2.История происхождения экструдированного пенополистирола

Изобретение экструдированного пенополистирола принадлежит американцам. Около 50-ти лет назад при помощи усовершенствованной технологии иностранным учёным удалось создать мелкоячеистый материал с равномерной структурой. Технологические особенности производства экструдированного пенополистирола заключаются во введении вспенивающих реагентов в полистирол. Первоначально для получения экструдированного пенополистирола брали фреоновые вещества. Некоторые европейские производители уже отказались от подобных компонентов, мотивируя своё решение тем, что фреоны разрушают озоновый слой планеты. Россия тоже желает сохранить чистоту воздуха в атмосфере, поэтому в производство изделий из экструдированного пенополистирола планирует постепенно вводить безфреоновые системы вспенивания на основе углекислого газа.

Материал получают путем смешивания гранул полистирола при повышенной температуре с последующим выдавливанием из экструдера и введением вспенивающего агента. В качестве вспенивающего агента использовались последовательно - жесткие фреоны, смеси жестких и мягких фреонов, мягкие фреоны и, наконец, безфреоновые системы на основе СО₂. Переход от жестких фреонов к безфреоновым вспенивателям определяется повсеместной борьбой с производством и применением фреоносодержащих материалов, поскольку доказано, что фреоны приводят к разрушению озонового слоя стратосферы земли. В настоящее время некоторые европейские страны - участники Монреальского соглашения - такие, как Германия, Австрия, Швейцария, Чехия и Скандинавские страны, полностью запретили применение фреоносодержащих теплоизоляционных материалов. С начала 1999 г. две фирмы - The Dow Co (США) и BASF AG (Германия) - начали перевод своих производств на безфреоновый вспенивающийся агент и представили на рынке экологически чистые экструдированные пенополистиролы - соответственно STYROFOAMБ^ТМ А и Styrodur  C. К середине 1999 г. полностью перевел свое производство на CO₂-содержащий вспениватель и поставляет только экологически чистые материалы.

Наряду с нулевой капиллярностью и пренебрежимо малым водопоглощением (менее 0,2 об.%), экструдированный пенополистирол (благодаря своей структуре) обладает необычайно высокой прочностью на сжатие, а также стабильными теплоизоляционными характеристиками, значительно превышающими средние значения большинства других изоляционных материалов (теплопроводность - 0,03 Вт/м К). Он морозостоек и долговечен, химически устойчив (за исключением органических растворителей, безводных кислот и бензина) и не подвержен гниению. Может приклеиваться горячим битумом[2]. 

3.Свойства экструдированного пенополистирола

Закрытая ячеистая структура материала обеспечивает незначительное изменение теплопроводности во влажных условиях, которая может варьироваться в пределах 0,001-0,002 Вт/(м К), что позволяет с успехом применять экструдированный пенополистирол в конструкции подвалов в качестве наружной теплоизоляции без дополнительной гидроизоляции.Проведенные испытания показали, что экструдированный пенополистирол сохраняет свои теплоизоляционные свойства после 1000 циклов замораживания-оттаивания. При этом изменение термического сопротивления не превышает 5%.

Предел прочности при сжатии зависит от толщины и плотности.

Не так давно были разработаны новые разновидности пенополистирола, в которых удалось сильно снизить горючесть за счет введения в материал более эффективных антипиренов, что позволило отнести получившиеся виды к группе трудногорючих материалов.

Стандартные марки различаются между собой теплотехническими характеристиками, средней плотностью и прочностью при сжатии. По заказу возможно производство и других марок. Например, производится специальная марка, которая имеет тисненую поверхность, улучшающую адгезию, что позволяет эффективно применять клеевые и штукатурные составы. Для облегчения укладки и предотвращения образования мостиков холода плиты выпускаются с разными конфигурациями кромок: прямоугольные, с выбранной четвертью и <шип-паз>.

Экструзионный пенополистирол легко обрабатывается (хорошо режется, легко поддается подгонке с использованием обычного ножа) и чрезвычайно прост в монтаже. Работать с ним можно при любых погодных условиях.

При выборе клеевых составов следует руководствоваться указаниями изготовителя относительно их пригодности для склеивания пенополистирола.

Экструзионный пенополистирол обладает достаточно высокой химической стойкостью по отношению к большинству используемых в строительстве материалов. Некоторые органические вещества, включая те, что содержат растворители, средства для защиты древесины, каменноугольную смолу и ее производные (креозол, и т.д.), разбавители для красок, а также общеупотребимые растворители (ацетон, этилацетат, нефтяной толуол, уайт-спирит, и т.д.), могут привести к размягчению, усадке и даже растворению плит.

Рекомендуется использование адгезивов, не содержащих в своем составе всех вышеперечисленных веществ.

Плиты можно хранить на открытом воздухе в оригинальной упаковке, но при этом их необходимо предохранять от воздействия солнечного света для предотвращения разрушения верхнего слоя плит.

Высокие теплотехнические характеристики экструдированного пенополистирола позволяют использовать его для теплоизоляции ограждающих конструкций, в частности, при решении следующих задач:

• Изоляция "мостиков холода";

• Изоляция фундамента, стен подвалов и подземных сооружений;

• Внутренняя теплоизоляция стен;

• Теплоизоляция фасадов зданий мокрого типа с последующим нанесением на теплоизоляционные плиты штукатурки или других облицовочных материалов;

• Теплоизоляция зданий изнутри, с последующей отделкой сухой штукатуркой, гипсокартоном, деревянными панелями, и др. ;

• Изготовление сэндвич-панелей.

Возможно также применение экструдированного пенополистирола при монолитном домостроении.

Перед заливкой бетона для перекрытия вдоль наружной поверхности бетонной плиты выкладывают ряд теплоизоляционных плит. Плиты с шероховатой поверхностью обеспечивают хорошее сцепление бетона со штукатуркой, а также могут быть использованы в вертикальных конструкциях (оконных проемах, парапетах, балконах), где обеспечат необходимую адгезию с клеями и материалами.

В развитых странах экструдированный пенополистирол применяется достаточно широко (около 5% всего рынка теплоизоляционных материалов), причем производство с каждым годом увеличивается. В настоящее время на Западе его производят около 15 компаний, общим количеством более 5 млн. м³.

Экструдированный пенополистирол, благодаря улучшенным эксплуатационным характеристикам, имеет более широкую сферу применения, нежели полистирольный пенопласт. Ему под силу даже такие задачи, как утепление стен подвалов и цокольных этажей, подверженных капиллярному подсосу грунтовых вод и непосредственному контакту с талыми и атмосферными водами.

Производится экструдированный пенополистирол (ЭППС) из того же сырья, что и обычный пенопласт (ПСБ). Оба материала имеют схожие параметры теплопроводности. Но по другим свойствам, в частности, водопоглощению и механической прочности материалы существенно различаются. Все дело в принципиально разных технологиях производства.

ПСБ изготавливают из предварительно вспененных гранул полистирола (шарики пенопласта), которые спекают при помощи термоудара в специальных формах, после чего полученный массив разрезают на плиты.

ЭППС производится методом экструзии (выдавливания) из однородной вязкой массы, представляющей собой смесь расплавленных гранул полистирола и вспенивающего агента. Из головки экстраудера выходит лента с постоянным сечением, которая затем разрезается на плиты нужного размера. Поскольку данный материал формируется из однородного сырья, то его структура состоит из замкнутых ячеек; ЭППС не крошиться как простой пенопласт, а его поверхность покрыта герметичной коркой. ЭППС практически непроницаем для пара и имеет ничтожное водопоглощение. Кроме того, благодаря мелким ячейкам и отсутствию пустот между ними, экструдированный пенополистирол обладает сравнительно высокой прочностью.

Существует несколько марок ЭППС, отличающихся прочностью на сжатие: 200, 250, 300, 500, 700 кПа. Последняя, самая твердая марка, применяется при строительстве промышленных объектов. В частном домостроительстве в основном используются плиты с прочностью 200, 250 и 300 кПа, в отдельных случаях может применяться более прочный материал ( максимум 500 кПа). Показатель прочности на сжатие ЭППС находится в прямой зависимости от плотности. Один кубометр этого материала может весить 28-45 кг.

ЭППС и ПСБ имеют различную структуру, по которой эти материалы легко отличить. И все-таки для исключения возможности подмены одного материала другим ЭППС подкрашивают в массе розовым, зеленым, желтым, голубым или серым цветом. По цвету также можно отличить и производителя эксрудированного пенополистирола.

По теплоизоляционным характеристикам ЭППС превосходит обычный пенопласт. Коэффициент теплопроводности этого материала в зависимости от марки находится в пределах 0,029-0,040 Вт/(м•К). Водопоглощение ЭППС в пределах 0,5-1,5%, что позволяет данному утеплителю сохранять свои термоизоляционные параметры даже во влажной среде.