Теплопроводность и плотность пенопласта
Оглавление:
- Как плотность пенопласта влияет на его стоимость?
- Как изменение теплопроводности пенопласта влияет на его плотность?
- Какой плотностью использовать пенопласт?
- Свойства теплоизолятора ПСБ-С-15 и его применение
- Как применять утеплитель ПСБ-С-25?
- Как пользоваться пенопластом ПСБ-С-35?
Пенопласт считается наиболее эффективным строительным материалом, используемым для утепления строений внутри и снаружи. Причиной широкой распространенности в строительстве вспененного полистирола или ППС являются отличные звуко- и теплоизоляционные свойства, плотность пенопласта.
Пенопласт это материал для утепления, который обладает хорошими звуко- и теплоизоляционными характеристиками.
Стоимость пенополистирольных плит значительно ниже, чем на другие утеплители.
Как плотность пенопласта влияет на его стоимость?
Производство пенопласта.
Существует несколько точек зрения, связанных с понятием плотности. Единицей измерения данного параметра является килограмм на метр в кубе. Эта величина вычисляется из отношения веса к объему. Нельзя со стопроцентной точностью определить качественные характеристики пенополистирола, связанные с его плотностью. Даже вес утеплителя не влияет на его способность к сохранению тепла.
Задумываясь над вопросом покупки утеплителя, покупатели всегда интересуются его плотностью. На основе этих данных можно судить о прочности материала, его весе и теплопроводности. Значения плотности пенопласта всегда относятся к определенному диапазону.
В процессе производства плит из пенополистирола производитель определяет себестоимость продукции.
Как изменение теплопроводности пенопласта влияет на его плотность?
Пенопласт изготавливается из шариков пенополистирола, содержащих воздух.
Любой теплоизоляционный материал содержит воздух, находящийся в порах. Улучшенный показатель теплопроводности зависит от количества атмосферного воздуха, содержащегося в материале. Чем его больше, тем меньше коэффициент теплопроводности. Производство пенопласта осуществляется из шариков пенополистирола, содержащих воздух.
Отсюда можно сделать вывод, что плотность пенополистирола не оказывает влияние на его теплопроводность. Если эта величина изменяется, то изменения теплопроводности происходят в пределах процентных долей.
За счет низкой теплопроводности утеплителя обеспечивается высокая степень энергосбережения. Если сравнивать пенопласт с кирпичом, то их энергосберегающая способность будет существенно отличаться, поскольку 12 см толщины теплоизолятора соответствует 210 см мощности стены из кирпича или 45-сантиметровой деревянной стены.
Коэффициент теплопроводности пенопласта, выраженный в цифровом значении, принадлежит интервалу 0.037 Вт/мК 0.043 Вт/мК. Данное значение можно сопоставить с показателем теплопроводности воздуха, равным 0.027 Вт/мК.
Какой плотностью использовать пенопласт?
Схема применения различных марок пенопласта.
Выпускаются следующие основные виды пенополистирола, отличающиеся по своей плотности и другим характеристикам:
- ПСБ-С-15, плотность пенопласта до 15 кг/куб.
м. - ПСБ-С-25, от 15 кг/куб.м до 25 кг/куб.м.
- ПСБ-С-35, от 25 кг/куб.м до 35 кг/куб.м.
- ПСБ-С-50, от 35 кг/куб.м до 50 кг/куб.м.
м.Обозначение марок плит представляет буквенно-цифровой код. Например, ПСБ расшифровывается как беспрессовый полистирол. Цифры указывают на значение верхнего предела плотности. Буква С в обозначении кода ПСБ-С расшифровывается как самозатухающий.
Свойства теплоизолятора ПСБ-С-15 и его применение
Плиты пенополистирола ПСБ-С-15 позволяют создавать ненагружаемую теплоизоляцию. Это связано с отсутствием нагрузок на утеплитель, теплопроводность и плотность которых составляет не больше 15 кг/куб.м.
Характеристики ПСБ-С-15.
Среди пенополистиролов цены на ПСБ-С-15 являются наиболее доступными. Основными свойствами утеплителя марки ПСБ-С-15 выделяют следующие:
- Величина прочности на сжатие ПСБ-С-15 составляет 10% деформации >,0. 05 МПa.
- Значение предела прочности при изгибе >,0.07 МПa.
- Теплопроводность марки ПСБ-С-15 составляет не более 0.042 Вт/мК.
- Водопоглощение за 24 часа должно быть не боле 3% от общего объема.
05 МПa.Другое неоспоримое достоинство, которым обладает пенополистирол ПСБ-С-15, связано с его низкой деформируемостью, удобной укладкой, экономичностью. Пенопласт ПСБС-15 широко применяют с целью теплоизоляции бытовок, контейнеров, вагонов и иных конструкций, используемых в строительстве.
Как применять утеплитель ПСБ-С-25?
Плотность пенопласта рассчитывается по аналогии с определением плотности кирпича. Если один куб пенопласта имеет плотность 25, то его масса равняется 25 кг. Прочность на сжатие и изгиб пенопласта зависит от его плотности. Марка пенопласта и его плотность это совершенно разные характеристики. Так, в зависимости от марки пенопласта, например, СПБ-С25 или СПБ-С50, характеристика плотности колеблется в интервале 15-25 или 35-50.
В зависимости от обозначения пенопласта, он применяется в различных строительных сооружениях, что не вызывает ухудшения его качественных характеристик.
Характеристики плит ПСБ-С-25.
Например, пенопласт ПСБ-С-15 можно использовать, чтобы утеплять им фасады домов. Данный тип утеплителя в строительстве практически не используется. Он применяется в конструкциях, прилегающих к сооружениям. Это могут быть веранды или открытые балконы, выполняющие декоративную функцию. С помощью пенопласта данного вида создают фигуры для фасадов, что позволяет:
- обрамлять окна, углы дома,
- разделить этажи с помощью карниза.
Пенопласт плотностью 25 используют, чтобы утеплить фасад дома. За стандарт принимают пенопласт, который имеет толщину 5 см. Такой вид утеплителя используется для многих целей. Его толщина изменяется, что зависит от предпочтений заказчика.
Пенопласт наибольшей толщины применяют с целью утепления стен, подверженных влиянию масс атмосферного воздуха.
Им можно изолировать стены, что препятствует образованию грибка.
Как пользоваться пенопластом ПСБ-С-35?
Характеристики плит ПСБ-С-35.
С целью идеального выравнивания стен можно изменить толщину пенополистирольной плиты. Злоупотреблять размером толщины материала не следует, поскольку это вызовет определенные трудности с закреплением системы водоотливов на углах строения.
Перед выбором утеплителя необходимой толщины следует посмотреть, какое количество запаса от газовой трубы имеется, поскольку ее нельзя закрывать категорически, так как это нарушит эстетику вида строения. В этом случае важно правильно определиться с покупкой пенопласта ПСБ-С-35 толщиной 5 см, нежели видом материала плотностью 25 при толщине 10 см. Хотя их цены практически не отличаются.
Утеплителем плотностью 35 можно изолировать фасады строений, откосы окон и дверей. Он имеет цену в два раза больше, чем материал из полистирола плотностью 25.
Последним можно утеплять гаражи и нежилые конструкции, если его толщина равна 5 см. При толщине такого утеплителя в 7 см его можно применять при теплоизоляции жилых помещений.
За счет нормального уровня плотности можно использовать теплоизолятор с наименьшей толщиной, что не связано с ухудшением качества утепления. Если теплоизолятор из пенополистирола является более твердым, то с помощью него можно идеально проводить утепление подвальных помещений, стен и фундаментов.
Если пенополистирол хранился долгое время вне помещения, то его структура могла претерпеть изменения из-за атмосферных осадков и солнечного излучения. Плиты становятся желтыми, а их полезные свойства исчезают.
Коэффициент теплопроводности пенопласта 100 мм
Рейтинг статьиЗагрузка…
Коэффициент теплопроводности пенополистирола
Одна из самых важных характеристик при выборе любого утеплителя – теплопроводность. Ее коэффициент показывает, сколько тепла проходит через материал (пенопласт, Penoplex, кирпич, минвату) за определенное время.
Чем дольше длится процесс такого теплообмена, тем ниже будет его значение и, соответственно, тем больше тепла останется внутри помещения.
Что влияет на теплопередачу?
Существует несколько факторов, которые значительно влияют на ее величину:
- наличие пор и их структура;
- плотность, толщина;
- влагопоглощаемость.
Благодаря наличию пор в материале, как, например, в пенопласте и Пеноплексе, они имеют низкую теплопередачу. Внутри гранул нет ничего, кроме воздуха, а он имеет самую малую величину коэффициента – 0,022 Вт/м·К. Закрытые и маленького размера поры также затрудняют передачу тепловой энергии, а если они открытые и соединены между собой, то появляется конвекция, из-за которой повышается теплопроводность.
Чем плотнее материал, тем быстрее он пропускает тепло, как, например, металл или графит. Для сравнения, плотность пенопласта составляет 18 кг/м3, а у сплошного силикатного кирпича – около 1800 кг/м3, следовательно, у первого теплопередача будет очень низкая, а у второго – весьма высокая.
Ко всему этому немаловажное значение имеет способность утеплителя поглощать воду, так как при попадании влаги внутрь она вытесняет сухой воздух, тем самым повышая передачу тепловой энергии.
Таблица с величинами коэффициентов теплопроводности:
| Наименование теплоизоляции | Плотность, кг/м3 | Теплопроводность, Вт/м·К | |
| Минвата | 200 | 0,08 | |
| 125 | 0,07 | ||
| Пенополистирол | ПСБ-С 15 | до 15 | 0,043 |
| ПСБ-С 25 | 15,1-25 | 0,041 | |
| ПСБ-С 35 | 15,1-35 | 0,038 | |
| ПСБ-С 50 | 15,1-50 | 0,041 | |
| Пеноплекс | 33-45 | 0,03-0,032 | |
| Пустотелый керамический кирпич | 1200 | 0,52 | |
| Сплошной силикатный кирпич | 1800 | 0,47 | |
| Стекловата | 75-175 | 0,032-0,041 | |
Значение величины теплопроводности гранул пенопласта в зависимости от толщины:
| Толщина, мм | Коэффициент теплопередачи, Вт/м·К |
| 30 | 0,04 |
| 50 | 0,03-0,037 |
| 100 | 0,03-0,046 |
| 150 | 0,02 |
Сравнение с другими утеплителями
Пенопласт получается в результате вспенивания полистирола, благодаря чему появляются наполненные газом поры, а Пеноплекс – экструдированный пенополистирол, произведенный методом экструзии, поэтому его гранулы имеют меньший размер.
К тому же из-за равномерного и упорядоченного расположения ячеек в экструзионном, он является более прочным утеплителем, что позволяет ему сильнее изгибаться и меньше продавливаться под нагрузкой. Оба материала имеют наивысшие степени пожароопасности, поэтому обязательно следует учитывать это во время монтажа.
Сравнительная таблица Пеноплекса и пенополистирола:
| Пенопласт | Пеноплекс | |
| Плотность, кг/м3 | 18 | 25-32 |
| Влагопоглощаемость, % | 0,8-1,2 | 0,4 |
| Паропроницаемость, мг/(м·ч·Па) | 0,05 | 0,02 |
| Теплопроводность, Вт/м·К | 0,031-0,041 | 0,03 |
По величине теплопроводности пенопласт проигрывает Пеноплексу, и по другим показателям также. Но даже если утеплять дом обычным вспененным полистиролом, то теплопотери могут сократиться практически на 40%.
Главное – провести все работы по монтажу согласно всем требования производителя, в том числе не допустить попадания влаги между стеной и теплоизоляцией и ограничить доступ для грызунов.
По всем свойствам пенопласт и в сравнении с минватой весьма различается:
| Минвата | |
| Плотность, кг/м3 | 10-300 |
| Влагопоглощаемость, % | более 1% |
| Паропроницаемость, мг/(м·ч·Па) | 0,4-0,5 |
| Теплопередача, Вт/м·К | 0,045 (при 35 кг/м3) -0,7 |
По коэффициенту теплопередачи пенопласт имеет наилучшее значение, но по паропроницаемости показатель у минваты намного лучше, в итоге ее свободно можно использовать внутри жилых помещений, к тому же она огнеустойчива, в отличие от вспененного полистирола. Также благодаря производству из минерального сырья она не выделяет во время горения опасных веществ, и, разлагаясь, не загрязняет окружающую среду.
Но минвата по сравнению со вспененным полистиролом имеет намного больший вес, поэтому для ее монтажа, особенно на стены, требуется крепкая конструкция.
Таблица цен, по которым можно купить пенопласт:
| Наименование марки пенополистирола | Размеры, мм (длина/ширина/толщина) | Плотность, кг/м3 | Стоимость за м2, рубли | |
| Knauf | Therm Compack | 1000x600x50 | 10-15 | 150 |
| Therm Wall Light | 1000x1200x100 | 10-12 | 190 | |
| 1000х1200х50 | 10-12 | 100 | ||
| 1000х1200х20 | 10-12 | 40 | ||
| Therm Facade | 1000x1200x100 | 15,1-17,2 | 390 | |
| Therm Wall | 2000х1200х50 | 10-12 | 150 | |
| ПСБ-С 15 | 1000х1000х20 | 15 | 50 | |
| 1000х1000х30 | 60 | |||
| 1000х1000х40 | 80 | |||
| 1000х1000х50 | 90 | |||
| 1000х1000х100 | 170 | |||
| ПСБ-С 25 | 1000х1000х20 | 20 | 80 | |
| 1000х1000х30 | 120 | |||
| 1000х1000х40 | 140 | |||
| 1000х1000х50 | 150 | |||
| 1000х1000х100 | 300 | |||
| ПСБ-С 35 | 1000х1000х20 | 35 | 100 | |
| 1000х1000х30 | 140 | |||
| 1000х1000х40 | 180 | |||
| 1000х1000х50 | 200 | |||
| 1000х1000х100 | 400 | |||
Выбирая утеплитель, следует помнить, что чем выше коэффициент теплопередачи, тем большее количество слоев придется монтировать.
Так, например, базальтовая минвата толщиной в 100 мм имеет практически такую же проводимость тепла – 0,042 Вт/м·К, как у пенополистирола размером 50 мм – 0,046 Вт/м·К, а теплопроводность Пеноплекса с 50 мм и 100 мм – 0,03 Вт/м·К. Каждый из них имеет свои плюсы и минусы, так минеральную вату рекомендуется использовать там, где требуется повышенная паропроницаемость и устойчивость к большим температурам, стекловату следует применять для гаражей или любых других мест, где высока вероятность возгорания.
Пенопласт и экструдированный пенополистирол все же лучше располагать снаружи здания, а не внутри, так меньше шансов для образования конденсата между стеной и утеплителем.
Теплопроводность пенопласта
Основной характеристикой, благодаря которой пенополистирол получил широкое признание в качестве материала для утепления №1, является сверхнизкая теплопроводность пенопласта. Относительно небольшая прочность материала с лихвой компенсируется такими преимуществами, как стойкость к воздействию большинства агрессивных соединений, небольшой вес, нетоксичность и безопасность при работе.
Хорошие теплоизолирующие свойства пенопласта дают возможность обустроить утепление дома по относительно небольшой цене, при этом долговечность такого утепления рассчитана на срок не менее 25 лет службы.
Что нужно знать о теплопроводности пенопласта
Способность материала к теплопередаче, проводить или задерживать тепловые потоки принято оценивать коэффициентом теплопроводности. Если посмотреть на его размерность – Вт/м∙С о , то становится понятным, что это величина удельная, то есть определенная для следующих условий:
- Отсутствие влаги на поверхности плиты, то есть коэффициент теплопроводности пенопласта из справочника — это величина, определенная в идеально сухих условиях, которых в природе практически не существует, разве что в пустыне или в Антарктиде;
- Значение коэффициента теплопроводности приведено к толщине пенопласта в 1 метр, что очень удобно для теории, но как-то не впечатляет для практических расчетов;
- Результаты измерения теплопроводности и теплопередачи выполнены для нормальных условий при температуре 20 о С.
Согласно упрощенной методике, при расчетах термического сопротивления слоя пенопластового утеплителя нужно умножить толщину материала на коэффициент теплопроводности, затем умножить или разделить на несколько коэффициентов, используемых для того, чтобы учесть реальные условия работы теплоизоляции. Например, сильное обводнение материала, или наличие мостиков холода, или способ монтажа на стены здания.
Насколько теплопроводность пенопласта отличается от других материалов, можно увидеть в приведенной ниже сравнительной таблице.
На самом деле не все так просто. Для определения значения теплопроводности можно составить своими руками или использовать готовую программу для расчета параметров утепления. Для небольшого объекта обычно так и поступают. Частник или самозастройщик может вообще не интересоваться теплопроводностью стен, а уложить утепление из пенопластового материала с запасом в 50 мм, что будет вполне достаточно для самых суровых зим.
Большие строительные компании, выполняющие утепление стен на площади десятков тысяч квадратов, предпочитают поступать более прагматично.
Выполненный расчет толщины утепления используется для составления сметы, а реальные значения теплопроводности получают на натурном объекте. Для этого наклеивают на участок стены несколько различных по толщине листов пенопласта и измеряют реальное термосопротивление утеплителя. В результате удается рассчитать оптимальную толщину пенопласта с точностью до нескольких миллиметров, вместо приблизительных 100 мм утеплителя можно уложить точное значение 80 мм и сэкономить немалую сумму средств.
Насколько выгодно использование пенопласта в сравнении с типовыми материалами, можно оценить из приведенной ниже диаграммы.
От чего зависит теплопроводность пенопласта
Величина теплопроводности пенопласта, как и любого другого материала, зависит от трех основных составляющих:
Как видно из схемы, при низких температурах воздуха градиент по толщине стенки линейно меняется от отрицательных значений на наружной поверхности облицовки до +20 о С внутри помещения.
Необходимо так подобрать теплопроводность и толщину материала, чтобы точка росы или, другими словами, температура, при которой начинают конденсироваться пары воды, находилась внутри массива пенопласта.
Влияние плотности и влажности окружающей среды
Несмотря на все заверения производителей, пенопласт способен поглощать и проводить водяные пары, для сравнения, величина паропроницаемости для пенопластового листа всего лишь на 20% ниже проницаемости древесины. Естественно, наличие водяных паров в толще пенопласта существенным образом влияет на его теплопроводность. Найти зависимость в справочниках практически невозможно, поэтому при расчетах делают эмпирическую поправку на теплопроводность, исходя из толщины теплоизоляции.
Пенопласт способен поглощать в поверхностных слоях до 3% воды. Глубина поглощения составляет 2 мм, поэтому при определении теплопроводности материала эти миллиметры выбрасывают из эффективной толщины теплоизоляции. Поэтому лист пенопласта толщиной в 10 мм будет в сравнении с листом в 50 мм иметь теплопроводность не в 5 раз больше, а в 7 крат.
При значительной толщине пенопласта, более 80 мм, теплосопротивление увеличивается значительно быстрее, чем его толщина.
Вторым фактором, влияющим на теплопроводность, является плотность материала. При одинаковой толщине материал разных марок может иметь плотность в два раза больше. Принято считать, что 98% структуры утеплителя составляет высушенный воздух. С увеличением вдвое количества полистирола в плите, естественно, теплопроводность также увеличивается, примерно на 3%.
Но дело даже не в количестве полистирола, меняется размер шариков и ячеек, из которых состоит пенопласт, образуются локальные участки с очень высокой теплопроводностью, или мостики холода. Особенно это касается трещин и стыков, любых зон деформации и установки креплений. Поэтому при установке зонтичных дюбелей количество креплений рекомендуют ограничивать 3 точками.
Влияние химического состава на теплопроводность
Мало кто обращает внимание на особые свойства пенопласта. Сегодня наиболее серьезной проблемой пенопласта считается его способность к воспламенению и выделению токсичных продуктов сгорания.
СНиП и ГОСТ требуют, чтобы пенопласт, используемый для утепления жилых зданий, имел время самозатухания не более 4 с. Для этого используются соли ряда цветных металлов, таких как хром, никель, железо, включение в состав веществ, выделяющих углекислый газ при нагревании.
В результате на практике пенопласт с индексом « С » — самозатухающий имеет теплопроводность значительно выше, чем обычные марки пенополистирола. Практика использования пенополистирола для утепления в Евросоюзе показала, что более выгодным и дешевым является нанесение на внешнюю поверхность немодифицированного пенопласта специального покрытия из газообразующих агентов. Такое решение позволяет сохранить теплосберегающие свойства и экологичность материала, одновременно значительно повысить пожаробезопасность.
Заключение
Теплопроводность пенопласта практически не меняется с течением времени, как, например, у минеральной ваты или газосиликатных блоков. Единственной проблемой является деградация пенополистирола под действием солнечных лучей и рассеянного ультрафиолета.
При длительном облучении материал становится рыхлым, покрывается трещинами и легко наполняется конденсатом, поэтому для сохранения первоначального значения теплопроводности необходимо закрывать утеплитель облицовкой.
Теплопроводность и плотность пеноплэкса, сравнение с пенополистиролом ПСБ
Представлена сравнительная таблица значений коэффициента теплопроводности, плотности пеноплэкса и пенополистирола ПСБ различных марок в сухом состоянии при температуре 20…30°С. Указан также диапазон их рабочей температуры.
Теплоизоляцию пеноплэкс, в отличие от беспрессового пенополистирола ПСБ, производят при повышенных температуре и давлении с добавлением пенообразователя и выдавливают через экструдер. Такая технология производства обеспечивает пеноплэксу закрытую микропористую структуру.
Пеноплэкс, по сравнению с пенополистиролом ПСБ, обладает более низким значением коэффициента теплопроводности λ, который составляет 0,03…0,036 Вт/(м·град).
Теплопроводность пеноплэкса приблизительно на 30% ниже этого показателя у такого традиционного утеплителя, как минеральная вата. Следует отметить, что коэффициент теплопроводности пенополистирола ПСБ в зависимости от марки находится в пределах 0,037…0,043 Вт/(м·град).
Плотность пеноплэкса ρ по данным производителя находится в диапазоне от 22 до 47 кг/м 3 в зависимости от марки. Показатели плотности пенополистирола ПСБ ниже — плотность самых легких марок ПСБ-15 и ПСБ-25 может составлять от 6 до 25 кг/м 3 , соответственно.
Максимальная температура применения пенополистирола пеноплэкс составляет 75°С. У пенопласта ПСБ она несколько выше и может достигать 80°С. При нагревании выше 75°С пеноплэкс не плавится, однако ухудшаются его прочностные характеристики. Насколько при таких условиях увеличивается коэффициент теплопроводности этого теплоизоляционного материала, производителем не сообщается.
| Марка пенополистирола | λ, Вт/(м·К) | ρ, кг/м 3 | tраб, °С |
|---|---|---|---|
| Пеноплэкс | |||
| Плиты Пеноплэкс комфорт | 0,03 | 25…35 | -100…+75 |
| Пеноплэкс Фундамент | 0,03 | 29…33 | -100…+75 |
| Пеноплэкс Кровля | 0,03 | 26…34 | -100…+75 |
| Сегменты Пеноплэкс марки 35 | 0,03 | 33…38 | -60…+75 |
| Сегменты Пеноплэкс марки 45 | 0,03 | 38…45 | -60…+75 |
| Пеноплэкс Блок | 0,036 | от 25 | -100…+75 |
| Пеноплэкс 45 | 0,03 | 40…47 | -100…+75 |
| Пеноплэкс Уклон | 0,03 | от 22 | -100…+75 |
| Пеноплэкс Фасад | 0,03 | 25…33 | -100…+75 |
| Пеноплэкс Стена | 0,03 | 25…32 | -70…+75 |
| Пеноплэкс Гео | 0,03 | 28…36 | -100…+75 |
| Пеноплэкс Основа | 0,03 | от 22 | -100…+75 |
| Пенополистирол ПСБ (пенопласт) | |||
| ПСБ-15 | 0,042…0,043 | до 15 | до 80 |
| ПСБ-25 | 0,039…0,041 | 15…25 | до 80 |
| ПСБ-35 | 0,037…0,038 | 25…35 | до 80 |
| ПСБ-50 | 0,04…0,041 | 35…50 | до 80 |
Следует отметить, что теплоизоляция пеноплэкс благодаря своей закрытой микропористой структуре практически не впитывает влагу, не подвергается воздействию плесени, грибков и других микроорганизмов, является экологичным и безопасным для человека утеплителем.
Кроме того, экструдированный пенополистирол пеноплэкс обладает достаточно высокой химической стойкостью ко многим используемым в строительстве материалам. Однако некоторые органические вещества и растворители, приведенные в таблице ниже, могут привести к размягчению, усадке и даже растворению теплоизоляционных плит.
Показатели теплопроводности пенополистирола
Климат в России очень холодный, поэтому практически любой дом, построенный за городом, приходится утеплять. Для этого можно использовать самые разные материалы. Одним из наиболее популярных является пенополистирол. Монтируется этот утеплитель элементарно. Коэффициент же теплопроводности у него ниже, чем у любого другого современного изолятора.Что представляет собой пенополистирол
Изготавливается этот материал примерно по тому же принципу, что и любые другие вспененные утеплители. Сначала в специальную установку наливается жидкий стирол. После добавления в него особого реагента происходит реакция с выделением большого количества пены.
Готовая вспененная густая масса до застывания пропускается через формовочный аппарат. В результате получаются листы материала с огромным количеством мелких воздушных камер внутри.
Такая структура плит и объясняет высокие изоляционные качества пенополистирола. Ведь воздух, как известно, тепло сохраняет очень хорошо. Существуют виды пенополистирола, в ячейках которых содержатся и другие газы. Однако самыми эффективными изоляторами все же считаются плиты именно с воздушными камерами.
Входящие в структуру пенополистирола ячейки могут иметь размер от 2 до 8 мм. На их стенки при этом приходится примерно 2% массы материала. Таким образом, пенополистирол на 98% состоит из воздуха.
Что такое теплопроводность
Узнать, насколько хорошо тот или иной материал способен сохранять тепло, можно по коэффициенту его теплопроводности. Определяют этот показатель очень просто. Берут кусок материала площадью в 1 м2 и толщиной в метр. Одну из его сторон нагревают, а противоположную ей оставляют холодной.
При этом разница температур должна быть десятикратной. Далее смотрят какое количество тепла достигнет холодной стороны за один час. Измеряют теплопроводность в ваттах, разделенных на произведения метра и градуса (Вт/мК). При покупке пенополистирола для обшивки дома, лоджии или балкона обязательно следует посмотреть на этот показатель.От чего зависит теплопроводность
Способность пенополистирольных плит сохранять тепло зависит в основном от двух факторов: плотности и толщины. Первый показатель определяется по количеству и размеру воздушных камер, составляющих структуру материала. Чем плотнее плита, тем больший коэффициент теплопроводности у нее будет.
Зависимость от плотности
В таблице ниже можно посмотреть каким именно образом теплопроводность пенополистирола зависит от его плотности.
| Плотность (кг/м3) | Теплопроводность (Вт/мК) |
| 10 | 0.044 |
| 15 | 0. 038 |
| 20 | 0.035 |
| 25 | 0.034 |
| 30 | 0.033 |
| 35 | 0.032 |
Представленная выше справочная информация, однако, скорее всего, может пригодиться только владельцам домов, использовавшим пенополистирол для утепления стен, пола или потолка довольно-таки давно. Дело в том, что при изготовлении современных марок этого материала производители используют специальные графитовые добавки, в результате чего зависимость теплопроводности от плотности плит сводится практически на нет. В этом можно убедиться, взглянув на показатели в таблице:
| Марка | Теплопроводность (Вт/мК) |
| EPS 50 | 0.031-0.032 |
| EPS 70 | 0.033-0.032 |
| EPS 80 | 0.031 |
| EPS 100 | 0.03-0.033 |
| EPS 120 | 0.031 |
| EPS 150 | 0.03-0. 031 |
| EPS 200 | 0.031 |
Зависимость от толщины
Разумеется, чем толще материал, тем лучше он сохраняет тепло. У современного пенополистирола толщина может колебаться в пределах 10-200 мм. По этому показателю его принято классифицировать на три больших группы:
- Плиты до 30 мм. Этот тонкий материал обычно используется при утеплении перегородок и внутренних стен зданий. Коэффициент его теплопроводности не превышает 0.035 Вт/мК.
- Материал толщиной до 100 мм. Пенополистирол этой группы может применяться для обшивки как внешних, так и для внутренних стен. Тепло такие плиты сохраняют очень хорошо и с успехом используются даже в регионах страны с суровым климатом. К примеру, материал толщиной 50 мм имеет теплопроводность в 0.031-0.032 Вт/Мк.
- Пенополистирол толщиной более 100 мм. Такие габаритные плиты чаще всего используются для изготовления опалубок при заливке фундаментов на Крайнем Севере. Теплопроводность их не превышает 0. 031 Вт/мК.
Расчет необходимой толщины материала
Точно вычислить толщину необходимого для утепления дома пенополистирола довольно-таки сложно. Дело в том, что при выполнении этой операции следует учитывать массу самых разных факторов. К примеру, таких, как теплопроводность материала, выбранного для сооружения утепляемых конструкций и его разновидность, климат местности, тип облицовки и пр. Однако примерно рассчитать необходимую толщину плит все-таки можно. Для этого понадобятся следующие справочные данные:
- показатель требуемого теплосопротивления ограждающих конструкций для данного конкретного региона;
- коэффициент теплопроводности выбранной марки утеплителя.
Собственно сам расчет производится по формуле R=p/k, где p — толщина пенопласта, R — показатель теплосопротивления, k — коэффициент теплопроводности. К примеру, для Урала показатель R равен 3,3 м2•°C/Вт. Допустим, для утепления стен выбран материал марки EPS 70 с коэффициентом теплопроводности 0. 033 Вт/мК. В этом случае расчет будет выглядеть следующим образом:
То есть толщина утеплителя для наружных ограждающих конструкций на Урале должна составлять минимум 100 мм. Обычно владельцы домов холодных регионов обшивают стены, потолки и полы двумя слоями пенополистирола на 50 мм. При этом плиты верхнего слоя располагают таким образом, чтобы они перекрывали швы нижнего. Таким образом можно получить максимально эффективное утепление.
Экструдированный пенополистирол
Обычный утеплитель этого типа маркируется буквами EPS. Вторая разновидность материала — экструдированный пенополистирол обозначается буквами XPS. Отличаются такие плиты от обычных, прежде всего, структурой ячейки. Он у них не открытая, а закрытая. Поэтому экструдированный пенополистирол гораздо меньше простого набирает влагу. То есть способен сохранять свои теплоизоляционные качества в полной мере даже под воздействием самых неблагоприятных факторов внешней среды. Коэффициент теплопроводности экструдированного пенополистирола в зависимости от марки может составлять 0. 027-0.033 Вт/мК.Сравнение утеплителей
Таким образом, экструдированный и обычный пенополистирол считаются у владельцев загородных участков едва ли не самыми лучшими видами утеплителя. Ниже представляем вашему вниманию таблицу с коэффициентами теплопроводности других видов изоляторов.
| Материал | Коэффициент теплопроводности (Вт/мК) |
| Минеральная вата | 0.045-0.07 |
| Стекловата | 0.033-0.05 |
| Керамзит | 0.16 |
| Керамзитобетон | 0.31 |
| Пенополиуретан | 0.02-0.041 |
Как видите, лучше пенополистирола, коэффициент теплопроводности которого составляет 0.031-0.033 Вт/мК, стены, потолки и полы можно утеплить только пенополиуретаном. Однако последний стоит очень дорого. К тому же при его нанесении используется специальное конструктивно сложное оборудование. А следовательно, наилучшим вариантом изолятора в плане способности сохранять тепло на данный момент является все же именно пенополистирол.
Теплопроводность пенопласта от 50 мм до 150 мм — считаем теплоизоляцию
Пенополистирольные плиты, именуемые в просторечье пенопласт – это изоляционный материал, как правило, белого цвета. Изготавливают его из полистирола термального вспучивания. На вид пенопласт представлен в виде небольших влагостойких гранул, в процессе плавления при высокой температуре выплавляется в одно целое, плиту. Размеры частей гранул считаются от 5 до 15 мм. Выдающаяся теплопроводность пенопласта толщиной 150 мм, достигается за счет уникальной структуры – гранул.У каждой гранулы есть огромное количество тонкостенных микро ячеек, которые в свою очередь во много раз повышают площадь соприкосновения с воздухом. Можно с уверенность сказать, что пенопласт практически весь состоит из атмосферного воздуха, приблизительно на 98%, в свою очередь этот факт являет собой их предназначение – теплоизоляция зданий как снаружи, так и внутри.
Всем известно, еще из курсов физики, атмосферный воздух, является основным изолятором тепла во всех теплоизоляционных материалах, находится в обычном и разреженном состоянии, в толще материала. Тепло-сбережение, основное качество пенопласта.
Как было сказано раньше, пенопласт практически на 100% состоит из воздуха, а это в свою очередь определяет высокую способность пенопласта сохранять тепло. А связанно это с тем, что у воздуха самая низкая теплопроводность. Если посмотреть на цифры, то мы увидим, что теплопроводность пенопласта выражена в промежутке значений от 0,037Вт/мК до 0,043Вт/мК. Это можно сопоставить с теплопроводность воздуха — 0,027Вт/мК.
В то время как теплопроводность популярных материалов, таких как дерево (0,12Вт/мК), красный кирпич (0,7Вт/мК), керамзитная глина (0,12 Вт/мК) и других, используемых для строительства, намного выше.
Высокий уровень энергосбережения пенопласт обеспечивает за счет низкой теплопроводности. Например, если построить стену из кирпича толщиной 201 см или воспользоваться древесным материалом толщиной 45 см, то для пенопласта толщина составит всего на всего 12 см для определенной величины энергосбережения.
Поэтому самым эффективным материалом из немногих для теплоизоляции наружных и внутренних стен здания принято считать пенопласт. Затраты на отопление и охлаждение жилых помещений значительно сокращаются благодаря применению пенопласта в строительстве.
Превосходные качества пенополистирольных плит нашли свое применение и в других видах защиты, например: пенопласт, так же служит для защиты от промерзания подземных и наружных коммуникаций, за счет чего их эксплуатационный срок увеличивается в разы. Пенопласт применяют и в промышленном оборудовании (холодильные машины, холодильные камеры) и в складских помещениях.
Размеры листов
Изготовление пенополистирольных плит, осуществляется по нормам ГОСТ. При производстве пенопласта регулируется как состав, так и размеры листов. Стандартная длина листа колеблется от 100 см до 200 см. Ширина должна быть равна 100 см, а толщина от 2 см до 5 см. Теплопроводность пенопласта 50 мм – относительно высока, благодаря небольшой толщине и характеристикам материала, он является наиболее ходовым из всех.
А что же покупать?
На рынке строительных материалов представлен огромный выбор пенополистирольных плит.
Высокая теплопроводность плит утеплителей зависит от их вида. Например: лист пенопласта ПСБ-С 15 обладает до 15 кг/м3 плотностью и 2 см толщиной. Для листа от 2-х до 50 см плотность составляет не более 35 кг/м3. При сравнении пенопласта с другими подобными материалами можно легко проследить зависимость теплопроводности пенополистирольных плит от его толщины.
Так, например: теплопроводность пенопласта 50 мм, больше в два раза, чем у минеральной ваты такого же объема, в таком случае теплопроводность пенопласта, толщина 150 мм, вообще в 6 раз превысит эти показатели. Базальтовая вата, тоже очень сильно проигрывает пенопласту.
Для того чтобы применить один из способов изоляции, необходимо верно выбрать габариты материала. По следующему алгоритму можно выполнить расчет:
- Необходимо уточнить общее тепло-сопротивление. Эта величина зависит от региона, в котором необходимо выполнить расчет, а именно от его климата.
- Для вычисления тепло-сопротивления стены можно воспользоваться формулой R=p/k, где ее толщина равна значению р, а k-коэффициент теплопроводности пенопласта.
- Из постоянных показателей можно сделать вывод, какое сопротивление должно быть у изоляции.
- Нужную величину можно вычислить по формуле р=R*k, найти значение R можно исходя из предыдущего шага и коэффициента теплопроводности.
Марки пенопласта
Если Вас заинтересовал вопрос, какой лучше всего марки приобрести пенопласт, и какая у него теплопроводность, то мы ответим вам на него. Ниже приведены самые популярные марки продукции, а также отображены величины плотности и коэффициент теплопроводности пенопласта.
- ПCБ-C15. С теплопроводностью 0,042 Вт/мK, а плотность равна 11-15 кг/м3
- ПCБ-C25. С теплопроводностью 0,039 Вт/мK, а плотность равна 15-25 кг/м3
- ПCБ-С35. С теплопроводностью 0,037 Вт/мK, а плотность равна 25-35кг/м3
Завершает наш список пенопласт ПCБ-C5, теплопроводность которого составляет 0,04 Вт/мК, а плотность равна 35-50 кг/м3. Проведя анализ плотности и теплопроводности можно с уверенностью сказать, что плотность существенно не влияет на основное качество пенопласта, тепло-сбережение.
Еще по этой теме на нашем сайте:
- Экструдированный или экструзионный пенополистирол — технические характеристики утеплителя
- Экструдированный пенополистирол, являясь высокотехнологичным материалом, по праву может называться уникальным. Потому он и получил такое широкое распространение в строительстве, производстве сантехники и еще ряде областей.
Пеноплекс или пенопласт — что лучше для утепления стен дома снаружи
- Известный всем пенопласт, когда-то конкурировавший исключительно со стекловатой, сегодня сам имеет массу производных материалов, которые, кстати, частенько уступают место другим современным видам утеплителя. К слову.
Коэффициент теплопроводности строительных материалов — таблица и цифры
- Первый вопрос, который возникает, у того, кто решил построить собственный дом, – какой использовать для этого материал. От этого зависит выбор фундамента, в свою очередь.
Теплопроводность утеплителей в таблице — сравнение утеплителей по теплопроводности
- Мы живем далеко не в самой жаркой стране на Земле, а значит, свои жилища вынуждены обогревать, по крайней мере, большую часть года.
Этим и объясняется.Добавить комментарий
Отменить ответВы можете подписаться на новые публикации по электронной почте.
Теплопроводность пенопласта — точные цифры
Пенопласт имеет следующие преимущества перед другими утеплительными материалами: экологичность, лёгкость, гигроскопичность, невысокая стоимость. Однако, главное достоинство — низкая теплопроводность пенопласта, которая делает его одним из наиболее распространенных теплоизолирующих материалов.
Общее описание
Пенопласт представляет собой плиты различной толщины, состоящие из вспененного материала – полимера. Теплопроводность пенопласта обеспечивается воздухом, из которого он состоит на 95-98%, т.е. газа, который не пропускает тепло.
Так как пенопласт в своей основе состоит из воздуха, то он имеет крайне низкую плотность, и, соответственно, малый удельный вес. Также пенопласт обладает очень хорошей звукоизоляцией (тонкие перегородки ячеек, заполненные воздухом – очень плохой проводник звуков).
В зависимости от исходного сырья (полимера) и процессов изготовления, можно производить пенопласт разной плотности, устойчивости к воздействию механических факторов, устойчивости к иным видам воздействия. В связи с вышеперечисленным, обусловливается выбор определенного вида пенопласта и его применение.
Характеристики теплопроводности пенопласта
Для того чтобы рассмотреть такую характеристику, как теплопроводность пенопласта, разберемся для начала, что из себя представляет в принципе теплопроводность материалов. Теплопроводностью называют количественную характеристику способности тела проводить тепло.
Это количество тепловой энергии (Ватт), которое любой материал способен провести через себя (метр), при определенной температуре (С) за определенное время. Обозначается — λ и выражается Вт/м•С.
Определим оптимальные размеры данного утеплителя исходя из его теплопроводных характеристик. На рынке стройматериалов большое множество различных утеплителей. Пенопласт, как мы уже знаем, обладает теплопроводностью очень низкой, но эта величина зависит от марки материала.
Например, пенопласт марки ПСБ-С 50 имеет плотность 50 кг/м3. Таким образом, его теплопроводность составляет 0,041 Вт/м•С (данные указаны при 20-30 С). Для пенопласта марки ПСБ-С 25 значение будет 0,041 Вт/м•С, а марки ПСБ-С 35 – 0,038 Вт/м•С. Приведенные величины коэффициентов теплопроводности указаны для пенопласта одинаковой толщины.
Наиболее заметна теплопроводность пенопласта при сопоставлении значений с другими теплоизоляционными материалами. К примеру, лист пенопласта 30-40 мм аналогичен объёму минваты в несколько раз большей, а толщина листа 150 мм заменяет 185 мм пенополистирола. Конечно, есть материалы, у которых коэффициент ниже. К таким относится и пеноплекс. 30 мм пеноплекса смогут заменить 40 мм пенопласта, при аналогичных условиях.
Какие листы выбрать?
Чтобы добиться наиболее эффективной теплоизоляции стены, необходимо правильно рассчитать толщину используемого утеплителя. Для примера рассчитаем, какой толщины нужен утеплитель для стены толщиной в один кирпич.
Сначала необходимо узнать общее теплосопротивление. Это постоянное значение, зависящее от климатических условий в определенной области страны. На юге России она составляет 2,8 кВт/м2, для полосы умеренного климата — 4,2 кВт/м2. Затем найдем теплосопротивление кирпичной кладки: R = p/k, где p – толщина стены, а k – коэффициент, указывающий, насколько сильно стена проводит тепло.
Имея начальные данные, мы можем узнать, какое теплосопротивление утеплителя необходимо использовать, применив формулу p=R*k. где R — общее теплосопротивление, а k — значение теплопроводности утеплителя.
Возьмем для примера пенопласт марки ПСБ-С 35, имеющий плотность 35 кг/м3 для стены, толщиной в один кирпич (0,25 м) в регионе средней полосы России. Общее теплосопротивление имеет значение 4,2 кВт/м2.
Для начала необходимо узнать теплосопротивление нашей стены (R1). Коэффициент для силикатного пустотного кирпича составляет 0,76 Вт/м•С (k1), толщина – 0,25 м (p1). Находим теплосопротивление:
R1 = p1 / k1 = 0,25 / 0,76 = 0,32 (кВт/м2).
Теперь находим теплосопротивление для утеплителя (R2):
R2 = R – R1 = 4.2 – 0,32 = 3,88 (кВт/м2)
Значение теплосопротивления пенопласта ПСБ-С 35 (k2) равен 0,038 Вт/м•С. Находим требуемую толщину пенопласта (p2):
p2 = R2*k2 = 3.88*0.038 = 0.15 м.
Вывод: при заданных условиях нам необходим пенопласт ПСБ-С 35 15 см.
Аналогичным способом можно сделать расчеты для любого материала, используемого в качестве утеплителя. Коэффициенты теплопроводности разных строительных материалов можно найти в специальной литературе или в сети Интернет.
Оценка статьи:
Загрузка…
Adblock
detector
Теплопроводность пенопласта и другие важные технические характеристики
Перед тем, как совершить выбор теплоизолятора, нужно разобраться в том, какие именно факторы максимально влияют на сохранение тепла и, следовательно, выполнение непосредственных теплоизоляционных функций.
Для начала определим, что теплопроводность – это распространение теплоты от одних молекул, входящих в состав вещества и обладающих определенной температурой, к молекулам с иной температурой.
Такая миграция энергии (т. е. теплоты) осуществляется за счет того, что молекулы тесно контактируют друг с другом.
Внимание! Чем ниже теплопроводность, тем труднее материал проводит тепло – следовательно, не допускает охлаждения или перенагревания в изолированном материалом помещении.
Содержание
- 1 Теплопроводность пенопласта
- 2 Технические характеристики пенопласта
Теплопроводность пенопласта
Ниже будет приведен список, сравнивающий показатели коэффициента теплопроводности пенопласта с другими утеплителями:
- Пенопласт: 0.031-0.042 Вт/(м*К).
- Минеральная вата: 0.045-0.07 Вт/(м*К).
- Стекловата: 0.033-0.05 Вт/(м*К).
- Эковата: 0.038-0.045 Вт/(м*К).
Теплопроводность утеплителей зависит от того, как много воздуха они содержат: чем его больше, тем теплопроводность меньше, поскольку воздух – это хаотичное собрание молекул, количество и интенсивность контактов которых зависят от объема воздуха в утеплителе.
Так, если вы едете в час-пик в метро, то вы постоянно соприкасаетесь с другими людьми; если вы едете в просторном вагоне, то ваши контакты с пассажирами редки и случайны.
Пенопласт – это материал, в котором огромное количество воздуха. Его структура разделена на множество ячеек с толщиной от 0.2 до 0.8 сантиметров, которые изнутри заполнены воздухом. Соответственно, чем толще пенопласт, тем выше его коэффициент теплопроводности.
Совет: зная о зависимости теплопроводности от толщины размера листов пенопласта, вы можете купить пенопласт с большей теплопроводностью и большей толщиной, который будет функционально равнозначен утеплителю с меньшей теплопроводностью и меньшей толщиной.
О том, что влияет на выбор толщины слоев пенопласта для утепления стен, можно прочесть *ссылка*.
Теплопроводность, безусловно, зависит от плотности: чем она выше, тем ближе молекулы расположены друг к другу, тем чаще они соприкасаются и тем быстрее передается тепло.
Ниже будет приведен список, иллюстрирующий зависимость теплопроводности от плотности утеплителя:
- ПСБ-С 15: плотность 15 кг/кубометр; коэффициент = 0.037 Вт/(м*К).
- ПСБ-С 25: плотность 15.1 – 25 кг/кубометр; коэффициент = 0.035 Вт/(м*К).
- ПСБ-С 35: плотность 25.1 – 35 кг/кубометр; коэффициент = 0.033 Вт/(м*К).
После изучения значимости плотности и теплопроводности можно подытожить, что именно коэффициент теплопроводности оказывает решающее влияние на ключевую роль пенопласта – теплосбережение.
Технические характеристики пенопласта
При выборе пенопласта в качестве утеплителя обращают внимание на ряд технических характеристик, определяющих функциональные возможности теплоизолятора и, следовательно, тип помещения, для которого он подбирается:
- Прочность на сжатие является важным показателем, поскольку от ее величины зависит то, какое давление способен выдержать материал. Превышение предела прочности – это причина механической деструкции изолятора. Чем больше эта величина, тем более прочен изолятор. ПСБ С-15: 0.04 МПа. ПСБ С-25: 0.08 МПа. ПСБ С-35: 0.14 МПа.
- Водопоглощение иллюстрирует способность вещества к удержанию воды в своей структуре (в случае пенопласта – в ячейках, заполненных воздухом). Чем больше воды удерживается изолятором, тем хуже его теплоизоляционные свойства – следовательно, чем больше этот показатель, тем сильнее он влияет на уменьшение теплоизоляции. ПСБ С-15: 4% по объему за сутки. ПСБ С-25: 3% по объему за сутки. ПСБ С-35: 2% по объему за сутки.
- Время самостоятельного горения марок ПСБ С-15, ПСБ С-25, ПСБ С-35: 4 секунды. Чем меньше это время, тем безопаснее материал.
- Пожарно-технические характеристики по СНиП 21-01-97 марок ПСБ С-15, ПСБ С-25, ПСБ С-35: Г1, В2, Д3, РП1.
- Диапазон рабочих температур марок ПСБ С-15, ПСБ С-25, ПСБ С-35: [-60; 80] по Цельсию. Чем более широк радиус рабочих температур, тем более универсален утеплитель.
- Коэффициент паропроницаемости марок ПСБ С-15, ПСБ С-25, ПСБ С-35: 0.05 мг/(м.ч. Па). Чем больше этот коэффициент, тем сильнее он уменьшает теплоизоляционные свойства.
Превышение предела прочности – это причина механической деструкции изолятора. Чем больше эта величина, тем более прочен изолятор. ПСБ С-15: 0.04 МПа. ПСБ С-25: 0.08 МПа. ПСБ С-35: 0.14 МПа.
Чем более широк радиус рабочих температур, тем более универсален утеплитель.Это лишь неполный список из тех характеристик, которые учитываются при подборе модели пенопласта. Технический паспорт товара содержит в себе сведения о долговечности, влагостойкости, сохранении стабильных размеров материала и о некоторых других величинах.
Попробуем сопоставить данные, которые приведены выше, с тем, на какое применение рассчитаны рассмотренные разновидности пенопласта.
ПСБ С-15: задействован в защите малонагруженных конструкций.
ПСБ С-25: один из наиболее популярных видов, поскольку применяется в утеплении стен и полов.
ПСБ С-35: применяется в “массивных” конструкциях (например, в утеплении фундамента дома)
Тщательный анализ значимости множества характеристик, среди которых особенно важными являются теплопроводность и плотность теплоизолятора, позволяет понять, насколько важно отнестись ответственно к выбору утеплителя и почему у пенопласта есть преимущества перед другими теплоизоляторами.
Механические свойства и теплопроводность теплоизоляционных плит, содержащих переработанный термореактивный полиуретан и термопласт
. 2021 16 декабря; 13 (24): 4411.
doi: 10.3390/polym13244411.
Пинг Хе 1 , Хаода Руан 1 , Цунъян Ван 1 , Хао Лу 1
принадлежность
- 1 Колледж машиностроения и электротехники, Аньхойский университет Цзянжу, Хэфэй 230601, Китай.
- PMID: 34960962
- PMCID: PMC8708046
- DOI:
10. 3390/полим13244411
3390/полим13244411Бесплатная статья ЧВК
Пинг Хе и др. Полимеры (Базель). .
Бесплатная статья ЧВК
. 2021 16 декабря; 13 (24): 4411.
doi: 10.3390/polym13244411.
Авторы
Пинг Хе 1 , Хаода Руан 1 , Цунъян Ван 1 , Хао Лу 1
принадлежность
- 1 Колледж машиностроения и электротехники, Аньхойский университет Цзянжу, Хэфэй 230601, Китай.
- PMID: 34960962
- PMCID: PMC8708046
- DOI: 10.3390/полим13244411
Абстрактный
В этом исследовании использовался механохимический метод для анализа механизма переработки пенополиуретана и оптимизации процесса переработки. Использование механохимических методов для регенерации порошка пенополиуретана разрушает связь С-О пенополиуретана и значительно повышает активность порошка. На основе ортогонального плана испытаний были выбраны сетка, пропорция, температура и время для производства девяти переработанных плит методом горячего прессования. Затем было проанализировано влияние четырех факторов на теплопроводность и прочность на разрыв переработанной плиты.
Результаты показывают, что порошок пенополиуретана 120 меш обладает высокой активностью, а предел прочности на растяжение может достигать 90,913 МПа при формовании при 205 °C и 40 мин с 50% порошком полипропилена. Благодаря низкой теплопроводности пенополиуретана теплопроводность вторичного картона может достигать 0,037 Вт/м·К при параметре 40 меш, 80%, 185 °С, 30 мин. Это исследование предлагает эффективный метод переработки пенополиуретана.
Ключевые слова: механохимический метод; ортогональный тест; переработанный пенополиуретан; предел прочности; теплопроводность.
Заявление о конфликте интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Цифры
Рисунок 1
Процесс восстановления пенополиуретана…
Рисунок 1
Процесс восстановления пенополиуретана механохимическим методом.
Процесс восстановления пенополиуретана механохимическим методом.
Рисунок 2
Внешний вид ( a )…
Рисунок 2
Внешний вид ( a ) Отходы плиты ППУ, ( b ) Куски ППУ,…
фигура 2Внешний вид ( a ) отходов плиты ППУ, ( b ) куски ППУ, ( c ) порошок ППУ, ( d ) самодельная дробилка и ( e ) микроскопическая морфология порошка ППУ.
Рисунок 3
Переработанные плиты, полученные путем нагрева…
Рисунок 3
Переработанные плиты, полученные термопрессованием.
Переработанные плиты, изготовленные методом термопрессования.
Рисунок 4
Гранулометрический состав…
Рисунок 4
Гранулометрический состав порошка ППУ.
Рисунок 4Гранулометрический состав порошка ППУ.
Рисунок 5
ATR-FTIR спектры полиуретановых порошков…
Рисунок 5
Спектры ATR-FTIR полиуретановых порошков с различным числом ячеек.
Рисунок 5 ATR-FTIR-спектры полиуретановых порошков с различным числом ячеек.
Рисунок 6
Микроскопическая морфология порошка ППУ…
Рисунок 6
Микроскопическая морфология порошка ППУ при различном увеличении. ( a ) 50 раз…
Рисунок 6Микроскопическая морфология порошка ППУ при различном увеличении. ( а ) 50 раз ( б ) 200 раз.
Рисунок 7
Микроскопическая морфология порошков ППУ…
Рисунок 7
Микроскопическая морфология порошков ППУ с различным числом ячеек. ( и ) 40…
Рисунок 7 Микроскопическая морфология порошков ППУ с разным числом ячеек.
( и ) 40 меш. ( b ) 80 меш. ( c ) 120 меш.
Рисунок 8
Влияние факторов при различных…
Рисунок 8
Влияние факторов разного уровня на теплопроводность: ( A ) Сетка.…
Рисунок 8Влияние факторов разного уровня на теплопроводность: ( А ) Сетка. ( B ) Пропорция. ( C ) Температура. ( D ) Время.
Рисунок 9
Поверхностная проекция Mesh…
Рисунок 9
Проекция поверхности Mesh and Proportion влияет на теплопроводность.
Проекция поверхности Mesh and Proportion влияет на теплопроводность.
Рисунок 10
Влияние факторов при различных…
Рисунок 10
Влияние факторов разного уровня на стресс: ( A ) Сетка. (…
Рисунок 10Влияние факторов разного уровня на стресс: ( А ) Сетка. ( B ) Пропорция. ( C ) Температура. ( D ) Время.
Рисунок 11
Кривая зависимости напряжения от деформации (…
Рисунок 11
Кривая зависимости напряжения от деформации (цифры на рисунке обозначают разные номера экспериментов).
Кривая зависимости напряжения от деформации (цифры на рисунке представляют разные номера экспериментов).
Рисунок 12
Поверхностная проекция, которую Mesh…
Рисунок 12
Проекция поверхности, на которую сетка и пропорция влияют на прочность на растяжение.
Рисунок 12Проекция поверхности, на которую сетка и пропорция влияют на прочность на растяжение.
Рисунок 13
Микрофотографии образцов 1–9 (×150…
Рисунок 13
Микрофотографии образцов 1–9 (увеличение ×150; ( a – i ) соответствует…
Рисунок 13 Микрофотографии образцов 1–9 (увеличение ×150; ( a – i ) соответствует опыту № 1–9).
См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC
Похожие статьи
Механохимия: эффективный способ переработки термореактивных полиуретанов.
He P, Lu H, Ruan H, Wang C, Zhang Q, Huang Z, Liu J. Он П. и др. Полимеры (Базель). 2022 11 августа; 14 (16): 3277. дои: 10.3390/polym14163277. Полимеры (Базель). 2022. PMID: 36015532 Бесплатная статья ЧВК.
Утилизация отходов: теплоизоляционная панель из переработанных частиц полиуретана и пшеничной шелухи.
Хисек Ш., Нойбергер П., Сикора А., Шенфельдер О., Дитоммазо Г. Hýsek Š, et al. Материалы (Базель). 2019 сен 20;12(19):3075. дои: 10.3390/ma12193075. Материалы (Базель). 2019. PMID: 31547179 Бесплатная статья ЧВК.
Проницаемая водостойкая теплоизоляционная панель на основе переработанных материалов и ее физико-механические свойства.
Хисек Ш., Фридрих М., Херцлик М., Фридрихова Л., Лоуда П., Книжек Р., Ле Ван С., Ле Чи Х. Hýsek Š, et al. Молекулы. 2019 11 сентября; 24(18):3300. doi: 10,3390/молекулы24183300. Молекулы. 2019. PMID: 31514275 Бесплатная статья ЧВК.
Пенополиуретановые композиты, армированные возобновляемыми наполнителями, для криогенной изоляции.
Стуре Б., Вевере Л., Кирплукс М., Година Д., Фридрихсоне А., Кабулис У. Стуре Б. и др. Полимеры (Базель). 2021 24 ноября; 13 (23): 4089. doi: 10.3390/polym13234089. Полимеры (Базель). 2021. PMID: 34883591 Бесплатная статья ЧВК.
Жесткая теплоизоляция из пенополиуретана на натуральной масляной основе, применимая при криогенных температурах.
Урам К., Процяк А., Вевере Л., Помиловскис Р., Кабулис Ю., Кирплукс М. Урам К. и др. Полимеры (Базель). 2021 7 декабря; 13 (24): 4276. doi: 10.3390/polym13244276. Полимеры (Базель). 2021. PMID: 34960827 Бесплатная статья ЧВК.
Посмотреть все похожие статьи
Цитируется
Естественная деградация: деградация полимеров в различных условиях.
Ветчер А.А., Иорданский А.Л. Ветчер А.А. и соавт. Полимеры (Базель). 2022 31 августа; 14 (17): 3595. doi: 10.3390/polym14173595. Полимеры (Базель). 2022. PMID: 36080670 Бесплатная статья ЧВК.
использованная литература
- Ван М., Чжан С., Чжан В., Лу С., Юань Г. От термореактивных материалов к термопластам: новый универсальный подход к переработке полиуретановых отходов посредством реактивного компаундирования с диэтаноламином. прог. Резиновый пласт. Переработка Технол. 2014;30:221–236. дои: 10.1177/147776061403000403.
–
DOI
- Ван М., Чжан С., Чжан В., Лу С., Юань Г. От термореактивных материалов к термопластам: новый универсальный подход к переработке полиуретановых отходов посредством реактивного компаундирования с диэтаноламином.
- Plastics Europe Association of Plastics Manufacturers Plastics—The Facts 2019: Анализ европейских данных о производстве, спросе и отходах пластмасс. [(по состоянию на 15 июля 2021 г.)]. Доступно в Интернете: https://www.plasticseurope.org/en/resources/market-data.
- Денг Ю., Девил Р., Аппельс Л., Ансарт Р., Байенс Дж., Канг К. Обзор термохимической переработки отходов пенополиуретана. Дж. Окружающая среда. Управление 2021;278:111527. doi: 10.1016/j.jenvman.2020.111527. – DOI – пабмед
- Стачак П. , Лукашевска И., Хебда Э., Пелиховски К. Последние разработки в области материалов на основе полиуретана для инженерии костной ткани. Полимеры. 2021;13:946.
–
ЧВК
–
пабмед
- Стачак П.
- Магнин А., Поллет Э., Фалип В., Аверус Л. Оценка биологического разложения полиуретанов. Биотехнолог. Доп. 2020;39:107457. doi: 10.1016/j.biotechadv.2019.107457. – DOI – пабмед
прог. Резиновый пласт. Переработка Технол. 2014;30:221–236. дои: 10.1177/147776061403000403.
–
DOI
, Лукашевска И., Хебда Э., Пелиховски К. Последние разработки в области материалов на основе полиуретана для инженерии костной ткани. Полимеры. 2021;13:946.
–
ЧВК
–
пабмедГрантовая поддержка
- 51877001 / Национальный фонд естественных наук Китая
- gxyqZD2020034/Ключевой проект Департамента образования провинции Аньхой Программа поддержки выдающихся талантов
- 2018QD14/Университет доктора Аньхой Цзянчжу начал финансирование проекта
Теплопроводность ненаполненных пластиков – C-Therm Technologies Ltd.
// Блог 26 августа 2019 г.
Прибор для измерения теплопроводности C-Therm Trident обеспечивает быстрый и простой способ измерения теплопроводности пластмасс и полимеров.
FLEX Transient Plane Source Датчик для измерения теплопроводности полимерного композита.Полимеры являются важной частью повседневной жизни, и каждый день проводится все больше исследований для разработки новых, более универсальных, новых полимеров. Испытание теплопроводности этих полимеров имеет первостепенное значение для определения их тепловых характеристик в различных условиях.
Как модифицированный плоский источник переходных процессов (MTPS), так и плоский источник переходных процессов (TPS) способны быстро и точно измерять теплопроводность полимеров в различных условиях окружающей среды. Между тем, переходный линейный источник (TLS) может измерять теплопроводность расплавов полимеров.
Теплопроводность обычных ненаполненных пластиков, таких как тефлон, ПВХ и АБС, приведена ниже.
Теплопроводность ненаполненных пластиков (Вт/мК)
1Пластиковый тип | Коммерческое наименование | Теплопроводность (Вт/мК) |
Акрилонитрил-бутадиен-стирол | АБС | 0,14 – 0,21 |
Ацеталь | Делрин | 0,23 – 0,36 |
Ацетат целлюлозы | СА | 0,16 – 0,36 |
Диаллилфталат | Дапон | 0,31 |
Эпоксидная смола |
| 0,19 |
Этилцеллюлоза |
| 0,23 |
Этилвинилацетат |
| 0,08 |
Фенольный |
| 0,17 |
Полиамид | Нейлон 6-11-12-66 | 0,24 – 0,3 |
Полиарамид | Кевлар, волокна номекс | 0,04 – 0,13 |
Поликарбонат | ПК | 0,19 – 0,22 |
Политетрафторэтилен | ПТФЭ, Тефлон | 0,25 |
Полиэтилентерефталат |
| 0,15 – 0,4 |
Полиэтилен Л | Низкая плотность | 0,33 |
Полиэтилен HD | Высокая плотность | 0,45 – 0,52 |
Полиимид | Каптон | 0,10 – 0,35 |
Полиметилметакрилат | ПММА, акрил, плексиглас, оргстекло | 0,17 – 0,19 |
Полифениленоксид | ППО, Норил | 0,22 |
Полипропилен | ПП | 0,1 – 0,22 |
Полистирол | ПС | 0,1 – 0,13 |
Полисульфон |
| 0,26 |
Полиуретан | ПУР | 0,29 |
Поливинилхлорид | ПВХ | 0,12 – 0,25 |
Поливинилиденфторид | Кынан | 0,1 – 0,25 |
Все значения в таблице определены при комнатной температуре.
Как правило, теплопроводность увеличивается на несколько процентов в диапазоне 0-100°C. Только при очень низких температурах (обычно 40K) пластмассы демонстрируют явное снижение. Наполнители, такие как серебро, медь, УНТ и т. д., обычно вызывают резкое увеличение теплопроводности полимерного композита.
Чтобы узнать больше о том, какой датчик подходит для вашего полимера, или об услугах, которые может предоставить C-Therm, ознакомьтесь с приведенными ниже ресурсами.
– Руководство по выбору метода: идеально подходит для определения датчика, наиболее подходящего для вашего образца. для частого измерения теплопроводности или требует гибкости для различных материалов. Поговорите сегодня с экспертом о том, какая конфигурация будет соответствовать вашим техническим потребностям.
Этот блог является частью нашего приложения «Проводящие полимеры».
1 Источник: Electronics Cooling – Design, Materials, Compounds, Adhesives, Substrates, Number 2, Technical Data, Volume 7
УПРОЩЕНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
Запросить ценуПревосходная термостойкость | ТОРАЙПЕФ™ | TORAY PLASTICS
Техническая информация | Выдающаяся термостойкость
Тепловые свойства
Ⅰ.
Рабочие температуры окружающей среды для TORAYPEF™ TORAYPEF™ сшивается с помощью ИК-излучения, поэтому его можно использовать в более широком диапазоне температур, чем продукты без сшивания. Рабочие температуры окружающей среды для TORAYPEF™ зависят от цели использования, поэтому нельзя делать никаких общих заявлений. Однако около 80°C является максимальной температурой, подходящей для непрерывного использования с точки зрения внешнего вида или размеров. Однако TORAYPEF™ можно использовать при температуре выше 100°C при определенных условиях или в течение короткого времени. По результатам испытаний на изгиб (испытание на изгиб на оправке) хрупкое разрушение происходит при температурах от -70°С до -100°С, с некоторыми вариациями в зависимости от марки. Это удивительно низкая температура хрупкого разрушения в свете того факта, что пенополистирол проявляет хрупкое разрушение при температуре около комнатной. TORAYPEF™ хорошо подходит для теплоизоляции холодильных складов и соляных труб, а также используется для теплоизоляции при -196°С (температура жидкого азота).
Термостойкие марки полипропилена могут длительно эксплуатироваться при температуре до 120°С, но уступают полиэтиленовым маркам по морозостойкости и проявляют хрупкое разрушение при температуре около -20°С в испытаниях на низкотемпературный изгиб.
Ⅱ. Изменение размеров
На рис. 1 показана кривая изменения размеров TORAYPEF™ при -20°C и 80°C. Нагрев вызывает некоторую усадку по длине и ширине и набухание по толщине, но лишь в незначительной степени до постоянной рабочей температуры TORAYPEF™ 80°C. Охлаждение вызывает усадку по всем направлениям — длине, ширине и толщине — из-за снижения давления газа внутри ячеек пенопласта. Однако степень усадки еще меньше, чем при нагреве, поскольку смола, входящая в состав стенок ячеек пенопласта, становится более жесткой.
Размеры измерены после оставления образцов в стандартном состоянии на один час после нагревания до 80°C.
Для температуры -20°С размеры измерялись в низкотемпературной камере.
Рисунок 1: Кривая изменения размеров TORAYPEF™ (30060)
Ⅲ.
Коэффициент линейного расширенияОбразец, находящийся в состоянии равновесия при 23°С, помещали в низкотемпературную камеру при -20°С. После достижения усадочного равновесия измеряли размеры образца. Результаты измерений коэффициента линейного расширения представлены в Таблице общих свойств основных марок TORAYPEF™. Для TORAYPEF™ этот коэффициент составляет примерно от 10-3 до 10-4/°C, с некоторыми отклонениями в зависимости от сорта, далекими от уровней, демонстрируемых металлическими или деревянными материалами (например, медь составляет 1,14×10-5/°C). . Однако в реальных теплоизоляционных целях TORAYPEF™ должен быть приклеен к поверхности стены и зафиксирован в этом положении, поэтому TORAYPEF™ не будет препятствием ни в каком практическом отношении, учитывая его высокий предел эластичности.
Ⅳ. Теплоизоляционные свойства
TORAYPEF™ обладает превосходными теплоизоляционными свойствами благодаря большому объему воздуха, содержащемуся в его микроструктуре с закрытыми порами.
Например, периферия 3-литровой узкогорлой стеклянной бутыли для реагентов была полностью покрыта TORAYPEF™ 30060. Затем бутыль была заполнена кипящей водой и помещена в низкотемпературную камеру с температурой 1°C. Измерялось изменение во времени температуры воды. Результаты показаны на рис. 2. Снижение температуры в бутылке, покрытой TORAYPEF™, минимально по сравнению с бутылкой без какой-либо теплоизоляции.
Размеры измерены после оставления образцов в стандартном состоянии на один час после нагревания до 80°C. Для температуры -20°С размеры измерялись в низкотемпературной камере.
Рис. 2: Эффекты теплоизоляции (температура наружного воздуха θ 0 = 1°C)
На Рис. 3 показаны результаты измерения теплопроводности термоламинированного изделия TORAYPEF™ 30060, измеренные с использованием защищенной нагревательной плиты. метод (JISA 1412). Линейный график (линейный график θ – λ) представляет зависимость между средней температурой и теплопроводностью. Результаты измерения теплопроводности для других марок представлены в Таблице общих свойств основных марок TORAYPEF™.
Рисунок 3: Зависимость между температурой и теплопроводностью в TORAYPEF™
30060 термоламинированные изделия
Теплопроводность определяет распределение температуры, когда теплопроводность находится в постоянном состоянии. Однако в ситуациях, когда температура изменяется во времени (например, температура наружного воздуха), тепловая дисперсия κ (= λ/cρ) определяет распределение температуры. Меньшая тепловая дисперсия приводит к более медленной реакции на изменение температуры окружающей среды, поэтому это свойство имеет большое практическое значение. В Таблице 1 сравниваются теплопроводность и тепловое рассеивание 30-кратного вспененного пеноматериала TORAYPEF™ с другими теплоизоляционными материалами. Термическая дисперсия TORAYPEF™ является одной из самых маленьких по сравнению с другими пенопластами аналогичной плотности. В Таблице 2 указана толщина TORAYPEF™, необходимая для предотвращения конденсации росы на длинной крыше. Значение К, необходимое для предотвращения образования конденсата, можно рассчитать по следующей формуле.
Тогда как:
K: Коэффициент теплопередачи стены (Вт/м2·K)
θi: Температура в помещении (°C)
θo: температура наружного воздуха (°C)
θd: температура точки росы (°C), определяемая внутренней температурой и влажностью
αi: Теплопроводность поверхности внутри помещения (Вт/м2·K)
Как только вы найдете значение K, вы можете рассчитать толщину теплоизоляционного материала, необходимую для
Тогда как:
d: Толщина материала, из которого состоит стена (м) 90 921
λ: Теплопроводность материала, из которого состоит стена (Вт/м·К) 90 921
αο: Теплопроводность поверхности снаружи (Вт/м2·K)
Пожалуйста, свяжитесь с нами, если вам нужна дополнительная информация по расчету теплоизоляции и предотвращению образования конденсата.
| Тип | Кажущаяся плотность (кг/м 3 ) | Удельная теплоемкость c (×10 2 кгК) | Теплопроводность λ ο (Вт/мК) | Тепловая дисперсия χ (м 2 /ч) |
|---|---|---|---|---|
| TORAYPEF* 30-кратный пенопласт | 33 | 23,0 | 0,031 | 15×10 -4 |
| Стекловата | 20 | 8,4 | 0,0×35 | 7510 -4 |
| Пенополистирол | 20 | 13,4 | 0,034 | 45×10 -4 |
| Жесткий вспененный ПВХ | 35 | 15,9 | 0,037 | 33×10 -4 |
| Фенольная пена | 35 | 15,9 | 0,031 | 20×10 -4 |
| Бетон (для справки) | 2200 | 8,8 | 1,5(20°С) | 28×10 -4 |
| В помещении | Возле крыши | Точка росы θdh (°С) | TORAYPEF* требуемая толщина | (мм) | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Наружная температура θ ο (°C) | ||||||||
| Температура θ i (°С) | Влажность θ (% относительной влажности) | Температура θn (°C) | Влажность ψh (% относительной влажности) | -5 | -10 | -15 | -20 | |
| 10 | 50 | 12,8 | 42 | 0,1 | 0,3 | 1,8 | 3,2 | 4,6 |
| 60 | 50 | 2,7 | 1,6 | 3,4 | 5,2 | 7,0 | ||
| 40 | 58 | 4,5 | 3,0 | 5,2 | 7,3 | 9,5 | ||
| 80 | 67 | 6,7 | 5,8 | 8,7 | 11,7 | 14,6 | ||
| 15 | 50 | 18,7 | 40 | 4,5 | 1,3 | 2,6 | 3,9 | 5. 1 |
| 60 | 47 | 7,2 | 2,7 | 4,3 | 5,9 | 7,4 | ||
| 70 | 55 | 9,5 | 4,6 | 6,5 | 8,5 | 10,4 | ||
| 80 | 63 | 11,7 | 7,5 | 10,0 | 12,6 | 15,2 | ||
| 20 | 50 | 24,6 | 38 | 9,1 | 2,2 | 3,3 | 4,5 | 5,7 |
| 60 | 46 | 12,0 | 3,8 | 5,2 | 6,6 | 8,0 | ||
| 70 | 53 | 14,1 | 5,5 | 7,2 | 8,9 | 10,6 | ||
| 80 | 60 | 16,4 | 8,3 | 10,5 | 12,7 | 14,9 | ||
(Высота здания: 10 м.
с использованием воздушного обогревателя)
Ⅴ. Характеристики горения
- Скорость горения
Стандартная марка TORAYPEF™ легко воспламеняется. Однако сам полимерный материал является пластиком, который очень стабилен при воздействии тепла. TORAYPEF™ имеет скорость горения от 4 до 10 см/мин, в зависимости от сорта, согласно ASTM D 169.2 стандарта. Это очень медленно по сравнению с пенополистиролом, не обработанным антипиреном, скорость горения которого при испытаниях в тех же условиях составила 20 см/мин. В отличие от других пенопластов, TORAYPEF™ не выделяет черного дыма при горении. Класс огнестойкости TORAYPEF™ получил сертификат огнезащитной оцинкованной стальной пластины, ламинированной мягким вспененным пластиком (квазинегорючий № 2024), когда TORAYPEF™ ламинируется на оцинкованную или кольцевую стальную пластину (TORAYPEF™ толщиной 4 мм). или меньше, вес 130 г/м2 или меньше) с использованием заводских условий плавки. Чтобы еще больше повысить безопасность, поместите TORAYPEF™ между такими легковоспламеняющимися материалами, как оцинкованные стальные листы, гибкие плиты или гипсокартонные плиты. Или использовать вместе с цементной штукатуркой или раствором. В качестве альтернативы, класс TORAYPEF™ FR-UL (тип AE20) соответствует требованиям UL9.4HF-1. - Температура воспламенения и температура вспышки
Температура воспламенения TORAYPEF™ 30060 измерялась при нагревании в электродуговой печи, а температура вспышки измерялась при нагревании в пробирке и при воздействии газовой зажигалки. Результаты показаны в таблице 3 в сравнении с мягким пенополиуретаном и кедровой доской. По устойчивости к воспламенению TORAYPEF™ превосходит мягкую уретановую пену и сравнима с кедровой доской. - Предел безопасности распространения огня и рабочая плотность излучения
Одной из причин пожаров в жилых помещениях является самовозгорание, вызванное лучистым теплом. Используя испытание на нагрев инфракрасным светом, была измерена минимальная плотность излучения, необходимая для возгорания (предельная плотность излучения, обеспечивающая безопасность распространения огня).
Или использовать вместе с цементной штукатуркой или раствором. В качестве альтернативы, класс TORAYPEF™ FR-UL (тип AE20) соответствует требованиям UL9.4HF-1.