой этот диапазон, вероятно, может быть уменьшен до 0,58 и 0,60. .

Рис. 4 Случайно упакованные кубики пенопласта

Прорезав три 46-миллиметровых отверстия в нижней горячей поверхности ведра и такое же вентиляционное отверстие в верхней задней части ведра (как ориентировано для испытаний), мы создаем дымоход. Эффект, который втягивает горячие газы сгорания и наружный воздух через промежутки между пенопластовыми кубиками. Эти газовые пути имитируют поврежденный блок, в котором пенопласт проколот и/или раскололся. При таком испытании горючие органические материалы, не обладающие вспучивающимися свойствами, могут проявлять трудности с самозатуханием. Были приготовлены четыре пробные ведра с произвольно упакованными кубиками:

Испытания 400519-1, 040521-1 и 04729-1 проводились на стандартных и модифицированных пенопластах FR-3709; Испытание 040728-1 с FR-3718 при плотности 0,296 г/см3 было проведено в качестве прямого сравнения с испытанием 040630-1

. обладают лучшими характеристиками при высоких температурах, чем полиуретан, но не обладают вспучивающимися свойствами. Испытание-040723-1 проводилось на непокрытой, высокой плотности, ASTM C 208-95, древесноволокнистой плите типа 2 из тростника.

Испытание 041123-1 было проведено на бальзовой древесине ядерного качества. Испытание 041124-1 было проведено на красном дереве ядерной чистоты. Результаты этих испытаний представлены в Таблице III.

. 040519-1 040521-1 040729-1 040728-1 040630-1 040723-1 041123-1 041124-1 Материал FR-37091 FR-37092 FR-37093 ФР-3718 FR-10112 ДВП Бальза Редвуд Плотность, г/см3

 

(фунт/фут3)

0,147 (9,17)

0,134 (8,36)

0,159 (9,92)

0,296 (18,47)

0,187 (11,67)

0,295 (18.41)

0,146 (8,97)

0,347 (21,69)

Упаковка

Дробь

0,567 0,608 0,573 0,611 0,600 0,582 0,593 0,585 Пустота, % 43,3 39,2 42,7 38,9 40,0 41,8 46,8 41,5 Действует

Плотность г/см3 (фунт/фут3)

0,083 (5,18)

0,082 (5,12)

0,091 (5,68)

0,181 (11,29)

0,112 (6,99)

0,172 (10,73)

0,078 (4,77)

0,203 (12,69)

Начальный вес,

г

1808 1633 1970 3914 2421 3703 1730 4123 Конечная масса, г 976 1077 1316 3253 1006 752 189 608 Потеря веса,

г

832 556 654 661 1415 2951 1541 3515 Потеря веса,

%

46,2 34,0 33,2 16,9 58,4 79,7 89. 1 85,2 Тушить

Время, минуты

21:20 10:50 9:34 3:40 3 часа+ * ~5 часов 3:28 часов 7:34 часов

* испытание прекращено путем закрытия всех вентиляционных отверстий через 3 часа.

Достоинствами в этой серии испытаний были (1) потеря веса и (2) время до гашения. Как и ожидалось, модифицированный FR-37093, предназначенный для увеличения припухлостей, показал лучшие результаты (по своей плотности), за ним следует стандартный FR-37092. FR-37091 был разработан для уменьшения припухлости. Изоциануратная пена (FR-10112), вероятно, была бы полностью израсходована, за исключением того, что испытание было прекращено, заблокировав вентиляционные отверстия ведра через три часа.

Испытания на изоцианурат, древесноволокнистые плиты, бальзу и красное дерево заканчивались, когда огонь был потушен или имеющееся топливо было исчерпано. Ни один из этих материалов для упаковки не был самозатухающим; все они требуют постороннего вмешательства или расхода топлива, чтобы погасить пламя. Интересно, что кубики золы из невспучивающихся материалов, как правило, остаются «кубическими», хотя они становятся меньше по мере их сжигания там, где вспучивающиеся кубики набухают и перекрывают пути вентиляции.

РЕЗЮМЕ

Тепловая защита с использованием органических материалов, безусловно, сложна, как показали эти испытания. Описываемая нами методология «Oil Burner» требует минимального оборудования, экономична (недорогие ведра легко доступны), может использоваться для определения характеристик материалов, дизайна упаковки и для сравнения серий производственных пенопластов с их первоначальными квалификационными испытаниями.

Плотность пены, толщина и производство вспучивающегося углеродистого полукокса являются важными параметрами. Наши тесты показывают, что увеличение плотности пены (увеличение массовой нагрузки) всегда обеспечивает защиту, даже несмотря на то, что теплопроводность пены выше при более высоких плотностях. Конечно, поглощение ударной энергии, стоимость, вес, а в современном мире даже смягчение последствий взрывной волны2 являются основными факторами, определяющими плотность пены.

В ходе этих испытаний мы обнаружили, что бескислородная потеря веса, близкая к ступенчатой ​​функции, происходящая при ~354 ºC (для пены FR-3700), является идеальным температурным индикатором, дающим четкую границу разложившейся/неразложившейся пены, которая сохраняет точная запись максимальной температуры на поверхности рецессии. Имитация поврежденного пеноматериала с использованием случайно упакованных кубиков оказалась довольно жестким методом, но он был чрезвычайно дискриминационным , и мы считаем, что он применим к поврежденным контейнерам.

Наконец, чем больше мы узнавали из проведенных тестов, тем больше возникало вопросов. Мы не исследовали влияние теплоты сгорания полимера, скорости тепловыделения или кислородного индекса на характеристики пены. Мы также не исследовали количество тепла, переданного «полезной нагрузке», хотя не должно быть сложно добавить теплоотвод или калориметр к пене на любой конкретной глубине пены. Также не исследовано использование огнеупорных листовых материалов, расположенных параллельно пене, или влияние температуры горелки (огонь в бассейне) на образование вспучивающегося угля. Эти и другие вопросы могут быть исследованы позднее

БЛАГОДАРНОСТЬ

Мы хотим поблагодарить Кеннета Эриксона из Sandia National Laboratories за его многочисленные полезные комментарии… и его DSC. Роберту Севасину за подготовку образцов для испытаний, аппаратуру, проведение испытаний и запись данных. И Джейми Гюнтеру, молекулярному биологу и аспиранту Вашингтонского университета, который очень помог с графикой, стилем и форматированием.

Блог

Универсальный магазин для превращения полиуретановых материалов в конечный продукт

Читать дальше

Блог

Служба поддержки клиентов: правильно ли к вам относится ваш поставщик полиуретана?

Подробнее

Технические документы

Решение проблем неэффективности цепочки поставок композитных и полиуретановых материалов

Подробнее

Блог

Основные отличия: выбор подходящей пены для критически важных композитных материалов

3 Тестирование

3 90 Подробнее для прогнозирования долговременного термического сопротивления пенопластовой изоляции с закрытыми порами

Лицензионное соглашение ASTM

ВАЖНО – ВНИМАТЕЛЬНО ПРОЧИТАЙТЕ ЭТИ УСЛОВИЯ ПЕРЕД ВХОДОМ В ЭТОТ ПРОДУКТ ASTM.
Приобретая подписку и нажимая на это соглашение, вы вступаете в контракт, и подтверждаете, что прочитали настоящее Лицензионное соглашение, что вы понимаете его и соглашаетесь соблюдать его условия. Если вы не согласны с условиями настоящего Лицензионного соглашения, немедленно покиньте эту страницу, не входя в продукт ASTM.

1. Право собственности:
Этот продукт защищен авторским правом как компиляции и в виде отдельных стандартов, статей и/или документов («Документы») ASTM (“ASTM”), 100 Barr Harbour Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959 USA, за исключением случаев, когда прямо указано в тексте отдельных документов. Все права защищены. Ты (Лицензиат) не имеет прав собственности или иных прав на Продукт ASTM или Документы. Это не продажа; все права, право собственности и интерес к продукту или документам ASTM (как в электронном, так и в печатном виде) принадлежат ASTM. Вы не можете удалять или скрывать уведомление об авторских правах или другое уведомление, содержащееся в Продукте или Документах ASTM.

2. Определения.

A. Типы лицензиатов:

(i) Индивидуальный пользователь:
один уникальный компьютер с индивидуальным IP-адресом;

(ii) Одноместный:
одно географическое местоположение или несколько объекты в пределах одного города, входящие в состав единой организационной единицы, управляемой централизованно; например, разные кампусы одного и того же университета в одном городе управляются централизованно.

(iii) Multi-Site:
организация или компания с независимое управление несколькими точками в одном городе; или организация или компания, расположенная более чем в одном городе, штате или стране, с центральным управлением для всех местоположений.

B. Авторизованные пользователи:
любое лицо, подписавшееся к этому Продукту; если Site License также включает зарегистрированных студентов, преподавателей или сотрудников, или сотрудник Лицензиата на Одном или Множественном Сайте.

3. Ограниченная лицензия.
ASTM предоставляет Лицензиату ограниченное, отзывная, неисключительная, непередаваемая лицензия на доступ посредством одного или нескольких авторизованные IP-адреса и в соответствии с условиями настоящего Соглашения использовать разрешенных и описанных ниже, каждого Продукта ASTM, на который Лицензиат подписался.

A. Конкретные лицензии:

(i) Индивидуальный пользователь:

(a) право просматривать, искать, извлекать, отображать и просматривать Продукт;

(b) право скачивать, хранить или распечатывать отдельные копии отдельных Документов или частей таких Документов исключительно для собственного использования Лицензиатом. То есть Лицензиат может получить доступ к электронному файлу Документа (или его части) и загрузить его. Документа) для временного хранения на одном компьютере в целях просмотра и/или печать одной копии документа для личного пользования. Ни электронный файл, ни единственный печатный отпечаток может быть воспроизведен в любом случае. Кроме того, электронный файл не может распространяться где-либо еще по компьютерным сетям или иным образом. Это электронный файл нельзя отправить по электронной почте, загрузить на диск, скопировать на другой жесткий диск или в противном случае разделены. Одна печатная копия может быть распространена среди других только для их внутреннее использование в вашей организации; его нельзя копировать. Индивидуальный загруженный документ иным образом не может быть продана или перепродана, сдана в аренду, сдана в аренду, одолжена или сублицензирована.

(ii) Односайтовые и многосайтовые лицензии:

(a) право просматривать, искать, извлекать, отображать и просматривать Продукт;

(b) право скачивать, хранить или распечатывать отдельные копии отдельных Документов или частей таких Документов для личных целей Авторизованного пользователя. использовать и передавать такие копии другим Авторизованным пользователям Лицензиата в компьютерной сети Лицензиата;

(c) если образовательное учреждение, Лицензиату разрешается предоставлять печатная копия отдельных Документов отдельным учащимся (Авторизованные пользователи) в классе по месту нахождения Лицензиата;

(d) право на отображение, загрузку и распространение печатных копий Документов для обучения Авторизованных пользователей или групп Авторизованных пользователей.

(e) Лицензиат проведет всю необходимую аутентификацию и процессы проверки, чтобы гарантировать, что только авторизованные пользователи могут получить доступ к продукту ASTM.

(f) Лицензиат предоставит ASTM список авторизованных IP-адреса (числовые IP-адреса домена) и, если многосайтовый, список авторизованных сайтов.

B. Запрещенное использование.

(i) Настоящая Лицензия описывает все разрешенные виды использования. Любой другой использование запрещено, является нарушением настоящего Соглашения и может привести к немедленному прекращению действия настоящей Лицензии.

(ii) Авторизованный пользователь не может производить этот Продукт, или Документы, доступные любому, кроме другого Авторизованного Пользователя, будь то по интернет-ссылке, или разрешив доступ через его или ее терминал или компьютер; или другими подобными или отличными средствами или договоренностями.

(iii) В частности, никто не имеет права передавать, копировать, или распространять любой Документ любым способом и с любой целью, за исключением случаев, описанных в Разделе 3 настоящей Лицензии без предварительного письменного разрешения ASTM. Особенно, за исключением случаев, описанных в Разделе 3, никто не может без предварительного письменного разрешения ASTM: (a) распространять или пересылать копию (электронную или иную) любой статьи, файла, или материал, полученный из любого продукта или документа ASTM; (b) воспроизводить или фотокопировать любые стандарт, статья, файл или материал из любого продукта ASTM; в) изменять, видоизменять, приспосабливать, или переводить любой стандарт, статью, файл или материал, полученный из любого продукта ASTM; (d) включать любой стандарт, статью, файл или материал, полученный из любого продукта ASTM или Документировать в других произведениях или иным образом создавать любые производные работы на основе любых материалов. получено из любого продукта или документа ASTM; (e) взимать плату за копию (электронную или иным образом) любого стандарта, статьи, файла или материала, полученного из любого продукта ASTM или Документ, за исключением обычных расходов на печать/копирование, если такое воспроизведение разрешено по разделу 3; или (f) систематически загружать, архивировать или централизованно хранить существенные части стандартов, статей, файлов или материалов, полученных из любого продукта ASTM или Документ. Включение печатных или электронных копий в пакеты курсов или электронные резервы, или для использования в дистанционном обучении, не разрешено настоящей Лицензией и запрещено без Предварительное письменное разрешение ASTM.

(iv) Лицензиат не может использовать Продукт или доступ к Продукт в коммерческих целях, включая, помимо прочего, продажу Документов, материалы, платное использование Продукта или массовое воспроизведение или распространение Документов в любой форме; а также Лицензиат не может взимать с Авторизованных пользователей специальные сборы за использование Продукт сверх разумных расходов на печать или административные расходы.

C. Уведомление об авторских правах . Все копии материала из ASTM Продукт должен иметь надлежащее уведомление об авторских правах от имени ASTM, как показано на начальной странице. каждого стандарта, статьи, файла или материала. Сокрытие, удаление или изменение уведомление об авторских правах не допускается.

4. Обнаружение запрещенного использования.

A. Лицензиат несет ответственность за принятие разумных мер для предотвращения запрещенного использования и незамедлительного уведомления ASTM о любых нарушениях авторских прав или запрещенное использование, о котором Лицензиату стало известно. Лицензиат будет сотрудничать с ASTM при расследовании любого такого запрещенного использования и предпримет разумные шаги для обеспечения прекращение такой деятельности и предотвращение ее повторения.

B. Лицензиат должен приложить все разумные усилия для защиты Продукт от любого использования, не разрешенного настоящим Соглашением, и уведомляет ASTM о любом использовании, о котором стало известно или о котором было сообщено.

5. Постоянный доступ к продукту.
ASTM резервирует право прекратить действие настоящей Лицензии после письменного уведомления, если Лицензиат существенно нарушит условия настоящего Соглашения. Если Лицензиат не оплачивает ASTM какую-либо лицензию или абонентской платы в установленный срок, ASTM предоставит Лицензиату 30-дневный период в течение что бы вылечить такое нарушение. Для существенных нарушений период устранения не предоставляется связанные с нарушениями Раздела 3 или любыми другими нарушениями, которые могут привести к непоправимым последствиям ASTM. вред. Если подписка Лицензиата на Продукт ASTM прекращается, дальнейший доступ к онлайн-база данных будет отклонена. Если Лицензиат или Авторизованные пользователи существенно нарушают настоящую Лицензию или запрещать использование материалов в любом продукте ASTM, ASTM оставляет за собой право право отказать Лицензиату в любом доступе к Продукту ASTM по собственному усмотрению ASTM.

6. Форматы доставки и услуги.

A. Некоторые продукты ASTM используют стандартный интернет-формат HTML. ASTM оставляет за собой право изменить такой формат с уведомлением Лицензиата за три [3] месяца, хотя ASTM приложит разумные усилия для использования общедоступных форматов. Лицензиат и Авторизованные пользователи несут ответственность за получение за свой счет подходящие подключения к Интернету, веб-браузеры и лицензии на любое необходимое программное обеспечение для просмотра продуктов ASTM.

B. Продукты ASTM также доступны в Adobe Acrobat (PDF) Лицензиату и его Авторизованным пользователям, которые несут единоличную ответственность за установку и настройка соответствующего программного обеспечения Adobe Acrobat Reader.

C. ASTM приложит разумные усилия для обеспечения онлайн-доступа доступны на постоянной основе. Доступность будет зависеть от периодического перерывы и простои для обслуживания сервера, установки или тестирования программного обеспечения, загрузка новых файлов и причины, не зависящие от ASTM. ASTM не гарантирует доступ, и не несет ответственности за ущерб или возврат средств, если Продукт временно недоступен, или если доступ становится медленным или неполным из-за процедур резервного копирования системы, объем трафика, апгрейды, перегрузка запросов к серверам, общие сбои сети или задержки, или любая другая причина, которая может время от времени делать продукт недоступным для Лицензиата или Авторизованных пользователей Лицензиата.

7. Условия и стоимость.

A. Срок действия настоящего Соглашения _____________ (“Период подписки”). Доступ к Продукту предоставляется только на Период Подписки. Настоящее Соглашение останется в силе после этого для последовательных Периодов подписки при условии, что ежегодная абонентская плата, как таковая, может меняются время от времени, оплачиваются. Лицензиат и/или ASTM имеют право расторгнуть настоящее Соглашение. в конце Периода подписки путем письменного уведомления, направленного не менее чем за 30 дней.

B. Сборы:

8. Проверка.
ASTM имеет право проверять соответствие с настоящим Соглашением, за свой счет и в любое время в ходе обычной деятельности часы. Для этого ASTM привлечет независимого консультанта при соблюдении конфиденциальности. соглашение, для проверки использования Лицензиатом Продукта и/или Документов ASTM. Лицензиат соглашается разрешить доступ к своей информации и компьютерным системам для этой цели. Проверка состоится после уведомления не менее чем за 15 дней, в обычные рабочие часы и в таким образом, чтобы не создавать необоснованного вмешательства в деятельность Лицензиата. Если проверка выявляет нелицензионное или запрещенное использование продуктов или документов ASTM, Лицензиат соглашается возместить ASTM расходы, понесенные при проверке и возмещении ASTM для любого нелицензированного/запрещенного использования. Применяя эту процедуру, ASTM не отказывается от любое из своих прав на обеспечение соблюдения настоящего Соглашения или на защиту своей интеллектуальной собственности путем любым другим способом, разрешенным законом. Лицензиат признает и соглашается с тем, что ASTM может внедрять определенная идентифицирующая или отслеживающая информация в продуктах ASTM, доступных на Портале.

9. Пароли:
Лицензиат должен немедленно уведомить ASTM о любом известном или предполагаемом несанкционированном использовании(ях) своего пароля(ей) или о любом известном или предполагаемом нарушение безопасности, включая утерю, кражу, несанкционированное раскрытие такого пароля или любой несанкционированный доступ или использование Продукта ASTM. Лицензиат несет исключительную ответственность для сохранения конфиденциальности своего пароля (паролей) и для обеспечения авторизованного доступ и использование Продукта ASTM. Личные учетные записи/пароли не могут быть переданы.

10. Отказ от гарантии:
Если не указано иное в настоящем Соглашении, все явные или подразумеваемые условия, заверения и гарантии, включая любые подразумеваемые гарантия товарного состояния, пригодности для определенной цели или ненарушения прав отказываются от ответственности, за исключением случаев, когда такие отказы признаются юридически недействительными.

11. Ограничение ответственности:
В случаях, не запрещенных законом, ни при каких обстоятельствах ASTM не несет ответственности за любые потери, повреждения, потерю данных или за особые, косвенные, косвенные или штрафные убытки, независимо от теории ответственности, возникающие в результате или в связи с использованием продукта ASTM или загрузкой документов ASTM. Ни при каких обстоятельствах ответственность ASTM не будет превышать сумму, уплаченную Лицензиатом по настоящему Лицензионному соглашению.

12. Общие.

A. Прекращение действия:
Настоящее Соглашение действует до прекращено. Лицензиат может расторгнуть настоящее Соглашение в любое время, уничтожив все копии (на бумажном, цифровом или любом носителе) Документов ASTM и прекращении любого доступа к Продукту ASTM.

B. Применимое право, место проведения и юрисдикция:
Это Соглашение должно толковаться и толковаться в соответствии с законодательством Содружество Пенсильвании. Лицензиат соглашается подчиняться юрисдикции и месту проведения в суды штата и федеральные суды Пенсильвании по любому спору, который может возникнуть в соответствии с настоящим Соглашение. Лицензиат также соглашается отказаться от любых претензий на неприкосновенность, которыми он может обладать.

C. Интеграция:
Настоящее Соглашение представляет собой полное соглашение между Лицензиатом и ASTM в отношении его предмета. Он заменяет все предыдущие или одновременные устные или письменные сообщения, предложения, заверения и гарантии и имеет преимущественную силу над любыми противоречащими или дополнительными условиями любой цитаты, заказа, подтверждения, или другое сообщение между сторонами, относящееся к его предмету в течение срока действия настоящего Соглашения. Никакие изменения настоящего Соглашения не будут иметь обязательной силы, если они не будут в письменной форме и подписан уполномоченным представителем каждой стороны.

D. Переуступка:
Лицензиат не может переуступать или передавать свои права по настоящему Соглашению без предварительного письменного разрешения ASTM.

E. Налоги.
Лицензиат должен уплатить все применимые налоги, за исключением налогов на чистый доход ASTM, возникающий в результате использования Лицензиатом Продукта ASTM. и/или права, предоставленные по настоящему Соглашению.

Сравнение характеристик теплоизоляционных пенопластов на биологической основе с пенопластами на нефтяной основе на рынке :: BioResources

Йылдырым, Н. (2018). «Сравнение характеристик теплоизоляционных пенопластов на биологической основе с пенопластами на нефтяной основе, представленными на рынке», BioRes. 13(2), 3395-3403.

---

Abstract

Описан процесс производства пенопластовых плит на биологической основе с использованием современной технологии замораживания. Теплоизоляционная пенопластовая плита на биологической основе была произведена из водных суспензий целлюлозных наноматериалов (ЦН) на основе древесины. Его рабочие характеристики сравнивались с текущими продуктами на рынке: Foamular® 150 (F150), изоляцией с квадратными краями марки Styrofoam™ (SF) и GreenGuard® XPS (GG). Плотность пенопласта на биологической основе составила 0,1 г/см3 с коэффициентом вариации (КВ) 8,16%, что выше, чем плотность F150 (0,03 г/см3 с КВ 0,35%), плотность SF (0,04 г/см3 с КВ 3,79).% CV) и плотность ЗГ (0,04 г/см3 при 0,03 % CV). Значение изоляции (значение R) было определено как 3,14 (1,47% CV) для теплоизоляционной пенопластовой плиты на биологической основе, 4,37 (0,39%) для F150, 4,43 (0,39%) для GG и 5,59 (1,55%) для SF. . Механические характеристики теплоизоляционной пенопластовой плиты на биологической основе были ниже, чем у существующих на рынке продуктов, поэтому перед потенциальной коммерциализацией требуется дальнейшее усовершенствование. Тем не менее, будучи одним из первых доступных в настоящее время теплоизоляционных пенопластов с наноцеллюлозой, он по-прежнему имеет большой потенциал для использования в строительных системах.

---

Загрузить PDF

---

Полный текст статьи

Сравнение характеристик теплоизоляционных пенопластов на биологической основе с пенопластами на нефтяной основе, представленными на рынке

Надир Йылдырым *

Описан процесс разработки плит из пенопласта на биологической основе с использованием современной технологии замораживания. Теплоизоляционная пенопластовая плита на биологической основе была произведена из водных суспензий целлюлозных наноматериалов (ЦН) на основе древесины. Его рабочие характеристики сравнивались с текущими продуктами на рынке: Foamular® 150 (F150), изоляцией с квадратными краями марки Styrofoam™ (SF) и GreenGuard® XPS (GG). Плотность пенопласта на биооснове 0,1 г/см 9 .0007 3  с коэффициентом вариации (CV) 8,16%, что выше плотности F150 (0,03 г/см ³  с 0,35% CV), плотности SF (0,04 г/см ³  с 3,79% CV), и плотность GG (0,04 г/см ³  с 0,03% CV). Значение изоляции (значение R) было определено как 3,14 (1,47% CV) для теплоизоляционной пенопластовой плиты на биологической основе, 4,37 (0,39%) для F150, 4,43 (0,39%) для GG и 5,59 (1,55%) для SF. . Механические характеристики теплоизоляционной пенопластовой плиты на биологической основе были ниже, чем у существующих на рынке продуктов, поэтому перед потенциальной коммерциализацией требуется дальнейшее усовершенствование. Тем не менее, будучи одним из первых доступных в настоящее время теплоизоляционных пенопластов с наноцеллюлозой, он по-прежнему имеет большой потенциал для использования в строительных системах.

Ключевые слова: Строительный материал; наноцеллюлоза; на биологической основе; Пенопластовая панель; Теплоизоляция; Механические характеристики

Контактная информация: Доцент-исследователь, Технический университет Бурсы, Бурса, Турция;

* Автор, ответственный за переписку: nadir. [email protected]

ВВЕДЕНИЕ

Экологические, экономические и политические последствия производства и использования энергии вызывают серьезную обеспокоенность. Одним из наиболее известных видов использования энергии является отопление и охлаждение зданий. Таким образом, строительные компании постоянно ищут способы улучшить теплоизоляционные характеристики ограждающих конструкций. Однако изоляционные плиты из жесткого пенопласта, широко используемые сегодня, производятся из химикатов на нефтяной основе (Cervin и др. 2013), которые выделяют большое количество углерода во время производства. Материалы также не подлежат повторному использованию или переработке.

В период с 2008 по 2013 год рынок изоляции значительно вырос, и прогнозируется, что глобальный спрос на изоляцию в 2020 году составит почти 26 миллиардов квадратных метров значения R-1 (удельное тепловое сопротивление) (The World Insulation Market 2016). Это отражает впечатляющий рост активности в сфере строительства зданий. Прогнозируется, что только в сегментах жилищного строительства в Северной Америке спрос будет расти более чем на 5% в год (The Smart Market Report, World Green Building Trends 2016).

Полистирол

составляет примерно 8% мирового рынка изоляции (The World Insulation Market 2016). Рынок изоляции хорошо зарекомендовал себя и за последние 50 лет стал домом для множества инноваций по мере разработки новых материалов. Улучшения варьировались от разработки усовершенствованных бумажных изоляционных материалов до изобретения новых пенопластовых плит. Теплоизоляционные пенопластовые плиты на биологической основе, разработанные в этом исследовании, предлагают прямую замену жестким теплоизоляционным продуктам на нефтяной основе, которые в настоящее время составляют большую часть рынка жестких изоляционных плит. Данные Министерства энергетики США (DOE; US DOE 2017) по основным конкурентоспособным товарам представлены в таблице 1.

Таблица 1. Основные конкурентные продукты на рынке

В дополнение к этим продуктам на нефтяной основе (Таблица 1) было проведено множество исследований, посвященных разработке жестких и гибких экологически чистых изоляционных материалов. Исследователи сосредоточились на разработке гибких пенополиуретанов с использованием остатков лигниноподобных отходов, полученных из Arundo donax  L. (Bernardini  и др.  2017). Они успешно произвели A. donax пенопласты с открытыми порами на основе остатков. Кроме того, на рынке существуют изоляционные материалы на основе пробки. Исследователи сравнили цены и характеристики продуктов на основе пробки (Corecork NL10, Corecork NL20, Divinycell H60) и показали, что самая дешевая пена Divinycell H60 также имеет самые низкие механические характеристики (Urbaniak 9).2553 и др.  2017). Тонди и др.  (2016 г.) производил лигниновые пены различной плотности в качестве альтернативы традиционным изоляционным материалам (Tondi  и др.  2016). Эти исследования показывают большой интерес к экологичным теплоизоляционным продуктам для использования в строительных системах.

В ходе этого исследования были разработаны, охарактеризованы, оценены и сравнены пенопластовые плиты на биологической основе для теплоизоляции с текущими коммерчески доступными теплоизоляционными пенопластовыми плитами.

Пенопластовые плиты на биологической основе были разработаны с использованием наноцеллюлозы, полученной механическим путем. Первое успешное механическое производство целлюлозы нанометрового размера было осуществлено в 1980-х годах, когда исследовательская группа несколько раз пропускала суспензию древесной массы через гомогенизатор, в результате чего была получена гелеобразная суспензия высокофибриллированной целлюлозы, которая была названа микрофибриллированной целлюлозой (МФЦ) (Turbak ). и др.  1983). Этот процесс включал проталкивание материала через небольшой капилляр, чтобы разорвать волокна на части. Для этого требуется высокое давление, чтобы позволить древесным волокнам разрушиться с 30 мкм до размера от 20 до 50 нм в диаметре. Сообщалось о других механических методах, таких как микрофлюидизация, микроизмельчение, рафинер и криодеструкция. Сегодня наноразмерный материал, полученный в результате механического процесса, часто называют нанофибриллированной целлюлозой (НФЦ) или нанофибриллами целлюлозы (УНФ) (Турбак 9). 2553 и др.  1983; Revol и др.  1992). Преимуществами механических методов являются высокая производительность и отсутствие затрат на химикаты и затраты на утилизацию химикатов.

Это исследование было сосредоточено на создании новой пенопластовой плиты на биологической основе для использования в строительной отрасли и сравнении ее эксплуатационных свойств с текущими продуктами на основе нефти, представленными на рынке.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ

Материалы

В этом исследовании пенопластовая плита на биологической основе для целей теплоизоляции была создана с использованием биоразлагаемых полимеров, которые имеют низкую теплопроводность и удовлетворительные механические свойства. Затем была проведена оценка и сравнение разработанной новой пенопластовой плиты на биологической основе с текущими продуктами на рынке. Три коммерческих продукта: Foamular® 150 (F150) (Owen’s Corning, Толедо, Огайо, США), GreenGuard® (GG) (Lowes, Мурсвилл, Северная Каролина, США) и изоляция с квадратными краями марки Styrofoam™ (SF) (Dow, Midland). , Мичиган, США), были протестированы, оценены и сравнены с пенопластовой плитой на биологической основе, разработанной в этом исследовании.

Производственный процесс начался с наноцеллюлозы, полученной из Университета штата Мэн (Ороно, Мэн, США), и водной суспензии, которая была помещена в лотки. К суспензии добавляли технический кукурузный крахмал после варки в течение 1 часа при 90 °C для обеспечения сшивания (Yildirim et al.  2014). Затем полученную гелеобразную суспензию помещали в лиофилизатор (SPScientific 25ES; SPScientific, Уорминстер, Пенсильвания, США). Затем в материал помещали термопары для контроля температуры в процессе лиофилизации (рис. 1).

Рис. 1.  Процесс производства теплоизоляционных пенопластовых плит на биологической основе

Затем использовали частичный вакуум, чтобы предотвратить попадание влаги из окружающей среды в камеру сублимационной сушки. Температуру в камере снижали с 20°С до -20°С в течение 2 ч и поддерживали при этой температуре в течение 240 мин. Затем камеру вакуумировали до давления 150 мТорр. Температуру в камере поддерживали на уровне -20 °C в течение 240 минут, повышали до 0 °C в течение 2 часов, повышали до 20 °C в течение 4 часов, а затем поддерживали до тех пор, пока среднее значение термопары для материалов не составляло 20 °C в течение 4 часов. . Затем лотки вынимали, а пенопластовые плиты хранили в лаборатории не менее 24 ч до проведения испытаний.

Методы

Физические свойства

Измерения плотности были получены в соответствии со стандартом ASTM C303 (2010 г.) путем определения различных размеров всей панели и их усреднения. Затем массу панели измеряли с помощью влагомера Sartorius MA37 с точностью 0,001 г. Измеренная масса (г) была разделена на измеренный объем (см ³ ) для определения плотности.

Механические свойства – испытания на изгиб

Из каждой группы было приготовлено в общей сложности шесть образцов размером 7 дюймов × 3 дюйма × ½ дюйма. Эти образцы были испытаны в соответствии со стандартом ASTM C203 (2012) с использованием метода испытания на трехточечный изгиб. Скорость смещения крейцкопфа составляла 0,12 дюйма/мин. Смещение образца было получено из смещения крейцкопфа (Instron 5500R; Instron, Норвуд, Массачусетс, США). Испытания на изгиб проводились в лабораторных условиях (25°C ± 2°C и относительная влажность 50%). Модуль изгиба был рассчитан с использованием линейной части кривой силы-перемещения, а также была найдена максимальная прочность на изгиб.

Испытание на сжатие

Для испытаний на сжатие из каждой группы были подготовлены шесть образцов размером 4 дюйма × 4 дюйма × ½ дюйма. Каждый образец сжимали со скоростью 0,05 дюйма/мин. Смещение образца было получено из смещения траверсы (Instron 5500R; Instron, Норвуд, Массачусетс, США). Испытания на сжатие проводились в лабораторных условиях (25°С ± 2°С и относительная влажность 50%).

Модуль сжатия был рассчитан с использованием линейной части кривой силы-перемещения, а также была найдена максимальная прочность на сжатие.

Тепловые свойства – измерения теплопроводности

Всего из каждой группы было изготовлено восемь образцов размером 6 дюймов × 6 дюймов × ½ дюйма. Образцы были испытаны в соответствии со стандартом ASTM C518 (2010 г.) с использованием тепломера (тепловой расходомер NETZSCH Lambda 2000, NETZSCH Instruments, Burlington, USA). Были определены и сопоставлены значения теплопроводности и, следовательно, значения изоляции (значения R) образцов.

Статистический анализ

В этом исследовании использовалось программное обеспечение для статистического анализа JMP (SAS, Кэри, Северная Каролина, США). Данные анализа плотности, сжатия, прочности на изгиб и модуля, теплопроводности и удельного теплового сопротивления сравнивались путем проведения однофакторного анализа средних значений/дисперсионного анализа (ANOVA), чтобы проверить, существует ли значительная общая разница (уровень значимости (альфа) = 0,01) между группами (пенопласт на биологической основе, F150, GG и SF). Значимые различия между группами оценивали с помощью теста Тьюки-Крамера на честно значимые различия (HSD) с альфа = 0,05. Размер выборки шесть (n = 6) был использован для всего статистического анализа.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Теплоизоляционная пенопластовая плита на биологической основе была успешно изготовлена ​​с использованием наноцеллюлозы (рис. 2) в качестве сырья.

Рис. 2. Теплоизоляционная пенопластовая плита на биологической основе

Плотность разработанного пенопластового картона на биологической основе статистически отличалась от плотности других продуктов. Между F150 и SF наблюдались статистические различия, а GG не показал статистической разницы между F150 и SF. Получен большой разброс плотностей разработанных и промышленных продуктов (0,04 г/см ³  до 0,1 г/см ³ ). Плотность, модуль упругости (модуль упругости) и прочность на изгиб (MOR) пенопластов приведены в таблице 2.

Таблица 2.  Свойства пенопластов при изгибе

Плотность пенопласта на биологической основе была аналогична результатам других исследований. Wicklein и др. (2014) разработали теплоизоляционную композитную пенопластовую плиту с использованием CNF, и они обнаружили, что плотность составляет 0,075 г/см ³   за свой продукт. Использование меньшего количества твердого вещества в исходных материалах, как и ожидалось, привело к получению более легкого конечного продукта.

Прочность на изгиб плиты из вспененного биоматериала была статистически ниже, чем у плит F150, GG и SF. В предыдущей литературе было показано, что увеличение плотности приводит к улучшению механических характеристик (Yildirim et al.  2014; Николина 2016). Однако это явление справедливо только в том случае, если сравнение составов продуктов одинаково или очень похоже. В этом исследовании производственный процесс оказал важное влияние на прочность конечного продукта. Пенопластовые плиты на биологической основе были произведены с помощью случайного естественного процесса сушки, в котором поры могли иметь самые разные диаметры. Кроме того, колонны и стены между порами могли иметь несовершенства и легче и быстрее разрушаться при внешних нагрузках. Коммерческие продукты были произведены с использованием контролируемого производственного процесса, в результате которого была создана хорошо организованная иерархическая структура, демонстрирующая повышенную устойчивость к внешним нагрузкам.

Показатели сжатия пен (таблица 3) показали тенденцию, соответствующую той, которая была обнаружена для поведения при изгибе. Однако сравнение компрессионных свойств (Таблица 3) показало, что компрессионные характеристики пенопласта на биологической основе представляются многообещающими для таких применений, как изоляция и упаковка.

Таблица 3. Свойства пен при сжатии и сравнение с другими исследованиями

Wicklein и др.  (2014) также исследовали механические характеристики разработанных ими композитных пенопластовых плит CNF. Они нашли модуль Юнга равным 570 кПа, что ниже, чем значение модуля (1093 кПа) продукта, разработанного в этом исследовании. Эта разница была обусловлена ​​более высоким значением плотности пенопласта, разработанного в ходе этого исследования.

Али и Гибсон (2013) обнаружили модуль сжатия 1760 кПа для пенопластовой плиты, которую они разработали с использованием CNF. Большее количество CNF, используемого в их пенопластовой плите, обеспечивает более высокие механические характеристики, чем продукт, разработанный в этом исследовании (Ali et al. 2013).

Берглунд и др.  (2016 г.) производил микрофибриллированные целлюлозные (МФЦ)-ксилоглюкановые (КГ) пены с изменением соотношения состава (МФЦ/КГ) от 100/0 до 9.0/10 и 80/20 до 70/30. Они обнаружили, что увеличение XG обеспечивает более высокие значения модуля. Согласно их выводам, значения общего модуля варьировались от 440 кПа до 1470 кПа (Sehaqui et al.  2010), что также сопоставимо с этим исследованием.

Авторы не обнаружили статистической разницы между значениями теплопроводности F150 и GG. SF был признан лучшим изоляционным продуктом по сравнению с другими сравниваемыми продуктами (таблица 4).

Коммерческие продукты F150, GG и SF, которые были протестированы и оценены в этом исследовании, показали аналогичные результаты с предыдущими исследованиями. Согласно Малии и др. , некоторые из современных теплоизоляционных материалов, используемых на рынке, имеют следующие значения теплопроводности: стекловолокно-уретан (0,021 Вт/м-К), стекловолокно-жесткий (0,33 Вт/м-К), уретан-жесткий (0,024 Вт/м·К). м-К), экструдированный полистирол (0,029 Вт/м-К) и уретан (настил крыши) (0,021 Вт/м-К) (Mahlia и др.  2007).

Таблица 4.  Свойства теплопроводности и теплового сопротивления пен

Пенопластовая плита на биологической основе, полученная в этом исследовании, показала многообещающие результаты по теплопроводности и удельному сопротивлению, такие как ее свойства при сжатии и изгибе. Аналогичные результаты были получены и в других исследованиях. Квон (2012) обнаружил, что значения теплопроводности колеблются между 0,034 Вт/м·К и 0,038 Вт/м·К для пеноцеллюлозы, которую они разработали. Пенопласты, полученные в ходе данного исследования, показали более высокие свойства теплопроводности, что объяснялось более высокой плотностью разработанных пенопластовых плит. Более высокая плотность связана с содержанием твердого вещества в материалах, что позволяет теплопроводности происходить быстрее, чем в порах. Кроме того, изоляция на воздушной основе, такая как разработанная в этом исследовании, не может превышать значение R воздуха. Однако теплоизоляционные пенопластовые плиты на нефтяной основе используют газообразный фторуглерод в изоляционных ячейках, что приводит к более высоким значениям теплопроводности (Al-Homud 2005).

Литература и текущее исследование показали, что теплоизоляционная пенопластовая плита на биологической основе имеет более высокие значения теплопроводности, чем существующие продукты на рынке. Тем не менее, пенопласт по-прежнему обладает многообещающими свойствами, которые можно модифицировать и улучшать для создания оптимальной теплоизоляционной пенопластовой плиты на биологической основе. Эта пенопластовая плита на биологической основе не только обеспечит аналогичные эксплуатационные характеристики, но также обеспечит экологически чистую, устойчивую теплоизоляционную пенопластовую плиту и уменьшит углеродный след.

ВЫВОДЫ

1. Основным выводом этого исследования является то, что наноцеллюлоза в качестве сырья была признана пригодной для разработки инновационных продуктов для строительства и строительной промышленности.
2. Плотность пенопласта на биологической основе составляла 0,1 г/см ³  с коэффициентом вариации (CV) 8,16 %, что выше плотности F150 (0,03 г/см ³  с 0,35 % CV), плотность SF ( 0,04 г/см ³  с коэффициентом вариации 3,79%) и плотностью GG (0,04 г/см ³  с коэффициентом вариации 0,03 %.
3. Значение изоляции (значение R) было определено как 3,14 (1,47% CV) для теплоизоляционной пенопластовой плиты на биологической основе, 4,37 (0,39%) для F150, 4,43 (0,39%) для GG и 5,59 (1,55%).
4. F150 продемонстрировал самый высокий модуль сжатия, и статистических различий между плитами из вспененного биоматериала, GG и SF не наблюдалось.
5. SF показал самое высокое значение модуля упругости, и не было обнаружено никаких статистических различий между плитой из вспененного биоматериала, F150 и GG.
6. Пенопластовые плиты на биологической основе могут использоваться для изоляции строительных систем.
7. Разработанные пенопластовые плиты на биологической основе потенциально могут быть коммерциализированы за счет улучшения эксплуатационных свойств.
8. Этот продукт на биологической основе может быть полезной альтернативой для использования в проектах зеленого строительства.

БЛАГОДАРНОСТИ

Авторы благодарят Revolution Research Inc. за поставку наноцеллюлозы и Уилла Уэста за его вклад в производственный процесс. Эта работа была частично поддержана Национальным научным фондом (NSF) в рамках программы передачи технологий для малого бизнеса (STTR), фаза I (Экологически чистые теплоизоляционные композитные пенопластовые плиты — награда № 1521326).

ССЫЛКИ

Аль-Хомуд, Массачусетс (2005). «Эксплуатационные характеристики и практическое применение обычных строительных теплоизоляционных материалов», Building and Environment 40(3), 252-366. DOI: 10.1016/j.buildenv.2004.05.013

Али, З.М., и Гибсон, Л.Дж. (2013). «Структура и механика нанофибриллярной пены целлюлозы», Soft Matter  9(5), 1580-1588. DOI: 10.1039/C2SM27197D

ASTM C165 (2007 г.). «Стандартный метод испытаний теплоизоляционных материалов на сжатие», ASTM International, Женева, Швейцария.

ASTM C203 (2012 г.). «Стандартный метод испытаний на разрывную нагрузку и свойства блочной теплоизоляции на изгиб», ASTM International, Женева, Швейцария.

ASTM C303 (2010 г.). «Стандартный метод испытаний размеров и плотности выполненной блочной и плитной теплоизоляции», ASTM International, Женева, Швейцария.

ASTM C518 (2010 г.). «Стандартный метод испытаний свойств теплопередачи в установившемся режиме с помощью прибора для измерения теплового потока», ASTM International, Женева, Швейцария.

Бернардини, Дж., Ликурси, Д., Ангилези, И., Чинелли, П., Колтелли, М.А., Антонетти, К., Галлетти, А. М. Р., и Лаццери А. (2017). «Использование остатков гидролиза Arundo donax L. для зеленого синтеза гибких пенополиуретанов», BioResources  12(2), 3630-3655. DOI: 10.15376/biores.12.2.3630-3655

Червин, Н.Т., Линнеа, А., Йовице, Б.С.Н., Понтус, О., Леннарт, Б., и Лайтвейт, Л.В. (2013). «Прочные целлюлозные материалы, изготовленные из водных пен, стабилизированных нанофибриллированной целлюлозой», Биомакромолекулы 14(2), 503-511. DOI: 10.1021/bm301755u

Сехаки Х., Салайкова М. , Чжоу К. и Берглунд Л. А. (2010). «Изменение механических характеристик жестких пенопластов со сверхвысокой пористостью, приготовленных из суспензий нановолокон целлюлозы I», Soft Matter 6(8), 1824-1832. DOI: 10.1039/b

5c

Квон, Ю.-К. (2012). «Инновационная пеноизоляция, изготовленная из целлюлозы», в: Building Enclosure Science & Technology (BEST3) 2009 Conference 9.2556, Атланта, Джорджия, США, стр. 2-25.

Малия, Т.М.И., Тауфик, И.Б.Н., и Масьюки, Х.Х. (2007). «Взаимосвязь между теплопроводностью и толщиной выбранных изоляционных материалов для стен здания», Energy Build  39(2), 182-187. DOI: 10.1016/j.enbuild.2006.06.002

Николина Ф. (2016). Производство легких сэндвич-композитов с сердцевиной из вспененного полиуретана на биологической основе и сетчатой ​​оболочкой из целлюлозных волокон , Департамент инженерных наук и математики, Технологический университет Лулео, Лулео, Швеция.

Revol, J.F., Bradford, H., Giasson, J. , Marchessault, R.H., and Gray, D.G. (1992). «Геликоидальное самоупорядочение микрофибрилл целлюлозы в водной суспензии», International Journal of Biological Macromolecules, 14(3), 170-172. DOI: 10.1016/S0141-8130(05)80008-X

Группа Фридония (2016). «Мировой рынок изоляции» (https://www.freedoniagroup.com/industry-study/world-insulation-3435.htm?referrerid=rf-prnews), по состоянию на 1 июля 2016 г.

.

Отчет о смарт-рынке (2016 г.). «Мировые тенденции зеленого строительства» (http://fidic.org/sites/default/files/World%20Green%20Building%20Trends%202016%20SmartMarket%20Report%20FINAL.pdf), по состоянию на 1 февраля 2016 г.

Тонди, Г., Линк, М., Колбич, К., Гавино, Дж., Луккенедер, П., Петутшнигг, А., Херчл Р. и Дорслер В. К. (2016). «Пены на основе лигнина: производственный процесс и характеристика», BioResources 11(2), 2972-2986. DOI: 10.15376/biores.11.2.2972-2986

Турбак А.Ф., Снайдер Ф.В. и Сандберг К.Р. (1983). «Микрофибриллированная целлюлоза, новый целлюлозный продукт: свойства, использование и коммерческий потенциал», Journal of Applied Polymer Science: Applied Polymer Symposium  37, 815–827.

Министерство энергетики США (DOE). «Изоляционные материалы» (https://energy.gov/energysaver/insulation-materials), по состоянию на 1 июля 2017 г.

.

Урбаняк М., Голоух-Горечная Р. и Бледски А. К. (2017). «Натуральный пробковый агломерат как экологическая альтернатива конструкционным сэндвич-композитам», BioResources  11(3), 5512-5524. DOI: 10.15376/biores.12.3.5512-5524

Виклейн Б., Андраж К., Герман С. А., Федерико К., Джованни К., Маркус А. и Бергстрём Л. (2014). «Теплоизоляционные и огнезащитные легкие анизотропные пенопласты на основе наноцеллюлозы и оксида графена», Nature Nanotechnology  10, 277–283. DOI: 10.1038/ННАНО.2014.248

Йилдирим Н., Шалер С. М., Гарднер Д. Дж., Роберт Р. и Баусфилд Д. В. (2014). «Изоляционные пены из нанофибрилл целлюлозы (CNF) и крахмала», Cellulose 21(6), 4337-4347. DOI: 10.1007/s10570-014-0450-9

Статья отправлена: 8 января 2018 г.; Экспертная оценка завершена: 11 марта 2018 г.