Пенополистирол: свойства и применение¶
Пенополистирол — это лёгкий пористый полимерный материал, получаемый из стирола, состоящий из закрытых ячеек, заполненных воздухом. Относится к классу термопластичных пенопластов. Благодаря низкой теплопроводности, малому весу и невысокой стоимости широко применяется в строительстве как теплоизоляция. Материал выпускается в виде плит, а также в виде крошки, из которой формуются блоки и детали.
¶Состав и производство
Пенополистирол получают из мономера стирола (винилбензола) путём полимеризации. Сырьё — гранулы полистирола, которые вспенивают при нагреве паром или горячим воздухом. Вспениватель, как правило, пентан, испаряется, гранулы увеличиваются в объёме в 20–50 раз и заполняются воздухом. Затем гранулы выдерживают в бункерах, после чего прессуют в формы или экструдируют.
Различают два основных способа производства:
- Беспрессовой (EPS) — гранулы вспенивают, сушат, затем запекают в блоки, которые режут на плиты. Такой пенополистирол имеет шарообразную ячеистую структуру и часто называется «вспененный полистирол».
- Экструзионный (XPS) — полистирол расплавляют, вводят вспениватель и продавливают через экструдер. Получается однородная структура с закрытыми ячейками монолитного вида. Такой материал прочнее и обладает более низким водопоглощением.
В России оба вида производятся на крупных заводах, в том числе в Подмосковье, Сибири и на Урале. Крупнейшие производители — «Пеноплэкс», «ТехноНИКОЛЬ», «Урса».
¶Основные свойства
| Свойство | Значение (типичное) |
|---|---|
| Плотность | 15–50 кг/м³ (EPS), 25–45 кг/м³ (XPS) |
| Теплопроводность | 0,032–0,044 Вт/(м·°C) |
| Водопоглощение | 1–4 % (EPS), до 0,4 % (XPS) |
| Прочность на сжатие | 0,08–0,25 МПа (EPS), 0,2–1 МПа (XPS) |
| Рабочий диапазон температур | −60…+80 °C |
| Горючесть | Г1–Г4 (материалы группы горючести) |
Низкая теплопроводность обусловлена тем, что до 98 % объёма материала — это воздух, заключённый в мелких ячейках. Воздух практически не проводит тепло, а мелкие ячейки препятствуют конвекции.
¶Преимущества и недостатки
К достоинствам пенополистирола относят:
- низкую теплопроводность и, как следствие, эффективную теплоизоляцию;
- малый вес — плиты легко резать и монтировать;
- устойчивость к влаге (особенно у XPS) и сохранение свойств при отрицательных температурах;
- биологическую стойкость — материал не гниёт, не поддерживает плесень и грибок;
- невысокую стоимость по сравнению с минеральной ватой или напыляемым утеплителем.
К недостаткам относят:
- горючесть — пенополистирол поддерживает горение и при пожаре выделяет токсичные продукты (цианистый водород, стирол, оксид углерода), поэтому в жилых зданиях его применяют в сочетании с противопожарной защитой (штукатурка, гипсокартон);
- паропроницаемость — материал не пропускает пар, что требует устройства вентиляции;
- хрупкость — EPS легко ломается по краям;
- привлекательность для грызунов — мыши и крысы могут устраивать в нём гнёзда;
- выделение стирола при нагреве выше 80 °C.
¶Области применения
Основная сфера применения пенополистирола — теплоизоляция зданий и сооружений:
- утепление фасадов (мокрый и вентилируемый фасад);
- изоляция фундаментов и цоколей (особенно XPS);
- утепление полов, чердачных перекрытий, кровель;
- теплоизоляция трубопроводов, холодильных камер, подвалов.
Пенополистирол также применяют в дорожном строительстве (в качестве утеплителя под основание дорог, для предотвращения пучения грунта), в судостроении и при производстве теплоизоляционных панелей, сэндвич-панелей, упаковки и одноразовой посуды. Вспененный полистирол используется как заполнитель в лёгких бетонах.
¶Пожарная безопасность
В России пенополистирол подлежит обязательной сертификации на горючесть. Плиты, применяемые в фасадных системах, как правило, должны иметь группу горючести Г1 (слабогорючие) с антипиреновой обработкой. Строительные нормы (СП 2.13130.2020) ограничивают применение незащищённого пенополистирола в высотных зданиях и объектах с массовым пребыванием людей.
¶Экология
Пенополистирол инертен к большинству химических веществ, не гниёт и не впитывает воду. При этом материал практически не разлагается в природе и накапливается в отходах. В ряде стран (например, в Германии) ограничивают его использование в фасадных системах. В России переработка пенополистирола развита слабо, хотя существуют предприятия, перерабатывающие отходы EPS в гранулы для повторного использования.
Источники:
- ГОСТ 15588-2014 «Пенополистирол вспененный. Технические условия»
- ГОСТ 30673-2020 «Пенополистирол экструзионный. Технические условия»
- СП 2.13130.2020 «Системы противопожарной защиты»
- Справочник «Строительные материалы» (под ред. В. А. Касаткина)
- Технические каталоги производителей «Пеноплэкс» и «ТехноНИКОЛЬ»