Что такое пенопласт? Знает каждый школьник – белый, неприятно скрипящий материал, твердый и в тоже время мягкий, не тонущий в воде, который можно использовать как спасательный круг или плот, а еще из него можно «извлекать» маленькие круглые шарики, которые электризуются и прилипают к пластику. А еще он сохраняет тепло/холод. Вот самое яркое описание пенопласта, которое может дать простой обыватель. Но, что же из себя представляет материал, откуда он взялся и как еще используется? Узнаем с новой стороны старого друга.
Пенопласт. Основные понятия
Пенопласт – это разновидность композитного материала низкой плотности или пеноматериала, одним из компонентов которого является полимер, вторым компонентом – газ. Другими словами, пенопласт является наполненной газом пластической массой. Как правило, пенопласты, в отличие от поропластов, имеют строение в виде изолированных ячеек или отвердевших пен. Ячейки состоят из замкнутых полостей, которые не соединены между собой и в качестве разделителя имеют стенки полимерной матрицы. Отличие поропластов от пенопластов состоит в том, что первые обладают губчатой структурой (поры не изолированы). Система пор, связанных между собой, является главным признаком поропластов.
Отметим, что определение пенопластов и поропластов, данное выше, достаточно условно, т.к. во многих случаях в пенопласте значительное количество ячеек соединено между собой, а в поропласте может быть изолировано. На сто процентов можно говорить об изоляции лишь в том случае, если материал состоит из отдельных вспененных гранул, например популярный в строительстве пенопласт пенополистирол. Точнее будет называть пенопластом любой наполненный газом пластик, который был произведен вспениванием изначально вязко-текучей или жидкой композиции полимера с дальнейшим отверждением последней.
Технические характеристики
Популярность пенопласта обусловлена его техническими характеристиками, благодаря которым он является хорошим изолятором.
В частности это очень низкая теплопроводящая способность за счет изолированных друг от друга полистиролом мелких ячеек воздуха. Также пенопласт обеспечивает хорошую ветрозащиту и звукоизоляцию, опять же благодаря его структуре.
Чтобы обеспечить удовлетворительную звукоизоляцию помещения, достаточно 20-30 мм слоя пенопласта, а если сделать слой еще больше, то можно добиться полной звукоизоляции.
Пенопласт обладает хорошей влагоотталкивающей способностью. Даже при длительном прямом воздействии воды он отталкивает ее, и она проникает только в связанные между собой ячейки. Материал достаточно долговечен и долго не меняет со временем формы и физических свойств.
Срок службы пенопласта определяется правильностью его монтажа и толщиной листа. Является химически устойчивым веществом, не восприимчивым к воздействию кислот, щелочей, воды, гипса, цементных растворов, лаков и красок на водной основе, например, акриловых.
Подвержен воздействию растительных и животных жиров, органических растворителей, солярки, бензина, керосина, спиртов. При длительном воздействии ячеистая структура пенопласта разрушается, возможно даже полное его растворение.
Несомненными достоинствами пенополистирола являются малая масса материала, а также простота его монтажа, он легко режется и удобен в работе, кроме того, не токсичен, не имеет запаха, не вызывает аллергию и не образует пыль.
Диапазон эксплуатационных температур составляет от -60 до +95 градусов.
Производство вспененных пластмасс
Выпуск пенопластов в промышленных условиях заключается в том, что газ распределяется в полимере, который в данном случае является полуфабрикатом. Это может быть расплав, раствор, расплаве, дисперсия, жидкий олигомер и т.д. Либо в процессе производства газ не добавляется, а создаются условия для самостоятельного выделения необходимого объема газа в массе полимерного связующего. Это может происходить непосредственно в ходе синтеза или модификации исходного полимера, яркий пример такого материала – пенопласт ППУ (пенополиуретан).
Технологический процесс получения пенопластов использует разнообразные способы достижения эффекта вспенивания, их можно разделить на следующие виды:
- нагнетание газа под давлением в полимерную систему;
- добавление в полимерную систему химических агентов порофоров или газообразователей, которые при определенных условиях разлагаются с выделением газообразных соединений;
- добавление веществ, которые выделяют газ в ходе химической реакции между собой или с другими компонентами системы;
- перемешивание при помощи механических устройств в присутствии пенообразователей или так называемое «барботирование»;
- введение в полимерную матрицу легко испаряющихся жидкостей, создающих газовую фазу при повышении температуры;
- другие реже используемые операции.
Различные способы получения вспененной структуры позволяют варьировать свойства готовой продукции в зависимости от исходного состава системы и условий отверждения композиции. В частности, можно получить пенопласт более открытой или замкнутой структурой, разной плотности, различных размеров ячеек и т.п.
Пенополиуретан
И последний интересующий нас теплоизолятор – это пенополиуретан или ППУ. Утепление пенополиуретаном можно осуществлять на следующих конструкциях:
- ангары;
- кровля;
- мансарда;
- стены;
- перекрытия;
- цоколь;
- фундамент.
Это отдельная группа газонаполненных пластмасс на основе полиуретанов, на 85-90 % состоящих из инертной газовой фазы. ППУ может быть жестким или эластичным (поролон), это зависит от вида исходного полиуретана.
Преимущества утепления ППУ
Пенополиуретан – это современный широко распространенный теплоизолятор, который можно наносить практически на любые поверхности: бетон, дерево, камень, кирпич, металл, пластик и др. Отличительной особенностью является бесшовность нанесения. Относится к классу слабогорючих материалов – Г1 по ГОСТ 30244, В2 по ГОСТ 30402. Имеет высокую механическую прочность и химическую устойчивость к агрессивным средам. Срок службы данного теплоизолятора от 25 до 50 лет. Самый теплый утеплитель!
Производство пенопласта
Машины и оборудование для производства пенопластов делится на типы, которые зависят от метода получения конечного материала и технических характеристик начального полимера, предназначенного для вспенивания.
Виды пенопласта по методу производства. Экструдированный пенопласт, чаще всего встречается полиэтилен, производят из полимера вспениванием в цилиндре экструдера, либо в элементах формующей оснастки. Пенополистирол или ПСВ производится в виде бисерных гранул, содержащих легкокипящий пентан, которые затем для вспенивания обрабатываются горячим паром непосредственно в форме.
Уже упомянутый выше пенополиуретан получают и перерабатывают в изделия методом впрыска двухкомпонентной смеси на специальных заливочных машинах под давлением. Причем таким образом получают изделия и из мягкого (поролон) ППУ, и жесткого (изоляция труб, детали интерьера автомобиля), так называемого интегрального пенополиуретана. Компонентами для смеси являются полиол и изоцианат, реагирующие с выделением углекислого газа. Их химические особенности и соотношение при впрыске определяют свойства получаемых изделий. Смешение полиола и изоцианата из-за их высокой реакционной способности обычно происходит в головке высокого давления непосредственно перед впрыском в полость в формы.
Рис. 1 Мягкая мебель – основной рынок для эластичного ППУ (поролон).
Простейшие изделия из вспененных пластмасс можно получать и на стандартных машинах для переработки полимеров, например ТПА или экструзионных линиях. Для этого в состав композиции необходимо добавить специальные концентраты добавок веществ, разлагающихся в ходе техпроцесса, так называемых порофоров. Обычно при этом не достигается значительного вспенивания изделий, соответствующей экономии сырья и улучшения свойств готового продукта, однако на его поверхности могут появиться нежелательные следы выхода газа по полимерной массы – дефект «серебрения». Строго говоря, при этом методе получается слегка подвспененная монолитная деталь, а не пенопласт в классическом понимании.
Детали из поропластов можно также выпускать путем вымывания растворимого наполнителя из пластиковой заготовки. Другой редкий способ заключается в спекании порошкообразных пластмасс, причем он подходит и для других материалов, например некоторых металлов. Также пенопласт можно получать при конденсационном структурообразовании, возможного в растворах полимеров. Родственные пенопластам материалы получаются добавлением в полимерную матрицу полых наполнителей, заполненных газом, в том числе микрокапсул различной природы. Таким образом производят газонаполненные пластмассы.
Экструзионный пенополистирол
Экструзионный пенополистирол (XPS, ЭПС, экструдированный пенополистирол) состоит из того же вещества, что и полистирольный. Их отличие заключается в самой технологии образования гранул.
Обычный полистирольный пенопласт изготавливается способом «пропаривания» микроскопических гранул горячим водяным паром. В результате под воздействием горячего пара гранулы начинают сильно увеличиваться в размерах, пока не заполнится производственная форма.
В свою очередь производство экструдированного пенополистирола осуществляется так называемым методом экструзии. В данном случае микрогранулы смешивают с вспенивающим реагентом при высокой температуре и давлении. Затем полученную смесь выдавливают из экструдера.
Таблица теплопроводности наиболее часто применяемых строительных материалов
Для сравнения приведем некоторые свойства:
- теплопроводность – низкая, 0,029-0,034 Вт/(м·С);
- водопоглощение – низкое, 0,2-0,3 %;
- паропроницаемость – крайне низкая, 0,013 Мг/(м·ч·Па);
- удельный вес – низкий, 25-45 кг/м³.
Что касается теплопроводности, то обычный полистирольный пенопласт проигрывает ЭПС, потому что имеет среднюю теплопроводность 0,038 Вт/(м·С).
Одним из серьезных недостатков экструзионного пенополистирола считается крайне низкая паропроницаемость, которая в 5 раз ниже, чем у обычного пенополистирола. Этот недостаток накладывает дополнительные требования на систему вентиляции утепляемого объекта.
Кроме того, экструзионный пенополистирол относится к классу Г3-Г4 – материалы с высокой горючестью. В то время, как некоторые разновидности обыкновенного полистирольного пенопласта могут быть слабо горючими.
Таким образом, экструзионный пенополистирол – это полистирольный пенопласт, который отличается от обыкновенного пенополистирола технологией производства.
Полимеры, пригодные для вспенивания, и вспениватели
Большинство известных полимеров вполне можно наполнять газами, получая пенопласт. При этом крупнотоннажные пенопласты промышленность производит в основном на основе полистирола (вспененный полистирол, ПСВ), полиэтилена (вспененный ПЭ), поливинилхлорида (пеноПВХ), полиуретанов (ППУ), полипропилена (вспененный ПП). Реже используются полиреактивные, как и ППУ, материал, например эпоксидные, карбамидные, фенольные смолы, а также кремнийорганические полимеры.
Главным образом, при вспенивании в промышленности применяются следующие газообразователи: имеющие в составе азот (азосоединения, нитросоединения, карбонат аммония и т.п.) и легкокипящие жидкости — изопентан, разновидности фреона, метиленхлорид.
Переработка материала своими руками
Если вы хотите знать, как именно можно перерабатывать пенопласт, то предлагаем рассмотреть пошаговую инструкцию. Все что нужно — это достаточное количество пенопласта и дробилка. Тогда можно получить гранулы пенопласта и использовать их в своих целях. Если вы не имеете собственной дробилки для пенопласта, то ее можно сделать своими руками. Ведь заводские модели имеют очень высокую цену.
Вот что потребуется, чтобы у вас в хозяйстве появился новый полезный инструмент:
- канализационная ПВХ труба, диаметром 50 мм;
- рулетка и маркер;
- пилка по металлу;
- деревянный брус, который бы поместился внутрь трубы;
- металлические саморезы;
- шуруповерт и дрель;
- металлические шпильки с болтами;
- ДСП или фанера, для создания короба.
При помощи такого набора инструментов и материалов, можно создать рабочую дробилку для пенопласта. С ее помощью листы или другие поделки из пенопласта будут превращаться в крошку. В основе механизма — подвижная часть с зубцами, которые и дробят пенопласт на гранулы. А благодаря контейнеру или коробу материал легче направлять к вращающемуся механизму. Как именно создать дробилку вы узнаете из данного видео.
Итак, когда дробилка готова, можно приступать к работе. Вот что нужно сделать:
- Выбрать подходящее место. Как вариант выберите гараж, склад, кладовку или сарай.
- Установить дробилку, позаботившись о емкости под ней, куда и будет попадать крошка. Это может быть ведро, мешок или деревянный короб.
- Пенопластовые листы дробить просто. А вот что касается фигурных изделий, то их лучше заранее разломить на куски руками.
- Теперь остается включить наш самодельный агрегат и постепенно перерабатывать сырье.
Благодаря подобной технологии большинство гранул останутся целыми. А это значит, что они будут как никак лучше справляться со своей задачей. Только нужно быть осторожными, так как пенопласт электризуется и очень легкий. Важно позаботиться, чтобы в помещении не было сквозняков, а то потом придется убирать все с пола. Вот теперь то пенопласт можно собрать в мешки и использовать сразу же или хранить, пока он не дождется своего часа.
Обратите внимание! Если вы расплавите пенопласт при помощи ацетона, то его можно использовать в жидком виде как клей. Хотя смесь нельзя назвать безопасной.
Свойства изделий из пенопластов
Современная индустрия производит эластичные (мягкие) и жесткие (интегральные) пенопласты, имеющие ячейки размером 0,02—2 мм, максимум до 5 мм. Эти материалы обладают очень высокими теплоизоляционными и звукоизоляционными свойствами и очень низкой кажущейся плотностью (от 0,02 до 0,5 г/см2). Другие характеристики пенопластов, такие как механические и электрические свойства, газопроницаемость, водо- и химическая стойкость и т.п. зависят от химического состава и рецептуры изначальной полимерной системы и от метода производства и структуры изделия.
Детали из пенопласта, как правило, не нуждаются в дальнейшей постобработке. То есть количество отходов при производстве и эксплуатации таких изделий низкое. Этот факт вкупе с уже озвученными преимуществами делает пенопласт очень привлекательной для изготовителей изделий из пластиков.
Недостатки:
- лимитированная механическая прочность обуславливает необходимость формирования защиты после монтажа;
- разрушается при соприкосновении с лакокрасочными веществами и нитрокрасками;
- стройматериал может быть поврежден грызунами, поэтому его необходимо покрывать менее привлекательными для животных веществами;
- материал почти не пропускает воздух, что обуславливает необходимость обустройства здания вентиляционными системами;
- Нанесение штукатурки на пенопласт требует предварительной подготовки для обеспечения лучшей адгезии.
Области применения пенопластовых изделий
Теплопроводность любых вспененных материалов очень низкая, что определяющих широкий спектр их применения в самых различных областях человеческой жизни.
Рис 2. Относительно новое применение пенопласта – одноразовые лотки для пищи.
Описываемые изделия широко применяются как утеплитель и звукоизоляционный материал в строительстве, теплоизоляции трубопроводов, в судостроении и самолётостроении, в машиностроении (изоляция холодильников и химических реакторов), автопроме и во многих других областях. Пенопласт применяют при производстве многослойных конструкций (сэндвич-панели), различных плавучих средств, изоляционных листов, амортизирующих прокладок. Широчайшую популярность завоевал вспененный полистирол в разнообразной таре и упаковки, в том числе для бытовой техники и электроники, а также в виде лотков для пищевых продуктов. Огромный объем производства эластичного пенополиуретана необходим для выпуска мягкой мебели, матрацев и зимней одежды. Срок эксплуатации таких изделий может достигать десятков лет.
Месторасположение
Чтобы правильно выбрать географическое месторасположение предприятия, необходимо провести тщательное исследование рынка. Самыми благоприятными для ведения бизнеса являются те регионы, в которых предложения данного продукта, полностью не покрывают спрос. В таком месте можно смело запускать свой коммерческий проект.
Не забудьте четко проработать и внести в бизнес-план пути сбыта готового материала. Это очень важный момент, от которого во многом зависит доходность вашего предприятия. Кроме того, следует учесть и сезонность бизнеса. В период, когда спрос на продукцию падает, можно перейти на производство изделий из пенопласта. Это позволит вам обеспечить стабильный круглогодичный доход.
Основной потребитель пенопласта – . Каждая из них уже сотрудничает с другими производителями
Нужно привлечь их внимание к своему товару низкими ценами, но в то же время хорошим качеством. Чтобы обеспечить стабильный сбыт продукции, необходимо найти постоянных оптовых покупателей, например и заключить с ними договора
