Особенности и применение пенопласта. Из чего сделан пенопласт.

Теплопроводность всех пенопластов очень низкая, что определяет широкий спектр их применения в самых разных областях человеческой жизни

Список тематических статей

Пенопласт — это вид композита или пенопласта низкой плотности, в котором один компонент является полимером, а другой — газом. Другими словами, пена — это пластичная масса, заполненная газом. Как правило, пенопласты, в отличие от пенопластов, строятся в виде изолированных ячеек или отвердевших пен. Ячейки состоят из замкнутых полостей, не соединенных между собой и разделенных стенками полимерной матрицы. Разница между пенопластами и пенами заключается в том, что первые имеют губкоподобную структуру (поры не изолированы). Взаимосвязанная система пор является основной характеристикой пенопластов.

Следует отметить, что приведенное выше определение пенопластов и пенопластов достаточно условно, так как во многих случаях в пенопласте значительное количество ячеек взаимосвязано, в то время как в пенопласте они могут быть изолированы. Только если материал состоит из отдельных зерен пенопласта, например, пенополистирол, популярный строительный материал, можно сказать, что пенопласт на сто процентов изолирован. Более конкретно, о пенопласте можно сказать, что это любой газонаполненный пластик, созданный путем вспенивания изначально вязко-жидкого или жидкого состава полимера и его последующего отверждения.

Производство вспененных пластмасс

Промышленное производство пенопласта заключается в распределении газа в полимере, который в данном случае является полуфабрикатом. Это может быть расплав, раствор, дисперсия, жидкий олигомер и т.д. Или же в процессе производства газ не добавляется, но создаются условия для выделения необходимого количества газа в массе полимерного связующего. Это может происходить непосредственно в процессе синтеза или модификации исходного полимера, типичным примером такого материала является пенополиуретан (пенополиуретан).

В технологическом процессе производства пенопласта для достижения эффекта вспенивания используются различные методы, которые можно разделить на следующие типы:

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

Различные методы достижения вспененной структуры позволяют варьировать свойства конечного продукта в зависимости от исходного состава системы и условий отверждения композиции. В частности, можно получать пены с более открытой или закрытой структурой, разной плотностью, разным размером ячеек и т.д.

Производство пенопласта

Машины и оборудование для производства пены делятся на различные типы в зависимости от процесса производства конечного материала и технических свойств исходного полимера, подлежащего вспениванию.

Типы пенопласта в зависимости от производственного процесса. Экструдированный пенопласт, чаще всего полиэтилен, производится из полимера путем вспенивания в экструзионной бочке или в элементах формовочных линий. Пенополистирол или EPS производится в виде гранул или пеллет, содержащих легкокипящий пентан, который затем нагревается непосредственно в форме для вспенивания.

Вышеупомянутые пенопласты EPS формуются под давлением путем впрыска двухкомпонентной смеси в специальные машины для литья под давлением и перерабатываются в изделия. В этом процессе изделия изготавливаются как из мягкого (резиновая пена), так и из твердого (изоляция труб, детали интерьера автомобиля) пенополиуретана, так называемой интегрированной полиуретановой пены. Ингредиентами смеси являются полиол и изоцианат, которые вступают в реакцию с выделением углекислого газа. Их химические свойства и соотношение при впрыске определяют свойства получаемых продуктов. Из-за их высокой реакционной способности смешивание полиола и изоцианата обычно проводится в головке высокого давления непосредственно перед впрыском в полость формы.

Рис. 1 Мягкая мебель — основной рынок для эластичного пенополиуретана (губчатой резины).

Простые изделия из пенопласта можно производить и на стандартных машинах для переработки полимеров, например, на машинах для литья под давлением или экструзионных линиях. Для этого в композицию необходимо добавить специальные концентраты добавок, которые разлагаются в процессе, так называемые порофоры. Как правило, этот метод не приводит к значительному вспениванию продукта, соответствующей экономии сырья и улучшению свойств конечного продукта, но на поверхности могут появиться нежелательные следы утечки газа из полимерной массы — дефект «серебрения». Строго говоря, при этом методе получается слегка вспененный, монолитный кусок, а не пена в классическом понимании этого слова.

Детали из пластикового порошка также могут быть изготовлены путем вымывания растворимого наполнителя из пластиковой детали. Другой редкий процесс — спекание пластмассового порошка, который также подходит для других материалов, например, некоторых металлов. Пены также могут быть получены путем конденсационного структурирования, которое возможно в растворах полимеров. Пеноподобные материалы получают путем добавления газообразных полых тел, включая микрокапсулы различных типов, в полимерную матрицу. Вот как изготавливаются газонаполненные пластмассы

Что это такое и из чего делают?

Вспененный пластик представляет собой белый материал. Он легок и обладает множеством различных свойств, поэтому широко используется в различных областях. Ядро пенополистирола на 98% состоит из воздуха и оставшихся 2% пенополистирола. Несмотря на небольшой процент, материал содержит миллиарды ячеек вещества.

Пенополистирол производится с помощью специальных машин. Сначала в производственный цех загружается сырье, из которого затем производится пенопласт различной толщины и плотности. Вспененный пластик изготавливается практически из всех полимеров. Основным сырьем может быть ПВХ, полиуретан, полистирол, фенолформальдегид и многие другие.

Материал производится в несколько важных, последовательных этапов:

• вспенивание;
• сушка;
• стабилизация;
• резка;
• созревание;
• выпекание.

В начале пенопласт представляет собой жидкую массу, которая проходит все стадии. В конце получаются листы различной толщины. Популярность пенополистирола обусловлена в основном его низкой стоимостью. Он также обладает многими полезными свойствами: хорошо звукоизолирует, не оставляет влаги и сохраняет тепло.

Кроме того, пенопласт легко режется по прямым или кривым линиям с помощью стандартных инструментов (нож, ножовка, термонож).

Характеристики и свойства

Пенополистирол обладает рядом технических свойств.

• Прочность. Здесь показатели варьируются от 0.05 до 0.16 мПа. Этот показатель имеет прямую зависимость от полимера, который использовался в производстве в качестве первичного сырья.
• Теплопроводность. Максимальное значение составляет 0.043 Вт/ (м·град). Этот показатель тоже зависит от качества и свойств первичного сырья.
• Морозостойкость. Для обычного пенопласта показатели доходят до 200 циклов. Если материал экструдированный, то может быть и 500 циклов.
• Влагопоглощение незначительное – всего лишь 1% в сутки. Но это не означает, что влага совсем не проникает в материал. Если он долго находится в жидкости, то в итоге она заполнит собой все воздушное пространство между клетками полистирола. В этом случае пенопласт утратит большую часть своих первоначальных свойств.
• Огнестойкость – пенопласт считается негорючим материалом. При воздействии пламени допускается разрушение и изменение цвета поверхности. Хотя он и не горит, но может расплавиться (температура плавления составляет 120 градусов по Цельсию).
• Стоимость пенопласта изменяется в зависимости от различных факторов. Это может быть ранг компании-производителя, регион реализации, стоимость первоначального сырья. Но в среднем цена составляет 3 тысячи рублей за каждый м3.
• Звукоизоляция – в зависимости от толщины способен поглощать до 32 дБ. Этот показатель считается хорошим, но, несмотря на это, звукоизоляция при использовании минваты будет выше.
• Паропроницаемость составляет 0.03 мг/мчПа. Считается, что этот материал не участвует в формировании естественного воздухообмена между помещением и улицей.

Пенополистирол является экологически чистым материалом. Срок его службы составляет от 10 до 80 лет.

Виды

Существует несколько разновидностей этого материала. Прежде всего, он различается по толщине: минимальная толщина составляет 20 мм, максимальная — 100 мм. Зерна также могут иметь разный вес и диаметр.

Кроме того, пенопласт можно разделить на 4 основные категории. Каждая из этих категорий включает в себя определенный тип материала, который отличается от других своим внешним видом и другими свойствами.

Полистирольный

Этот тип отличается тем, что его производят двумя способами.

• Беспрессовый – состоит из мелких шариков. Пенополистирол в обработанном виде как раз используется в качестве упаковочного материала при транспортировке различной бытовой техники. Материал, произведенный беспрессовым способом, является довольно хрупким (его легко можно поломать руками). Иногда реализуется как дробленый (в упаковочном материале).
• Прессовый. Отличается тем, что гранулы между собой скреплены гораздо сильнее. Материал реализуется в жестких плитах. Такой пенопласт можно разрезать только при наличии каких-либо инструментов. Производство более дорогое, поэтому прессовый пенопласт встречается реже.

Основным преимуществом этого типа материала является его высокая гигроскопичность. Срок службы несжатого материала составляет от 10 до 35 лет. В сжатом виде срок службы может достигать 70 лет. Эти цифры условны, так как на многое влияет правильный монтаж и исходное качество материала.

Полиуретановый

Лучшим примером пенополиуретана является поролон. Он характеризуется пористой структурой и хорошо пропускает пар и воздух. В случае пожара он может выделять токсичные вещества. По сравнению с пенополистиролом он очень недолговечен. Чаще всего он используется в производстве мебели, например, в качестве обивки.

Поливинилхлоридный

Поливинилхлорид — это специальный материал в виде термопластичных полимеров, который более чем на 50% состоит из комбинированного хлора. Благодаря этому он является довольно слабогорючим. Неоспоримым преимуществом этого материала является то, что он не содержит токсичных веществ. А в случае пожара он способен потушить себя сам. Он отличается особой пластичностью.

Недостатком материала является то, что его нельзя использовать в непосредственной близости от металлических поверхностей. Это связано с тем, что пенополивинилхлорид может разъедать металл.

Полиэтиленовый

Пенополиэтилен также считается традиционным упаковочным материалом. Он выглядит как пленка с воздушными отверстиями (пузырьками) на одной или обеих сторонах. Изначально это жидкий полимер, который проходит все стадии производства и превращается в пленку различной толщины. Он считается экологически чистым материалом. При правильном применении он может использоваться довольно долго. Единственным недостатком является то, что это горючий материал.

Из чего производят пенопласт

• Вспенивание.
• Сушка.
• Стабилизация.
• Резка.
• Созревание.
• Выпекание.

Один из методов заключается в том, чтобы после стабилизации перейти к выпечке, минуя два предыдущих этапа. Некоторое время назад на рынке появился современный вариант материала — экструдированный пенополистирол. Он отличается от классического пенопласта меньшим размером ячеек и их полным закрытием. Этот материал был признан более технологичным, но обычный пенополистирол по-прежнему остается самым популярным, его можно использовать в качестве утеплителя для стен из любого материала: Кладка, бетонный монолит, дерево, кирпич и многие другие.

Технические характеристики

Параметры	Цены	Примечания
Прочность на сжатие при 10% линейной деформации	От 0,05 до 0,16 мПа	Показатели прочности напрямую зависят от полимера, из которого произведен пенопласт. Например, фенолоформальдегидные имеют более высокие значения прочности.
Теплопроводность	От 0,038 до 0,043 вт/мГрад	Параметр также зависит от марки стройматериала.
Морозостойкость	До 200 циклов – обычный

Стандартные размеры пенопласта — толщина колеблется от 20 до 100 мм, длина и ширина: 1000*1000, 1000*1200, 1200*1200. От параметров размеров зависит, сколько стоит пенопластовая плита.

Виды пенопласта

Она подразделяется на следующие виды:

• полистирольные;
• полиэтиленовые;
• поливинилхлоридные;
• полиуретановые.

Полистирольный

Существует два способа изготовления этого типа пены

1. Беспрессовый. Эта разновидность знакома каждому человеку. Покупая технику для дома, можно обратить внимание на то, что она упакована в пенопласт, состоящий из маленьких скрепленных между собой шариков. Он очень хрупок, его можно раскрошить и поломать руками.
2. Прессовый. А вот этот вид раскрошить будет гораздо сложнее. Гранулы такого пенопласта плотнее сцеплены между друг другом. Технология производства гораздо сложнее и дороже, чем у беспрессового, поэтому он встречается значительно реже.

Этот пенопласт по сути такой же, как и несжимаемый пенопласт.

У полистирольных типов есть один существенный недостаток — высокая гигроскопичность.

Рекомендуем: Линолеумные полы, что это такое, виды, свойства.

Водяной пар попадает в полости, которые находятся между «шариками» и гранулами.

Этот материал не «дышит», поэтому пар никуда не уходит, а при отрицательных температурах он может замерзнуть и разрушить структуру.

Даже если холод не проникает внутрь, скапливающийся водяной пар ухудшает теплоизоляционные свойства пенопласта и повышает влажность в помещении.

Экструдированный пенополистирол лишен этих недостатков, поскольку его структура однородна. Он часто используется для производства одноразовых столовых приборов, посуды и упаковки для пищевых продуктов.

О долговечности пенополистирола можно сказать, что в неспрессованном виде она составляет от 10 до 35 лет. Экструдированный полистирол служит гораздо дольше, около 50-70 лет. Конечно, срок службы зависит от производителя материала и воздействия вредных факторов на месте монтажа.

Полиуретановые

Примером пенополиуретана является поролон. Он пористый, обладает хорошей проницаемостью для воздуха и водяных паров и очень гибкий. Он используется в производстве мебели как в качестве набивки, так и в качестве наполнителя.

Он используется в качестве основы для многих предметов домашнего обихода. Он горюч и выделяет опасные вещества, более токсичные, чем пенополистирол. Это связано с наличием в его составе пруссиковой кислоты. Поливинилхлорид крайне недолговечен, желтеет и разлагается под воздействием внешних факторов, таких как ультрафиолетовое излучение.

Поливинилхлоридные

Сам поливинилхлорид представляет собой термопластичный полимер, содержащий до 56,8% комбинированного хлора, что делает его трудносгораемым. Он может производиться как экструзионным, так и неэкструзионным способом. Его свойства аналогичны свойствам экструдированного пенополиэтилена.

Он не содержит токсичных веществ. Пенополивинилхлорид самозатухает при горении.

Он очень гибкий, но может разрушать металлические конструкции в окружающей среде.

Упаковка из пенопласта

Пенопласт часто используется в упаковочной промышленности. Более часто он используется, пожалуй, только в строительной отрасли. Этот материал используется для упаковки и транспортировки продуктов питания, мебели, стекла, хрупких предметов и бытовой техники.

Пенопласт используется в пищевой промышленности по нескольким причинам. Во-первых, он нетоксичен. Поэтому его используют для изготовления поддонов, в которых хранятся не только продукты питания, но и готовые блюда. Во-вторых, материал не пропускает тепло, поэтому из него делают контейнеры для фастфуда, чтобы поддерживать нужную температуру. И не только для сохранения тепла, но и для сохранения холода — контейнеры для мороженого и прохладительных напитков.

Контейнеры из вспененного полистирола для транспортировки изготавливаются из материала плотностью от EPS-25 до EPS-35. Пенополистирол, используемый для изготовления мебели и бытовой техники, более плотный. Для транспортировки мебели и зеркал изготавливаются специальные уголки. Для дверей — «п» образные профили. Для бытовой техники — специальные «ящики» и т.д. Материал одновременно легкий и прочный. Поэтому, с одной стороны, он надежно удерживает перевозимое, а с другой — не увеличивает вес перевозимого груза.

Еще одна область применения пенопластовой упаковки — медицина. Фармацевтические компании используют пенопластовые контейнеры для хранения рецептов, а также капсул, тюбиков и другой медицинской тары, которая легко ломается. Те же преимущества — влагостойкость, прочность, легкость — делают пенопластовые контейнеры незаменимым аксессуаром.

Где еще используют пенопласт

Как уже упоминалось ранее, пенопласт — легкий, прочный и нетребовательный материал, обладающий низкой стоимостью и теплопроводностью. Именно эти свойства способствуют его популярности. По этой причине полистирол используется в самых разных сферах жизни.

Помимо вышеперечисленных областей — строительства, пищевой промышленности — пенопласт также активно используется в упаковочной и рекламной индустрии. Обычными билбордами и другими рекламными модулями сегодня вряд ли кого-то удивишь. А вот 3D-модели — это совсем другое дело. В США специалисты по связям с общественностью поняли, что люди все меньше и меньше обращают внимание на рекламу. Например, когда они читают журнал, они переворачивают страницу с рекламой. В результате в нем появились различные вкладки с духами, раскладные страницы и тому подобное. Сейчас в наружной рекламе появились трехмерные модели. Представьте, что вы едете по автостраде и натыкаетесь на рекламный щит с Человеком-пауком. Да-да, все эти модели сделаны из пенопласта. Гигантский Кинг-Конг, динозавры из Парка Юрского периода, все. Из него также делают декоративные колонны, карнизы и различные украшения в роскошных домах.

Пенополистирол также используется в судостроении. Из него делают не только спасательные жилеты, но и небольшие лодки, поплавки и буйки. Пенополистирол хорошо проводит не только тепло, но и электричество. Поэтому его используют в электротехнике. В одежде гранулы пенополистирола служат в качестве утеплителя. О том, что он необходим для упаковки мебели, бытовой техники и других хрупких предметов, знает каждый, кто хоть раз бывал в магазине бытовых товаров.

Пенополистирол — один из самых популярных материалов нашего века. Он присутствует на рынке уже более полувека и за это время успел стать вездесущим. Один из немногих, но чрезвычайно важных недостатков пенопласта — утилизация. Он экологически устойчив и разлагается в течение сотен лет, даже дольше, чем пластик. Его трудно и невыгодно перерабатывать. После переработки его можно использовать только в качестве клея. Стаканчики из пенопласта вызывают наибольшее загрязнение окружающей среды: ежегодно в США выбрасывается около 25 миллиардов штук. По этой причине защитники окружающей среды призывают к сокращению производства пенополистирола, по крайней мере, в пищевой промышленности и сфере услуг.

Современное общество стремится бороться с загрязнением окружающей среды. Поэтому пенополистирол, как и обычный пластик, все чаще подвергается «гонениям». В идеале, мировое экологическое сообщество хотело бы свести к минимуму использование пенополистирола в пищевой и упаковочной промышленности, оставив только самое необходимое. Забегая вперед, трудно предположить, что будет с пенополистиролом и другими экологически вредными упаковочными материалами.

Поделитесь этим в социальных сетях

Химическая и биологическая стойкость

Растворы солей, кислот, щелочей, рассолы, цемент, асфальт, водорастворимые краски не влияют на пену.

Органические соединения, растворители, бензин, масла, ацетон, парафин и т.д. «убивают» пену. Это происходит потому, что разрушается клеточная структура и материал может быть полностью растворен.

Простота монтажа. Легкие листы легко режутся. С ними легко работать и просто устанавливать.

Пожарная безопасность. Пенополистирол загорается при прямом контакте с огнем. Если источник огня удален, он гаснет в течение 4 секунд. Это делает его пожаробезопасным материалом против огня.

Свойства пенополистирола. Марка пенополистирола определяется его плотностью и обозначается рядом букв и цифр, чем выше цифра, тем плотнее материал. Марка пенопласта определяет его применение.

Применение разных марок пенопласта

Пенопласт ППТ-10 используется для теплоизоляции небольших помещений, таких как бытовки, строительные вагончики, а также для теплоизоляции водопроводных труб.

Пенопласт ППТ-15 используется для теплоизоляции балконов, домов, квартир, жилых комнат и в качестве звукоизоляционного материала для внутренних стен зданий.

Пенопласт ППТ-20-А используется для теплоизоляции фасадов зданий и для производства декоративных готовых материалов.

Пенопласт ППТ-25 используется в качестве звуко- и теплоизоляции наружных и внутренних стен, для утепления полов и фундаментов, устройства подъездных путей, теплых коридоров, теплоизоляции водопроводных и дренажных труб, а также для армирования клумб, газонов и бордюров детских площадок.

Пенопласт ППТ-35 применяется в тех же областях, что и вышеперечисленные, но также используется для изготовления стенок холодильников, морозильных камер, термостатов и рефрижераторных автомобилей. Его также используют при изготовлении полов с подогревом и при мощении коридоров.

Недостатки пенопласта

Как и любой материал, пенопласт не идеален. О простоте монтажа уже говорилось, но есть один сложный недостаток — резка. При распиле возникает шум, который беспокоит людей. Одни морщатся от него, другие закрывают уши и убегают, а третьи спокойно продолжают пилить.

Еще одним недостатком является то, что он горюч и выделяет токсичные продукты горения. Материал самозатухающий благодаря содержащимся в нем добавкам, но при воздействии огня он загорается.

Другим недостатком является то, что он разрушается под воздействием ультрафиолетового излучения. Если изоляционный слой из пенополистирола размещается с внешней стороны здания, необходимо предусмотреть защиту от солнца. Это связано с тем, что после года усиленного воздействия солнечных лучей материал теряет свои свойства и начинает разлагаться.

Пенополистирол — это материал, который широко используется в строительстве и домостроении. Одни называют его современным материалом, другие знают его еще с детства. Тогда его использовали для упаковки телевизоров и стеклянных предметов при переездах.

И сегодня он используется производителями бытовой техники в качестве «противоударной защиты». Когда мы покупаем ноутбук, телевизор, монитор и т.д., мы покупаем их в коробке, упакованной в полистирол. Из пенопласта также делали спасательные плоты, и дети плавали на них в деревенских реках. Деды строили холодильники, а отцы утепляли подвалы, трубы и т.д.

С годами пенополистирол становится все более популярным. У него есть одно большое преимущество перед другими изоляционными материалами: Он безвреден для человека. Он состоит на 2 % из полистирола — остальное — воздух, который образуется из воздуха и не может нанести вред здоровью человека.