Утеплитель вспененный полистирол: производство, свойства и технические характеристики

Пенополистирол и его виды

Утеплитель для труб из пенополистирола

Пеноплистирол – разновидность пенопласта. Исходное сырье – полистирол, но можно использовать также полидихлорстирол, полимонохлорстирол и другие сополимеры стирола. Технология изготовления проста: в полимерной массе растворяют газ, который наполняет гранулы стирола. Массу прогревают паром. Под действием температуры гранулы многократно увеличиваются, пока не заполняют пресс-форму.

Чаще всего в полистироле растворяют природный газ. Но если хотят получить пожаростойкий вариант, массу заполняют углекислым газом. Существует также вакуумный пенополистирол: при его производстве воздух или газ не нужен.

Готовый пенополистирол состоит из тонких ячеистых гранул. Внутри них содержатся микропоры, между ними – пустоты. Наличие многочисленных мелких полостей обеспечивает высокие теплоизоляционные свойства материала.

Характеристики пенополистирола определяет не только состав, но и способ изготовления.

Беспрессовый

Гранулы полимера высушивают, затем при +80 С вспенивают. Вспенивающим агентом служит изопентан. Операции повторяют дважды. Высушивают материал в форме, так как даже при хорошей плотности – до 37 кг/куб. м, он хрупок. Однако при его изготовлении требуется почти в 2 раза меньше изопентана, что обеспечивает доступную стоимость.

Беспрессовый пенополистирол чаще применяют для утепления строительных конструкций, чем труб. Поры в нем открытые, он чувствителен к влаге.

Прессовый

Подготовленное сырье закладывают в пресс-форму и нагревают до +120–145 С под давлением в 8–12 МПа. При этом частицы смеси спекаются между собой, а газообразователь выделяет газ. После охлаждения заготовку вынимают из пресс-формы и прогревают в камерах в течение 90–120 минут. Полимер при нагреве несколько размягчается и выделившийся газ равномерно распределяется по объему.

Прессовый материал обладает более высокими шумо- и теплоизоляционными качествами. Он относится к электроизоляторам и находит применение в электро- и радиопромышленности.

Экструдированный

Экструдированный пенополистирол

Экструдированный пенополистирол для трубопроводов – лучший вариант. Структура материала мелкоячеистая, очень равномерная, ячейки закрыты, поэтому утеплитель не боится воды. Он намного прочнее предыдущих вариантов и активно используется в строительстве.

В расплав полимера вносят вспенивающий агнат под давлением в 10–20 МПа. Расплав быстро охлаждают до +130–140 С и подвергают экструзии. Выпускают материал в виде плит и пленок и используют для теплоизоляции самых разных конструкций.

Технические характеристики

Больший интерес для теплоизоляции труб представляет прессовый и экструдированный пенополистирол. Его поры замкнутые, что заметно снижает влагопоглощение. Так как утеплять нужно трубопровод наружный, незащищенный от непогоды, это важное свойство.

Беспрессовый чаще используют для теплоизоляции стен, фундаментов, пола – конструкций, где его большая по сравнению с прессовым вариантом хрупкость и влагопоглощение имеет меньшее значение.

Характеристики пенопластового прессового, беспрессового и экструдированного утеплителя для труб приведены в таблице.

Параметр	Пенополистирол
	Беспрессовый (ПСБ)	Прессовый (ПС)	Экструдированный (ЭППС)
Плотность, кг/куб .м.	15–25	15–35	20–50
Прочность на сжатие, МПа	0,18–0,19	0,20–0,30	0,25–0,50
Теплопроводность, Вт/(м·0К)	0,037–0,052	0,02–0,055	0,03–0,04
Фотопоглощение за 24 часа, %	1,8–3	Не более 2	0,2
Паропроницаемость, мг/(м·ч·Па)	0,009–0,012	0,008–0,01	0,007–0,008
Морозостойкость, С	-65	-70	-70

Стойкость к плесени и грибкам зависит от типа материала. При высокой влажности и нарушении целостности пор возникают условия для размножения микроорганизмов. Специальные марки – ПС1, ПС4, ПВХ, обладают антисептическими свойствами.

Звукоизолирующими свойствами обладает только пенополистирол с закрытыми порами. Утеплитель ПСБ шум не поглощает.

Производство, свойства и технические характеристики

Утеплитель полистирол представляет собой полимер, имеющий газонаполненную структуру, формируемой из гранул, получаемых при переработке нефти. Материал производится способом расширения и дальнейшего спекания гранул, которые в процессе изготовления наполняются воздухом, увеличиваясь в 50 раз. Конечный продукт получает упругость, высокие изолирующие свойства, необходимую однородность. 98% готового изделия состоит из воздуха, для связей гранул между собой не используются химические связующие составы, а применяется только высокая температура.

Отличные технические характеристики позволяют широко использовать пластичный полимер для термоизоляции зданий, помещений, бытовой и промышленной техники:

• коэффициент теплопроводности – 0,028-0,034 Вт/м*К;
• прочность – 0,02-0,2 кг/см2;
• паропроницаемость – 0,015-0,019 кг*м/ч/Па;
• гигроскопичность – 0,4 – 4,0%;
• класс горючести – ГЗ;
• размер гранул – 2-8 мм;
• плотность – 15,0-50,0 кг/м3;
• температурный диапазон применения – от -50℃ до +75℃.

По сравнению с распространенным аналогом из минеральной ваты, утеплитель листовой пенополистирол имеет более низкий вес, коэффициент теплопроводности, более высокую плотность, механическую прочность. Благодаря своей структуре, он хорошо обрабатывается, ему можно придать любую форму с помощью простого ножа. Малый вес способствует простоте процесса крепления к вертикальным поверхностям, уменьшению дополнительной нагрузки на несущие конструкции, фундамент. Опущенный в воду лист из вспененного пластичного полимера набирает до 4% влаги, далее процесс впитывания прекращается. Низкая гигроскопичность исключает замерзание и разрушение под действием низкой температуры в зимнее время.

Лист из вспененного полимерного стирола толщиной 30 мм по степени теплопроводности равен следующим материалам:

• деревянная стена — 98 мм;
• пенобетон — 250 мм;
• кирпичная кладка — 425 мм;
• железобетон — 1065 мм.

Проведенные американскими учеными в 2004 году исследования показали, что грибок, плесень не образуются на поверхности изделия, а при обеспечении защиты от погодных факторов его срок службы составляет около 30 лет. Заказчиками проведения исследований выступали американские производители изделий из вспененного полимера. Во время эксплуатации утеплитель не становится источником неприятных, вредных запахов, не выделяет токсичные вещества. При его использовании не обязательна организация и монтаж пароизоляционного слоя, изменение температуры применения вызывает незначительные колебания размеров.

Отделка листами пенопласта фасада или внутренних стен не требует наличия мощного фундаментного основания, поэтому ими можно утеплять легкие дачные, загородные дома, имеющие в качестве опоры сваи или простой ленточный фундамент. Использование в дальнейшем совместно с изоляцией слоя штукатурки незначительно увеличивает внешний периметр здания, что дает возможность не проводить дополнительные работы по расширению кровельной системы.

При осуществлении монтажных работ и обработки пенопласта нет необходимости применять специальные защитные средства. Это обусловлено отсутствием раздражения, возникновения аллергических реакций, болевых ощущений при контакте изделия с кожей. Жестко связанные между собой пузырьки воздуха в оболочке из полимера не способны поглощать звуковые колебания, поэтому в качестве изолятора шума он не пригоден. Слой из плит большой толщины может гасить только вибрацию, передаваемую по строительным конструкциям.

Преимущества и недостатки

Одно из преимуществ – простота монтажа и плотность соединения

Очевидное преимущество материала – возможность придавать ему разную форму. Если теплоизоляция неплотно прилегает к конструкции, в ней нет смысла. Из пенополистирола изготавливают изоляцию необходимой формы и нужного объема.

Утеплитель трубный пенополистирол имеет и другие достоинства:

• очень низкая теплопроводность – любая марка гарантирует сохранение тепла, 12,5 см пенополистирола заменяет 53 см клееного бруса;
• пенопласт не гниет, не подвержен грибкам;
• материалы, используемые для трубного утеплителя, не боятся дождя, мороза, так как практически не впитывают воду;
• эксплуатируют скорлупу в температурном диапазоне от -70 до +65 С, температурная деструкция начинается при нагреве более +160 С;
• минимальный вес облегчает монтаж;
• срок эксплуатации варьируется от 40 до 60 лет – зависит в основном от действия солнечных лучей.

Недостатки утеплителя для труб связаны с особенностями полимерного материала:

• Все виды пенопласта в какой-то мере боятся солнечных лучей. Это влияет на длительность эксплуатации.
• Материал обрабатывается антипиренами, но остается горючим. Специальные огнестойкие марки тоже горят, но температура возгорания у них выше – +490 С.
• При горении пенополистирол выделяет вредные вещества. Риск отравления высокий.
• Пенополистирол в некоторой степени устойчив к действию кислот и щелочей. Однако концентрированные растворы, растворители, и даже большинство красок разрушают структуру материала. Окрашивать теплоизоляцию запрещается.

Недостатки ПС или ПСБ ограничивают область применения. Чаще пенополистирол используют для изоляции наружного трубопровода.

Недостатки материала

Утеплитель из полистирола имеет некоторые недостатки, которые нужно учитывать при выборе и монтаже:

• подверженность воздействию солнечного света, ультрафиолетового излучения;
• разрушительное воздействие многих растворителей, спиртов;
• слабая горючесть;
• снижение эксплуатационных характеристик при воздействии погодных факторов;
• восприимчивость к механическому воздействию, износу;
• несовместимость с деревянными поверхностями, конструкциями;
• обязательная защита с помощью штукатурки, гипсокартона или стеновых панелей.

Вспененный полимер плохо переносит прямые солнечные лучи, ультрафиолетовое излучение, дождь, ветер, снег. Под их воздействием он теряет свои свойства: прочность, упругость. Некоторые виды лаков, красок, растворителей, спиртов, продуктов перегонки нефти разрушают структуру пенопласта или могут растворить его. Во время монтажа и эксплуатации нужно исключить воздействие этих веществ во избежание проведения повторных работ для организации защитного слоя.

Благодаря включению в состав небольшого количества антипиренов, пенопласт слабо подвержен горению. При воздействии открытого огня он плавится, но не поддерживает процесс горения. Если все наружные участки слоя полимерной изоляции закрываются штукатуркой, стеновыми панелями или облицовочным кирпичом, то риск возникновения возгорания является минимальным. Гораздо лучше пенопласт переносит низкую температуру: многократное замораживание никак не изменяет его технических особенностей.

Пенополистирол имеет рыхлую структуру, поэтому разрушается при трении или механическом воздействии. Из-за низкой паропроницаемости пенопласт нежелательно крепить к деревянным поверхностям и элементам конструкции. С течением времени древесина под воздействием влаги начинает разрушаться под воздействием грибка, плесени, что приводит к ухудшению конструктивных элементов. При правильном монтаже, обязательной защите полистирола с помощью штукатурки или стеновых панелей, срок службы материала может достигать 30 лет.

Особенности изготовления утеплителя для труб из пенополистирола

Скорлупа с каналом для греющего кабеля

Утеплитель из пенополистирола для труб вырезают нагретой струной из плит полимера. Это сборный цилиндр из 2 или 4 сегментов с разным радиусом изгиба. Цилиндр для колодца собирают из 8 сегментов. На краях половинок формируют шипы и пазы. Для дополнительной фиксации используют клей или скотч.

• Используется скорлупа для изоляции труб с температурой поверхности до +80 С. Если между теплоизоляцией и трубой установить дополнительную прокладку, допускается теплоизолировать трубы с температурой поверхности до +110 С.
• Пенополистирольная оболочка для наружного трубопровода обрабатывается составами для защиты от ультрафиолета.
• Минимальный диаметр окружности сегмента – 17 мм, максимальный – 1220 мм. Стандартная длина – 1 м.
• Возможно выполнение скорлупы на заказ по индивидуальным размерам. В некоторых модификациях в толще материала формируют желобок для нагревающего кабеля.

Для теплоизоляции внутренних труб используют ПСБ. Для наружных – прессованный или экструдированный пенополистирол.

Сферы применения

Пенополистирольные плиты применяют для утепления самых разных объектов:

• теплоизоляция внутреннего и наружного водопровода, отопления, в том числе и магистрального;
• утепление фундамента, кровли, стен;
• изготовление бытовых и промышленных холодильников, рефрижераторов;
• защита от промерзания – дорог, площадок, подземных магистралей;
• упаковка для хрупких и ценных предметов;
• производство изотермических вагонов и фургонов.

Варианты с высокой плотностью являются самыми прочными и жесткими теплоизоляторами. Их используют как конструкционный материал.

Преимущества и недостатки утеплителя из ППС

Скорлупа ППС для изоляции труб при бытовом и промышленном использовании имеет следующие преимущества:

Свойства и область применения утеплителя для труб из пенополистирола

Характеристики холодной и горячей воды, передаваемой по трубам, зависят от многих факторов. При большом расстоянии от источника до потребителя жидкость неминуемо охлаждается. При низких температурах это происходит так быстро, что простым увеличением нагрева задачу решить не удается. Утеплитель для труб из пенополистирола сохраняет температуру теплоносителя.

Пенополистирол и его виды

Пеноплистирол – разновидность пенопласта. Исходное сырье – полистирол, но можно использовать также полидихлорстирол, полимонохлорстирол и другие сополимеры стирола. Технология изготовления проста: в полимерной массе растворяют газ, который наполняет гранулы стирола. Массу прогревают паром. Под действием температуры гранулы многократно увеличиваются, пока не заполняют пресс-форму.

Чаще всего в полистироле растворяют природный газ. Но если хотят получить пожаростойкий вариант, массу заполняют углекислым газом. Существует также вакуумный пенополистирол: при его производстве воздух или газ не нужен.

Готовый пенополистирол состоит из тонких ячеистых гранул. Внутри них содержатся микропоры, между ними – пустоты. Наличие многочисленных мелких полостей обеспечивает высокие теплоизоляционные свойства материала.

Характеристики пенополистирола определяет не только состав, но и способ изготовления.

Беспрессовый

Гранулы полимера высушивают, затем при +80 С вспенивают. Вспенивающим агентом служит изопентан. Операции повторяют дважды. Высушивают материал в форме, так как даже при хорошей плотности – до 37 кг/куб. м, он хрупок. Однако при его изготовлении требуется почти в 2 раза меньше изопентана, что обеспечивает доступную стоимость.

Беспрессовый пенополистирол чаще применяют для утепления строительных конструкций, чем труб. Поры в нем открытые, он чувствителен к влаге.

Прессовый

Подготовленное сырье закладывают в пресс-форму и нагревают до +120–145 С под давлением в 8–12 МПа. При этом частицы смеси спекаются между собой, а газообразователь выделяет газ. После охлаждения заготовку вынимают из пресс-формы и прогревают в камерах в течение 90–120 минут. Полимер при нагреве несколько размягчается и выделившийся газ равномерно распределяется по объему.

Прессовый материал обладает более высокими шумо- и теплоизоляционными качествами. Он относится к электроизоляторам и находит применение в электро- и радиопромышленности.

Экструдированный

Экструдированный пенополистирол для трубопроводов – лучший вариант. Структура материала мелкоячеистая, очень равномерная, ячейки закрыты, поэтому утеплитель не боится воды. Он намного прочнее предыдущих вариантов и активно используется в строительстве.

В расплав полимера вносят вспенивающий агнат под давлением в 10–20 МПа. Расплав быстро охлаждают до +130–140 С и подвергают экструзии. Выпускают материал в виде плит и пленок и используют для теплоизоляции самых разных конструкций.

Технические характеристики

Больший интерес для теплоизоляции труб представляет прессовый и экструдированный пенополистирол. Его поры замкнутые, что заметно снижает влагопоглощение. Так как утеплять нужно трубопровод наружный, незащищенный от непогоды, это важное свойство.

Беспрессовый чаще используют для теплоизоляции стен, фундаментов, пола – конструкций, где его большая по сравнению с прессовым вариантом хрупкость и влагопоглощение имеет меньшее значение.

Характеристики пенопластового прессового, беспрессового и экструдированного утеплителя для труб приведены в таблице.

Параметр	Пенополистирол
	Беспрессовый (ПСБ)	Прессовый (ПС)	Экструдированный (ЭППС)
Плотность, кг/куб .м.	15–25	15–35	20–50
Прочность на сжатие, МПа	0,18–0,19	0,20–0,30	0,25–0,50
Теплопроводность, Вт/(м·0К)	0,037–0,052	0,02–0,055	0,03–0,04
Фотопоглощение за 24 часа, %	1,8–3	Не более 2	0,2
Паропроницаемость, мг/(м·ч·Па)	0,009–0,012	0,008–0,01	0,007–0,008
Морозостойкость, С	-65	-70	-70

Стойкость к плесени и грибкам зависит от типа материала. При высокой влажности и нарушении целостности пор возникают условия для размножения микроорганизмов. Специальные марки – ПС1, ПС4, ПВХ, обладают антисептическими свойствами.

Звукоизолирующими свойствами обладает только пенополистирол с закрытыми порами. Утеплитель ПСБ шум не поглощает.

Преимущества и недостатки

Очевидное преимущество материала – возможность придавать ему разную форму. Если теплоизоляция неплотно прилегает к конструкции, в ней нет смысла. Из пенополистирола изготавливают изоляцию необходимой формы и нужного объема.

Утеплитель трубный пенополистирол имеет и другие достоинства:

• очень низкая теплопроводность – любая марка гарантирует сохранение тепла, 12,5 см пенополистирола заменяет 53 см клееного бруса;
• пенопласт не гниет, не подвержен грибкам;
• материалы, используемые для трубного утеплителя, не боятся дождя, мороза, так как практически не впитывают воду;
• эксплуатируют скорлупу в температурном диапазоне от -70 до +65 С, температурная деструкция начинается при нагреве более +160 С;
• минимальный вес облегчает монтаж;
• срок эксплуатации варьируется от 40 до 60 лет – зависит в основном от действия солнечных лучей.

Недостатки утеплителя для труб связаны с особенностями полимерного материала:

• Все виды пенопласта в какой-то мере боятся солнечных лучей. Это влияет на длительность эксплуатации.
• Материал обрабатывается антипиренами, но остается горючим. Специальные огнестойкие марки тоже горят, но температура возгорания у них выше – +490 С.
• При горении пенополистирол выделяет вредные вещества. Риск отравления высокий.
• Пенополистирол в некоторой степени устойчив к действию кислот и щелочей. Однако концентрированные растворы, растворители, и даже большинство красок разрушают структуру материала. Окрашивать теплоизоляцию запрещается.

Недостатки ПС или ПСБ ограничивают область применения. Чаще пенополистирол используют для изоляции наружного трубопровода.

Особенности изготовления утеплителя для труб из пенополистирола

Утеплитель из пенополистирола для труб вырезают нагретой струной из плит полимера. Это сборный цилиндр из 2 или 4 сегментов с разным радиусом изгиба. Цилиндр для колодца собирают из 8 сегментов. На краях половинок формируют шипы и пазы. Для дополнительной фиксации используют клей или скотч.

• Используется скорлупа для изоляции труб с температурой поверхности до +80 С. Если между теплоизоляцией и трубой установить дополнительную прокладку, допускается теплоизолировать трубы с температурой поверхности до +110 С.
• Пенополистирольная оболочка для наружного трубопровода обрабатывается составами для защиты от ультрафиолета.
• Минимальный диаметр окружности сегмента – 17 мм, максимальный – 1220 мм. Стандартная длина – 1 м.
• Возможно выполнение скорлупы на заказ по индивидуальным размерам. В некоторых модификациях в толще материала формируют желобок для нагревающего кабеля.

Для теплоизоляции внутренних труб используют ПСБ. Для наружных – прессованный или экструдированный пенополистирол.

Сферы применения

Пенополистирольные плиты применяют для утепления самых разных объектов:

• теплоизоляция внутреннего и наружного водопровода, отопления, в том числе и магистрального;
• утепление фундамента, кровли, стен;
• изготовление бытовых и промышленных холодильников, рефрижераторов;
• защита от промерзания – дорог, площадок, подземных магистралей;
• упаковка для хрупких и ценных предметов;
• производство изотермических вагонов и фургонов.

Варианты с высокой плотностью являются самыми прочными и жесткими теплоизоляторами. Их используют как конструкционный материал.

Правильное утепление трубы пенополистиролом

Теплоизоляция труб, особенно большого диаметра – работа сложная. При небольшом объеме трубопровода с ней можно справиться самостоятельно. В других случаях нужно приглашать бригаду специалистов.

1. Выкапывают траншею глубиной до уровня промерзания почвы. Эти данные можно почерпнуть в справочнике.
2. На дно канавы утрамбовывают 10–20 см песка.
3. Трубы обрабатывают антикоррозийными составами и укладывают на дно траншеи так, чтобы между трубой и дном оставался зазор, равный толщине оболочки.
4. Для монтажа скорлупы нужно 2 человека: один поддерживает нижний сегмент, второй устанавливает верхний, плотно стыкует и фиксирует оболочку скотчем.
5. Угловые элементы вырезают ножом прямо на месте и закрепляют таким же образом.
6. Оболочку обрабатывают защитным составом или накрывают пленкой. Засыпают траншею.

Фиксация на клей считается менее надежной и занимает больше времени.