Теплоизоляционные материалы, рассматриваемые в данной статье, относятся в основном к материалам нового поколения, хотя не стоит забывать, что все новое — хорошо забытое старое (в какой-то мере).
Отражательные теплоизоляционные материалы
Алюминиевая фольга (альфоль).
Альфоль — высокоэффективный теплоизоляционный материал, который состоит из воздушных прослоек, разделенных листами алюминиевой фольги.В данной изоляции используется низкая теплопроводность неподвижного воздуха (0,02 Вт/мК) и высокая отражающая способность алюминиевой фольги, которая отражает до 95% передаваемого тепла.
Влияние лучеиспускания при передаче тепла через воздушную среду (прослойку) особенно проявляется при высоких температурах, так как 2/3 тепла передается лучеиспусканием, а 1/3 конвекцией и теплопроводностью. Когда воздушная прослойка разделена алюминиевой фольгой с низкой лучеиспускающей способностью, то передача тепла лучеиспусканием сильно уменьшается и осуществляется в основном путем конвекции и теплопроводности. При этом общее количество передаваемого тепла снижается примерно в три раза. А если заменить воздух в прослойке вакуумом, то можно было бы добиться снижения количества тепла, передаваемого конвекцией и кондукцией. Соответственно толщина воздушной прослойки влияет на количество передаваемого тепла. Воздушная прослойка, находящаяся в зоне высоких температур, должна быть более тонкой, а в зоне низких — более толстой. Оптимальная толщина равна 8-10 мм.Использование алюминия для теплоизоляции объясняется его низкой лучеиспускательной способностью, малой теплоемкостью, высокой стойкостью против коррозии и хорошей обрабатываемостью. При соприкосновении с воздухом на поверхности алюминия образуется тонкая пленка окисла, которая предохраняет его от дальнейших воздействий воздуха и незначительно увеличивает его лучеиспускание. Алюминий негорюч (температура плавления 652°С).
Историческая справка. Конструкции из алюминиевой фольги, кроме названия альфоль, имеет еще наименования: термофоль и термаль. Начало применения альфоля в Европе относится к концу 30-х гг. Он получил широкое распространение в судостроении (при строительстве крейсеров, броненосцев, береговых заградителей), железнодорожном транспорте, холодильной промышленности. В СССР алюминиевая фольга впервые была применена в 1932 г.
Для строительных конструкций выпускается бумажноальфолевая отражательная теплоизоляция. Она представляет собой ленту гофрированной бумаги, на гребни которой наклеена алюминиевая фольга. Ее объемный вес — 8 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,055 Вт/мК, предельная температура применения 550°С.
Газонаполненные (ячеистые) пластмассы-пенопласты (или поропласты) — органические теплоизоляционные материалы.
Теплоизоляционными пластмассами называются органические высокопористые материалы, получаемые из синтетических смол.
Газонаполненные пластмассы представляют собой двухфазные системы, состоящие из полимерной матрицы и равномерно диспергированной газовой массы.
По виду полимера их разделяют на термопластичные — на основе полимеров с линейной структурой (пенополистирол, пенополивинилхлорид, пенополиэтилен, пенополипропилен), и термореактивные — на основе полимеров с пространственной структурой (фенолформальдегидные, мочевиноформальдегидные, насыщенные полиэфиры, эпоксидные, полиуретановые). Бывают поропласты жесткие (предел прочности при сжатии при 50% деформации более 0,15 МПа), полужесткие и эластичные (предел прочности при сжатии менее 0,01 МПа).
Данная группа теплоизоляции стоит особняком среди традиционных строительных материалов, называясь «материалами нового поколения». У газонаполненных пластмасс низкая средняя плотность, высокие тепло- и звукоизоляционные свойства, повышенная ударопрочность. Среди недостатков можно отметить: пониженную огнестойкость, теплостойкость и температуростойкость (применение < 200°С). До конца не изучены такие свойства пенопластов, как биостойкость в процессе эксплуатации и процессы деструкции («старения»). Структура пор полистирольных и полиуретановых поропластов — тонкодисперсная и относительно урегулированная. Для феноловых поропластов характерна вытянутость ячеек в направлении вспенивания, что определяет анизотропию их свойств.
Соотношение числа открытых и закрытых пор в структуре поропласта определяет его физико-механические свойства, которые улучшаются с увеличением содержания закрытых ячеек (см. табл. 1).
Для поропластов: под прочностью (коэффициентом конструктивного качества) понимают отношение предела прочности к средней плотности материала. При использовании поропластов в элементах конструкций недопустимы значительные деформации, так как в условиях длительно приложенных статических напряжений у поропластов развиваются деформации ползучести. При больших нагрузках (0,4-0,45 о сж) ползучесть интенсивно развивается во времени. Характеристикой ползучести поропластов при длительном действиинапряжений служит модуль деформативности, равный отношению деформаций, полученных в начале нагружения образцов, к полным деформациям, возникающим под действием длительной нагрузки. С повышением температуры скорость развития деформаций ползучести поропластов резко возрастает.
Полистирольные и поливинилхлоридные поропласты имеют высокую атмосферостойкость.
Условия эксплуатации теплоизоляционных материалов в строительных конструкциях определяются типом конструкции и районом строительства. Периодическое увлажнение (увлажнение и высушивание попеременно) интенсивно снижает прочностные и упругие характеристики поропластов (до 40% в зависимости от вида полимерной основы), к снижению прочности приводит также циклическое замораживание-оттаивание (у полистирольных поропластов после 25 циклов испытаний снижение прочности при сжатии составляет 13-15%, у поливинилхлоридных — 2-15%, у фенольных — 22%).
Пенополистирол (стиропор).
Теплоизоляционный поропласт, получаемый вспучиванием полистирола при нагревании под действием газообразователя. Вспученный полистирол имеет вид гранулы размером 5-15 мм. Гранулят можно использовать в теплоизоляционных засыпках или в качестве легкого заполнителя для производства теплоизоляционных изделий с применением связующих. Но в основном из гранул полистирола формуют изделия. Это происходит под действием высоких температур за счет спекания гранул друг с другом.Изготовление пенополистирола состоит из двух этапов:
- 1) получение бисерного полистирола;
- 2) получение непосредственно пенополистирола и формование изделий.
Получение бисерного полистирола. В автоклав, снабженный мешалкой, заливают дистиллированную воду и раствор стабилизатора (сольвар), после чего мешалка работает 10-15 минут. Затем вливают нагретый жидкий стирол, перемешивают все компоненты, полученную жидкость охлаждают и вводят газообразователь изопентан. При перемешивании образуется эмульсия стирола в воде, ее обрабатывают паром под давлением 0,5 Мпа в течение 16-18 часов. Происходит процесс полимеризации, в результате которого из капель стирола образуются гранулы бисерного полистирола размером 0,5-1 мм. Его обезвоживают на центрифуге и сушат при 20°С до влажности не более 2%.
Далее бисерный полистирол обрабатывают паром (t= +90°C — +100°С) в барабанах. Под действием температуры он переходит в вязкопластичное состояние и происходит вспучивание полистирола газами, образующимися в результате разложения изопентана. Частично вспученный полистирол помещают в металлические формы с крышками и прогретые до t= +75°C — +85°С. Окончательное вспучивание гранул в формах и спекание их с образованием изделия производят в автоклавах или прогревом токами высокой частоты при t= +95°С - +120°С в течение 2-10 минут. Полученные блоки режутся разогретой проволокой на плиты.
Средняя плотность изделий составляет 25-45 кг/мЗ, коэффициент теплопроводности 0,025-0,04 Вт/мК, Пенополистирол имеет малую гигроскопичность — 0,05-0,2%, водопоглощение — не более 2-3% по объему. Предельно допустимая температура использования +60°С — +75°С; однако он может применяться в конструкциях, работающих при отрицательных температурах до -60°С...-75вС. Для повышения теплостойкости поверхности пенополистирольных изделий могут быть обработаны антипиренами.
Изделия из пенополистирола бывают в виде плит, блоков, скорлуп. Область применения пенополистирола различна: в холодильной технике, для изоляции транспортных средств, в строительстве — для термоизоляции стеновых панелей, перекрытий, подвалов, кровель, мостиков холода, резервуаров.
Производители: DOW Chemical (экструдированный пенополистирол Styrofoam) — плиты голубого цвета; BASF (экструдированный пенополистирол Стиродур) (Германия) — плиты зеленого цвета; Sirap Gema International (Бельгия) (экструдированный Пенополистирол Isofoam) — плиты желтого цвета. Фирма «Визер» (Австрия) — пенополистирольные плиты, получаемые беспрессовым способом из суспензионного вспенивающегося полистирола. Они выпускаются двух типов: ПСБ-С — с антипиреном и ПСБ — без антипирена. В зависимости от предельного значения плотности плиты имеют следующие марки: М15, М25, М35 и М50.
Отечественный производитель: ОАО «Концерн Стирол» г. Горловка, Донецкой области. Предприятие производит пенополистирольные плиты типа ПС-1 и ПС-4, изготавливаемые прессовым методом; предельно допустимая температура их использования - 60°С до +60°С (см. табл. 2). И термореактивный пенопласт марок ФК-20,ФК-40,ФК-20-А-20 и ФФ, который получают на основе фенолформальдегидной смолы. Пенопласты марки ФК-20 и ФК-40 выпускаются в виде шнура, пленки и плит; ФК-20-А-20, ФФ — в виде плит. Шнур и пленка ФК-20 , ФК-40 и ФК-20-А-20 представляют собой полуфабрикат, используемый для заполнения полостей изделий, куда он помещается в измельченном виде, а затем вспенивается. Предельно допустимая температура для плит ФК-20 —от 0°С до 120°С; для плит ФФ — -60°С до +150°С (см табл.З).
Пенополиуретан.
Теплоизоляционный поропласт, получаемый из полиэфирной смолы и специальных добавок, реагирующих с полимером и вспучивающих исходную смесь. Отвердение происходит при повышенной температуре. Пенополиуретан производят на автоматических установках непрерывного действия. Сначала в быстроходном смесителе приготавливают смесь полиэфирного полимера, диизоцианатов (вспенивающие вещества), катализатора, эмульгатора и воды. Смесь выливают на наклонную ленту конвейера, движущуюся со скоростью 3-5 м/мин, при взаимодействии диизоцианатов с гидроксильными группами полимера выделяется углекислый газ, вспучивающий массу. Вспучивание и набор начальной прочности происходят в течение 2-5 секунд. Затем пенополиуретановую массу режут и помещают в камеры тепловой обработки, где в течение 4-6 часов при t= +50°C...+150°C происходит окончательное отвердевание. Пенополиуретан бывает жесткий и мягкий (поролон). Жесткий выпускают в виде плит и блоков, мягкий в виде полотнищ и лент. Средняя плотность жестких плит — 60-200 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,02-0,05 Вт/мК, предел прочности при сжатии 0,2-2,5 МПа; средняя плотность эластичного материала 30-70 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,03-0,04 Вт/мК. У пенополиуретана малые водопоглощение и гигроскопичность, рабочий диапазон температур — -50°С — +150°С. В строительстве пенополиуретан используют для термоизоляции стен, перекрытий, подвалов, крыш, полов; а также в холодильной технике, для изоляции транспортных средств, специальное применение (под искусственными ледовыми покрытиями, под автомобильными дорогами для защиты от заморозков). Наряду с применением штучных изделий в конструкциях, пенополиуретан наносят на поверхности способом напыления и заливки непосредственно на месте производства работ.Пеноизол (мипора).
Представляет собой ультралегкий пенопласт, изготавливаемый из мочевиноформальдегидного и карбомидоформальдегидного полимера (КФП) путем поризации его пеной. Компонентами для его приготовления являются: техническая мочевина, формалин, глицерин, едкий натр. щавелевая кислота, алюмосульфонафтеновый пенообразователь. В варочном котле из исходных компонентов при t= 100°C в течение 4-5 часов приготавливают мочевиноформальдегидный полимер. Затем в смесителе получают пену и смешивают ее со свежеприготовленным полимером. Пеномассу разливают в формы и выдерживают в них при нормальных условиях в течение 4-5 часов. Затем изделия отправляют на сушку, которая длится 3 суток вначале при t= +30°C, затем +40°С — +150°С.Мипора является самым легким органическим материалом, средняя плотность 10-20 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,030 Вт/мК, водопоглощение 100%, температура применения не выше 110°С. Мипору выпускают в виде блоков. В основном область ее применения — изоляция изотермических вагонов и холодильников; возможно применение и для строительства (защита от увлажнения).
Пенофол.
Симбиоз двух видов изоляции. Представляет собой многослойный материал, состоящий из вспененного полиэтилена толщиной 5 мм и алюминиевой фольги толщиной 14 мкм. Эффект изоляции определяется как низкой теплопроводностью пенополиэтилена, так и высокими отражающими свойствами фольги.Применяется при температуре от -60°С до +110°С. Является одновременно гидро- и пароизолятором. Коэффициент теплопроводности 0,037 Вт/мК, коэффициент теплового отражения поверхности 90%, коэффициент оптического отражения поверхности 97%, удельный вес (при толщине 4 мм) 44-74 кг/м3, водопоглощение по объему 0,7-3,5%, паропроницаемость не менее 0,001 мг/мчПа. При использовании пенофола в качестве тепловой изоляции он располагается так, чтобы слой фольги был обращен к источнику тепла. Обязательным условием эффективности материала является наличие воздушного зазора не менее 20 мм от поверхности фольги до ближайшей поверхности.
Область применения: стены, крыши, мансарды, сауны, потолки, полы, устройства кондиционирования, холодильные камеры, изотермические пакеты, изоляция контейнеров.
Изготавливается в виде рулонов и бывает трех типов: А — пенополиэтилен + одностороннее покрытие алюминиевой фольгой; В — пенополиэтилен + двухстороннее покрытие фольгой; С — пенополиэтилен + одностороннее покрытие алюминиевой фольгой + клеевой слой с покровным материалом.
Gemafon
( производитель Sirap Gema International (Бельгия) — вспененный экструдированный полиэтилен. Используется преимущественно для акустической изоляции межэтажных перекрытий. Выпускается в рулонах, толщина 5 мм, коэфициент звукопоглощения 21 дБ, водопоглощение < style="font-weight: bold;">Таблица 1| Наименование | Средняя плотность, кг/м2 | Содержание в структуре, % |
| закрытых пор | открытых пор | твердой фазы | ||
| Пенополистирол | 20 | 95,8 | 2,8 | 1,4 |
| Пенополивинилхлорид | 70 | 92,2 | 1,8 | 6 |
| Пенополиуретан | 50 | 94,4 | 1 | 4,6 |
| Фенольный заливочный поропласт | 40 | 1,3 | 96,3 | 2,4 |
Таблица 2
| Наименование показателей | Нормы для марок |
| ПС-1-70 | ПС-1-100 | ПС-1-150 | ПС-1-200 | ПС-1-350 | ПС-4-40 | Пс-4-60 | |
| Плотность, кг/м3 | 70 | 100 | 150 | 200 | 350 | 40 | 60 |
| Разрушающее напряжение, мПа | 0,29 | 0,78 | 1,47 | 2,94 | 6,86 | 0,16 | 0,29 |
| Линейная усадка при t=60°C за 24 ч, % | 0,35 | 0,35 | 0,35 | 0,35 | 0,35 | 1 | 0,8 |
| Водопоглощение за 24 ч,% | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 9 | 9 |
| Теплопроводность, Вт/мК | 0,034 | 0,038 | 0,044 | 0,053 | 0,055 | 0,034 | 0,034 |
| Размеры плит.мм | 1700x2200x50 | 1700x2200x50 | 1700x2200x50 | 1700x2200x50 | 1700x2200x50 | 850x850x80 | 850x850x80 |
Таблица 3
| Наименование показателей | Нормы для марок |
| ФК-20 | ФФ |
| Плотность, кг/м3 | 0,17±0,02 | 0,21±0,02 | 0,17±0,02 | 0,21±0,02 |
| Предел прочности при сжатии кгс/см, | >8 | >10 | >8 | >10 |
| Водопоглощение за 24 ч,% | <0,2 | <0,2 | <0,2 | <0,2 |
| Линейная усадка,% | ||||
| при температуре: | ||||
| 120 °С | 1 | 1 | - | |
| > 150 °С | - | - | 1,3 | 1,3 |
| Размер плит | 420x420x60 | 420x420x60 | 420x420x60 | 420x420x60 |
[Источник]
Теплоизоляция. Часть I.
Смежные темы:
Ориентированно-стружечные плиты (ОСП)О пенобетоне и блоках из пенобетона
Актуальные ссылки:
Об эпине и эпине-экстра
Фитогормоны при климаксе у женщин
Сингониум
Как пить сок Нони
Комментариев нет:
Отправить комментарий