В большинстве случаев пенопласт представляет собой белые твердые плиты прямоугольной формы, которые отличаются легкостью в обработке и монтаже на различные поверхности. В то же время существует множество других типов вспененных пластмасс, которые могут быть представлены в виде рулонов или даже в жидком состоянии.
Список тематических статей
Пенопласт — это один из видов композитных материалов, характеризующихся низкой плотностью и являющийся, в основном, пеноматериалом, основу которого составляют полимеры и газ. В более простом понимании, пенопласт может быть охарактеризован как пластическая масса, наполненная газом. В отличие от поропластов, которые обладают губчатой структурой с открытыми порами, пенопласты имеют изолированные ячейки, образующие замкнутые полости. Эти ячейки разделены стенками полимерной матрицы, что и отличает их от поропластов, которые имеют поры, соединенные между собой. Однако стоит отметить, что это различие весьма условно. В некоторых случаях в структуре пенопласта может быть множество соединенных ячеек, а поропласты, в свою очередь, могут заключать изолированные поры. Эти нюансы можно наблюдать, например, в популярных строительных материалах, таких как пенополистирол, который представляет собой пенопласт, состоящий из отдельных вспененных гранул. Более точно многих производителей порадует такая характеристика: пенопластом считается любой вспененный пластиковый материал, который был создан при вспенивании вязко-текучих или жидких полимеров с последующим отверждением.
Производство вспененных пластмасс
Процесс промышленных поставок пенопласта включает в себя эффективное распределение газа внутри полимерной системы, которая используется как полуфабрикат. Это может быть расплав, раствор, дисперсия или даже жидкий олигомер. Есть и альтернативный подход, когда газ образуется в результате создания условий, необходимых для его выделения из полимерного связующего материала. Этот процесс может происходить в ходе синтеза или модификации исходного полимера, характерным примером которого является пенопласт на основе пенополиуретана (ППУ).
Процессы получения пенопластов могут применяться несколько разных методов, которые можно классифицировать следующим образом:
- введение газа под давлением в полимерную систему;
- добавление в полимер химических порообразующих агентов, которые при определенных условиях разлагаются с выделением газов;
- включение веществ, которые выделяют газ в результате реакций с другими компонентами;
- использование механических устройств для перемешивания в присутствии пенообразователей, или барботирование;
- введение в полимерную матрицу легковыпаривающихся жидкостей, которые образуют газовую фазу при повышении температуры;
- другие менее распространенные методы.
Каждый из этих способов позволяет варьировать свойства конечного продукта, в зависимости от исходного состава системы и условий отверждения. Например, можно производить пенопласт как с открытой, так и с замкнутой ячеистой структурой, различной плотности и величины ячеек.
Полистирольный пенопласт (ППС)
Пенопласт, также известный как пенополистирол, представляет собой материал белого цвета, в котором воздух заключен в огромном количестве мельчайших тонкостенных ячеек, создаваемых из вспененного полистирола. В среднем объемный содержание воздуха в данном материале достигает 98%. Его химическая формула выражается как СН₂-С (С₆Н₅)Н-n-, что подчеркивает его состав из водорода и углерода, без примесей. Полимерные связи в полистироле довольно прочные, что делает данный материал стабильным и устойчивым к влиянию многих агрессивных веществ.
Для производства пенополистирола используется эмульсионный суспензионный бисерный полистирол. Сырье для производства пенопласта посредством беспрессовой технологии предполагает добавление газообразователя. В процессе полимеризации стирол взаимодействует с порообразующим компонентом или наполняется им после окончания цикла полимеризации. Для придания пенопласту свойств негорючести, в автоклав перед полимеризацией добавляют 3-5% антипиренов — органических соединений, содержащих бром и хлор.
Первые коммерческие производства пенопласта развернула немецкая компания BASF в 1951 году, выпустив продукт под брендом Стиропор. С тех пор использование этого материала в сооружении как утеплителя продлилось уже более полувека.
В современном производстве применяются различные технологии для создания пенопласта, что позволяет расширить спектр его свойств. Эти свойства зависят от типа исходного полимера, методов предварительного вспенивания и формовки.
Важно отметить, что в составе пенопласта отсутствуют токсичные вещества, что не накладывает ограничений на его использование. Это подтверждается тем фактом, что пенопласт используется для изготовления упаковки, которая прямо контактирует с продуктами питания. Так же из него создаются игрушки для детей, а в садоводстве используется как разрыхлитель почвы. Поскольку в процессе производства не используются клеящие составы или иные добавки, сцепление гранул происходит исключительно под действием пара. С течением времени не возникла необходимость применения дополнительных средств защиты в процессе работы с пенопластом, таких как защитные маски или перчатки.
Полиуретановые пенопласты (ППУ)
Наиболее известный представитель пенополиуретанов — это широко используемый в быту поролон.
Эта категория пенопластов характеризуется эластичностью и открытыми порами, что обеспечивает хорошую вентиляцию и прохождение водяных паров, благодаря чему поролон находит широкое применение в мебели и других предметах быта. Кроме того, из пенополиуретана изготавливаются строительные пены.
Однако пенополиуретановые пенопласты не отличаются высокой долговечностью — под воздействием солнечного света они могут желтеть, а их наружный слой поддается разрушению.
Пенополиуритановые пенопласты также могут быть очень огнеопасными, хотя существуют и самозатухающие варианты. По сравнению с пенополистироловыми пенопластами, дым, образующийся при их горении, является более токсичным, поскольку содержит ядовитую синильную кислоту.
Марки пенопласта ПК ДИА
Для удобства транспортировки большие блоки пенопласта часто нарезают на плиты или листы. На производствах используют метод резки с помощью раскаленной титановой или медной проволоки, который функционирует по принципу лазерной резки. С использованием компьютеров и специального программного обеспечения струны могут выполнять резку в любой форме.
Все обрезанные части пенопласта также перерабатываются для создания новых партий. Для этого их помещают в дробильную машину, а затем они поступают в формовочный аппарат.
Каждый день на производстве ПК ДИА производится более 120 кубометров пенопласта за восьмичасовую смену.
Устойчивость пенопласта к огню
Можно задаться вопросом, насколько горюч материал, как пенопласт? В современных технологиях производства пенопласть используют антипирены — вещества, которые затрудняют воспламенение пенопласта.
Ключевым компонентом пенопласта является полистирол, который может плавиться и гореть при высоких температурах. Однако современные производители предпринимают меры для улучшения огнестойкости своего продукта. Для этого в процессе производства добавляют антипирены — химические вещества, замедляющие распространение огня по поверхности материала и снижает его воспламеняемость. Это значительно уменьшает риск быстрого распространения пламени и дает больше времени на эвакуацию людей и тушение пожара.
Виды пенопласта
Теперь давайте более подробно рассмотрим состав пенопласта и других вспененных пластиков. В зависимости от исходного сырья, вспененная продукция делится на четыре наиболее популярных класса:
Пенопласт/пенополистирол (ППС). Этот тип материала состоит на 98% из воздуха, остальные 2% составляют полистирольное сырье, антипирены и наполнители. При воздействии пара и высоких температур пузырьки воздуха вводятся внутрь полистирола, заполняя гранулы размером 5-15 мм, которые свариваются под действием воды. Как итог, мы получаем ППС, применяемый для утепления различных строений, включая жилые дома.
Экструзионный ППС обладает большей прочностью, так как его производство включает в себя применение давления, что позволяет создавать более плотные пенополистирольные плиты. Эти плиты также могут использоваться для теплоизоляции различных зданий и даже для возведения взлетно-посадочных полос.
Пенополиуретан (ППУ). Эта группа газонаполненных пластмасс включает в себя широкий ассортимент изделий, от поролона до напыляемого пенополиуретана. В соответствии с этим, ППУ может существовать в жидком, твератом (в виде плит) или эластичном состоянии. Он состоит на 85-90% из воздуха, а основным сырьем для его производства являются полиолы и полиизоцианаты. Есть также возможность создания продукции из натуральных растительных масел, таких как касторовое, соевое и рапсовое масло, хотя это делает процесс менее экономически целесообразным. Материалы на основе полиуретана обладают разнообразными характеристиками и могут применяться в различных областях. Например, поролон используется в мебельной промышленности, тогда как напыляемый ППУ является одним из самых эффективных теплоизоляционных материалов.
Пенополивинилхлорид (ППВХ). Данный материал создается путем прессования или экструзии поливинилхлоридной композиции, которая содержит газообразователь. В результате образуются как жесткие, так и эластичные плиты, которые находят приложение в различных отраслях, включая создание автомобильных деталей и тепло-звукоизоляцию зданий. Одно из главных преимуществ заключается в том, что более половины составляющих ППВХ являются связанным хлором, что делает его менее горючим и свободным от токсичных веществ. Однако недостатком этого материала является его способность вызывать коррозию металлов.
Пенополиэтилен (ППЭ). Это вспененный полиэтилен, который проходит несколько этапов обработки и превращается в высокоэластичный материал. Его производят в виде пленки, сворачиваемой в рулоны, а также в виде гибких плит. Толщина ППЭ варьируется от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. Этот материал может эффективно использоваться для гидро- и пароизоляции различных элементов здания — стен, крыши и пола. Также пленка из ППЭ используется для упаковки и транспортировки хрупких предметов. Продукт является нетоксичным, однако сохраняет свою огнеопасность.
Это не все типы вспененных полимеров. Их также производят на основе фенолформальдегидных и карбамидно-формальдегидных смол, из пропилена (полипропилен) и других сырьевых компонентов.
Вспененные пластики: технические характеристики
Свойства материала напрямую зависят от используемого сырья и технологий производства. Ниже приведены усредненные данные по всем вспененным материалам.
Теплопроводность. Вспененные пластики благодаря газонаполненной структуре могут похвастаться низким коэффициентом теплопроводности, что позволяет удерживать теплый воздух, обеспечивая поддержание комфортной температуры в утепленных помещениях. В среднем, этот показатель составляет 0,036-0,043 Вт/м·К, тогда как для напыляемого ППУ он еще ниже — около 0,028 Вт/м·К.
Прочность на сжатие. В среднем она колеблется от 0,05 до 0,16 мПа. Этот показатель также зависит от типа сырья и технологии производства. Например, для пенопласта/пенополистирола, предназначенного для утепления, прочность на сжатие составляет примерно 0,07 мПа, тогда как для пенополистирола, используемого в дорожном строительстве, этот показатель может достигать 7,5 мПа.
Гигроскопичность. К числу влагостойких материалов относятся пенополистирол, пенополиэтилен, напыляемый ППУ и ППВХ. Например, последний может впитать около 4% влаги за сутки при погружении в воду, тогда как ППС впитывает лишь 1%, а ППУ — 1-2%. При этом вспененные пластики сохраняют свои основные характеристики и не деформируются под воздействием воды.
Паропроницаемость. Вспененные полимеры имеют низкую паропроницаемость, которая стремится к нулю. Это свойство обязательно следует учитывать при утеплении домов, особенно в случаях внутренней теплоизоляции, где правильная организация вентиляции необходима для предотвращения конденсата.
Огнестойкость. Уровень огнестойкости варьируется в зависимости от исходного сырья. Например, ППЭ считается пожароопасным. Однако для теплоизоляционных пенопластов часто предусматриваются специальные противопожарные ссылки, указывающие, что они не поддерживают горение и способны самостоятельно затухать. Рекомендуется проверять соответствующую документацию при покупке материалов.
Изоляция звука. Ячеистая структура материала позволяет ему не только удерживать тепло, но и снижать уровень шума, достигая показателей до 32 дБ, в зависимости от толщины материала. Однако такие материалы, как минеральная вата, демонстрируют лучшие результаты в шумоизоляции.
Экологичность. В большинстве случаев вспененные полимеры безопасны как для окружающей среды, так и для здоровья человека. Некоторые из них, такие как пенопласт/пенополистирол, можно перерабатывать, что способствует уменьшению количества отходов, а переработанный материал используется для создания игрушек, элементов декора и мебели.
Химическая устойчивость. Вспененные пластики не подвержены разрушению под действием большинства кислот, щелочей, красок и строительных смесей. Тем не менее, под воздействием некоторых веществ, таких как масла, бензин, ацетон, растворители, спирты, керосин и мазут, они могут разрушаться. В процессе применения данных материалов следует использовать дополнительные средства для защиты от воздействия агрессивных веществ.
Биологическая стойкость. Грибки и бактерии не склонны селиться на вспененных материалах, так как в них отсутствует питательная среда, что предотвращает процессы гниения.
Долговечность. В зависимости от сырья и методов производства, срок службы вспененных пластиков может составлять от десяти до ста лет. Например, качественный пенополистирол, используемый для теплоизоляции, способен исполнять свои задачи на протяжении целого века.
Обзор производителей
С учетом растущего спроса на пенопласт, его производством занимаются многие компании. Наиболее известными и крупными являются несколько торговых марок.
- ТехноНиколь — крупная компания с филиалами в странах СНГ и Европе, осуществляющая производство на более чем ста предприятиях.
- URSA — изначально испанский концерн, который начал свою деятельность в России в 1995 году в Чудово. В дальнейшем был открыт подмосковный завод в Серпухове.
- Пеноплэкс — основанная в 1998 году в Санкт-Петербурге, продукция этой компании делится на две основные категории: для домашнего и профессионального использования.
- Теплекс — нижегородский завод, который функционирует с 2005 года и стабильно предлагает высококачественные материалы.
- Тимплэкс — это старейшее предприятие среди перечисленных. Свою деятельность оно начинало как химический завод имени Карпова, открытый в 1868 году и с тех пор успешно адаптирующийся к современным условиям. Недавнее время стало возможным наладить производство различных видов пенопласта.
На самом деле, это не полный список производителей, поскольку существуют также более мелкие предприятия, которые также производят высококачественный пенопласт.
Сферы применения
Пенопласт находит широкое применение в самых различных областях.
- Строительство. В данной области пенопласт прекрасно выполняет функции утеплителя для стен и полов помещений. Кроме этого, его часто используют для создания шумоизоляции в многоквартирных домах, а также в других сооружениях, что особенно актуально при стяжке полов и стен. Он также применяется под фундамент для теплоизоляции, а шумоизоляция является одной из главных его областей применения.
- Судостроение. В этой сфере конструкционный пенопласт используется для создания спасательных жилетов и других аксессуаров подобного назначения. Из этого материала можно производить небольшие лодки и плоты, так как он весьма легкий и всегда остается на поверхности воды.
- Разные отрасли промышленности. В этой области пенопласт часто применяется в качестве упаковочного материала. Он подходит как для упаковки продуктов питания, так и для транспортировки бытовой техники и других товаров.
- Производство мебели.
Следует добавить, что пенопласт используется не только в промышленности, но и в повседневной жизни, где ему также находят множество применений.
- Часто рыбаки изготавливают из пенопласта самодельные поплавки для рыбалки. Благодаря своим свойствам он прекрасно держится на плаву, и достаточно обкрасить небольшой кусок материала в яркий цвет, чтобы получить готовый поплавок.
- В рукоделии пенопласт также часто используется. Шарики из пенопласта напоминают снег, поэтому они идеально подходят для создания тематических композиций. Пэчворк, т.е. создание картин из кусочков ткани, также не обходится без этого материала — для этого нужно лишь заправить ткань в канавки, прорезанные в пенопласте.
- Из пенопласта легко формировать различные игрушки и детскую мебель.
Это далеко не полный список областей, где применяется этот универсальный материал.
