Утеплитель пенополистирол

Пенополистирольные плиты

Пенополистирольные плиты – это поистине универсальный теплоизоляционный материал, долгое время являющийся неоспоримым лидером на рынке аналогичной продукции. В чем же заключается секрет его популярности? Прежде всего, в отличных функциональных характеристиках при относительно невысокой стоимости – в этом плане пенополистирол опередил «конкурентов» на несколько шагов.

Итак, сегодня мы расскажем о тех. характеристиках и разновидностях пенополистирольных плит, еще вы узнаете, как этот теплоизолятор производится и как устанавливается своими руками. Еще мы расскажем о популярных марках и среднерыночных ценах, но обо всем по порядку.

Где используются пенополистирольные плиты?

Данный материал активно используется в роли основного теплоизолятора в сфере промышленного/частного строительства. Ключевым фактором, обуславливающим востребованность данного теплоизолятора, является его достаточно низкая стоимость (гораздо ниже, чем у популярной минеральной ваты и иных термоизоляционных материалов). Однако не думайте, что если пенополистирол стоит дешево, то он менее полезен – напротив, теплопроводность практически всех нынешних утеплителей приблизительно одинакова и равна приблизительно 0,03-0,04 Вт/мк.

В действительности же разница между минимальным/максимальным показателями почти не замечаются, а разница между пенополистирольными плитами и иными теплоизоляторами вовсе не в эффективности, а в ряде особенностей материала, которые будут рассмотрены в данной статье.

Если вкратце, то после анализа ключевых свойств пенополистирола можно сделать вывод о следующих его неоспоримых достоинствах.

1. Экономия средств. Кубический метр данного материала обойдется порядка 2 500 рублей, в то время как цена такого же объема минваты может достигать 5 000 или 6 000 рублей. Более того, при утеплении одного и тог же объекта минеральной ваты потребуется вдвое больше, чем пенополистирола.
2. Легкость и простота монтажных работ. Для установки плит материала используется специальный клеевой раствор, благодаря чему процедура монтажа заметно упрощается. А вот, например, чтобы установить ту же минеральную вату, вам потребуется оборудовать несущий каркас, что сопряжено с дополнительными временными и финансовыми затратами.

В целом, плиты из пенополистирола применяются для теплоизоляции:

1. фасадов зданий (причем вне зависимости от того, какой материал использован при строительстве – кирпич, бетон, газоблоки и проч.);
2. цокольных этажей;
3. половых лагов (в том числе под стяжку, но при условии, что плотность материала достаточно высокая);
4. фундаментов;
5. кровель любой формы;
6. лоджий, балконов;
7. потолков;
8. мансард.

Обратите внимание! Описываемый в статье материал может похвастаться как теплоизоляционными, так и шумопоглощающими свойствами, а потому довольно часто применяется и для звукоизоляции промышленных/жилых помещений.

Как изготавливается пенополистирол?

Чтобы изготовить пенополистирольные плиты, используют технологию вспенивания и дальнейшего соединения друг с другом гранул полистирола. Сам производственный процесс выглядит примерно следующим образом.

Первый этап. Вначале сырье помещается в предвспениватель – особый прибор, где гранулы нагреваются горячим паром примерно до 100-градусной температуры, в результате чего объем гранул увеличивается, и в них образуются полости. Последние в дальнейшем будут заполняться воздухом.

Второй этап. Расширившиеся гранулы высушиваются и помещаются в так называемый контейнер выдержки, в котором находятся при температуре не более 25-ти градусов на протяжении 12-ти часов. Данная процедура нужна для того, чтобы образовавшиеся в гранулах полости были наполнены воздухом.

Третий этап. После заполнения воздухом гранулы транспортируются в блок-форму, где, собственно, и происходит их соединение в монолитный блок. Сама блок-форма после загрузки сырья герметично закрывается, затем в нее под высоким давлением поступает горячий пар, из-за действия которого гранулы и «спекаются» друг с другом.

Четвертый этап. Когда блок высыхает, то подается на линию резки. Здесь автоматическое оборудование нарезает блок на плиты нужных габаритов и толщины; при этом для резки применяются раскаленные струны, гарантирующие предельно точный раскрой материала.

Когда процесс завершается, готовые плиты пакуются в ПЭТ пленку и доставляются на магазинные прилавки.

Размеры пенополистирольных плит

На данный момент продаются плиты описываемого в статье материала следующих размеров:

1. 100х50 сантиметров;
2. 100х100 сантиметров;
3. 200х100 сантиметров.

Что же касается толщины, то она варьируется в пределах 1-10 сантиметров (при этом шаг изменения зачастую составляет 1 сантиметр). Также заметим, что все эти габариты касаются популярных стандартов плит, но если требуется утеплитель нестандартных габаритов, то изготовитель может предоставить вам таковые под заказ (обычно при заказе крупной партии).

Оптимальным же размером для утепления поверхностей вертикальных или же под уклоном считается 100х50 сантиметров, так как с плитами, имеющими габариты побольше, работать в одиночку достаточно трудно. Толщина же материала, способная обеспечивать качественную термоизоляцию, варьируется между 5 и 10 сантиметрами.

Технические характеристики пенополистирольных плит ?

Ознакомимся с основными характеристиками пенополистирольных плит.

Таблица. Сравнение характеристик пенопласта и экструдированного пенополистирола.

Обратите внимание! Как можно увидеть, у пенополистирола гораздо более высокие теплоизоляционные свойства, материал более прочен на изгиб/сжатие, пар он практически не пропускает, а влагу впитывает в минимальном количестве.

Основные отличия экструзионного пенополистирола от обычного

При изготовлении экструдированного ППС используются те же полистирольные гранулы, что и в описанной в начале статьи технологии, но сам производственный процесс более сложен, чем, собственно, и объясняется разница в технических параметрах и стоимости. А разница в цене значительная – экструдированные пенополистирольные плиты стоят минимум вдвое дороже.

Разберемся с некоторыми моментами более детально. Так, обычный ППС с минимальной плотностью не может быть использован для теплоизоляции нагружаемых фасадов. А зато ЭППС с плотностью 28 килограмм на кубометр никаких ограничений не имеет.

Также заметим, что обычный ППС не едят грызуны, чего нельзя сказать об экструдированном. Да, в обоих случаях при изготовлении используется одно и то же сырье, но в первом случае мыши попросту не могут нанести вред материалу по причине его плотности и структуры. Ввиду всего сказанного выше, можно сделать очевидный вывод: если вы планируете использовать ЭППС для теплоизоляции, то должны заранее вытравить всех мышей. Этим пренебрегать ни в коем случае не стоит, иначе деньги и силы, которые вы потратите на утепление, будут напрасными.

Обратите внимание! В любом случае, грызуны опасны преимущественно в домах, поскольку в городских квартирах встречаются крайне редко. Но если они все же заведутся, то будут интересоваться, прежде всего, обычной едой. Соответственно, за теплоизоляционное покрытие они возьмутся в самую последнюю очередь.

При выборе конкретного типа пенополистирола обращайте внимание на то, при каких именно условиях планируется эксплуатация теплоизолятора. Если утеплять нужно, к примеру, цокольное помещение или фундамент, то предпочтение лучше отдать ЭППС, так как он более прочен и служит дольше, а вот фасад дома можно утеплить обыкновенным пенополистиролом.

Пожаробезопасность пенополистирольных плит

Проблеме пожаробезопасности описываемого здесь утеплителя неоднократно уделяли внимание, так как имел место ряд малоприятных прецедентов. И нет ничего удивительного в том, что этот вопрос «оброс» многочисленными мифами.

А дело в следующем: если рассматривать неусовершенствованный (обычный) ППС, то можно увидеть, что он как теплоизолятор является легковоспламеняющимся материалом. Проще говоря, ППС может запросто загореться от электрической сварки, горящей спички или иного источника огня.

В соответствии с ГОСТ 30244-94, в плане горючести данный материал относится к классу Г4; более того, непосредственно во время горения он выделяют массу ядовитых веществ, среди которых циановодород. Но заметим, что у горючего материала нет никаких разрешительных сертификатов для использования в строительстве!

Новый ГОСТ (если говорить конкретнее, то 15588-2014) допускает к использованию в строительстве только пенополистирольных плит, обработанных антипиренами, а значит, не представляющим опасности во время пожара (при условии правильного монтажа, разумеется). Класс горючести такого теплоизолятора – Г1, хотя отечественные производители, как правило, добавляют к маркировке букву «С» (то есть, «самозатухающий»).

Обратите внимание! Какие выводы можно сделать? Прежде всего, можем сказать, что пожарная опасность уте6плителя оправдана только в случае использования некачественной продукции, относящейся к легко воспламеняемым материалам. Проще говоря, это пенополистирольные плиты, не обработанные антипиренами.

Помимо того, важно правильно данный материал установить – в таком случае пенополистирол не будет представлять никакой опасности.

А как насчет устойчивости к биологической коррозии?

Данный параметр описываемого материала тоже довольно часто подвергается сомнениям. Причина, прежде всего, состоит в негативных отзывах покупателей, сетующих на то, что мыши едят материал. Точнее, применяют его для создания собственных гнезд. Но в действительности подобные неприятности являются следствием несоблюдения монтажной технологии. Не будем погружаться в бесконечные споры, а вместо этого озвучим результаты исследований, проведенных на мышах.

1. Сам полистирол, из которого производится утеплитель, не ценен для грызунов в питательном плане. Также это относится к грибкам, насекомым, бактериям. Но известно, что на плитах вполне могут поселиться плесневые бактерии/грибки.


2. ЭППС очень редко портится грызунами, чего не скажешь об обычном ППС.
3. Утеплитель может быть прогрызен грызунами тогда, когда становится препятствием на пути к пище/воде, а еще в тех случаях, когда не позволяет грызунам удовлетворять свои природные потребности. Но в подобной ситуации может оказаться и любой другой теплоизолятор.
4. Если поблизости имеется иной гнездовой материал (к примеру, мешковина, бумага), то пенополистирол будет выбран грызунами только в последнюю очередь.

Обратите внимание! Биологическая устойчивость материала достаточно высокая! Если плиты устанавливались правильно и с соблюдением технологии, то можно не бояться бактерий, мышей или плесени. А то, что грызуны «любят» пенопласт, является ничем иным как мифом.

Утепление фасада пенополистирольными плитами

Чтобы уменьшить счета за отопление, рекомендуется утеплить фасад пенополистирольными плитами. Сразу оговоримся, что процесс этот сложный, но с ним вполне можно справиться самостоятельно. Необходимо лишь соблюдать технологию, которую мы постарались максимально подробно описать ниже.

Популярные марки утеплителя, среднерыночные цены и характеристики

Начнем с самого, пожалуй, волнующего вопроса – сколько это стоит? Приведем несколько популярных позиций, чтобы у вас сложилось общее представление об этом.

Таблица. Популярные марки утеплителя, параметры и среднерыночные цены.

Когда вы определитесь с тем, какой именно материал будете использовать, можете приступать непосредственно к установке.

Выполняем подготовку

Для начала вы должны тщательным образом подготовить стены. Это рекомендуется делать в теплую погоду, однако, что более важно, стены обязательно должны быть сухими, а не влажными! Если шел дождь — подождите минимум неделю, после чего можете начинать.

Первый этап. Внешние стены

Для начала очистите внешние стены от всего, что осыпается или шелушится. Если стены были покрашены, то удалимте краску, если покрыты известью – счистите ее. Вздувшиеся участки штукатурки/плитки необходимо оббить – пусть остается лишь то, что держится достаточно крепко. Так пенополистирольные плиты будут зафиксированы максимально качественно!

После этого выровняйте стены (перепады должны составлять не более 1 сантиметра на метр квадратный). Если наблюдаются ямки/выступы побольше – стешите их или же выровняйте штукатурным раствором. Чем ровнее будут стены, тем легче вам будет с ними работать.

Второй этап. Грунтовка

Нужно ли вообще грунтовать стены? Нет, если после проведения по ним ладонью она остается чистой. Во всех остальных случаях грунтовка обязательна, чтобы клей лучше сцеплялся с поверхностью. Времени это займет немного, да и сама процедура ничего сложного собой не представляет, зато польза действительно ощутима!

Что касается выбора состава, то в данном случае сгодится любая грунтовка для фасадных работ. Например, «Экомис», «Церезит», «Токан». Смесь можно разбавлять, а можно и не разбавлять – это зависит от конкретного производителя и формы выпуска. Для нанесения используйте распылитель или кисть. Во втором случае нанесение будет более качественным.

Третий этап. Подготовка утеплителя

Позаботьтесь о том, чтобы поверхность пенополистирольных плит была не такой гладкой. Если же используете обычный пенопласт, структура которого более рыхлая, то в предварительной подготовке материал не нуждается. Выполните царапины на плитах ЭППС, в противном случае те попросту отвалятся от клеящего состава.

Возьмите валик с шипами для обработки гипсокартона, тщательно прокатайте им по всем направлениям. Есть и другой вариант – использование металлической щетки для создания бороздок. Что касается более мягких способов, то они в данном случае попросту не работают. Процедура легкая, но требует много времени. Желательно подготовить поверхность плит до начала монтажа на стены. А если теплоизолятор будет укладываться двумя слоями, то плиты должны обрабатываться для обоих слоев.

Четвертый этап. Отливы, откосы, подоконники

Все эти элементы должны быть установлены еще до установки утепляющего материала. При этом в обязательном порядке должна учитываться толщина теплоизолятора и отделочного покрытия. А если подоконники и все прочее уже имеются, их следует заменить.

Обратите внимание! Подготовительные мероприятия перед монтажом пенополистирольных плит, как видим, также потребуют от вас немало времени. Сложного здесь, по сути, ничего нет, зато польза для конечного результата очень большая.

Пошаговая инструкция по монтажу пенополистирольных плит

Чтобы получить хорошие результаты, плиты утеплителя необходимо сначала приклеить, а потом прибить. Причем именно в такой последовательности, и ни в какой другой. Поклейку листов нужно начинать снизу (как правило, с левой стороны). Если речь идет о частном доме, то плиты первого ряда должны опираться на отлив, а если городской квартиры, то предварительно прибивается так называемая стартовая планка. Без последней пенополистирол попросту сползет.

Что потребуется в работе?

Прежде всего, вам понадобится пара шпателей – шириной 10 и 18-20 сантиметров. Первый послужит для набора клеящей смеси из емкости, вторым же она будет наноситься на поверхность стен. Также может потребоваться пила с мелкими зубцами. Клей, который вы будете использовать, должен быть специальным – с отметкой о том, что подходит для плит пенополистирола.

Что же касается расхода клея, то он примерно составляет 4-6 килограммов на метр квадратный. Его можно уменьшить, если стены достаточно ровные и никакие впадины не нуждаются в выравнивании.

Для второго этапа работ понадобятся грибки – дюбели особой формы с длинной ножкой и широкой шляпкой. Внутрь этих дюбелей вы будете вставлять специальные дюбель-гвозди из пластика. Последние хороши тем, что дешевые, не ржавеют, не проводят тепло и не создают серьезной нагрузки на фасад. Эти грибки будут устанавливаться посредством молотка и электродрели. Еще вам понадобится третий широкий шпатель (порядка 30-35 сантиметров), которым вы будете наносить сетку и выравнивающий слой. Наконец, понадобится наждачка и пластмассовая терка.

Как клеить материал?

Вначале разведите клей в соответствии с инструкцией изготовителя (используйте для этого насадку-миксер), но можете сделать его немного более густым, чтобы работать было удобнее. В случае неровной стены нанесите смесь на поверхность, в крайнем случае, можете проделать в пенопласте неглубокую выемку (если выпуклость на стене слишком большая). Но если используете пенополистирольные плиты, то данный номер не пройдет.

Сделайте клеем валик по периметру плиты, также сделайте несколько небольших «лепешек» (можно неодинаковые). Старайтесь, чтобы поверхность была максимально выровнена. Затем приложите плиту материала к стене, придавите и слегка похлопайте. Клей, который вылез, рекомендуется сразу убирать, чтобы впоследствии меньше было выравнивать.

Есть и другой способ – наносить клей на всю поверхность и выравнивать его гребенкой, используя для этого зубчатый шпатель. Но данная технология подходит исключительно для ровных поверхностей, не имеющих перепадов.

Укладывая второй ряд, следите за тем, чтобы швы смещались (как и при кладке кирпича), то же касается и всех последующих рядов. Когда все поверхности будут оклеены, оставьте фасад на три дня, чтобы клей полностью высох. В этой время можете заниматься пока другим участком.

Как крепить пенополистирольные плиты

Что же, через три дня возьмите грибки. К слову, их длина должна соответствовать толщине утеплителя плюс 4-5 сантиметров на вход в стены. К примеру, если толщина пенополистирольных плит равна 4 сантиметрам, то длина грибков должна составлять примерно 9-10 сантиметров.

Расход грибков – примерно по 5-6 штук на каждую плиту теплоизолятора. Вы нужных местах, используя сантиметровое сверло, проделывайте отверстия на минимум 2 сантиметра глубже длины изделий. Примерное расположение отверстий показано на изображении ниже.

Вставьте в отверстие грибок, забейте его молотком. В итоге шляпка должна лежать на теплоизоляторе ровно.

Утапливайте шляпки в пенополистирол приблизительно на 1 миллиметр. В таком случае вы несколько уменьшите расход выравнивающего клея.

На этом все. И в заключение – еще один полезный видеоролик, который мы настоятельно рекомендуем посмотреть. Удачи в работе и теплых вам зим!

Источник: krovlyaikrysha.ru

Свойства пенопласта как утеплителя – полный список

Пенополистирол (ППС) называют в народе «пенопласт» — по названию финской компании, поставлявшей пенополистирол в СССР. Также как «ксерокс», название фирмы со временем трансформировалось в наименование материала и стало именем нарицательным.

В настоящее время пенопласт в России и за рубежом производят сотни компаний. Оборудование для производства пенопласта дешево и не требует квалифицированной рабочей силы для эксплуатации и обслуживания.

Рассмотрим теперь основные свойства пенопласта как утеплителя:

• Пенопласт легкий. Это свойство пенопласта позволяет его использовать при утеплении легких конструкций, таких как фасады на легких фундаментах или перекрытия в жилых домах под стяжку. Пенопласт совсем не увеличивает вес утепляемых конструкций и это ставит его на первое место среди всех утеплителей, когда требуется оставить вес конструкции тот же или избежать нагруженности конструкции.
• Пенопласт горючий. Это свойство негативно влияет на все сферы применения пенопласта как утеплителя. Особенно это касается применения ППС как утеплителя в вентфасадах. Там, где есть свободный доступ воздуха к утеплителю, пенополистирол применять нельзя. Однако в любой закрытой конструкции, как, например, система мокрого фасада, применять пенопласт как утеплитель можно и нужно – там ему самое место.
• Пенопласт едят мыши. Что верно, то верно. Грызуны обожают делать в толще пенопласта свои гнезда. Нередко приходится видеть при демонтаже цокольного утепления целые мышиные города в пенопласте, с камерами для хранения запасов и длинными ходами между ними. Следует закрывать пенопласт от мышей металлической сеткой с мелкой ячеей, чтобы исключить этот казус.
• Пенопласт дешевый. Это дает этому утеплителю большую фору перед другими эффективными утеплителями. В условиях российской действительности, когда индивидуальный застройщик вынужден экономить каждый рубль, стоимость утеплителя порой выходит на первое место, затмевая требования по пожарной безопасности или экологичности.
• Пенопласт теплый. Теплоизолирующие свойства пенопласта действительно на высоте. Это один из самых эффективных утеплителей с показателем теплопроводности 0,03-0,05 Вт (м*С), что позволяет обходиться минимальным слоем утеплителя для утепления ограждающих конструкций. Для того, чтобы достичь требуемого новым СНиПом показателя по теплосопротивлению ограждающих конструкций, например, для Москвы, нужно всего лишь 150 мм пенопласта на стены и 200 мм пенопласта на пол и потолок.
• Пенопласт впитывает влагу. Это его свойство не позволяет использовать пенопласт для утепления труб, проложенных в земле. Для этого есть другие, более подходящие, теплоизоляторы.

Перейдем теперь к области применения пенополистирола в современном частном малоэтажном строительстве.

Пенопласт как утеплитель подвала

Использовать пенопласт как утеплитель подвала не получится по причине его гигроскопичности. Как уже упоминалось выше, пенополистирол (ППС) впитывает влагу. При этом его теплопроводность резко возрастает, а теплоизолирующие свойства сильно падают.

Кроме того, когда пенопласт намокает в весенний и осенний период, то при заморозках вода между шариками пенопласта превращается в лед и разрывает его. После первого же холодного сезона намокший пенополистирол превращается в труху – отдельные шарики, которые не держат тепло.

Пенопласт как утеплитель цоколя дома

А вот использовать пенопласт как утеплитель цоколя вполне возможно. При этом ППС сверху укрывается слоем штукатурки, которая наносится на сетчатую основу. Крепление пенопласта к цоколю осуществляется на пластиковые крепления «грибки», к которым затем крепится металлическая сетка с мелкой ячейкой от 0,6 до 0,8 см.

Затем по сетке наносится штукатурка и на нее монтируется декоративный слой – дикий камень, клинкерный кирпич, фасадная плитка.

Использовать для крепления пенопласта к цоколю можно также металлический профиль под штукатурку. А вот от использования системы деревянных брусков лучше отказаться. Как показывает практика, деревянные бруски на бетонном основании цоколя начинают гнить снизу, влага получает доступ также и к пенопластовому утеплению. Да и грызуны начинают проявлять к такому цоколю повышенный интерес.

Пенопласт как утеплитель в системе мокрого фасада

Сразу оговоримся, что использование пенопласта как утеплителя для стен дома возможно только в системе мокрого фасада. Использование пенопласта в вентилируемых фасадах под любой фасадный материал запрещено – это противоречит пожарным нормам.

Любая случайная искра с вашего или соседнего участка от барбекю или из дымовой трубы бани или дома может быть занесена в вентзазор потоком воздуха. Там эта искра может попасть на открытый или закрытый пленкой гидроизоляции пенопласт. Постоянный ток воздуха в вентзазоре приносит кислород, требуемый для возникновения открытого огня и раздувания очага возгорания. Так соблюдаются все необходимые условия для возникновения пожара внутри вентфасада, под фасадной обшивкой. Дом будет гореть «внутри стен», прибывшие на место пожара пожарные расчеты ничем не смогут помочь при таком распространении огня.

Таким образом, место пенопласта на фасаде современного дома – под слоем штукатурки и декоративных сплошных негорючих покрытий. Когда нет доступа открытого огня и кислорода, а также нет прямого воздействия влаги, пенопласт как утеплитель проявляет лучшие свои свойства – малый вес, низкую теплопроводность и приемлемую стоимость.

Утепление пенопластом пола и потолка

Утепление пенопластом пола и потолка возможно только в том случае, если пенопласт будет закрыт стяжкой сверху и слоем бетона снизу. То есть, лучший способ применения пенопласта при утеплении пола или потолка – это утепление бетонных перекрытий в домах из блоков, кирпича или бетона.

При таком использовании важно оградить пенопласт от влаги, которая может попасть в него из стяжки. Для этой цели с двух сторон укладывают гидроизоляцию. Водяного пара из помещения в таком пироге можно не опасаться, поскольку бетон обладает очень слабой паропроницаемостью.

Где нельзя использовать пенопласт как утеплитель

Совсем не стоит утеплять пенопластом следующие части дома:

• Нельзя использовать пенопласт как утеплитель в мансарде доме, при закладывании утеплителя между стропилами или при обшивке деревянной стропильной системы. Это идет в разрез с пожарными нормами при строительстве жилых помещений.
• Нельзя применять пенополистирол при утеплении бани, так как при нагревании до 90 градусов и повышенной влажности вы получите эмиссию стирола во внутренние помещения бани. А если еще учесть, что пенопласт превосходно горит, выделяя жирный черный и очень ядовитый дым, то сами подумайте, нужен ли вам в бане такой утеплитель.
• Опасно применять пенопласт при утеплении помещений изнутри, когда используется система из металлических или деревянных профилей и последующая обшивка декоративными материалами. Единственный приемлемый вариант при утеплении пенопластом изнутри – это покрытие его штукатурным слоем и последующая декоративная отделка штукатурки.
• Не следует утеплять пенопластом откосы окон изнутри – используйте для этого лучше пенополиуретан. Этот материал больше подходит для утепления жилых помещений изнутри.

Источник: dompraktika.ru

История пенополистирола

Все началось в 1839 году, когда немецкий аптекарь Эдуард Симон, экспериментируя со стираксом (смола Liquidambar orientalis), случайно получил стирол. Немного поэкспериментировав со своим открытием, аптекарь установил, что полученное им маслянистое вещество самостоятельно уплотняется, превращаясь в подобие желе. Практической цели в открытии стирола Симон не увидел — назвал желеобразный стирол стиролоксидом и прекратил дальнейшие исследования.

В 1845 году стирол заинтересовал химиков Блита и фон Гофмана — англичанин и немец провели собственные исследования, установив, что это вещество становится желеобразным без доступа кислорода. Химики назвали полученный ими желеобразный стирол метастиролом. Спустя 21 год французский химик Марселин Бертло дал точное название процессу уплотнения стирола — полимеризация.

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

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

Технология производства пенополистирола

Сырьем для производства всех типов изоляции из полистирола служит гранулированный полистирол, для образования ячеек применяется агент вспенивания. Этапов в технологическом процессе получения пенополистирола несколько:

• гранулы полистирола засыпаются в бункер предвспенивателя, где они раздуваются и приобретают шарообразную форму. Для получения теплоизолятора меньшей плотности операцию вспенивания повторяют несколько раз, с каждый разом достигая все большего размера шариков с целью уменьшения фактического веса пенополистирола;
• каждая операция вспенивания сопровождается помещением вспененных гранул в особый бункер, где раздутые шарики полистирола находятся от 12 до 24 часов. За этот срок давление внутри них стабилизируется, а при производстве методом суспензионной полимеризации происходит еще их сушка;
• по завершении заданного количества операций по вспениванию и выдержав срок вылеживания, полистирольные шарики помещаются в формовочный агрегат, где под действием горячего пара формируется пенополистирольный блок. Зажатые в узкой пресс-форме, расширенные под воздействием пара вспененные гранулы склеиваются друг с другом, сохраняя форму после охлаждения и извлечения из пресс-формы;
• на последнем этапе блоки пенополистирола, зачастую имеющие внушительные размеры, подлежат резке по заданным размерам. Но прежде блок из формовочного агрегата помещается на промежуточное хранение, где содержится порядка 24 часов. Дело в том, что под воздействием пара пенополистирольный блок набирает излишнюю влагу, а выполнить ровную резку во влажном состоянии пенополистирола никак не получится, т.к. избежать надломов не удастся. После сушки пенополистирольный блок нарезается по вертикали или горизонтали станочной пилой.

Основных способов производства пенополистирола два — суспензионная полимеризация и поляризация в массе. Технология суспензионной полимеризации базируется на неспособности воды к растворению виниловых полимеров. На этапе вспенивания гранулы стирола засыпаются в реакторы-автоклавы объемом до 50 м³, заполненные деминерализованной водой с растворенными в ней инициатором полимеризации и стабилизатором эмульсии. Полимеризации проходит под постоянным давлением, с равномерным подъемом температуры от начальных 40 до максимальных 130^оС — на весь процесс отводится около 14 часов. Вспененный полимер извлекается из реактора вместе с водной суспензией, отделяется от нее в центрифуге, затем промывается водой и проходит стадию сушки. Основные преимущества данной технологии — постоянное промешивание гранул полимера внутри реактора в ходе полимеризации, эффективное распределение и отвод тепла, что обеспечивает в результате значительный срок хранения вспененного полимера.

Технология полимеризации в массе осуществляется иначе — вода отсутствует, процесс полимеризации непрерывен и проходит при более высоких температурах. В серии последовательно соединенных друг с другом мешалок-реакторов, при температуре от начальных 80 до конечных 220^оС, гранулы полистирола вспениваются. Полимеризация считается состоявшейся и завершенной, если расплавлено от 80 до 90% исходного стирола. При создании вакуума в последнем реакторе колонного типа не прореагировавший стирол устраняется, затем в расплав вводятся антипирены, красители, стабилизаторы и другие добавки, в результате действия которых происходит гранулирование полимера. Не вступивший в реакцию и извлеченный стирол используется при следующей закладке. Довести процесс полимеризации сырья до получения свыше 90% вспененного полистирола при этой технологии крайне затруднительно, т.к. скорость проведения реакции достаточно высока, а возможность отвода тепла здесь отсутствует.

Производство вспененного полистирола по методу суспензионной полимеризации более распространено в России и СНГ, в странах Запада и Америки преобладает технология полимеризации в массе, позволяющая получить теплоизолятор с более высокими характеристиками по плотности, гибкости, четкости границ и цвету, не говоря уже о меньшем проценте отхода.

Технология получения экструдированного (экструзионного) пенополистирола в целом схожа с технологией полимеризации. Разница заключается в продавливании расплава с введенными в его состав агентами вспенивания через пресс-экструдер, получая в результате теплоизолятор с ячейками диаметром до 0,2 мм. Именно малый размер ячеек обеспечивает экструдированному пенополистиролу высокие эксплуатационные свойства и популярность в сфере строительства.

Области применения

Сочетание прочностных и теплоизоляционных свойств, легкости в обработке и переработке, низкой стоимости — благодаря этим характеристикам пенополистирол широко распространен в самых разных сферах нашей жизнедеятельности. Чаще всего этот материал применяется для: упаковки различных товаров и оборудования; изотермической упаковки продуктов питания; производства одноразовой посуды; гасителей энергии в автопромышленности; спасательных плавательных средств; объемной наружной рекламы и т.д.

Отсутствие угрозы пыления — главного положительного отличия пенополистирола от минеральной ваты, позволяет использовать этот материал для термоизоляции холодильного оборудования в пищевой промышленности.

Пенополистирол применяется для термоизоляции дорожного полотна, препятствуя промерзанию основания. Для этой цели используются марки пенополистирола высокой плотности — от 35 кг/м³ и выше. Этот материал используется и для термоизоляции железнодорожного полотна, эффективно препятствуя перекосам рельс и их проседанию на неустойчивых грунтах.

Пенополистирол в строительстве

Одним из первых применять пенопласт для утепления зданий начал американец Хут Хеддок. По его словам, идея термоизоляции домов возникла случайно — Хут заказал в кафе чашку горячего кофе и вдруг обратил внимание, что горячая жидкость в одноразовом стаканчике из полистирола совсем не обжигает пальцы. Проведя в 1984 году эксперимент — построив дом на Аляске и утеплив его пенопластом — он убедился в эффективности полистиролового теплоизолятора.

По ГОСТ 15588-86 допустимо применение пенополистирол в качестве изолирующего промежуточного слоя строительных конструкций. В странах Евросоюза пенополистирол более 40 лет успешно применяется в фасадном утеплении — плиты пенополистирола наклеиваются на основной конструкционный материал, будь то бетон или кирпич, с внешней (наружной) стороны, поверху их покрывают слоем штукатурки.

Как отмечают европейские архитекторы, применение пенополистирола в фасадном утеплении сокращает энергозатраты на отопление троекратно.

Плиты и блоки из экструдированного пенополистирола применяются в качестве несъемной опалубки и одновременного теплоизолятора. Применяемая технология такова: пенополистирольные плиты устанавливаются на заданном расстоянии друг от друга, соединяются между собой особой системой стяжек, в промежуток между плитами укладывается арматура армирования и заливается бетон. Разнообразие готовых блоков из пенополистирола позволяет выстраивать фасады сложной архитектуры. На собранные из блоков экструдированного пенополистирола и заполненные бетоном стены обязательно наносится защитное покрытие — снаружи это может быть облицовочный кирпич или цементно-песчаная штукатурка, изнутри два слоя гипсокартона со стыковкой «в разбежку» или слой штукатурки. Важное условие для опалубки из пенополистирола: плотность этого материала в блоках опалубки должна быть не менее 35 кг/м³.

Клей для пенополистирола не должен содержать в своем составе органических растворителей, разрушающих полистирол. Наиболее безопасно использовать клеи на основе цемента, фасованные в крафт-мешки по 25 кг и затворяемые водой — неорганические компоненты таких смесей не окажут на полистирол никакого отрицательного действия. Важный момент: необходимо достичь наибольшей площади контакта плиты пенополистирола с утепляемой поверхностью (в идеале — 100% площадь контакта) чтобы исключить воздушные пазухи, выступающие в роли мостов холода и накапливающие конденсат.

Свойства и характеристики пенополистирола

Теплопроводимость

Высокие теплоизоляционные свойства пенополистирола объясняются его строением, образованным множеством спаянных между собой шариков, в свою очередь состоящих из множества ячеек с заключенным в них воздухом. А поскольку воздух внутри ячеек не способен перемещаться, то именно он выступает в роли теплоизолятора — неподвижная воздушная среда обладает отличными изоляционными свойствами. По своей сути, пенополистирол состоит из воздуха — 98% воздуха и лишь 2% исходного полистирола.

Коэффициент теплопроводности этого материала ниже, чем у любого другого теплоизолятора, в т.ч. минеральной ваты, и находится в диапазоне 0,028-0,034 Вт/м·К. Теплопроводность пенополистирола возрастает при повышении его плотности, к примеру, у экструдированного пенополистирола с плотностью 45 кг/м³ коэффициент теплопроводности составляет 0,030 Вт/м·К. Рабочие температуры, при которых пенополистирол сохраняет свои свойства — от — 50 до +75^оС.

Водопоглощение и паропроницаемость

Если сравнить экструдированный пенополистирол с пенопластом, произведенным из того же стирола, но по несколько другой технологии, то паропроницаемость пенопласта равна нулю, а экструдированный пенополистирол обладает паропроницаемостью в 0,019-0,015 Мг/(м·ч·Па). Возникает вопрос: как такое возможно, ведь структура любого материала из вспененного полистирола не может пропускать пар? Причина паропроницаемости более плотного по сравнению с пенопластом экструзионного пенополистирола — пар проникает в шарики и составляющие их ячейки по его сторонам, разрезанные при формовке, в то время как формовка пенопластовых изделий выполняется без резки. С водопоглощением ситуация обстоит наоборот: пенопласт способен впитать до 4% воды при погружении или соприкосновении с ней, а экструдированный пенополистирол — лишь 0,4%, что объясняется его большей плотностью.

Закрытоячеистая структура экструдированного пенополистирола

Прочность

По прочности безусловным лидером является экструдированный пенополистирол — его прочность статического изгиба равна 0,4 — 1,0 кгс/м², пенопласта же — 0,07-0,20 кгс/м². Связи между молекулами экструзионного пенополистирола многократно прочнее, чем в структуре пенопласта. Поэтому производство и использование последнего все более сокращается — на смену пенопласту приходит более прочный и современный теплоизолятор, которым является пенополистирол, полученный методом продавливания через пресс-экструдер.

Взаимодействие с химическими и органическими продуктами

На пенополистирол не оказывают никакого воздействия: строительные растворы на основе гипса, цемента, ангидрита или извести; битумные смолы, сода каустическая, растворы мыла и соли, минеральные удобрения, грунтовые воды и эмульсии, применяемые при асфальтировании. Повреждают, разрушают структуру и полностью растворяют пенополистирол в некоторых случаях: олифы, некоторые виды лаков, органические растворители (скипидар, ацетон и т.д.), спиртосодержащие соединения и нефтепродукты.

Кроме того, на открытые поверхности пенополистирола оказывает разрушающее воздействие ультрафиолет солнечных лучей — регулярно облучаемая ими поверхность теряет упругость и прочность, после чего следует разрушение структуры пенополистирола атмосферными явлениями.

Звукопроводимость

Использование пенополистирола для звукоизоляции эффективно лишь частично — при достаточной толщине этот материал отлично подходит для защиты от ударного шума, но не способен бороться с воздушными шумами, звуковые волны которых распространяются по воздуху. Неспособность пенополистирола гасить воздушные шумы связана с полной изоляцией составляющих его ячеек и значительной жесткости внешних поверхностей.

Биологическая устойчивость

Жизнедеятельность плесени на поверхностях пенополистироловых плит невозможна — таковы результаты лабораторных испытаний 2004 года, проведенных в США по заказу американских производителей пенополистирола.

Характеристики по пожарной безопасности, экологичности и долговечности пенополистирола

Производители этого теплоизоляционного материала называют его исключительно экологически безопасным, негорючим и сохраняющим свои эксплуатационные свойства долгие годы. Внешне это так и выглядит — исключение фреона из технологического процесса не вредит озоновому слою, введение антипиренов делает пенополистирол не поддерживающим горение, а лабораторные испытания десятками циклов замораживания и оттаивания характеризуют долговечность. Однако более пристальное изучение пенополистирола показывает несколько иную картину…

Окисления воздухом материалов на основе стирола полностью избежать невозможно, причем у пенопластов скорость окисления выше, чем у экструдированного пенополистирола — в структуре пенопластов более крупные шарики и менее прочные связи. Чем выше температура — тем больше скорость окисления, при этом гореть пенополистиролу не требуется, выделение толуола, бензола, этилбензола, формальдегида, ацетофенона и метилового спирта происходит в процессе воздушного окисления при комнатной температуре более +30^оС. Кроме того, свежеуложенный пенополистирол выделяет стирол, не полимеризированный в процессе производства. Повторюсь — 100% полимеризация всего исходного сырья, заложенного в реактор, невозможна.

Все виды полистирола горючи — с точки зрения официальной системы классификации строительных материалов, те из них, что утрачивают изначальный объем при нагреве в воздушном пространстве, являются горючими. Утверждения производителей полистирола любого типа о его самостоятельном затухании не отражают пожарные характеристики полистирола в полной мере, т.е. информация намеренно искажается.

Продукты горения пенополистирола

Большинство производителей этого теплоизолятора утверждают, что под нагревом пенополистирол выделяет не больше ядовитых веществ, чем дерево. Если при горении дерева выделяются боевые отравляющие вещества, то такое утверждение верно — ведь оплавляясь под воздействием тепла свыше 80^оС, пенополистирол выделяет в воздушную среду большое количество дыма и сажи, содержащего в т.ч. небольшие количества гидробромида (бромистого водорода), гидроцианида (синильной кислоты) и карбонилдихлорида (фосгена).

Так что же дает производителям пенополистирола утверждать, что их продукт менее опасен при возгорании, чем древесина? По российскому ГОСТ 30244-94 подобное заявления было бы просто невозможно, ведь этот стандарт относит материалы на основе пенополистирола, как наиболее горючие, к группам Г3 и Г4. А вот в Европе существует иная методика оценки горючести, вернее, их целых три — биологическая, химическая и комплексная. По биологической методике оценки токсичности наиболее опасным материалом является именно древесные материалы — быстро сгорают с выделением большого количества СО2 при температур самовозгорания. Но оценка токсичности биологическим методом дается лишь по нескольким конечным параметрам, несопоставимым, к примеру, при сравнении на токсичность продуктов горения древесины и полистирола. Точно так же обстоят дела с вычислением токсичности химическим методом…

Реальную картину дает лишь комплексный метод, безоговорочно применяемый в Европе ко всем полимерным материалам.

Однако в России поставщики европейского пенополистирола и местные производители демонстрируют покупателям экспертные заключения лишь по биологическому и химическому методам, активно придавая эти данные широкой огласке.

Еще один классический ход, якобы демонстрирующий негорючесть полистирола: плиту подвешивают в воздухе, направляют на нее пламя горелки — так часть плиты, куда попадает открытое пламя, выгорает, но далее огонь не распространяется. Какое заключение можно дать полистиролу после просмотра этого ролика? А никакого — если эту же плиту полистирола уложить на жесткую негорючую поверхность, то капли расплава, образующиеся при горении материала, разнесут высокую температуру и открытое пламя по всей площади плиты, которая сгорит полностью!

Коэффициент дымообразования для пенополистирола, не содержащего антипирены, равен 1 048 м²/кг, но у самозатухающего пенополистирола с введенными в его состав антипиренами этот показатель выше — 1 219 м²/кг! Для сравнения: коэффициент дымообразования резины равен 850 м²/кг, а древесины, с которой производители постоянно сравнивают продукты полистирола — лишь 23 м²/кг. Поскольку для не специалиста в вопросах пожарной безопасности приведенные значения дымообразования ничего не объясняют, приведу такие данные — если задымленность в помещении составляет более 500 м²/кг, то на расстоянии вытянутой руки не будет видно ровным счетом ничего.

Последствия горения полистирола известны по трагедии 2009 года, произошедшей в Перми, в ночном клубе «Хромая лошадь» — большинство погибших в этом пожаре задохнулись продуктами горения утеплителя, которым были открыто обшиты внутренние перегородки. Нужно отметить, что владельцы клуба сэкономили на утеплителе, использовав не экструдированный пенополистирол, а упаковочный пенопласт меньшей плотности, который превосходно горит и не склонен к самозатуханию.

Долговечность пенополистирола

При покупке действительно качественного теплоизоляционного материала, соблюдении всех требований по монтажу, полноценному закрытию внешней площади пенополистирола слоем качественной штукатурки или декоративными панелями, его срок службы составит свыше 30 лет. Но эти условия в действительности никогда не соблюдаются на 100% — непрофессионализм монтажников, попытки заказчиков уменьшить расходы, ошибки в расчетах и надежда «на авось».

Классическим просчетом является ставка на толщину пенополистирола — мол, если монтировать плиты 30 см толщины, то теплоизоляционный эффект возрастет в разы с одновременным увеличением срока службы материла. В действительности с увеличением толщины срок службы полистироловой теплоизоляции будет сокращаться, т.к. значительные температурные перепады вызовут деформации и усадку, образовывая трещины и уменьшение площади прямого контакта плит пенополистирола с изолируемой поверхностью, образовывая обширные воздушные пазухи. В странах Евросоюза толщина пенополистирола, применяемого для фасадного утепления, не может превышать 3,5 см — это требование, помимо вопросов долговечности теплоизоляции, связано с пожарной безопасностью, ведь чем тоньше слой пенополистирола, тем меньшее количество продуктов горения будет выделено им при пожаре.

Самозатухающий пенополистирол

В целях уменьшения угрозы возгорания производители вводят в состав полистирола антипирены, как правило, это гексабромциклододексан. В России пенополистирол с антипиренами в своем составе маркируется литерой «С», означающей «самозатухающий».

По большому счету самозатухающий пенополистирол горит не хуже материалов, не содержащих антипирен.

Возникает вопрос — так что же означает литера «С»? А означает она, что данный пенополистирол не самовоспламенится при повышении температуры, не более того. По степени горючести самозатухающему пенополистиролу присвоен класс Г2, но стоит учесть, что в течение срока эксплуатации антипирен будет постепенно утрачивать свои свойства, т.е. через несколько лет фактический класс горючести такого пенополистирола будет не выше Г3-Г4.

Критерии выбора пенополистирола

Дешевизна, высокие теплоизоляционные качества сделали материалы на основе полистирола крайне популярными на строительном рынке. А нарастание спроса привело к появлению множества предприятий, наперебой предлагающих продукцию собственного производства, заявляющих ее исключительное качество.

Будьте внимательны подбирая марку пенополистирола — в качестве фасадного утеплителя правильным будет выбрать ПСБ-С (пенополистирол самозатухающих) не ниже 40-й марки. При этом стоит учитывать нюанс — производитель в рамках разработанного им же ТУ выпускает ПСБ-С-40 плотностью в диапазоне от 28 до 40 кг/м³, а вовсе не 40 кг/м³, как предполагает несведущий покупатель, ориентируясь на цифру в марке. Вполне естественно, что производителю выгоднее выпускать марку 40 с наименьшей плотностью, ведь таким образом он больше зарабатывает, затрачивая меньше на исходное сырье. Марки пенополистирола ниже 25-й использовать в строительстве бессмысленно — плотность такого пенополистирола фактически будет соответствовать упаковочному пенопласту, непригодному для фасадного утепления из-за быстрой утраты эксплуатационных качеств.

Неплохо было бы выяснить, какой технологический процесс получения пенополистирола применяется на предприятии данного производителя. Если предприятие выпускает пенополистирол плотностью более 35 кг/м³, то это должен быть метод экструзии, т.к. без сжимания в процессе производства наибольшая плотность полистирола не превысит 17 кг/м³.

Узнать качество полистирола можно, надломив его — материал низкой плотности (применяемый лишь для упаковки) надломится между шариками, их форма в месте надлома будет округлой, размер различным. Надлом качественного экструзионного пенполистирола покажет образующие его многогранники одинакового размера, линия надлома частично пройдет через них.

Верным решением будет приобретение пенополистирола известных производителей Европы «BASF», «Nova Chemicals», «Styrochem», «Polimeri Europa» или отечественных «Технониколь», «Пеноплэкс». Производственные мощности данных производителей пенополистирола достаточны для выпуска действительно качественного продукта.

В завершении

При наличии негативных характеристик по горючести и продуктам горения, пенополистирол является одним из лучших и, одновременно, недорогих теплоизоляторов. Заключив плиту полистирола между двумя слоями цементной штукатурки, можно получить качественную теплоизоляцию зданий и помещений — отрицать этот факт бессмысленно. В Европе порядка 80% зданий общественного и жилого назначения утеплены по фасаду именно пенополистиролом.

Пенополистирол в качестве строительного утеплителя полноценную проверку временем еще не прошел — с момента первого применения прошло не более 40 лет.

Широко распространяемая производителями информация о неизменном качестве в течение 80-ти летней эксплуатации основывается на лабораторных испытаниях, на которые можно повлиять — скажем, предоставив для анализа особую партию образцов.

При утеплении пенополистиролом фасадов крайне важно полностью защитить внешнюю поверхность этого теплоизолятора достаточным слоем штукатурки на цементном связующем — малейшая площадь контакта пенополистирола с атмосферой и солнечным ультрафиолетом приведет к его быстрому разрушению.

Стоит ли утеплять этим материалом внутренние помещения — не стоит, несмотря на все заверения производителей. Они-то дадут гарантии, но какой от этого будет толк в случае пожара…

Абдюжанов Рустам, рмнт.ру

03.10.11

Источник: www.rmnt.ru