Рынок теплоизоляционных материалов нынче отличается большим разнообразием. Он предоставляет каждому мастеру широкие возможности для того, чтобы затрачивать меньше средств на отопление жилища и улучшить качество пребывания в нём. Среди всего многообразия значительно выделяется полимерная теплоизоляция, как обладающая лёгкостью, впечатляющей прочностью и малой теплопроводностью.
Назначением любого теплоизоляционного материала является повышение характеристик энергоэффективности. Этого можно достичь, предотвращая потери тепла из изолируемого объёма в холодное время года, и проникновение теплых масс извне в теплое время. Основой изготовления материалов для теплоизоляции является свойство молекул двигаться с минимальной скоростью в неподвижном и сухом воздухе, поскольку именно от скорости движения молекул и зависит способность передачи тепла. Разберемся, почему полимерная теплоизоляция является одним из наиболее эффективных видов энергосберегающих изоляций.
Виды и способы получения теплоизоляционных полимеров
Основой для данного вида теплоизоляционных материалов являются органические полимеры, которые нередко именуются как газонаполненные пластмассы. Такая термоизоляция в основном применяется в промышленности, в строительной отрасли, а также при производстве бытовых приборов и оборудования. В сфере производства промышленного оборудования применяется полимерная изоляция трубопроводов с использованием полистирола, пенополиуретана и пенопласта – продуктов на основе полимеров.
Существует классификация, согласно которой полимерные материалы разделяют на несколько групп, каждая из которых отличается строением структуры:
- пенопласты, у которых ячейки замкнуты и никак не связаны между собой;
- поропласты, имеющие как связанные ячейки, так и замкнуты;
- сотопласты, выделяющиеся наличием только регулярно повторяющихся полостей.
Полимеры, используемые для получения теплоизоляции, необходимо наполнить газом или, по-другому, вспенить. Для этого выведено два основных способа вспенивания – физический и химический. Для первого способа растворить газ в среде полимера при повышенных давлении и температуре. После того, как эти параметры будут понижены, газ начнёт усиленно расширяться, при этом произойдет процесс вспенивания полимерного вещества. В качестве газа для наполнения наиболее часто выступает азот.
Химический метод подразумевает ввод в вещество газообразователя, с которым можно провести некоторые манипуляции. Можно либо нагреть смесь, из-за чего газообразователь начнет разложение, либо использовать такой образователь, вступающий в реакцию с полимером, вследствие чего произойдет выделение продуктов газа, которые и помогут достичь эффекта вспенивания.
Популярные разновидности полимерных теплоизоляторов
Широкое распространение среди теплоизоляционных материалов получили пенопласты нескольких разновидностей, которые отличаются содержанием закрытых ячеек, а также сотопласты. Далее идет описание распространенных видов полимерных материалов с их краткой характеристикой.
Пенополистирол
Пенополистирол, как и прочие пенопласты, к которым он относится, содержит структуру с замкнутыми ячейками. Ячейки эти заполнены газом или воздухом. Для производства пенополистирола используют суспензионный полистирол, а для вспенивания могут применять порофор. Основные направления применения – производство кровли, бытовой техники, а также для устройства перекрытий и утепления в зданиях.
Пенополистирол выпускается плитами, которые были получены без применения пресса (марки ПС-С и ПСБ), а также в виде фасонных изделий (ПС-1, ПС-4, ПС-6). Среди отличительных качеств материала можно отметить хорошую способность к склеиванию с другими материалами, а также низкую подверженность гниению. Материал обладает плотностью 20-40 кг/м3 и теплопроводностью до 0,04 Вт/(м-К). Водопоглощение – не менее 5% за 24 часа.
Отдельно можно упомянуть экструдированный пенополистирол, который получают путём переработки полимерного вещества через однородный расплав, который впоследствии продавливается через головку заданного сечения, в результате чего получается готовое изделие. При данном способе получения структура полимерного вещества будет отличаться низкой пористостью, что гарантирует как высокие показатели прочности, так и низкие показатели водопоглощения. Эти преимущества позволяют применять материал в сырых и холодных помещениях.
Пенополивинилхлорид
Пенополивинилхлорид (ППВХ) – это материал, также относящийся к пенопластам, который в зависимости от вида получения может быть жестким, эластичным или полуэластичным. Жесткие марки также, как и пенополистирол, могут получать прессовым и беспрессовым методами. Эластичные марки такого пенопласта выводят с добавлением специальных пластификаторов.
Активно используют ППВХ в качестве теплоизоляционного материала в строительстве. Материал славится низкой горючестью и относится к группе трудновоспламеняемых. Однако, если использовать ППВХ при теплоизоляции, есть риск возникновения коррозии изолируемых поверхностей, выполненных из металла. Плотность может колебаться в зависимости от марки, максимальное значение у пенопласта ПХВ-2 – до 195 кг/м3. Водопоглощение находится на уровне 4% за сутки, а теплопроводность в среднем составляет 0,035-0,06 Вт/(м-К).
Пенополиуретан
Материал считается самым популярным среди всех газонаполненных пластмасс. Теплоизоляция – лишь одно из множества направлений использования материала: жесткие марки используются для звукоизоляции и для изготовления элементов формообразования, а мягкие (поролон) – во многих отраслях лёгкой и текстильной промышленности, вплоть до вставок при производстве одежды.
При производстве ППУ требуется получить реакцию двух компонентов – полиола и полиизоционата, которые позволяют получить микрокапсульную структуру, наполненную углекислым газом.
Если в структуре цепи капсул короткие, значит пенопласт получается мягким с плотностью 5-40 кг/м3, длинные цепи характеризуют твердый ППУ с плотностью 30-85 кг/м3, который и может служить для теплоизоляции помещений. Показатели теплопроводности ППУ в среднем ниже, чем у других пенопластов и составляют 0,019-0,03 Вт/(м-К).
Сотопласты
Сотопласты отлично послужат как для тепло-, так и звукоизоляции помещений и зданий. Они получаются из гофрированных листов обычной бумаги или древесного шпона, которые подвергаются горячему формованию. Полимерная составляющая представлена в виде пропитки бумаги или древесины резольными феноло-формальдегидными полимерами.
Ячейки в структуре сотопластов составляют правильные геометрические фигуры, кроме того, они не замкнуты, в отличие от пенопластов. Размеры и форма этих ячеек или, по-другому, сот, влияет на физические и механические свойства продукта. Другим важным фактором является тип основного материала, из которого и образуются стенки ячеек: хорошо себя показывают сотопласты на основе хлопчатых тканей, широко применяемые в сфере строительства.
Плотность сотопластов колеблется в пределах 10-120 кг/м3, а их теплопроводность составляет от 0,057 до 0,083 Вт/(м-К). Этот материал хорошо работает на сжатие и имеет высокий показатель модуля упругости при сдвиге и кручении. Однако, не рекомендуется их применение в условиях повышенной влажности: если этот показатель превышает 90%, то прочность сотопластов падает с течением времени.
Заключение
Подводя итог хочется отметить, что изготовление изоляционных материалов на основе полимерных веществ является относительно молодым направлением. Наращивание объёмов производства произошло лишь в последние 10-15 лет. И в целом на сегодняшний день полимерная теплоизоляция является крайне перспективным направлением.
Однако, несмотря на то, что применением полимерных материалов позволяет снизить затраты на утепление примерно на треть, уровень их применения держится на низком уровне из-за низкого уровня культуры в сфере строительства и желания сэкономить на проектах даже в ущерб качеству.
