Пенополистирол – жёсткий материал с газонаполненной структурой, обладающий малым весом и низкой теплопроводностью. Именно эти отличительные свойства делают данный материал востребованным в строительной отрасли в качестве теплоизолятора.

Технология производства и состав

Для изготовления пенополистирола используют модифицированные гранулы стирола: полистирол, полидихлорстирол, другие сополимеры с различными мономерами. Для вспенивания и растворения стирольного сырья используют различные легкокипящие агенты: пентан, дихлорметан, петролейный эфир и другие углеводороды. Наполнение структуры обычного материала производится природным газом. Для повышения огнестойкости готовых изделий гранулы наполняют углекислым газом. Иногда используется технология вакуумного наполнения, в которой гранулы исходного сырья подвергаются вакуумной обработке. Кроме этих основных компонентов, при производстве пенополистирола используют антипирены, пластификаторы и наполнители. Некоторые производители в сырьё добавляют красители, чтобы готовая продукция отличалась по цвету от конкурентов.

Технология получения обычного пенополистирола заключается в растворении гранул стирола в полимерных компонентах и в последующем наполнении модифицированного сырья газом. В результате технических операций происходит многократное увеличение исходного сырья в объёме. Скорость и объём увеличения гранул регулируется и контролируется методом прогревания массы паром. Полученная масса формуется по блок-формам и спекается, образуя готовые изделия с однородной структурой равномерно расположенных гранул одинакового размера.

Техническая документация

Свойства, характеристики и другие технические условия производства плит и изделий из различного вида пенополистирола регламентируются следующими ГОСТами: 15588–2014; 56148–2014 (ЕН 13163:2009); 32310–2012 (EN 13164:2008).

Кроме этого, многие производители разрабатывают собственные технические условия, по которым выпускают новые или усовершенствованные виды пенополистирола и изделий из него.

Основные свойства

Высокие эксплуатационные свойства пенополистирола обуславливаются его структурой, состоящей из тонко-ячеистых гранул, которые прочно соединены друг с другом. Гранулы в разрезе имеют мелкопористую структуру, которая обеспечивает материалу высокую плотность и достаточную механическую жёсткость. При этом чем выше плотность, тем прочнее и жёстче будут изделия, а водопоглощение, паропроницаемость и гигроскопичность – ниже. Рассмотрим основные свойства пенополистирола, которые влияют на его высокую популярность применения в роли теплоизолятора:

  • Низкая теплопроводность достигается благодаря ячеистой структуре материала. К тому же внутри каждой гранулы находится газ, что также повышает теплоизоляционные характеристики. Коэффициент теплопроводности зависит от плотности: с повышением этого показателя увеличивается и теплопроводность пенополистирола.
  • Водопоглощение также зависит от плотности: чем выше показатель плотности, тем меньше воды впитывается в структуру материала.
  • Низкая паропроницаемость. Этот показатель не зависит от плотности материала и обычно не превышает 0,05–0,1 мг/(м×ч×Па).
  • Хорошие звукоизоляционные показатели.
  • Стойкость к биоповреждениям: искусственный материал не привлекает грызунов и птиц в качестве питательной среды, не подвержен воздействию грибков и прочих микроорганизмов.
  • Долговечность эксплуатации пенополистирола определяется следующим методом. Образцы выдерживаются в воде около 10 часов, после чего подвергаются охлаждению и нагреванию до -/+40 °C. Испытуемые образцы выдерживают минимум 60 таких циклов, что приравнивается к 60 годам эксплуатации. При этом, чем выше плотность, тем долговечнее будет материал.
  • Экологическая безопасность. Проведённые исследования современного пенополистирола доказывают, что при обычных условиях эксплуатации (при T от -40 до +11 °C) окисление стирола не происходит. Низкотемпературная фаза деструкции (окисление и выделение стирола в окружающий воздух) начинается при t не менее +65 °C. Термоокислительная фаза начинается температуре около +200 °C.

Огнестойкость

Противопожарным свойствам любого материала уделяется особое внимание. Температура воспламенения пенополистирола составляет от 210 до 440 °C и зависит от вида применяемых добавок. Немодифицированный пенополистирол относится к классу легко воспламеняемых материалов и его применение ограничено существующими нормативами противопожарной безопасности.

Для повышения огнестойкости и входа в группу материалов, разрешённых для применения в жилищном строительстве, при изготовлении пенополистирольных изделий в сырьё вводят антипирены. Такой материал получает индекс «С» в маркировке и считается самозатухающим. Также снижение горючести достигается применением углекислого газа для наполнения гранул.

Сфера применения

Одна из основных форм выпуска пенополистирола – плиты различной толщины, которые применяются в качестве наружной теплоизоляции строящихся и эксплуатируемых зданий жилого, общественного и промышленного назначения. Плиты могут применяться не только для утепления стен, но и в зависимости от плотности в качестве нагружаемой или ненагружаемой теплоизоляции полов, фундаментов, крыш различного угла ската, межэтажных и чердачных перекрытий, других строительных конструкций.

Кроме строительства, пенополистирол применяется в следующих целях:

  • Изготовление различной упаковочной и декоративной продукции.
  • Термоизоляция холодильных камер промышленного назначения, кондиционного оборудования.
  • В качестве утеплителя в трёхслойных конструкциях: сэндвич-панели, бытовки, контейнеры и так далее.
  • Производство мебели, игрушек, декоративных элементов и конструкций.

Виды и характеристики

В зависимости от способа изготовления, пенополистирол подразделяется на следующие виды:

  • Беспрессовый (EPS) – наиболее востребованный и применяемый вид. Отличается высокими эксплуатационными характеристиками, простой технологией производства и доступной ценой.
  • Прессовый. Дополнительная технологическая операция (прессование готовой смеси), делает материал более плотным, но увеличивает себестоимость продукции.
  • Экструдированный (XPS). Изготавливается без использования прессовальных установок, но полистирольная масса проходит через сопло специальной установки – экструдера.
  • Автоклавный – одна из разновидностей экструдированного материала, но вспучивание и спекание происходит в автоклавной камере.
  • Автоклавно-экструзионный. Этот вид пенополистиола ввозится из-за рубежа, так как отечественными производителями не выпускается.

Наиболее известными и применяемыми видами являются беспрессовый и экструдированный пенополистирол, которые выпускаются в формате плит, блоков, скорлуп для трубопроводов и других форм с покрытием или без такового.

Беспрессовый

Чаще всего из пенополистирола, производимого по беспрессовой технологии, изготавливают теплоизоляционные плиты (ППС). В зависимости от применяемой при изготовлении технологии, изделия подразделяют на три основных типа:

  1. Т – сформированные под воздействием высокой температуры;
  2. Р – резаные;
  3. РГ – резаные графитосодержащие.

Обратите внимание! Тип «Р» и «РГ» получают методом механического разрезания крупногабаритных блоков на плиты заданных размеров.

Подразделение плит на марки производится по средней плотности изделий. Выделяют следующие марки ППС: 10; 12; 13; 14; 15; 15Ф; 16Ф; 17; 20; 20Ф; 23; 25; 30; 35; 40; 45. Марки с индексом «Ф» предназначены для фасадного утепления под штукатурный слой.

Форма плит бывает двух типов:

•    А – с прямой боковой кромкой;
•    Б – с выбранной кромкой для бесшовного соединения.

Размерные характеристики представлены в таблице №1, все данные указаны в миллиметрах.

Таблица1

  Значение Интервал
Длина 500-6000 50
Ширина 500-2000
Толщина 10-500 5

Основные характеристики плит типа «Т» собраны в таблице №2, типа «Р» – №3, типа «РГ» – №4.

Таблица2

Таблица3

Таблица4

Экструдированный

Технология получения XPS имеет свои особенности. Плавление исходного сырья (чистых гранул полистирола) происходит в специальном аппарате – экструдере. Расплавленную массу вспучивают порофором или другим вспенивающим агентом. Для наполнения пор газом используются фреоны или изопентан. После прогрева до необходимой температуры, подготовленная масса выдавливается через фильерную головку, которая формует готовое изделие. Именно от вида головки экструдера зависит форма и геометрические параметры выпускаемой продукции.

Такая технология изготовления наделяет готовый материал замкнутыми порами средним размером порядка 90–100 мкм. Такая однородная структура при низкой плотности повышает теплоизоляционные и прочностные показатели, при этом снижает коэффициент водопоглощения изделий.

Экструдированный пенополистирол – оптимальный материал для утепления фасадов, фундаментов, подвалов, перекрытий и других поверхностей с высокими механическими нагрузками, в том числе, при постоянной повышенной влажности, в других экстремальных и неблагоприятных условиях. Кроме этого, XPS применяют для наполнения сэндвич-панелей, изготовления декоративных и фасонных элементов.

Основные характеристики представлены в таблице.

Характеристика Показатель
Прочность на сжатие, МПа 0,20
Прочность на изгиб, МПа 0,25
Водопоглощение, % по объему 0,4
Стойкость к огню ГЗ
Теплопроводность, Вт/(м×К) 0,033
Рекомендуемая температура эксплуатации, °C -100/+75
Основные размеры, см Толщина  2;3;4;5;6;8;10;12;15 
Ширина 60
Длина 120

Основные критерии для выбора качественного материала

Чтобы выбрать качественный материал из всего разнообразия предлагаемой продукции, в первую очередь необходимо брать во внимание следующие факторы:

  • Внешний вид: однородный цвет по всей поверхности, отсутствие сколов, расслоений, отслаивающихся гранул, механических повреждений.
  • Запах у пенополистирола, произведённого с соблюдением технологии, отсутствует. Если материал имеет явно выраженный химический запах, следовательно, была нарушена технология изготовления или не соблюдены условия и сроки хранения готовой продукции.
  • Структура пенополистирола плотная, с гранулами одинакового размера, плотно спечёнными между собой. Крошение материала (как у пенопласта) – явный признак некачественной продукции.
  • На плиты наносится логотип компании-изготовителя. Чаще всего упаковка производится в брендированный термоусадочный полиэтилен с указанием маркировки, технических характеристик и нормативного документа, согласно которому произведена данная продукция. Также к каждой партии прилагается сертификат соответствия.

Особенности монтажа

Общую технологию монтажа рассмотрим на примере использования плит пенополистирола для утепления фасада частного дома. В этом случае очерёдность выполнения работ следующая:

  • Подготовка поверхности стен: очистка от грязи или старого покрытия, заделывание шпаклёвкой или раствором трещин, сколов и других дефектов.
  • Следующий этап – обработка фасада глубоко проникающей грунтовкой с антисептическим и скрепляющим действием.
  • Плиты монтируются на высохшую поверхность при помощи клеевой смеси, предназначенной для работы с пенополистиролом или пенопластом.
  • Каждая плита выставляется по уровню, приклеивание осуществляется рядами, снизу вверх.
  • При необходимости подрезки плит, используется монтажный нож с лезвием необходимой длины.
  • Когда клей затвердеет, приступают к дополнительной фиксации, которая выполняется пластиковыми дюбелями с широкими шляпками. Обычно одна плита крепится при помощи пяти дюбелей – по одному посередине и в каждом углу.

Когда монтаж утеплителя закончен, приступают к защитной отделке. Это может быть как навесная фасадная система, так и обычная штукатурка. Если выбран вариант с нанесением штукатурки, предварительно необходимо выполнить армирование поверхности. Для этого на теплоизолятор наносится слой клея в 3–4 мм, который использовался для монтажа. Смесь наносится небольшими участками, пока она не застыла, в ней утапливается армирующая сетка из стекловолокна. Углы, дверные и оконные проёмы усиливаются двойным слоем сетки: выполняется нахлёст не менее 15 см. После полного высыхания армирующего слоя можно приступать к нанесению штукатурки любого типа.

Основные производители

На российском рынке представлен пенополистирол как отечественных, так и зарубежных производителей. Наиболее известными торговыми марками являются следующие бренды.

«Пеноплэкс» – российская торговая марка экструзионного пенополистирола. Компания одной из первых в России запустила собственные мощности по выпуску XPS. Сегодня производственные площадки ТМ «Пеноплекс» размещены в 8 городах РФ. Кроме теплоизоляционных материалов налажен выпуск декоративных и отделочных изделий.

«Технониколь» – крупнейшая международная компания, имеющая более 50 производственных площадок, размещённых в 7 странах. Российское отделение концерна производит целую серию XPS под торговой маркой «Технониколь Carbon»: Eco; Eco Fas; Eco SP; Prof; Prof Solid и другие.

Немецкий концерн BASF, выпускающий пенополистирол под ТМ Styrodur С – плиты зеленоватого оттенка. Основные типы продукции, которые поставляются в Россию – 2500 C; 2800 C; 2800 CS; 3035 CS; 3035 CN; 4000 CS; 5000 CS, которые отличаются прочностью на сжатие и высокой плотностью. Продукция отличается морозостойкостью (более 300 циклов), а расчётный срок службы составляет около 120 лет.

Итальянская компания Polimeri Europa входит в тройку европейских лидеров по объёмам производства пенополистирола. Производственные мощности расположены в Италии, Бельгии и Венгрии, которые выпускают более 100 тыс. тонн продукции в год.