Инновационные теплоизоляционные материалы
Установлено, что расходы тепла на отопление в России в два-три раза выше, чем в странах с аналогичными климатическими условиями. Одна из главных причин сложившейся ситуации - то, что большая часть функционирующего жилищного фонда построена в 50 - 70-е гг. прошлого века, когда топливо стоило копейки (литр бензина - 5 коп.), а строительные материалы были относительно дорогими. Поэтому и строили жилые дома, экономя на толщине стен, на теплоизоляционных материалах в расчете на то, что тепло обеспечат горячие батареи. Однако цены на теплоносители выросли в сотни раз, да и производство тепла, получаемого в основном за счет сжигания органического топлива, загрязняет биосферу вредными продуктами сгорания. Поэтому Государственная Дума приняла Федеральный закон от 23.11.2009 N 261-ФЗ "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации". В частности, в рамках Закона ставится задача повышать энергетическую эффективность зданий различного назначения, в первую очередь жилых. А основной способ решения такой задачи - дополнительно утеплять уже построенные здания и теплоизолировать до нужных кондиций строящиеся. Поэтому сегодня теплоизоляционные материалы (ТИМ) стали одним из основных видов строительных материалов, они в больших объемах производятся в России и закупаются за рубежом. Ассортимент видов ТИМ насчитывает не менее 100 конкретных наименований, производимых в промышленных объемах. В соответствии с ГОСТ 16381-77 это множество материалов разделено на классы в зависимости от ряда сходных признаков.
|
|
|
Классификация ТИМ
В первую очередь ТИМ разделяют на классы по основному свойству - теплопроводности. Чем ниже коэффициент теплопроводности, тем лучшими теплоизоляционными свойствами обладает ТИМ. По теплопроводности ТИМ разделяют на классы:
А, включающий материалы, коэффициент теплопроводности которых ниже 0,06 Вт/м К;
Б, включающий материалы, коэффициент теплопроводности которых лежит в интервале от 0,06 до 0,115;
В, включающий материалы, коэффициент теплопроводности которых больше 0,115.
По величине средней плотности (единица измерения этого показателя - кг/м3) ТИМ разделяют на марки: 15, 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500. Марка представляет собой верхний предел его средней плотности.
По жесткости ТИМ разделяют на мягкие, полужесткие, жесткие, повышенной жесткости.
По форме и внешнему виду ТИМ разделяют на штучные изделия (плиты, блоки, кирпичи, цилиндры, полуцилиндры, скорлупы, сегменты, маты), рулонные изделия, шнуры.
ПОЛИМЕРНЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ и изделия
|
|
|
Полимерные теплоизоляционные материалы относятся к группе наиболее эффективных. К ним относятся материалы на органической (синтетической) основе: пенопласты (пенополистирол, пенополиуретаны, фенолформальдегидные и др.), сотопласты, материалы на основе синтетических волокон.
По сравнению с неорганическими утеплителями (минеральной и стеклянной ватой) пенопласты применяются в несколько меньших объемах. Однако в последние годы в связи с изменением требований к термическому сопротивлению ограждающих конструкции объем производства пенопластов значительно возрос и продолжает расти. Так, в трехслойных панелях наилучшие результаты по сопротивлению теплопередаче получают, используя пенополистирол, фенольно-резольный пенопласт, пенополиуретан.
Рост промышленного производства и применения пенопластов обусловлен также значительно меньшими в сравнении с другими утеплителями удельными капитальными затратами на организацию их производства. Очевидно, в ближайшие годы эта тенденция сохранится. Об этом свидетельствуют также многочисленные предложения по техническим решениям теплоэффективных наружных стен жилых зданий, выполненных с применением пенопластов. В современных условиях новые нормы по тепловой защите можно обеспечить, используя утеплители на органической основе.
|
|
|
Современные пенопласты нашли широкое применение как легкие конструкционные и теплоизоляционные материалы, их используют для изготовления двух- и многослойных сэндвич-конструкций. Такие конструкции часто применяют в качестве несущих и навесных стеновых панелей и перегородок быстровозводимых зданий. В декоративных целях сэндвич-панели используются для защитной и декоративной облицовки, в том числе
и при реконструкции.
Материалы на основе полимеров, содержащие в своем составе газовую фазу, называются газонаполненными (газосодержащими) полимерными теплоизоляционными материалами.
Основной структурой газосодержащих материалов является газоструктурный элемент, состоящий из собственно газовой ячейки и стенок из полимерной фазы, который повторяется с определенной периодичностью в объеме материала.
Газосодержащие полимерные материалы по структуре можно разделить на несколько групп (рис. 13.1):
Рисунок 13.1 - Группы структур полимерных теплоизоляционных материалов:
а - закрытопористая; б - открытопористая; в - интегральная, г – синтактная (с полыми заполнителями)
|
|
|
• пенопласты — материалы с системой изолированных не сообщающихся между собой ячеек, содержащих инертный газ и разделенных тонкими стенками — перегородками;
• поропласты — материалы с системой сообщающихся ячеек, заполненных газом (данное разграничение весьма условно, так как в некоторых случаях ячеистая и пористая структуры образуются одновременно);
• интегральные пеноматериалы имеют четко выраженный градиент плотности при переходе от поверхности к центру изделия, изготовленного за одну технологическую операцию;
• синтактные пенопласты — материалы, структура которых формируется путем введения полых заполнителей;
• сотопласты — с регулярно повторяющимися полостями правильной геометрической формы, которые получают литьем стенок или их прессованием без вспенивания;
• волокнистые — материалы, структура которых образована переплетением синтетических волокон.
Содержание газовой фазы в пено- и поропластах в зависимости от способа ее введения, свойств полимерной матрицы и метода переработки может достигать 98%, что позволяет регулировать плотность материала в широких пределах: от плотности полимера до плотности газовой фазы (плотность воздуха — 1,3 кг/м3).
Свойства пенопластов
Свойства пенопластов определяются, прежде всего, свойствами полимерной основы, объемом и характером распределения газовой составляющей.
Плотность и пористость. Пористость и средняя плотность пенопластов являются одним из основных показателей, характеризующих их свойства. Эти характеристики обусловлены относительным содержанием полимерной и газовой фаз, видом полимера, характером пористой структуры: геометрической формой и размерами пор, соотношением замкнутых и сообщающихся пор.
По значению средней плотности пенопласты подразделяются на легкие (ρ=5...50 кг/м3), средние (ρ=50...150кг/м3), плотные (ρ=150...400 кг/м3). Полимерные теплоизоляционные материалы, производимые в настоящее время для строительных целей, обладают плотностью в пределах от 10 до 250 кг/м3).
Структура промышленных пенопластов характеризуется полифракционным распределением пор: форма, размер пор, толщина межпоровых перегородок колеблются в широких пределах. Наиболее равномерной мелкоячеистой структурой характеризуются пенопласты на основе термопластов, получаемых по прессовой технологии. Для заливочных пенопластов характерна вытянутостъ пор в направлении вспенивания, что определяет анизотропию их свойств в разных направлениях. Структуру и плотность пенопластов можно регулировать, меняя содержание порообразователя, вводя дополнительно поверхностно-активные вещества, эмульгаторы, наполнители и т.д.
Физико-механические показатели. Прочностные показатели пенопластов зависят от вида полимера, на основе которого получен материал, и от его плотности. Мелкопористые пенопласты с преобладанием закрытых пор отличаются большей прочностью, чем крупнопористые и материалы с сообщающимися порами, произведенные из одного и того же полимера.
Особенностью прочностных свойств пенопластов, как и всех полимеров, является отклонение как от свойств идеально упругих тел, для которых характерна (в соответствии с законом Гука) пропорциональность напряжения и деформаций, так и от свойств идеально вязких жидкостей, для которых напряжение пропорционально скорости деформаций. При сжатии у пенопластов отсутствует хрупкое разрушение и четко выраженная характеристика прочности. Поэтому изучение сжатия пенопластов сводится к анализу их деформативности. Чаще всего показатель прочности при сжатии определяют при 10% деформации.
В зависимости от значений модуля упругости пенопласты разделяют на жесткие и эластичные. К жестким относятся материалы, имеющие прочность при сжатии при 10% деформации более 0.15 МПа (фенолформальдегидный пенопласт (ФФП), жесткий пенополиуретан (ППУ), экструзионный пенополистирол (FinC) и др.), к эластичным — менее 0,01 МПа (пенополиэтилен (ПП), эластичный ППУ, пенокаучук). Полужесткие пенопласты характеризуются промежуточными показателями прочности.
Теплофизические свойства. Одним из важнейших свойств пенопластов является теплопроводность, которая значительно ниже, чем у минеральных теплоизоляционных материалов, и составляет 0,023...0,052 Вт/(м·К), что делает их наиболее эффективными материалами для тепловой зашиты. Теплопроводность пенопластов зависит от средней плотности, вида полимера, размера и типа пор, от природы газа, заполняющего поры. Для каждого пенопласта существуют оптимальные значения средней плотности, отклонения от которых приводят к повышении) теплопроводности. При чрезмерном снижении средней плотности возрастет количество крупных и сообщающихся пор, следовательно, увеличивается перенос тепла конвекцией, т.е. повышается λ. При увеличении ρср снижается общая пористость, что также приводит к повышению λ. Природа газа, заполняющего поры, оказывает существенное влияние на теплопроводность: λвоздуха=0,023, а λСО2 = 0,019 Вт/(м К).
Теплостойкость и температура применения пенопластов зависят, прежде всего, от вида полимера, применяемого для их изготовления. Пенопласты на основе термопластичных полимеров (полистирол, полиэтилен и др.) при повышении температуры из твердого состояния переходят в эластичное со значительными деформациями. Их можно применять при Тэкс <60...75оС. Пенопласты на основе термореактивных полимеров (фенолформальдегидные, мочевиноформальдегидные, полиуретановые и др.) являются значительно более теплостойкими (Тэкс ≈ 150...200оС). Однако при достижении предельных температур начинается процесс термоокислительного распада и деструкции.
Огнестойкость (горючесть) пенопластов зависит от вида полимерной матрицы. Различают горючие (сгораемые) материалы, которые самостоятельно поддерживают горение в течение более 1 мин (полистирол); трудносгораемые (самозатухаюшие) при вынесении из пламени тлеют, а затем затухают (поливинилхлорид).
Отношение к действию воды. Одним из важнейших свойств пенопластов является их способность противостоять действию влаги.
Водопоглощение пенопластов характеризуется отношением количества поглощенной влаги к обшей площади, кг/м2, или к объему образца (объемное), %. Минимальные значения водопоглощения характерны для прессовых пенопластов.
Гигроскопичность (сорбционная влажность) пенопластов может колебаться в значительных пределах и зависит, прежде всего, от вида полимера, характера и размера пор, влажности среды. Минимальные значения характерны для экструзионного пенополистрола, максимальные — для карбамидных поропластов.
Наибольшей паропроницаемостью характеризуются пенопласты с открытыми сообщающимися порами, наименьшей — имеющие плотную поверхностную пленку (экструзионный пенополистирол и напыляемый пенополиуретан).
Эксплуатационная стойкость. Эксплуатационная стойкость полимерных теплоизоляционных материалов определяется способностью противостоять разрушающему воздействию климатических факторов: знакопеременных температур, солнечной радиации, влажности, окислительному действию кислорода воздуха, биологическим воздействиям и т.д.
При длительном воздействии повышенных температур, ультрафиолетового излучения, кислорода воздуха, механических и других факторов в пенопластах происходят процессы старения (термическая, механическая, фотохимическая, биологическая деструкции). Эти процессы вызваны образованием свободных радикалов, разрывом макромолекул, т.е. деполимеризацией, и, как следствие, образованием микротрещин, а затем и макротрещин.
Главным фактором, определяющим долговечность полимерных материалов, является энергия связи между атомами макромолекул, на величину которой можно влиять, регулируя плотность сшивки молекул, изменяя рецептуру композиций. Основным методом повышения эксплуатационной стойкости является применение стабилизаторов — веществ, блокирующих процессы деструкции. В настоящее время нет единых методов стабилизации, как нет и одинаковых стабилизирующих всществ для всех полимеров. Однако, существуют некоторые общие приемы стабилизации: подавление цепных реакций деструкции, акцентирование низкомолекулярных продуктов деструкции, управление процессом распада и т.д.
Для каждого процесса старения также применяют свои стабилизаторы: химические акцепторы, антиоксиданты, светостабилизаторы, фунгициды и т.д. Стабилизаторы вводят в полимер на стадии его получения, так и при приготовлении сырьевой композиции для конкретных условий применения.
Полистирольный пенопласт
Полистирольный пенопласт (ГОСТ 15588-86 «Плиты пенополистирольные. Технические условия») является наиболее распространенным полимерным теплоизоляционным материалом. Это обусловлено рядом его несомненных достоинств: он доступен по цене, нетоксичен, прост в изготовлении, сырье недефицитно. Это термопластичный полимер, поэтому в настоящее время пенопласт на его основе получают как с применением повышенного давления, так и беспрессовыми методами.
Таблица 13.2 - Технические характеристики беспрессового пенополистирола
Экструзионный пенополистирол
Мировой опыт доказал исключительную практичность и эффективность применения экструзионного пенополистирола (ПС) (ГОСТ 32310-2012 «Изделия из экструзионного пенополистирола XPS теплоизоляционные промышленного производства, применяемые в строительстве. Технические условия») в качестве теплоизоляционного материала в гражданском и промышленном строительстве.
Производство отечественного экструзионного пенополистирола марки «Пеноплэкс» освоено с 1998 г. в г. Кириши Ленинградской обл., а затем под маркой «Экстрален» в г. Реж Свердловской обл., «Экстрол» — в г.Екатеринбурге заводом экструзионных материалов и многих других.
Полученный материал обладает равномерной структурой, состоящей из мелких, полностью закрытых ячеек с размерами 0,1...0,2 мм.
Сырьем для получения экструзионного пенополистирола служат порошок или гранулы полистирола различных марок, в качестве вспенивателей используют газы, органические порофоры, минеральные газообразователи, легкокипящие жидкости (смеси легких фреонов и диоксид углерода СО2). Количество вспенивающих агентов составляет 4...5 массовых частей на 100 частей полимера. При экструзии вводят также различные добавки: красители, пластификаторы, антипирены и другие вещества, позволяющие получить пенопласты с требуемыми свойствами (эластичные, окрашенные, слабогорючие и т.д.).
Экструзионный пенополистирол обычно получают с использованием газообразных вспенивателей. Вспенивающий агент (сжиженный газ) при помощи насоса высокого давления впрыскивается в зону смешения экструдера, где осуществляется его равномерное распределение в расплаве полимера. Выходя из экструдера, расплав в смеси с газом попадает в зону низкого давления (атмосферного), происходит его активное вспенивание (увеличение объема). Фильера формующей головки имеет щелевой зазор, формирующей выходящий расплав в виде листа. Толщина изделия регулируется шириной зазора и скоростью отвода листа. После изготовления плит в ячейках происходит быстрое замещение остатков вспенивателя окружающим воздухом.
Характеристики экструзионного пенополистирола:
Плотность, кг/м3......................................................................35...50
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м К)..............................0,028...0,032
Прочность при сжатии, МПа, при 10% деформации............0,25...0,70
Прочность при изгибе, МПа...................................................0,4...0,7
Коэффициент паропроницаемости, мг/(м ч Па) 0,014...0,018
Водопоглощение за 24ч. (но объёму), % 0,1...0,2
Долговечность, лет..................................................................50
Температура применения. оС..................................................-50...+75
Стойкость к огню в зависимости от от марки Г4-Г1
Особенностью экструзионного пенополистирола является низкая паропроницаемость, в 40 — 70 раз меньше, чем у обычного. Во избежание отсыревания стен требуется дополнительное кондиционирование жилых помещений.
К числу инновационных ТИМ, называемых еще теплоизоляцией третьего тысячелетия, специалисты относят так называемую отражающую изоляцию. Чтобы было понятно, в чем ее инновационность, необходимо заглянуть в физику процесса. Теплота переносится за счет теплопроводности, конвекции и излучения. Теплопроводность имеет природу теплового движения атомов и молекул вещества. Эти частицы движутся тем с большей скоростью, чем выше температура. Механизм передачи в этом случае таков: более быстрые частицы, сталкиваясь с более медленными, передают им часть кинетической энергии. При этом быстрые остывают, медленные нагреваются. Конвекция (от латинского convectio - принесение, доставка) - явление переноса теплоты за счет механического передвижения жидкости, газа или сыпучих твердых тел от более горячих участков к более холодным. Излучение, или лучистый теплообмен, - это один из видов электромагнитного излучения, которое возникает при наличии в системе разности температур. Этим оно отличается от радиочастотного, ультрафиолетового, гамма-излучения, которое возникает и в отсутствие разности температур. Лучистый теплообмен обеспечивается в основном невидимой инфракрасной частью солнечного спектра. Интенсивность теплопередачи путем теплопроводности и конвекции пропорциональна температуре, а лучистый поток пропорционален четвертой степени температуры. Это очень важно знать вот почему: при повышении температуры в два раза количество теплоты, переносимое теплопередачей или конвекцией, возрастает также в два раза, а вот количество излучаемой теплоты - в 16 раз! Чтобы выполнить теплоизоляцию с наибольшей эффективностью, необходимо выявить, посредством какого из трех перечисленных механизмов происходит основная потеря теплоты. Как правило, это обусловлено лучистым теплообменом. Установлено, что при комнатной температуре на долю теплопроводности и конвекции приходится по 30% от общего теплового потока, а на долю лучистого теплообмена - 40%. При повышении температуры доля теплоты, приходящаяся на лучистый теплообмен, как уже отмечено, резко возрастает. Соответственно, падает значимость первых двух механизмов. Отсюда следует: нужен ТИМ, который подавлял бы возможность нагретого тела излучать теплоту. И такие ТИМ были изобретены. Они получили общее название "отражающая теплоизоляция", то есть ТИМ, способные отражать электромагнитные волны в инфракрасном диапазоне. С недавних пор их начали изготавливать в промышленных масштабах, в том числе и в нашей стране.
Первым в России появился «Пенофол» "Завод "ЛИТ", г. Переяславль- Залесский). Он представляет собой рулонный материал шириной до 1,5 м и толщиной от 3 до 20 мм из вспененного полиэтилена, на одну или обе стороны которого наклеена алюминиевая фольга. Именно она, отполированная до зеркального блеска, и является отражающим элементом этого материала.
Следует добавить, что пенофол не только теплоизолирует объект, но и является гидроизоляцией, а также пароизоляцией. И, кроме того, защищает помещение от проникновения радиоактивного газа радона - основной ныне в жилых помещениях причины радиоактивного заражения.
Технические характеристики фольгированного пенофола. Виды материала.
Состоит из основы, в виде вспененного полиэтилена, поры которого запечатаны и заполнены воздухом на 90%, она может отличаться толщиной и плотностью;
Алюминиевой фольги, которая крепится к основе термическим способом, у нее высокая степень отражения тепла, для повышения эффекта ее полируют, фольгированный слой толщиной 20 мкм.
Утеплитель используют как основной материал при утеплении, так и в качестве дополнения в теплоизоляции.
Сфера применения фольгированного утеплителя:
Для утепления стен в помещениях внутри и снаружи. Это жилые, административные, промышленные здания; детские учреждения, больницы, поликлиники, склады, магазины и т.д.
При строительстве помещений с повышенным содержанием пара и тепла (бани, сауны).
При теплоизоляции трубопроводов, канализационных и вентиляционных труб.
При изоляции промышленных холодильников, машин, перевозящих замороженные продукты.
При утеплении автомобилей, вагонов железнодорожного транспорта.
Для большей отдачи тепла отопительных батарей.
При утеплении полов и изоляции крыш.
При утеплении балконов, лоджий, веранд
Прежде чем использовать пенофол, разберемся в положительных и отрицательных сторонах материала. Надо заметить, что положительных моментов значительно больше.
Сравнительная таблица Пенофола с другими утеплителями
| Материал | Требуемая толщина |
| Пенофол тип В, установленный с двумя воздушными прослойками | 4 мм |
| Кирпич глинянный | 672 мм (2,5 кирпича) |
| Кирпич силикатный | 840 мм (3,5 кирпича) |
| Керамзитобетон | 490 мм |
| Газобетон | 384 мм |
| Минеральные маты | 67 мм |
| Пенополистирол | 46 мм |
Плюсы и минусы теплоизолирующего материала
Преимущества
экологически чистый материал, так как полиэтилен и фольга используются для упаковки продуктов;
высокая способность к отражению тепла;
не впитывает влагу;
не пропускает шум;
он не горит и способен к самозатуханию;
не портится грызунами;
прост в применении, для его монтажа не нужны специальные инструменты, достаточно иметь ножницы;
удобный в перевозке, маленькая толщина позволяет сматывать его в рулон и перевозить любым транспортом;
тонкий в сравнении с другими материалами;
отражает вредное воздействие радиации.
Недостатки
К недостаткам пенофола относятся три пункта:
мягкий материал, прогибается при надавливании, на него нельзя наносить штукатурку или клеить обои;
при работе с пенофолом нужен специальный клей;
снаружи его употребляют только как дополнительный материал.
Разновидности типов пенофола
Существует несколько разновидностей фольгированного пенофола. Каждый из них предназначен для определенного вида работ.
Тип А - фольга наносится на одну сторону основной поверхности, используется как дополнительный материал при утеплении стен снаружи или внутри помещения, для изоляции труб.
Тип В - фольгой покрыты обе стороны основного слоя, используется как основной изоляционный материал при утеплении перегородок, перекрытий между этажами.
Тип С - фольгой покрыта одна сторона, на другой - самоклеющийся состав, сверху него - пленка, защищающая от склеивания внутри рулона, применяется в местах, к которым трудно подобраться, и в плохих условиях.
Тип ALP - пенофол с использованием ламинированного слоя, когда сверху алюминия приклеивают полиэтилен, применяется в сельском хозяйстве для утепления коровников, курятников, теплиц.
Тип R и M - с одной стороны рельефное фольгирование.
Тип Супер NET - для изоляции сетей.
Тип AIR - для изоляции воздуховодов.
На строительном рынке встречается Пенофол - 2000, который отличается низкими техническими характеристиками, особенно уступает в прочности.
Технические характеристики, размеры и вес рулона утеплителя
Большой разбег температурных параметров: от -60° до +100°.
Отражающий эффект доходит до 97%.
Толщина от 3 и до 10 мм. Есть пенофол толщиной в 40 мм, предназначенный для работы в северных районах.
Водопоглощение % - от 0,7 до 0,35.
Предел прочности при сжатии, МПа - 0,035.
Паропроницаемость - 0,001 мг/мчПа.
Теплопроводность от 0,037 до 0, 052 Вт/мс.
| Наименование | тип A | тип B | тип C | AIR | 2000 тип A | 2000 тип B | 2000 тип C | тип AL-P | Супер NET |
| Температура применения, °C | от -60 до +100 | ||||||||
| Коэффициент теплового отражения поверхности, %, не менее | 97 | ||||||||
| Коэффициент оптического отражения поверхности, %, не менее | 90 | - | |||||||
| Коэффициент теплопроводности, λ, при 20 °C, не более Вт/м °C | |||||||||
| в сухом состоянии | 0,037-0,038 | 0,048-0,049 | 0,042 | ||||||
| - в условиях эксплуатации А | 0,037-0,038 | 0,049-0,050 | 0,043 | ||||||
| - в условиях эксплуатации Б | 0,037-0,038 | 0,050 | 0,043 | ||||||
| Коэффициент теплоусвоения (при периоде 24 часа), s, Вт/м °C | 0,45-0,51 | 0,44-0,48 | |||||||
| Коэффициент паропронициаемости, не более, мг/мч Па | 0,001 | ||||||||
| *Сопротивление теплопередаче, R0 (в зависимости от толщины), м2 °C/Вт | 1,14-1,36 | - | 1,07-1,26 | 1,3-1,5 | |||||
| Динамический модуль упругости, Ед, МПа | |||||||||
| под нагрузкой 2 кПа | 0,26-0,39 | 0,26-0,40 | |||||||
| под нагрузкой 5 кПа | 0,72-0,77 | ||||||||
| Относительное сжатие, ед | |||||||||
| под нагрузкой 2 кПа | 0,03-0,9 | 0,04-0,10 | |||||||
| под нагрузкой 5 кПа | 0,12-0,20 | 0,13-0,23 | |||||||
| Индекс снижения приведенного уровня ударного шума, дБ | 20 | ||||||||
| Удельная теплоемкость, C0, кДж/кг °C | 1,95 | 1,95-2,00 | |||||||
| Расчетное массовое отношение влаги в материале, w, в условиях эксплуатации, % : | |||||||||
| А | 2 | ||||||||
| Б | 10 | 2-5 | |||||||
| Группа горючести | Г1 | ||||||||
"МагнофлексR" (ООО "Завод полимерных материалов", г. Люберцы) - материал, подобный пенофолу. К сожалению, клей для приклеивания алюминиевой фольги используется американский, зато он позволяет приклеивать изоляцию при температуре ниже 0 град. Цельсия. Поскольку между пенополиэтиленом и клеевым слоем вставлена специальная мембрана, не позволяющая клеевому слою мигрировать в поры пены, возрастает срок хранения материала без потери клеящих свойств. Производится магнофлекс четырех типов:
A - дублирован алюминиевой фольгой с одной стороны;
B - дублирован алюминиевой фольгой с двух сторон;
C - дублирован алюминиевой фольгой с одной стороны и клеящимся слоем с антиадгезионной пленкой - с другой;
L - дублирован металлизированной полиэтилентерефталатной (лавсановой) пленкой с одной стороны.
Кроме того, изготавливают отражающую изоляцию и предприятия ПКП "Ресурс" (алюфон), "Стройтермоизоляция" (фольгопласт), "УралПластик" (экофол, пенотерм). Используют в России и импортные материалы, аналогичные пенофолу. Один из них - "Полифом", производимый японской корпорацией "Фурукава" (кстати, именно она первой начала изготавливать ТИМ этого вида). В настоящее время "Фурукава" строит в России завод по производству полифома.
Состав, свойства и преимущества пенополиуретана
Какие бывают пенополиуретаны и где они используются? Преимущества жесткого ППУ для теплоизоляции зданий и коммуникаций. Что необходимо знать о напыляемой теплоизоляции? Также рассмотрим приготовление ППУ из промышленных компонентов и рассчитаем стоимость 1 м2 теплоизоляции.
Определение
Пенополиуретан – перспективный синтетический утеплитель, состоящий из затвердевшей полимерной пены, который по качеству превосходит большинство современных аналогов.
Пенополиуретан – это синтетическое вещество ячеистой структуры из группы газонаполненных пластмасс, широко применяемое в строительстве. Отличается минимальной теплопроводностью, экологичен, долговечен и прост в применении.
Состав, марки и ГОСТы
Вспененный пенополиуретан (ППУ) получают путем смешивания двух жидких полимеров: полиола и полиизоцианата. Застывшая пена содержит в своих ячейках до 90% газа, что обеспечивает высокие теплоизоляционные качества ППУ. В зависимости от их пропорции и наличия антипиреновых добавок, конечный продукт различается по структуре, техническим характеристикам и области применения.
Мягкий и эластичный поролон используется как наполнитель для мебели и бытовых изделий. Марки поролона имеют разную плотность (от 5 до 40 кг/м3) и жесткость:
| Маркировка | Жесткость | Максимальная нагрузка кг/см2 |
| ST | Стандартный | 60-100 |
| HL | Жесткий | 80-120 |
| HS | Мягкий | 60-120 |
| EL | Повышенная жесткость | 60-100 |
| HR | Высокоэластичный | 100-120 |
| CMHR | Высокоэластичный, пожаробезопасный Специального назначения | 100-120 |
За исключением последней марки, поролоны относятся к сильногорючим веществам по ГОСТ 30244, по ГОСТ 30402 – к легковоспламеняемым, по ГОСТ 12.1.044 – к дымоообразующим и токсичным при горении. По этим причинам поролон в строительстве не используют.
ППУ с антипиреновыми добавками называется жестким пенополиуретаном. Он отличается повышенной плотностью (30-86 кг/см3), в готовом виде теряет эластичность, зато обладает массой других преимуществ. Применяется в строительстве для тепло- и шумоизоляции, а сверхплотные виды (от 70 кг/см3) используются для гидроизоляции в фундаментах зданий и на прочих поверхностях.
Строительный ППУ готовят из двух компонентов: полиола (компонент А) и изоцианата (компонент Б). Изоцианат служит основой химического процесса и его состав не меняется, а полиолы применяют различные, что влияет на скорость вспенивания, плотность и горючесть. По ГОСТ 307302-2006 ППУ относится к классу горючести Г3 (самозатухающий, трудновоспламеняющийся, трудносгораемый) и рекомендован для тепловой изоляции зданий и трубопроводов.
Как теплоизоляционный материал ППУ прост в изготовлении и его можно смешать на месте, а компоненты для пенополиуретана купить и доставить на стройку зачастую выходит дешевле, чем везти готовый продукт.
При наличии профессионального пеногенератора высокого давления и соблюдения пропорций компонентов, такой ППУ ничем не уступает заводскому. Пену можно напылять на различные поверхности или делать сэндвич-панели.
Формы выпуска ППУ
Химическая промышленность вырабатывает следующие виды ППУ:
Поролон – в рулонах и матах;
Пенополиуретан жесткий – в листах, панелях и литых скорлупах;
Пенополиуретан жидкий – в виде напыляемого покрытия.
Технические характеристики пенополиуретана
Для стандартной теплоизоляционной ППУ-панели средней плотности свойственны следующие характеристики:
| Характеристика, единица измерения | Значение | Комментарий |
| Прочность на сжатие с деформацией до 10%, МПа | 0,46 | Отличный показатель, для сравнения у пенобетона коэффициент равен 0,4-1,2, у пенополистирола (ППС) 0,06, у минваты 0,002 МПа. |
| Объемный вес (плотность), кг/м3 | 45-60 | Сверхлегкий материал, у минваты плотность равна 150-250, у пенобетона 250-400 кг/м3. |
| Усадка, мм/м | - | Усадка застывшей пены не обнаружена. |
| Теплопроводность, Вт/м*К | 0,021 | Минимальная, ниже чем у аналогов: ППС – 0,035-0,042, минвата – 0,035-0,6, пенобетон – 0,08-0,13 Вт/м*К. |
| Морозостойкость, циклов | 1000 | Очень высокий показатель. |
| Водопоглощение, % | 2 | Отличное значение среди аналогов: пенобетон 15-20%, ППС 0,5-1,5%. |
| Паропроницаемость, мг/м*ч*Па | 0,001 | Практически абсолютная пароизоляция. У ППС показатель 0,002-0,005, у минваты 0,29, у пенобетона 0,23. |
| Огнестойкость | Г3 | Трудновоспламеняемое самозатухающее вещество. |
| Стоимость руб./м2 | 300-1800 | Цена на ППУ-панели зависит от толщины и защитных слоев (бумага, фольга, оцинкованная сталь и проч.) |
| Звукоизоляция | Высокая | Аналогична ППС, превосходит пенобетон и минвату. |
| Токсичность (экологичность) | Нетоксичен | Не выделяет вредных соединений, пыли, не имеет запаха. Применяется в пищевых холодильниках. |
| Срок службы, лет | 50 | Один из самых долговечных видов теплоизоляции. |
Уникальные качества
Высокая адгезия (сцепление) с большинством поверхностей. ППУ напыляют на бетон, металл, дерево, кирпич, стекло;
Монтаж без крепежных элементов;
Отсутствие «мостиков холода» при бесшовной теплоизоляции;
Антикоррозийная защита труб и металлоконструкций;
Возможность изготовления теплоизоляционных «скорлуп» заданной формы путем прессования жидкого ППУ;
Работа в температурном диапазоне от -200 до +200оС;
Инертность к большинству кислот, щелочей и почвенных солей.
Жидкий пенополиуретан позволяет заполнять трещины и межстенные пространства, где невозможно проложить другую изоляцию. За счет легкого веса и адгезионного фактора он не утяжеляет конструкции и укрепляет их.
Минусы
Разрушается под действием ультрафиолета и нуждается в изоляции от солнечных лучей. Это вполне решаемый вопрос, современный ассортимент сэндвич-панелей предусматривает любые покрытия для листового ППУ.
Пену наносят только на сухую и теплую поверхность, что ограничивает его применение на открытых стройплощадках в зимний период.
ППУ не горит, но от высокой температуры может тлеть, что сказывается на прочности теплоизоляции. Для котельных, бань и саун не рекомендуется.
Несет ли пенополиуретан вред для здоровья? Готовый продукт безопасен для человека. В процессе смешивания и напыления изоляции необходимо соблюдать технику безопасности, работать в защитном костюме и только с проверенным оборудованием и сертифицированными реактивами.
Область применения
Вспененный пенополиуретан широко применяется в строительстве. Для наглядности можно отметить, что 10 см ППУ равнозначны 2 метрам кирпичной кладки. В холодильной промышленности и приборостроении такая эффективная и компактная теплоизоляция незаменима. Применяется в космической и ракетной промышленности, автомобилестроении и мебельном производстве.
Способы монтажа
Напыление теплоизоляционного покрытия из ППУ – быстрый и качественный способ монтажа. Для успешного напыления теплоизоляции необходимы:
Сухая чистая рабочая поверхность;
Отсутствие атмосферных осадков (дождь, снег, туман);
Ветер не сильнее 5 м/сек;
Температура рабочей поверхности от +10оС;
Температура смеси +18-25оС;
Толщина напыляемого слоя 3-5 см.
Работа проводится в защитном костюме и маске, в проветриваемом помещении, начиная с труднодоступных участков (трубы, люки вентиляции и т.п.). Напыляемый слой за один проход составляет около 15 мм, для надежного утепления поверхность обрабатывают несколько раз.
Насыпная теплоизоляция
Теплоизоляция насыпная (ТН) - это частицы твердых тел, внутри которых есть пустоты, благодаря которым эти частицы обладают низкой теплопроводностью. Если такими частицами засыпать полость в стене здания, то стена будет теплой. Давними примерами ТН являются древесные опилки, которыми утепляют нижние венцы бревенчатых домов, верховой торф. В настоящее время в качестве ТН используют дробленый керамзит, пеностекло, пенополистирол в виде вспененных гранул.
Вспученный вермикулит используется в нашей стране в объемах значительно меньших, чем того заслуживает, в то время как в Канаде и США является едва ли не основным видом ТН. На российских предприятиях этот материал производится в небольших количествах. Исходное сырье - вермикулит - представляет собой чешуйчатый минерал, содержащий большое количество связанной воды. При нагревании до 800 град. Цельсия вода вспучивает эти чешуйки, а упругость их обеспечивает сохранение рыхлости слоя вспученного вермикулита даже при сильном сжатии и, следовательно, хорошие теплоизоляционные свойства. Сыпучесть вспученного вермикулита обеспечивает возможность его засыпки в полости сложной формы как при новом строительстве, так и при реконструкции, ремонте. В сыпучем состоянии его рекомендуют использовать для теплоизолирования полов, межэтажных перекрытий, чердаков, в колодцевой кирпичной кладке. В отличие от таких сыпучих ТИМ, как, например, керамзит, вспученный вермикулит после уплотнения на 20 - 25% переходит в упруго-сжатое состояние, при котором силы трения о стенки конструкции и друг о друга начинают превосходить дополнительные уплотняющие воздействия сжатия, и материал становится несжимаемым. Вспученный вермикулит не дает усадки, биологически стоек, не горит. Срок его эксплуатации не ограничен. Наряду с использованием индивидуального вспученного вермикулита применяют его смеси с цементом для выполнения теплоизоляционных штукатурок. Наиболее известной из таких смесей является VERMIX ("Слюдяная фабрика", г. Санкт-Петербург).
Предназначена она для утепления с одновременным выравниванием внутренних и внешних стен из кирпича, бетона. После высыхания поверхность штукатурки из этой смеси защищают шпатлевкой на основе цемента и окрашивают. Выпускают VERMIX и с большой долей цемента. Такая смесь предназначена для выравнивания и утепления бетонных оснований под укладку напольной керамической плитки, паркета, линолеума, ковровых покрытий.
Несгораемый "минпласт" и другие материалы
Отметим также, что сравнительно недавно из вспученного вермикулита в смеси с неорганическим связующим (жидкое стекло с отвердителем - мелом) способом горячего прессования ООО "Научно-производственная фирма "Техснаб" (г. Петрозаводск) начало изготавливать вермикулито-силикатные плиты "МИНПЛАСТ А", используемые в качестве конструкционно-огнезащитно-отделочно-теплоизоляционного материала.
Плиты выпускают марок "МИНПЛАСТ А-700" и "МИНПЛАСТ А-800" плотностью 700 и 800 кг/м3 соответственно. Плиты изготавливают длиной от 500 до 2440 мм с интервалом 100 мм, шириной от 500 до 1220 мм, с таким же интервалом и толщиной от 20 до 30 мм с интервалом 5 мм и от 10 до 20 мм с интервалом 2 мм. Внешний вид - жесткие прямоугольные плиты с ровной поверхностью от белого до светло-серого цвета с просматриваемой мелкодисперсной структурой. Теплопроводность плит при 25оС равна 0,14 - 0,16 Вт/м К, разрушающее напряжение при сжатии не менее 2 МПа, при изгибе не менее 4,5 МПа. Плиты не только не горят, но и способны спасать от пожара. Так, если плиту толщиной 50 мм нагревать с одной стороны в течение 2,5 ч до 1100оС (предельная температура, до которой можно нагревать эти плиты), с другой стороны температура будет не выше 100оС. Вследствие такого уникального противостояния огню плиты "МИНПЛАСТ А" в основном используют для огнезащиты помещений, которые не должны сгореть ни в коем случае, - банковских хранилищ, серверных центров, котельных, электрощитовых и т.п.
Особенно перспективны гранулы, получаемые из композиций, составленных из жидкого стекла и глины (с некоторыми добавками, вводимыми в небольших количествах). Глина в таких композициях вспенивается при температуре значительно более низкой, чем индивидуальная глина, когда ее используют, например, для получения керамзита. По совокупности свойств такие гранулы близки к керамзиту.
Еще один вид ТН - микросфера силикатная. Материал представляет собой полые толстостенные сферы из алюмосиликатов. Эти сферы никто специально не изготавливает - они образуются при сгорании каменного угля некоторых месторождений и извлекаются из золы. Насыпная масса микросфер - 100 - 450 кг/м3, коэффициент теплопроводности - 0,08 Вт/м К, диаметр шариков - 20 - 600 мкм. Это очень сыпучий материал, поэтому он компактно укладывается в полостях, предназначенных для засыпки. Наряду с использованием в качестве ТН микросферы применяют и как заполнитель в легких бетонах, сухих строительных смесях, в композициях на основе полиуретанов, эпоксидов. В настоящее время рядом организаций проводятся исследования, направленные на модификацию микросфер. В частности, гидрофобизирование и металлизация придают им теплоотражающие свойства. Один из таких материалов, разработанный во ВНИИ экспериментальной физики (г. Саров), получил название полигран.
Дары природы
Диатомит - природный минерал, представляющий собой скелеты древних диатомитовых водорослей. Насыпная плотность диатомита не более 400 кг/м3, коэффициент теплопроводности не более 0,11 Вт/м·К, диаметр частиц не более 0,2 мм. Диатомит так же как и алюмосиликатные микросферы, сыпучий материал, поэтому может быть использован в качестве насыпной теплоизоляции. Но пока диатомит используется в первую очередь для получения сухих строительных смесей, теплоизоляционных кирпичей, называемых пенодиатомитовыми.
Еще одним природным материалом, из которого изготавливают ТН, является перлит - горная порода вулканического происхождения. По химическому составу это алюмосиликат, содержащий воду. При нагревании до 900 - 1000 оС вода отщепляется от основного вещества, вспучивает его. Так, перлит переходит во вспученный перлит - тот материал, который пригоден для применения в качестве насыпной теплоизоляции. Используют его преимущественно в виде измельченной массы с размером частиц от 0,1 до 5 мм, называемой вспученным перлитовым песком. Насыпная масса этого песка - 50 - 250 кг/м3, коэффициент теплопроводности - 0,04 - 0,09 Вт/м К, температурный интервал возможного применения - от -200 до +900оС. Слой этого материала практически любой толщины высокопаропроницаем. Вспученный перлит биостоек, химически инертен, разумеется, не горит. Более того, он используется в производстве сухих смесей, предназначенных для выполнения огнезащитных штукатурок на стальных и бетонных строительных конструкциях. Важной особенностью вспученного перлитового песка является то, что его с помощью специальных установок можно задувать в любые закрытые полости, куда не удается поместить другие теплоизоляционные материалы. За это свойство его называют еще задувным теплоизоляционным материалом. При задувке перлитового песка в конструкциях выявляются щели, не видимые при визуальном осмотре. Применяют вспученный перлитовый песок и для изготовления теплой штукатурки. Слой такой штукатурки толщиной в 3 см эквивалентен по теплоизоляционным свойствам кирпичной стене толщиной около 15 см. Еще более эффективным теплоизоляционным материалом вспученный перлитовый песок становится после гидрофобизирования.
Эковата выпускается в виде мягких хлопьев, в том числе затаренных в мешки, а также в виде матов.
Технология изготовления: газетная макулатура измельчается, перемешивается со смесью порошкообразных химикатов и упаковывается в целлофановые или бумажные мешки размером 103×53×19 см и весом 15-17 кг. Плотность эковаты в мешках 140-160 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,045-0,049 Вт/(м×К).
Эковата является экологическим чистым, а также достаточно огнестойким, влагостойким и биостойким материалом, что позволяет широко использовать ее в качестве теплоизоляционного материала в слоистых ограждающих конструкциях стен, покрытий и перегородок.
Кроме того, эковата может применяться путем нанесения на изолируемую поверхность в виде жидкого состава с использованием типовых выдувных устройств компрессорного или центробежного типа. Производительность компрессорной установки около 800 кг/ч, она может подавать смесь на высоту до 30 м и на расстояние до 150 м. Центробежные установки менее мощные. Их производительность порядка 600 кг/ч, а расстояние подачи смеси почти вдвое меньше, чем у компрессорных.
Наиболее применяемый состав К-30, состоящий из эковаты и клея КМЦ. Он может применяться для теплоизоляции стен производственных и жилых помещений, школ, спортивных залов, театров, студий звукозаписи и др. Подходит К-30 и для теплоизоляции крыш под гидроизоляцию.
«К-30» может успешно применяться и в качестве жидких обоев. Толщина слоя в этом случае составляет 0-55 мм. Плотность полученного покрытия составляет 50-70 кг/м3, а коэффициент теплопроводности 0,045 Вт/(м×К).
Свеженанесенное покрытие из эковаты можно разровнять валиком или придать ему декоративный рельеф. Высохшие поверхности можно красить или покрывать следующим слоем изоляции.
Промышленное производство эковаты организовано в Москве, Московской области, Чебоксарах, Канаше и других районах России. За рубежом эковата применяется более чем 50 лет (США, Канада, Финляндия и другие страны).
Области применения ТИМ на основе макулатуры
Способ нанесения «классической» эковаты
Состав и область применения теплоизоляционных красок
В состав теплоизоляционных красок, кроме воды, акриловой дисперсии и наполнителей входят добавки, на основе перлита, стекловолокна, пеностекла, а также керамических микрогранул.
Теплоизоляционная краска корунд характеристики температура
Внимание: Краска наносится на поверхность слоем, толщиной 2-4 мм, что вполне достаточно, чтобы заменить несколько десятков миллиметров традиционного утеплителя.
· Краска позволяет нанести материал на поверхность равномерным слоем. Кроме этого, технология нанесения краски позволяет утеплять самые неудобные места, которые утеплить традиционными способами не представляется возможным.
· По густоте, они напоминают густую пасту белого или серого цвета. Такую краску легче наносить с помощью распылителя, что обеспечит более равномерный слой.
Внимание: Чем толще слой краски, тем эффективнее теплоизоляция. Срок службы теплоизоляционного слоя составляет от 12 до 40 лет, а условия эксплуатации определяются температурным режимом от -70ºС до +260ºС.
Их можно использовать:
· Утепление фасадов зданий.
· Утепление труб от промерзания.
· Утепление систем коммуникации, газопроводов, паропроводов, систем кондиционирования.
· Внутренняя и внешняя теплоизоляция жилья.
· Утепление автотранспорта.
· Защита систем теплоснабжения от потерь тепла.
· Утепление подвалов.
· Использование в производстве сельхозпродукции.
· Утепление различных емкостей.
· Утепление оборудования промышленного применения.
Как видно из списка, применять теплые краски можно практически во всех сферах народного хозяйства, при этом, теплые краски могут с успехом конкурировать с традиционными способами утепления.
Преимущества применения теплых красок:
· Способность выдерживать высокие температуры.
· Устойчивость к атмосферным воздействиям.
· Устойчивость к ультрафиолету.
· Краска обладает низким коэффициентом теплопередачи.
· Долговечность покрытия.
· Высокая степень адгезии ко всем известным материалам.
· Покраска не требует применения специального оборудования, кроме распылителя.
· Высокая устойчивость к механическим нагрузкам.
· Высокая степень пожароопасности.
· Возможность теплоизоляции труднодоступных мест.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 1692; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!