Характеристики пенопласта: Такой страницы не существует • ООО «Стройтеплокомплект» (г. Набережные Челны)

Содержание

Пенопласт характеристики | ПСБ-С | Технические характеристики

Один из самых популярных сегодня строительных материалов — это пенопласт. Характеристики наиболее полно отражают рабочие возможности пенопласта и соответственно очерчивают диапазон его применения. Очевидно, что все свойства пенопласта проистекают из его химического состава. Прессованный пенопласт на 98% состоит из воздуха. Материал получают путём спекания полистирольных гранул и наполнения их безвредным конденсатом природного газа пентана.

В строительной отрасли негорючий пенопласт востребован прежде всего за универсальность применения и теплопроводность. В общем самыми полезными качествами пенопласта являются:

низкая теплопроводность
паропроницаемость пенопласта
водостойкость
биологическая индифферентность
простота установки
стабильные размеры
длительный срок службы
безвредность
низкая цена.

Теплопроводность пенопласта

Материал пенопласт — отличная теплоизоляция, основной характеристикой которой является коэффициент теплопроводности. Низкий показатель соответствует высокой теплоизоляции и соответственно отличной теплозащите. Усреднённый коэффициент теплопроводности пенопласта равен 0,035-0, 04 Вт/м*К. По данным производителей США пенопласт толщиной 120 мм по теплоизоляции может сравниться с:

шлаковой ватой толщ. 180 мм
деревянным бревном диам. 450 мм
керамзитобетоном толщ. 900 мм
кирпичной стеной толщ. 2100 мм
железобетонной стеной толщ. 4200 мм.

Теплопроводность пенопласта действительно очень мала, и действующие российские строительные нормы, в принципе, подтверждают правильность приведённых данных. Так, по нашим достаточно жёстким нормативам, чтобы обеспечить зданию достаточную теплозащиту, толщина пенопласта в зависимости от климатической зоны и назначения постройки должна варьироваться от 10 до 20 см.

Плотность пенопласта

Плиты пенопласта в зависимости от плотности делятся на следующие марки:

15 — плотность пенопласта 10-15 кг/куб. м;
25 — 15-25 кг/куб. м;
25Ф — 16,5-25 кг/куб. м;
35 — 25-35 кг/куб. м;
50 — 35-50 кг/куб. м.

Разберёмся, влияет ли плотность на теплопроводность? Величина коэффициента теплопроводности тем меньше, чем больше воздуха в закрытых гранулах. Поэтому теплоизоляция совершенно не зависит от значений плотности. Плотность влияет только на прочность материала, отсюда и такая разница в областях, в которых применяют материал. Цена также в большой степени зависит от плотности. Подробнее о стоимости читайте по ссылке Пенополистирол цена.

Температура плавления пенопласта

Температура плавления пенопласта составляет 270^оС. Для снижения класса пожароопасности пенопласта при производстве в его состав добавляют антипирены, значительно затрудняющие горение. При этом плотный пенопласт уже относится к классу горючести Г1 и называется ПСБ-С или Пенополистирол Суспензионный Беспрессовый Самозатухающий. Согласно ГОСТу в среднем пенопласт не должен гореть дольше 4 секунд, а улучшенный фасадный тип ПСБ-С-25Ф — не дольше 1 секунды.

Размеры пенопласта

Если вы хотите точно рассчитать количество необходимого материала перед тем, как приобрести пенопласт, размеры листа имеют принципиальное значение. Существуют нормативные габариты, но также по согласованию могут выдать разрешение на выпуск утеплителя, не соответствующего стандарту. По ГОСТу №15588-86 размеры пенопласта должны находиться в пределах:

толщина – от 20 до 500 мм при шаге 10 мм;
длина – от 900 до 5000 мм при шаге 50 мм;
ширина – от 500 до 1300 мм при шаге 50 мм.

Правильный подбор толщины плит определяется теплопередачей ограждающих конструкций, толщиной и материалом стен. К примеру, на коттедж, построенный в Санкт-Петербурге из кирпича пустотелого размером 250х120х88 мм, необходимо покупать пенопласт марки 25 толщиной 8 см. Узнать во сколько обойдётся теплоизоляция М25 можно в разделе Пенопласт цена. Понравился материал статьи? Расскажите о нём:

Какие у пенопласта физические, химические свойства и технические характеристики?

Какие свойства имеет пенопласт

Повсеместное использование пенопласта в строительстве, утеплении, при производстве и хранении различного вида продукции объясняется его доступностью. Лист пенополистирола стоит намного меньше, чем его современные конкуренты. Но дело не только в сэкономленных гривнах – пенопласт обладает набором качеств, которые позволяют ему быть незаменимым в некоторых областях применения.

Однако, часть свойств пенополистирола ограничивает возможности его применения или требует соблюдения правил эксплуатации. Рассмотрим физические и химические свойства пенопласта и определим, как и где его можно применять, а в каких случаях лучше предпочесть другой теплоизолятор.

Что такое пенопласт

Впервые пенопласт был создан в Германии в 1839 г. С тех пор он прочно вошел в мировую строительную и промышленную индустрию. В 1951 г. был изобретен беспрессовый пенополистирол (стиропор), который на сегодняшний день является самым востребованным на строительном рынке.

Пенополистирол – материал, состоящий из отдельных газонаполненных полистирольных ячеек. Он легкий, плавучий, демонстрирует высокие тепло-, звуко-, электроизоляционные характеристики. Его свойства зависят от степени вспенивания, строения ячеек, химической составляющей полимера.

Химическая формула пенопласта говорит об его экологической чистоте. Материал состоит из углерода и водорода([-СН2-С(С6Н5)Н-]n-).

Технология получения пенопласта

Изначальный размер гранул сырья предопределяют качество и сферу применения готового пенопласта. Наиболее плотные листы получаются из самых маленьких гранул. Добавление вторичного сырья также отражается на конечном продукте.

В зависимости от первоначального размера гранул во многом зависят прочностные качества конечного продукта. Чем меньше размер гранул, тем плотнее материал получится на выходе. При этом качество впрямую зависит и от добавок вторичного сырья. Сам процесс состоит из нескольких этапов.

Процесс изготовления пенопласта

Многократное воздействие паром под высоким давлением на полистирол. В этот момент из сырья выходит фреон. Сырье увеличивается в объеме, в среднем, в 50 раз, получаются гранулы.
Полученные шарики проходят этап кондиционирования в силосе при специальной температуре и интенсивной продувке воздухом.
Из гранул в блок-форме прессуют блоки материала, которые потом охлаждают с помощью вентиляторов.
Блоки кондиционируют и раскраивают на станках на листы нужной толщины и размеров.

Физико-механические свойства

В первые 24 часа пенопласт поглощает жидкость примерно в количестве 1-2% от объема материала. За эти сутки наполняются открытые на срезе ячейки. Затем объем водопоглощения замедляется и в течение 30 дней сходит на нет.

Пенопласт на 98% состоит из воздуха, который находится в замкнутых полистирольных ячейках. Воздух в ограниченном пространстве гранул остается в них и постоянно демонстрирует высокие теплоизоляционные показатели.

Теплопроводность материала при 200 С – 0,033-0,038 Вт/м*К, в зависимости от марки.

Пенопласт часто применяется для повышения звукоизоляции комнат, если уровень звука из соседних помещений не бьет рекорды, которые ставят болельщики при шумовой поддержке на трибунах. Подробнее о звукоизоляции пенопластом мы говорили в этой статье.

Пенопласты отличаются высокой механической прочностью при нагрузках короткой, средней длительности.

Пенопласт относят к относительно пожаробезопасным стройматериалам. Он не поддерживает горение, воспламеняется при температуре 3460 С при непосредственном контакте с огнем. Для самовозгорания материала требуется температура 4910 С.

При прекращении контакта с огнем, пенопласту достаточно 4 секунд, чтобы затухнуть самостоятельно.

При продолжительных температурных нагрузках свыше 100 градусов, пенопласт размягчается и деформируется. При этом он выдерживает краткосрочные воздействия температур выше этого показателя. Например, при склеивании горячим битумом.

Пенополистирол не создает благоприятных условий для развития микроорганизмов, устойчив к образованию плесени из-за сухой внутренней среды.

Средний срок службы пенопласта – не менее 50 лет.

Сводная таблица физико-механических свойств пенопласта

Средняя плотность	до 35 кг/м3
Теплопроводность	0,33-0,38 Вт/м*К
Прочность на сжатие	0,05-0,25 МПа
Сопротивление теплопередаче	от 2,564 м2К/Вт
Звукоизоляция (воздушный шум)	более 53 Дб
Время до самозатухания	не более 4 с
Сопротивление воздухопроницанию (плиты толщиной 50-100 мм)	79 м2чПа/кг
Водопоглощение за сутки	до 2% от общего объема листа
Влажность	до 12%
Паропроницаемость	до 0,12 мг/мчПа

Химические свойства материала

Пенопласт демонстрирует стойкость к воздействию большинства химических веществ. Но нужно помнить о возможных повреждениях при контакте с растворителями, красками и агрессивными веществами. Подробнее стойкость к химикатам представлена в таблице.

Вещество	Стойкость
Растворы соли, морская вода	+
Мыло, отбеливатели (гипохлорид, хлорная вода)	+
Разведенные кислоты	+
Соляная кислота (35%), азотная к-та (50%)	+
Серная к-та, муравьиная к-та и другие безводные кислоты	–
Нашатырный спирт	+
Органические растворители (ацетон, растворители лака, бензол и др.)	–
Дизтопливо, бензин	–
Спирты, парафиновые масла	+/- (может не выдержать длительного воздействия)

Безопасность материала

Пенопласт, произведенный с соблюдением европейских стандартов, экологически безопасен. Материал может использоваться для производства упаковки для пищевых продуктов, так как соответствует требованиям министерства здравоохранения Украины.

Нецелевое использование пенопласта

Пенополистирол – материал с широким спектром возможностей. Но его поведение при эксплуатации зависит от условий применения. Нецелевое использование материала не может гарантировать сохранение пенопластом своих первоначальных свойств.

Так, например, при покраске необходимо использовать только водно-дисперсионные краски, чтобы сохранить целостность структуры пенополистирола. Распространенные виды краски на масляной основе имеют в составе растворитель, контакта с которым пенопласт не выдержит.

При утеплении пенопластом внутренних стен нужно понимать, что его воздухопроницаемость низкая. Поэтому необходимо устраивать системы принудительной вентиляции помещения.

В ассортименте производственной компании “ВIК БУД” есть различные виды пенопласта, произведенные по европейским стандартам. У нас можно заказать плиты различной плотности и размеров с оперативной адресной доставкой по городам Украины. Каждая гранула пенопласта бережет Ваше тепло и бюджет.

Пенопласт: технические характеристики

Высокие технические характеристики пенопласта обеспечивают ему широкую сферу применения. Особой популярностью материал пользуется у строителей, отлично справляясь с функцией теплоизоляции помещений. Толщина и плотность материала напрямую влияют на его свойства.

Структура и основные параметры пенопласта

Состав ячеистой структуры пенопласта чрезвычайно прост – материал привычного белого цвета содержит 2% из полистирола, остальные 98% занимает воздух. Технология изготовления основана на вспенивании полистирольных гранул с последующей обработкой микроскопических элементов газообразователем. Многократное повторение процедуры обеспечивает стройматериалу значительное уменьшение веса и плотности.

Вспененная масса на следующем этапе подвергается процедуре высушивания, в результате чего остаточная влага испаряется. Процесс проходит в сушильных емкостях на открытом воздухе, после этого пенопласт приобретает привычную для потребителя структуру. Размеры гранул варьируются в пределах 0,5-1,5 мм, толщина стенок не превышает 0,001 мм.

Готовые гранулы прессуют для придания им формы плит. Чтобы получить требуемые параметры, блоки обрабатывают паром и нарезают специальным инструментом. В зависимости от заказа, размеры пенопласта могут быть стандартной и нестандартной формы. Обычно в технических характеристиках материала указана толщина от 20 до 1000 мм, при этом плиты могут иметь следующие размеры:

500х500 мм;
500х1000 мм;
600х1200 мм;
1000х1000 мм;
1000х2000 мм.

Многообразие форм выпуска плит пенополистирола и его технические характеристики, среди которых особо ценятся теплоизоляционные свойства, делают его востребованным стройматериалом при утеплении помещений с различной функциональной нагрузкой.

Свойства и характеристики материала

Пенопласт выдерживает колебания температур от -50 до +75^оС без изменений технических характеристик. Детально ознакомиться с техническими характеристиками пенопласта поможет подробное описание его свойств:

Теплопроводность. Особая технология производства обеспечивает плитам пенопласта высокие теплоизоляционные свойства. Ячейки в форме замкнутых многогранников, размер которых не превышает 0,5 мм, препятствуют проникновению холодного воздуха и значительно снижают теплообмен. При повышении плотности материала данный показатель изменяется.
Звукоизоляция и защита от ветра. Стены помещения, в отделке которых использованы плиты пенопласта, надежно защищены от ветра. Среди технических характеристик внимания заслуживает высокая степень звукоизоляции, которая также обеспечивается благодаря ячеистой структуре материала.
Влагостойкость. Пенополистирол ценится строителями за низкую гигроскопичность относительно других материалов. Вода не способна проникнуть сквозь стенки ячеек, а только просачивается по каналам.
Долговечность и прочность. Пенопласт сохраняет первоначальные технические характеристики на протяжении длительного времени. Плиты способны выдержать значительное давление без деформации и разрушения. Ярким свидетельством может служить применение пенопласта при обустрйостве взлетно-посадочных полос. Толщина плиты пенополистирола напрямую влияет на степень прочности материала, имеет значение и правильность укладки.

Внимательного изучения заслуживает устойчивость пенопласта перед агрессивной средой. Показатели устойчивости плит пенополистирола напрямую зависят от состава воздействующего вещества. Плиты пенопласта проявляют устойчивость к растворам:

цемента;
гипса;
битума;
кислотам, щелочам и соляным растворам;
морской воды;
не восприимчивы к воздействию водорастворимых и акриловых красок.

Длительное соприкосновение с веществами, в составе которых присутствуют масла растительного и животного происхождения, дизтопливо и бензин может негативно отразиться на технических характеристиках пенопласта.

Когда плиты пенополистирола используются при строительстве объектов, следует избегать контактов с составами, которые агрессивно влияют на структуру материала. Среди них:

скипидар;
ацетон;
органические растворители красок;
эфир с уксусно-этиловой основой;
всевозможные насыщенные углеводороды и вещества, полученные путем нефтепереработки.

Сюда относятся мазут, солярка, керосин и бензин. Контакт с вышеперечисленными компонентами приводит к нарушению структуры и потере качеств, указанных в технической характеристике, также может спровоцировать полное растворение.

Внимание! Искусственное происхождение пенопласта выступает неблагоприятной средой для появления и развития микроорганизмов. Но при значительном загрязнении поверхности пенополистирольных плит размножение микроорганизмов становится возможным.

Среди положительных качеств плит пенопласта, которые не отражаются в технической характеристике, отмечается удобство использования и простой монтаж. Малый вес обеспечивает легкость в проведении работ, структура не создает сложностей при необходимости нарезки и последующего монтажа.

Пенополистирол входит в категорию экологически чистых стройматериалов, в процессе эксплуатации он не выделяет ядовитых веществ. При работе с ним не требуется применение средств защиты индивидуального характера. Многочисленные сводные таблицы технических характеристик не отражают многочисленные положительные качества стройматериала. Он не образует пыли при нарезке, ценится за отсутствие запаха, не раздражает слизистые и кожные покровы, не ядовит.

Пожаробезопасность – важная качественная характеристика пенопласта. При выборе строительного материала, этому показателю уделяют особое внимание. Качественные изделия должны проявлять устойчивость к открытому огню. Плиты пенополистирола относятся к 3-4 классу горючести. Такой материал не поддерживает процесс горения. Температура, при которой он способен вспыхнуть, в 2 раза превышает аналогичный показатель по древесине (+491^оС по сравнению с +230^оС).

Если в составе пенополистирола присутствует антипирен, класс горючести такого материала снижается до Г2-Г1. В маркировке эта особенность выражена буквой С. Воспламенение плиты пенопласта может произойти в результате длительного контакта с открытым огнем. Прекращение воздействия огнем приводит к его затуханию на поверхности пенополистирольной плиты в течение 4 секунд.

Отдельные технические характеристики плит пенопласта изложены в сводной таблице:

Формы выпуска

Плотность материала выступает определяющим фактором при разделении пенопласта на марки. Она напрямую влияет на показатели прочности и теплопроводности. Технические характеристики отдельных марок помогут определиться со сферой использования материала:

Маркировка ПСБ-С 15 принадлежит плитам с самой малой плотностью, которая составляет 15 кг на м³. Такие плиты пенополистирола чрезвычайно легкие, применяются для утепления бытовок и строительных вагончиков, т.е. в местах временного пребывания людей.
Большей популярностью пользуется марка ПСБ-С 25, где плотность, соответственно, составляет 25 кг/м³. Сфера применения – утепление фасадов зданий, полов, в качестве теплоизоляции кровли.
Пенопласт ПСБ-С 35 обладает плотностью 35 кг на кубический метр. Высокие технические характеристики пенополистирола с маркировкой 35 востребованы в процессе производства ж/б конструкций и сэндвич панелей.
Чрезвычайно плотной структурой обладает пенопласт 50. За счет этого плиты активно используется при обустройстве полового покрытия в холодильных складах, строительстве дорог.

Анализируя таблицы с техническими характеристиками, можно сделать вывод о целесообразности приобретения плит пенополистирола с целью утепления стен плотностью 25 и 35 кг/м³. Причем для внутреннего утепления будет достаточно плотности 25, а для отделки снаружи лучше воспользоваться пенопластом 35.

При выборе материала для утепления стен, имеет значение толщина пенопласта. Точных рекомендаций дать невозможно. Выбор зависит от ряда сопутствующих факторов, куда входят:

Климатические условия региона, где расположена постройка.
Материал, используемый для возведения стен. Зачастую стены строения состоят из нескольких слоев, различных по своим техническим характеристикам. Поэтому требуется определить суммарный показатель.
Плотность плиты пенополистирола, которая определяется маркировкой.

Обычно, по совокупности факторов, при необходимости утепления внутренних стен применяют пенопласт 50 мм, использование пенопласта 100 мм больше востребовано при наружных работах.

Достоинства и недостатки

Рассматривая технические характеристики пенопласта, в заключение стоит подвести итоги о положительных качествах материала и отдельных недостатках.

Итак, преимущества использования в качестве утепления:

Доступная стоимость.
Низкая теплопроводность обеспечивает пенопласту высокие характеристики теплоизоляции.
Легкий вес и простой монтаж.
Низкая гигроскопичность.
Экологическая безопасность.

Недостатков немного, но они присутствуют:

Горючесть. При выборе отдайте предпочтение усовершенствованной продукции, в составе которой присутствуют антипирены. Они снижают температуру воспламенения и обеспечивают самозатухание после прекращения воздействия открытым огнем.
Пенопласт разрушается под воздействием УФ лучей и отдельных химических составов, поэтому требует защиты.

Применение плит пенополистирола снаружи без дополнительной отделки нецелесообразно.

По своим техническим характеристикам пенопласт не уступает другим материалам с теплоизоляционными свойствами, а во многом даже превосходит их. Для получения качественной теплоизоляции стен важно правильно определить необходимую плотность материала и толщину плит. Вычисления ведут с учетом климатических особенностей региона и характеристик стен строения.

Характеристики и свойства пенопласта, особенности утеплителя

Характеристики пенопласта позволяют определить степень его эффективности, как утеплителя, при определенных условиях. Этот материал имеет свои плюсы и минусы, поэтому его используют выборочно. Но такие свойства пенопласта, как теплопроводность, длительный срок службы и сравнительно хорошая паропроницаемость делают его довольно популярным, несмотря на появление более новых аналогов.

Структура и сферы применения

Свои характеристики пенопласт приобретает благодаря особому строению. Это гранулированный материал, в основе которого полистирол. Он содержит до 98% воздуха, тогда как объем плотной структуры не превышает 2%. Применение сухого пара с целью обработки гранул обеспечивает основные свойства: низкую плотность пенопласта и малый вес.

Листы формуются после тщательной просушки основного материала. Такая технология производства придает и другие качества пенопласту: невысокий коэффициент теплопроводности, что делает его популярным утеплителем; низкая степень прочности листа. Последний из факторов может повлиять на срок службы изделия. Применяют утеплитель данного вида в разных областях: строительная отрасль; пищевая промышленность (упаковка), радиоэлектроника, судостроение.

Обзор технических характеристик

Существуют разные марки пенопласта, каждая из которых имеет собственный набор свойств и параметров. На основании этой информации следует делать выбор.

Показатель коэффициента теплопроводности

Замкнутые ячейки представляют структуру пенопласта, благодаря чему утеплитель данного вида приобретает способность задерживать тепло в помещении. Коэффициент теплопроводности составляет: от 0,033 до 0,037 Вт/(м*К).

За счет низкой теплопроводности утеплителя обеспечивается высокая степень энергосбережения.

Эффективным считается утеплитель, значение данного параметра которого составляет не более 0,05 Вт/(м*К). Существуют и более действенные материалы, однако, средние характеристики пенопласта позволяют успешно применять его до сих пор.

Звукоизоляционные качества, защита от ветра

Наилучшим для защиты от посторонних шумов является материал, который имеет следующие технические характеристики: низкую теплопроводность и одновременно с тем способность пропускать воздух. Под эти критерии подходит пористый пенопласт. Это означает, что утеплитель данного вида отлично справляется с задачей по защите объекта от шума.

Причем, чем значительнее толщина листа, тем лучше звукоизоляционные качества материала. Если нужно обеспечить защиту объекта от ветра, то пенопласт успешно решит и эту проблему, так как состоит из множества закрытых ячеек.

Влагопоглощение

Способность утеплителя данного вида поглощать воду довольно низкая, что позволяет считать его негигроскопичным. Показатель влагопоглощения при постоянном контакте с водой на протяжении суток соответствует 1%.

Материал равнодушен к воздействию влаги и практически ее не впитывает.

Это несколько больше, чем у пеноплекса (0,4%), но и меньше, чем у большинства некоторых других аналогов, например, минваты. Благодаря низкой гигроскопичности срок службы пенопласта значительно продлевается, так как снижается риск образования плесени или грибка.

Температурный режим

Рассматриваемый утеплитель не меняет своих свойств при существенном повышении температуры (до 90 градусов). Низкие значения также не оказывают пагубного влияния на материал данного вида, поэтому его задействуют, в частности, при теплоизоляции наружных стен. Но во время укладки с применением клеящего состава рекомендуется соблюдать температурный режим: не ниже +5 и не более +30 градусов.

Влияние внешних факторов

К таковым относят: перепады температур, ветровая нагрузка, дожди, снега и любой механический источник давления. Прочность листа пенопласта невысока под воздействием последнего из рассмотренных факторов.

Благодаря своим теплоизоляционным характеристикам пенопласт получил широкое распространение при утеплении стен, кровли, потолка, балконов.

Это обусловлено малым весом и крупноячеистой структурой. Причем толщина материала практически не меняет ситуацию. Если сравнить его с пеноплексом, данный вариант отличается высокими прочностными характеристиками.

Степень устойчивости к химическим веществам и микроорганизмам

При контакте с рядом веществ свойства пенопласта не меняются, к таковым относятся: соляные растворы, щелочь, кислота, гипс, известь, битум, цементный раствор, некоторые виды лакокрасочных материалов (на основе силиконов и водорастворимые составы). Нужно избегать контакта утеплителя на основе полистирола с такими веществами: растворители, ацетон, скипидар, бензин, керосин, мазут.

Учитывая низкую гигроскопичность и закрытую структуру материала, пенопласт не обеспечивает подходящие условия для размножения вредоносных микроорганизмов.

Пожаробезопасность

Утеплитель относится к быстровоспламеняющимся материалам (категория горючести Г3 и Г4), однако, время его горения при условии устранения источника возгорания не превышает 3 сек.

Если выбрали утеплитель пенопласт, знайте, он плохо противостоит горенью

Будет заблуждением считать такой материал полностью безопасным, но все же его часто используют, что обусловлено выделением меньшего количества энергии при горении, а также самопроизвольным затуханием.

Свойства

Габариты листа, в частности, его толщина, а также плотность являются одними из главных показателей, на основании которых делается выбор материала.

Основные характеристики и свойства утеплителя

Плотность

Данный параметр представляет собой соотношение веса к объему, соответственно, единицы измерения – кг/куб. м. Чем более высокой является плотность пенопласта, тем он будет тяжелее. А вес изделия – один из факторов, формирующих стоимость изделия. Соответственно, чем больше плотность и вес, тем дороже будет стоить утеплитель.

Пенопласт имеет 4 марки плотности: М15, М25, М35, М50. Выше марка — больше плотность, больше плотность — выше теплоизоляция.

Если рассматривать влияние данного параметра на показатель теплопроводности, то прямой связи не наблюдается. Основа пенопласта – воздухонаполненные закрытые ячейки. Повышение плотности может лишь незначительно изменить показатель теплопроводности (на десятые доли) из-за уплотнения гранул. В целом же общая структура материала остается неизменной, а значит, не меняется и его способность удерживать тепло.

Существуют разные марки утеплителя на основе полистирола: с обозначением 15, 25, 35 и 50. Значения соответствуют толщине листа. Дополнительно могут указываться некоторые буквы: А, Н, Ф, Р, Б, С, что определяет способ изготовления или специфические свойства.

Габариты

Стандартные размеры пенопласта:

1,0х1,0 м;
1,0х0,5 м;
2,0х1,0 м.

Толщина утеплителя варьируется в пределах от 10 до 100 мм с определенным шагом: 10 мм; 20 мм; 30 мм; 40 мм; 50 мм и 100 мм. Чем больше значение данного параметра, тем дороже он обойдется. На прочностные характеристики толщина не влияет, если только не рассматривается материал с высокой плотностью.

Плюсы и минусы

Недостатков у листов полистирола немного: низкая прочность на изгиб; разрушение при контакте с некоторыми видами красок и агрессивных составов; недостаточно высокий показатель паропроницаемости, хоть и выше, чем у пеноплекса.

Главные плюсы:

Низкая цена;
Длительный срок службы;
Небольшой вес;
Незначительный уровень гигроскопичности;
Устойчивость к высокой и низкой температуре;
Несложный монтаж и простота обработки;
Устойчивость к образованию грибка;
Низкий коэффициент теплопроводности.

Плюсы и минусы пенопласта, сравнение с другими утеплителями

Все эти положительные качества обеспечивают технические характеристики утеплителя, а также его свойства. Срок службы рассматриваемого материала хоть и длительный, однако, ниже, чем у аналога – пеноплекса.

По некоторым характеристикам этот утеплитель превосходит другие аналоги, например, минвату. Но есть и существенные недостатки, в частности, неустойчивость к ряду составов, низкая прочность.

Оценка статьи:

Загрузка…

Поделиться с друзьями:

Характеристики пенопласта полистирольного | Delo1

Под словом пенопласт понимается продукт, полученный из высокополимерного материала методом вспенивания. Существует несколько видов пенопласта, в зависимости от исходного сырья. Остановимся на рассмотрении свойств пенопласта полистирольного. Исходным сырьем для получения данного пенопласта служит полистирол.

Пенополистирол (пенопласт, полученный из полистирола) – материал, состоящий из мелких ячеек, округлой формы (не обязательно одинакового диаметра) с тонкими стенками. Во внутреннем объеме ячеек – газ – воздух с мизерным процентом примеси других газов.

Пенополистирол обладает следующими свойствами:

низкая теплопроводность (теплоизолятор)
звуконепроницаем (звукоизолятор)
практически водонепроницаем
устойчив к длительному воздействию влаги (процент впитывания низкий)
незначительная воздухопроницаемость (достаточная для «дыхания стен»)
выдерживает значительные перепады температур окружающей среды без изменения свойств
процесс разрушения (старения) очень длительный (от 70 и больше лет)
не создает на поверхности благоприятной среды для жизнедеятельности бактерий и микроорганизмов
имеет низкий объемный вес
легко подвергается механической обработке
легко склеивается с различными строительными отделочными материалами
безвреден
устойчив к воздействию морской воды, слабых и сильных минеральных щелочей, кислот (кроме концентрированных HCl, HNO3)
неустойчив к воздействию органических растворителей (бензол, ацетон, уксусно-этиловый спирт), к насыщенным углеводородам (спирт, бензин, керосин)
диэлектрик (отсутствие электропроводности)
не поддерживает горения
механические повреждения не влекут выброса вредных веществ
имеет невысокую себестоимость
процессы производства пенопласта не сопровождаются выбросами в окружающую среду вредными выбросами
рабочие, занимающиеся производством пенопласта полистирольного, должны пройти курс специального обучения
технология производства пенопласта полистирольного позволяет получать продукт (пенопласт) заданной твердости.

Итак, характеристики показывают, что на рынке строительных материалов пенопласт полистирольный на сегодня – лидер по применению в строительстве объектов самого различного направления. Свойства пенопласта полистирольного обеспечивают применение его не только в строительстве, но и во многих других областях народного хозяйства.

технические характеристики и размеры, маркировка, цена за лист

Пенопласт толщиной 50 мм – самый ходовой и доступный по цене утеплитель для построек. Он состоит из легких гранул вспененного полистирола, соединенных вместе. Именно благодаря большому количеству воздушных карманов ПСБ обладает способностью сохранять тепло защищаемых конструкций. Но, конечно, он бы не стал столь популярен, если бы его достоинства ограничивались лишь низкой стоимостью.

Оглавление:

Технические параметры пенопласта
Классификация и маркировка
Особенности применения и цены

Характеристики

Свойства пенопласта напрямую связаны с его закрытоячеистой структурой и особенностями сырья. Они определяют и его достоинства, и недостатки, хотя и качество исполнения играет свою роль. Для производства любых стирольных плит используются одни и те же полимерные гранулы. Но для создания цельных изделий их необходимо «склеить» при определенных условиях. Нарушение технологии приводит к ослаблению связей между полыми шариками и снижает качество утеплителя.

Технические характеристики пенопласта:

Малый вес – на долю воздушных камер приходится 98 % всего объема листа. В результате даже укладка в два слоя на фасаде практически не дает нагрузки на фундамент здания.
Теплопроводность (R) в пределах 0,037-0,043 Вт/м·°С. При таких значениях пенопласт толщиной всего 5 см вполне способен заменить 95 мм минваты. А сравнение с кирпичом в кладке и вовсе показывает 14-кратное превосходство полистирольного утеплителя.
Относительно низкая гигроскопичность на уровне 2-4 % – закрытые ячейки в принципе неспособны впитывать воду. Проблемы возникают, если в материале есть трещины или участки с некачественно «сваренными» друг с другом гранулами.
Паронепроницаемость – пенопласт пропускает через себя не более 0,05 мг/м·ч·Па влажного воздуха. Это довольно низкий показатель, поэтому если вы выбрали стирол для утепления стен снаружи жилого дома, позаботьтесь о хорошей приточно-вытяжной вентиляции помещений.

Многие склонны относить к недостаткам пенопласта его токсичность. Полимеры действительно испаряют вредный для человеческого организма стирол. Чтобы его содержание снизилось до безопасных концентраций 0,002 мг/м³, утеплитель должен вылежаться на складе, прежде чем попасть на стройплощадку или в дом.

А вот на что нельзя закрывать глаза, так это на низкую термостойкость пенополистирола – при нагреве свыше +80 °С он начинает оплавляться, а при +210 загорается. В этот момент опасно не столько пламя, сколько выделяемые в воздух токсины, которые уже не раз приводили к человеческим жертвам – группа дымообразования стиролов соответствует максимальному показателю Д4. Именно поэтому использование пенопласта недопустимо на пожароопасных объектах.

Марки пенопласта

Плотность является главным показателем, на основании которого выполняется классификация полистирольных плит – от нее в значительной мере зависит теплопроводность пенопласта, а также его прочностные характеристики. Материалам присваивается определенная марка, обычно указывающая на максимальный удельный вес:

ПСБ-С15 (от 11 до 15 кг/м³) – обладает способностью проводить не более 0,037-0,04 Вт/м·°С тепла и выдерживает сжатие до 40 кПа.
ПСБ-С25 (от 16 до 25 кг/м³) – здесь коэффициент R соответствует 0,038 Вт/м·°С, а прочность составляет около 100 кПа.
ПСБ-С35 (не менее 25 кг/м³) – имеет теплопроводность 0,035-0,039 Вт/м·°С и выдерживает до 140 кПа.
ПСБ-С50 – здесь немного нестандартный ряд значений плотности 40-45 кг/м³, высокая проводимость тепла (0,04-0,043 Вт/м·°С) и хорошие показатели прочности на уровне 160 кПа.

Литера «С», которой маркируется пенопласт 50 мм, говорит о том, что на производстве в полистирольную массу вводились антипирены. В результате листы приобрели свойство самозатухания. Но оно проявляется только при удалении источника огня лишь через 3-4 секунды.

Существуют и другие показатели маркировки:

А – геометрия и размеры пенопласта отличаются наибольшей точностью, а кромки совершенно ровные.
Б – листы с профилированной «ступенькой», позволяющей создать плотный безразрывный слой утеплителя, лишенный видимых швов и зазоров.
Н – влагостойкий материал для наружного применения.

Размеры листа всегда стандартны: это либо 1х1, либо 1х2 м (крайне редко можно встретить удобную ширину 1200 мм). Причина в том, что на производстве пенопласт идет в виде куба со стороной 2 метра и только потом его распускают на плиты толщиной 50 мм. Впрочем, получить изделия других размеров и даже форм можно самостоятельно, разрезав их ножовкой или горячей металлической струной.

Применение, плюсы и минусы разных марок

Пенопласт толщиной пятьдесят миллиметров может иметь разную сферу использования, в зависимости от плотности. Востребованными оказываются листы ПСБ-С15 и 25, поскольку они наиболее эффективны. Что же касается их невысокой прочности, то ее в расчет обычно не берут – такие пенопласты монтируют в ненагружаемых конструкциях.

Основное применение легких плит – малые объекты в частном строительстве. Лист плотностью до 15 кг/м³ отлично сохраняет тепло, но из-за небольшой прочности есть смысл приобрести его разве что для внутренних работ:

в подвале;
на балконе и лоджии;
при утеплении кровли.

Для крупных объектов и наружных работ лучше купить более прочный ПСБ-25. Также для фасадов и утепления полов под бетонную стяжку берут ПСБ-35, а самые тяжелые пенопласты укладывают даже под дорожное покрытие. Но стоимость одного листа этой марки достаточно высока, так что материал на рынке не слишком востребован.

Свои плюсы и минусы имеют и готовые изделия разных размеров – независимо от их плотности. Большие плиты со сторонами 1х2 м неудобно использовать при самостоятельном монтаже, да и купить их труднее. А пенопласт 1000х1000х50 мм зачастую создает проблемы в процессе подгонки в стандартной обрешетке.

Серьезным недостатком всех без исключения пенопластов является их нестойкость к УФ-излучению, а также к растворителям. Утепленную поверхность необходимо защищать от солнца, но при этом нельзя допускать контакта с ЛКМ. К тому же низкая паропроницаемость делает пенопласт нежелательным соседом для деревянных построек. Зато невысокая цена за лист – безусловный плюс, поскольку эффективного утеплителя дешевле ПСБ пока не изобрели.

Стоимость одного листа 50 мм (руб):

Размер, мм	ПСБ-С 15	ПСБ-С 25	ПСБ-С 35	ПСБ-С 50
1000х1000	91	152	205	310
1000х2000	175	290	495	650

характеристики и применение. Технические характеристики пенопласта ППС (ПСБ-С)

Технические характеристики пенопласта ППС (ПСБ-С)

Характеристики пенопласта	ППС10	ППС14	ППС16Ф	ППС25	ППС35
Плотность пенополистирола, кг/м³	не менее 10	не менее 14	не менее 16	не менее 25	не менее 35
Прочность на сжатие при 10 %-ной линейной деформации, кПа	не менее 40	не менее 80	не менее 100	не менее 160	не менее 250
Предел прочности при изгибе, кПа	не менее 60	не менее 150	не менее 180	не менее 250	не менее 350
Предел прочности пенопласта при растяжении в направлении, перпендикулярном поверхности, кПа	не норми- руется	не норми- руется	не менее 100	не норми- руется	не норми- руется
Теплопроводность пенополистирольных плит в сухом состоянии при температуре (10 ± 1) °С (283 К), Вт/(м∙К)	не более 0,041	не более 0,038	не более 0,036	не более 0,034	не более 0,036
Теплопроводность пенополистирольных плит в сухом состоянии при температуре (25 ± 5) °С (298 К), Вт/(м∙К)	не более 0,044	не более 0,040	не более 0,038	не более 0,036	не более 0,038
Влажность по массе, %	не более 5,0	не более 3,0	не более 2,0	не более 2,0	не более 2,0
Водопоглощение по объему, за 24 ч, %	не более 4,0	не более 3,0	не более 1,0	не более 2,0	не более 2,0
Время самостоятельного горения, сек	не более 4	не более 4	не более 4	не более 4	не более 4

Области применения пенопласта:

Сферы применения пенопласта пенополистирола весьма многочисленны. Вследствие уникальных свойств тепло- и звукоизоляции пенопласт пенополистирол используется во всех видах работ, как наружних , так и внутренних. Пенопласт пенополистирол серийно производится на множестве заводов России и всего мира, в основном в виде листов разной толщины и габаритных размеров , в виде гранул – газонаполненных шариков и скорлуп для теплоизоляции трубопроводов.

В самом распространённом виде – листы – пенопласт пенополистирол используют в жилищном и промышленно-гражданском, дачном строительстве для утепления стен, фасадов, для устройства стяжек и не нагружаемого пола, фундаментов, на устройство нагружаемых и не нагружаемых кровель, для утепления бытовок, балконов и прочее.

Из пенопласта пенополистирола производятся нестандартные изделия различной формы методом контурной резки, например это производство объёмных фигур( элементы декора, лепнина, декоративная плитка для потолка, плинтусы самого разного профиля, скульптуры, декорации в театре и прочее.

Пенопласт пенополистирол используют для изготовления поплавков, ёлочных игрушек, пчелиных ульев, спасательных кругов и спасательных жилетов, это отличная упаковка для транспортировки бытовой техники, телевизоров, компьютерных мониторов, офисной мебели, приборов, высокотехнологичного оборудования, бьющейся посуды. Также областями применения является изготовление одноразовой посуды, подложки для продуктов. Для повышения плавучести кораблей их отсеки часто заполняют пенопластом.

Очень удобно применять пенопластовые гранулы, особенно там, где требуется утеплить пространство сложной формы, там где серийные изделия – листы просто неспособны органично и плотно заполнить всё требуемое пространство. Туда, методом засыпки под действием земного тяготения гранулы равномерно заполняют все засыпаемые ниши. Или методом задувки под давлением. Преимущество метода в том, что нагнетание воздуха позволит гранулам проникнуть туда, куда простая засыпка им не позволит проникнуть.

Гранулы применяются для изготовления мебели(например кресло-мешок), подушек, игрушек, в основном мягкой игрушки, упаковочных коробок, для ловли рыбы на «шарик», как основы для водоочистки в фильтрах, для устройства стяжек пола, заливных кровель, для теплоизоляции стен, изготовления полистиролбетонных блоков, при устройстве ограждающих конструкций, изготовлении растворов и строительных смесей, наполнения для понтонов и даже для подъёма затонувших кораблей.

Свойства пены – PetroWiki

Объемная пена, обнаруженная в головке пивного стакана или в сочетании с моющими растворами, представляет собой метастабильную дисперсию газа относительно большого объема в непрерывной жидкой фазе, которая составляет относительно небольшой объем. пены. Альтернативное определение объемной пены – это «скопление пузырьков газа, отделенных друг от друга тонкими пленками жидкости». ^[1] В большинстве классических пен содержание газа довольно высокое (часто от 60 до 97% объема).В объемной форме, например, в наземных сооружениях и трубопроводах нефтепромыслов, пена образуется, когда газ контактирует с жидкостью в присутствии механического перемешивания. Используемый здесь термин «объемные пены» – это пены, которые существуют в контейнере (например, в бутылке или трубе), для которых объем контейнера намного больше, чем размер отдельных пузырьков пенного газа.

Общая природа пен

Капиллярные процессы контролируют образование и свойства пен в пористых средах. Пены для улучшения соответствия представляют собой дисперсии микрогазовых пузырьков, как правило, с диаметром / длиной в диапазоне от 50 до 1000 мкм.Пена в пористой среде существует в виде отдельных микрогазовых пузырьков, находящихся в непосредственном контакте со смачивающей жидкостью стенок поры. Эти микрогазовые пузырьки разделены жидкими пластинками, которые перекрывают стенки пор и образуют жидкостную перегородку в масштабе поры между пузырьками газа. Пена распространяется в большинстве пород матричного коллектора в виде цепочки пузырьков, в которой каждый газовый пузырь отделен от следующего жидкой пленкой из ламелей. Во многих случаях отдельные пузыри пены в породе матрицы коллектора могут иметь длину множества пор.Gauglitz et al. определили структуру пены в пористой среде как «дисперсию газа в непрерывной жидкой фазе с по крайней мере некоторыми путями газового потока, прерываемыми тонкими пленками жидкости, называемыми ламелями». ^[2]

Все пены, обсуждаемые на этой странице, и все пены, которые используются для улучшения соответствия, содержат поверхностно-активные вещества, растворенные в жидкой фазе пены для стабилизации газовой дисперсии в жидкости. Газовая фаза пены может включать как классический газ, так и сверхкритический газ, такой как сверхкритический / плотный CO ₂.За исключением специально отмеченного, все пены, обсуждаемые в этой главе, которые используются для улучшения соответствия требованиям нефтяных месторождений, являются пенами на водной основе. Эта глава ограничивается в первую очередь обсуждением пен на водной основе, стабилизированных поверхностно-активными веществами, для использования в улучшении соответствия во время операций по добыче нефти.

На рис. 1 показан двухмерный срез обобщенной системы объемной пены. ^[3] Тонкие пленки жидкости, разделяющие пузырьки пенного газа, определяются как ламели пены. Соединение трех ламелей газового пузыря под углом 120 ° называется границей плато.В устойчивых объемных пенах сферические пузырьки газа пены превращаются в ячейки пены, многогранники, разделенные почти плоскими тонкими пленками жидкости. Такая пена называется сухой пеной. Ячейки пены многогранников почти, но не совсем, являются правильными додекаэдрами. В трех измерениях четыре границы плато ячейки пены встречаются в точке под тетраэдрическим углом примерно 109 °. ^[3]

Рис. 1 – Обобщенный двухмерный срез системы объемной пены.

Пена в пористой среде обычно имеет пузырьки, размер которых равен или больше размера пор.Пена существует в пористой среде резервуар-порода в виде цепочек пузырьков, где граница плато пластин пены формируется на стенке поры и имеет, для статической нетекучей пены в теле поры, угол около 90 ° между жидкими пластинами и порой. стена.

Пенообразователи

Поверхностно-активные вещества являются необходимым третьим ингредиентом, необходимым для образования пен, обсуждаемых в этой статье. Понимание основ химии поверхностно-активных веществ важно при выборе подходящего поверхностно-активного вещества для конкретного применения пенопласта на нефтяных месторождениях.

Молекула поверхностно-активного вещества содержит в одной молекуле как полярный, так и неполярный сегменты. Полярный или гидрофильный сегмент молекулы поверхностно-активного вещества имеет сильное химическое сродство к воде. Неполярный или липофильный сегмент имеет сильное химическое сродство к неполярным углеводородным молекулам. Когда вода и масло или вода и газ находятся в контакте, молекулы поверхностно-активного вещества стремятся разделиться на поверхность раздела нефть / вода или газ / вода и уменьшить межфазное натяжение границы раздела. Рис.2 изображает молекулу поверхностно-активного вещества, находящуюся на границе раздела масло / вода. Разделение молекулы поверхностно-активного вещества на границу раздела газ / вода и последующее снижение межфазного натяжения является основным механизмом, с помощью которого поверхностно-активные вещества стабилизируют дисперсии газа в воде с образованием метастабильной пены.

Рис. 2 – Изображение молекулы полимера, находящейся на границе раздела нефть / вода.

Поверхностно-активные вещества подразделяются на четыре типа, которые различаются по химическому составу полярной группы молекулы поверхностно-активного вещества.

Анионики – Полярная группа анионного поверхностно-активного вещества представляет собой соль (или, возможно, кислоту), где полярная анионная группа непосредственно присоединена к молекуле поверхностно-активного вещества, а противодействующий и поверхностно-неактивный катион (часто натрий) сильно разделен в водной среде. сторона границы раздела нефть / вода или газ / вода. Анионные поверхностно-активные вещества часто используются в пенопластах на нефтяных месторождениях, потому что они являются относительно хорошими поверхностно-активными веществами, обычно устойчивыми к удерживанию, довольно химически стабильными, доступными в промышленных масштабах и относительно недорогими.
Катионы – Полярная группа катионного поверхностно-активного вещества представляет собой соль, в которой полярная катионная группа непосредственно присоединена к молекуле поверхностно-активного вещества, а противодействующий и поверхностно-неактивный анион сильно разделен на водную сторону границы раздела масло / вода или газ / вода. . Катионные поверхностно-активные вещества нечасто используются в пенопластах для нефтепромыслов, поскольку они имеют тенденцию сильно адсорбироваться на поверхностях глин и песка и относительно дороги.
Неионогенные вещества – Полярная группа неионогенного поверхностно-активного вещества является не солью, а скорее химическим веществом, таким как спиртовая, эфирная или эпоксидная группа, которая усиливает свойства поверхностно-активного вещества путем создания контраста электроотрицательности.Неионные поверхностно-активные вещества менее чувствительны к высокой солености и могут быть относительно недорогими.
Амфотерные вещества – Амфотерные поверхностно-активные вещества содержат две или более характеристики перечисленных выше химических типов поверхностно-активных веществ.

На рис. 3 показана химическая структура выбранных поверхностно-активных веществ. В пределах любого из типов поверхностно-активных веществ могут быть существенные различия в их химическом составе и характеристиках. Химический состав, размер и степень разветвления липофильного сегмента молекулы поверхностно-активного вещества могут иметь большое влияние на характеристики пена-поверхностно-активное вещество, так же как и химия гидрофильной части молекулы поверхностно-активного вещества.Даже небольшие и тонкие различия в липофильном сегменте могут резко изменить свойства поверхностно-активного вещества. Большинство коммерческих продуктов с поверхностно-активными веществами содержат такое распределение типов и размеров поверхностно-активных веществ, которое дополнительно усложняет поверхностно-активные вещества, используемые в пенах, улучшающих конформность.

Рис. 3 – Типы химического состава ПАВ.

При использовании пены в сочетании с заводнением пара или любым применением при повышенной пластовой температуре важно выбрать поверхностно-активное вещество, которое будет термически стабильным в течение необходимого срока службы пены в резервуаре.Исторически сложилось так, что альфа-олефиновые поверхностно-активные вещества и поверхностно-активные вещества на основе нефтяных сульфонатов наиболее широко использовались в пенах, применяемых в высокотемпературных (> 170 ° F) коллекторах. Сульфатные поверхностно-активные вещества иногда использовались в низкотемпературных (<120 ° F) резервуарах.

Альфа-олефинсульфонаты оказались одним из самых популярных и широко используемых химикатов поверхностно-активных веществ для использования в пенах. Это во многом привело к их совокупным хорошим характеристикам пенообразования, относительно хорошей солеустойчивости, хорошей термической стабильности, доступности и относительно низкой стоимости.Было предложено, чтобы смеси с различным химическим составом поверхностно-активных веществ обеспечивали преимущества при составлении соответствующих пен. ^[4]

Использование фторированных поверхностно-активных веществ в рецептурах пен показало некоторые перспективы. ^[5] Сообщалось, что фторированные поверхностно-активные вещества, используемые с другими поверхностно-активными веществами, часто улучшают устойчивость пены к маслу. ^[6] Фторированные поверхностно-активные вещества не нашли широкого применения в полевых условиях пенопластов в основном из-за их относительно высокой стоимости.

Свойства пены

Несколько свойств, важных для характеристики объемной пены, которая может присутствовать в бутылке, – это качество пены, текстура пены, распределение пузырьков по размерам, стабильность пены и плотность пены. Качество пены – это объемный процент газа в пене при заданном давлении и температуре. Качество пены может превышать 97%. Объемные пены, имеющие достаточно высокое качество пены, такое, что ячейки пены состоят из многогранных жидких пленок, называются сухими пенами. ^[3] Пены, улучшающие эксплуатационные характеристики нефтяных месторождений, обычно имеют качество пены в диапазоне от 75 до 90%.При распространении через пористую среду подвижность многих пен уменьшается по мере увеличения качества пены до верхнего предела стабильности пены с точки зрения качества пены (верхний предел часто составляет> 93% качества пены). При работе с паровой пеной на месторождениях под качеством пара понимается массовая доля воды, которая превращается в пар.

Текстура пены является мерой среднего размера пузырьков газа. Как правило, по мере того, как текстура пены становится более тонкой, пена будет иметь большее сопротивление течению в матричной породе.

Распределение пузырьков по размерам – это мера распределения размеров пузырьков газа в пене. При сохранении всех других переменных постоянными объемная пена с широким распределением размеров газовых пузырьков будет менее стабильной из-за диффузии газа от маленьких к большим пузырькам газа. Сопротивление, придаваемое пеной потоку жидкости в пористой среде, будет выше, когда размер пузырьков относительно однороден. ^[3]

Стабильность пены на водной основе зависит от химических и физических свойств водной пленки, стабилизированной поверхностно-активными веществами, разделяющей пузырьки газа пены.Пены – метастабильные образования; следовательно, вся пена в конечном итоге разрушится. Разрушение пены является результатом чрезмерного утончения и разрыва жидких пленок пены со временем, а также диффузии газа из более мелких пузырьков в более крупные пузырьки, что приводит к увеличению размера пузырьков пены. Внешние воздействия, такие как контакт с пенообразователем (например, нефтью или неблагоприятной соленостью), контакт с гидрофобной поверхностью и местное нагревание, могут разрушить структуру пены.

Факторы, влияющие на стабильность ламелей пены, включают гравитационный дренаж, капиллярное всасывание, поверхностную эластичность, вязкость (объемную и поверхностную), электрическое двухслойное отталкивание и стерическое отталкивание.^[3] Устойчивость пены, находящейся в пористой среде, требует целого ряда дополнительных соображений, которые рассматриваются в следующем подразделе этой главы.

Одной из привлекательных особенностей пен для использования в операциях газового заводнения является относительно низкая эффективная плотность пен. (В качестве уравновешивающего примечания, пены для улучшения соответствия, составленные с использованием сверхкритического CO ₂, могут достигать плотности, превышающей плотность некоторых видов сырой нефти.) Особенность низкой плотности имеет положительные последствия для пен, используемых как при заводнении с контролем подвижности, так и для блокирования поток жидкости.Низкая эффективная плотность приводит к тому, что пена выборочно размещается выше в интервале коллектора, где наиболее вероятно имеет место поток заводнения или добыча газа.

Для технического пояснения, поток пены в пористой среде фактически происходит в виде цепочки пузырьков газа, разделенных жидкими пластинками. Таким образом, строго говоря, течение пены в пористой среде происходит в виде двухфазного потока, а именно потока пузырьков газа и потока жидких ламелей. С этой более технически правильной точки зрения, именно низкая плотность газовой фазы способствует размещению пены выше в резервуаре.Во время заводнения газом, таким как заводнение водяным паром или CO ₂, пены низкой плотности, используемые для контроля подвижности, хорошо подходят для решения и уменьшения общей проблемы подавления газа, которая часто препятствует контактированию газа, добываемого нагнетаемым газом, с нефтенасыщенностью ниже в вертикальный интервал коллектора. Селективный контроль подвижности с помощью пен с низкой плотностью в верхней части коллектора заставит большее количество вытесняющего текучего газа контактировать с нефтенасыщенными секциями в нижней части коллектора.

Низкая плотность пены, используемой во время газоблокирующей обработки, будет иметь тенденцию приводить к размещению пены выше в интервале коллектора, где наиболее вероятно возникновение наступательного потока газа и добычи.В этом отношении пены для использования в обработках блокирующим агентом хорошо подходят для обработки газового конуса и проблем образования газового конуса, возникающих в добывающих скважинах. Кроме того, вытеснение газа в относительно однородном пласте с хорошей вертикальной проницаемостью вызывает чрезмерную добычу газа в верхнем интервале добывающих скважин. Газоблокирующая пена с низкой плотностью способствует удобному размещению вокруг таких проблемных скважин.

При рассмотрении потенциального преимущества низкой плотности во время укладки пены в ходе операции по улучшению соответствия, относительные эффекты сил тяжести vs.необходимо тщательно учитывать вязкие силы, действующие во время укладки пены. То есть необходимо оценить горизонтальный градиент перепада давления по сравнению с вертикальным градиентом перепада давления, который пена будет испытывать во время ее потока и / или размещения в резервуаре.

Режим впрыска

Для впрыска улучшающих конформность пен используется один из трех четко различающихся режимов:

Последовательный впрыск
Совместный впрыск
Предварительно сформированная пена, созданная на поверхности перед инъекцией.

Последовательная закачка включает попеременную закачку в нефтяной пласт газовой и водной фаз пены. Совместная закачка включает совместную закачку в пласт газовой и жидкой фаз пены. Из-за значительной эффективной вязкости пен и связанной с этим плохой приемистости предварительно сформованных пен первые применения пен, улучшающих конформность, имели тенденцию включать режим последовательного или совместного впрыска. Кроме того, последовательный и совместный впрыск значительно проще реализовать в полевых условиях.Последовательный впрыск также позволяет избежать проблем с коррозией труб, если газ и пенообразующий раствор образуют коррозионную смесь, например пену CO ₂.

Концепция, подтвержденная лабораторными данными, заключается в том, что во время последовательного или совместного нагнетания пена будет образовываться на месте в основной породе коллектора. Это утверждение подтверждается ожиданием того, что газ с низкой вязкостью и высокой подвижностью будет иметь тенденцию попадать в водный пенообразующий раствор и образовывать пену на месте.

Тем не менее, есть две важные проблемы, связанные с противодействием. Во-первых, когда газ начинает проникать в водный раствор и образовывать пену на месте, вновь образованная пена будет существенно уменьшать последующее попадание газа и отводить последующий поток газа от оставшегося водного пенообразующего раствора, находящегося непосредственно перед первоначально образованной пеной. Это явление приводит к неэффективному и неэффективному использованию вводимых пенных химикатов и жидкостей для образования пены. Во-вторых, в промежуточных и дальних местах ствола скважины может не хватить механической энергии и / или перепада давления для образования пены на месте при использовании обычных пенообразующих растворов.Это особенно важно для пен, содержащих пар, азот и природный газ.

Krause et al. ^[7] сообщил об относительной обработке пеной в призабойной зоне добывающей скважины, которая применялась на месторождении Прудхо-Бэй для снижения чрезмерного газового фактора, возникающего при добыче реинжектируемого природного газа. Первая обработка включала закачку пенообразующего раствора в резервуар с последующей серией промывок. Считалось, что последующая добыча газа через размещенный пенообразующий раствор, аналогично режиму последовательного нагнетания, вызовет образование газоблокирующей пены на месте.Вторая пенная газоблокирующая обработка включала последовательную закачку пенообразующего раствора и порции азота. Ни одна из этих первых двух обработок пеной газоблокирования не показала снижения газового фактора после обработки. Третья пена, блокирующая газ, представляла собой азотную пену с качеством 65%, которая была предварительно сформирована на поверхности перед закачкой. Эта обработка значительно снизила газовый фактор обработанной производственной скважины в течение нескольких недель. Эти результаты предполагают, что для многих применений пен для природного газа и азота, улучшающих соответствие требованиям, закачка пены с использованием предварительно сформированного режима по сравнению с последовательным впрыском или режимом совместного впрыска приведет к улучшенным характеристикам пены в нефтяном пласте при проведении «околоскважинные» обработки.Если не могут быть приведены убедительные аргументы в пользу обратного для конкретного применения, пены для большинства применений обработок для улучшения конформности ближнего и промежуточного ствола скважины должны быть предварительно сформированы на поверхности перед закачкой.

Последовательный процесс, также известный как процесс чередования воды с газом (WAG), заключающийся в последовательном и многократно чередующемся закачке порций CO ₂ и водного вспенивающего раствора, часто предпочтителен при использовании пены CO ₂ для целей контроля подвижности во время CO ₂ затопление.Это связано с тем, что CO ₂, растворенный в водном растворе поверхностно-активного вещества, образует угольную кислоту, которая вызывает коррозию стальных труб. Из-за низкого поверхностного натяжения CO ₂ образование и распространение пены намного более осуществимо (чем пена пара, азота или природного газа) при реалистичных градиентах полевого давления, которые возникают по всему коллектору. ^[1]

Сообщалось об исследованиях компьютерного моделирования, которые показали, что оптимальная стратегия закачки для преодоления блокировки газа во время операций заводнения – это попеременная / последовательная закачка отдельных больших пробок газа и вспенивающейся жидкости при максимально допустимом фиксированном значении. давление впрыска.^[8] Это исследование ограничивалось закачкой пены в однородный пласт и не учитывало взаимодействие пены с нефтью. Режим закачки поверхностно-активного вещества с чередованием-газом (SAGA) для образования пены с контролем подвижности на месте был предложен для использования при проведении крупных проектов заводнения WAG в резервуарах Северного моря. ^[9]

Список литературы

↑ ^1.0 ^1.1 Россен, W.R. 1996. Пены для увеличения нефтеотдачи. Пены – теория, измерения и применение , R.K. Prud’homme and S.A. Khan ed., 413-464. Нью-Йорк: Marcel Dekker Inc.
↑ Гауглиц, П.А., Фридманн, Ф., Кам, С.И. и др. 2002. Образование пены в пористой среде. Представлено на симпозиуме SPE / DOE по повышению нефтеотдачи пластов, Талса, Оклахома, 13-17 апреля 2002 г. SPE-75177-MS. http://dx.doi.org/10.2118/75177-MS
↑ ^3,0 ^3,1 ^3,2 ^3,3 ^3,4 Шрамм Л.Л. и Вассмут Ф.1994. Пены: основные принципы. Пены: основы и применение в нефтяной промышленности , изд. Л. Л. Шрамма, 3-45. Вашингтон, округ Колумбия: достижения в области химии, серия 242, American Chemical Soc.
↑ Llave, F.M. и Olsen, D.K. 1994. Использование смешанных поверхностно-активных веществ для создания пены для контроля подвижности при химическом заводнении. SPE Res Eng 9 (2): 125-132. SPE-20223-PA. http://dx.doi.org/10.2118/20223-PA
↑ Далланд, М. и Хансен, Дж. Э. 1999.Пены с контролем газового фактора: демонстрация эффективности процесса производства пены на масляной основе в модели физического потока. Представлено на Международном симпозиуме SPE по нефтехимии, Хьюстон, Техас, 16-19 февраля 1999 г. SPE-50755-MS. http://dx.doi.org/10.2118/50755-MS
↑ Маннхардт, К., Новосад, Дж. Дж., И Шрамм, Л. Л. 2000. Сравнительная оценка устойчивости пены к маслу. SPE Res Eval & Eng 3 (1): 23-34. SPE-60686-PA. http://dx.doi.org/10.2118/60686-PA
↑ Краузе Р.Э., Лейн, Р.Х., Кюне, Д.Л. и другие. 1992. Обработка добывающих скважин пеной для увеличения добычи нефти в Прудхо-Бэй. Представлено на симпозиуме SPE / DOE по повышению нефтеотдачи пластов, Талса, Оклахома, 22-24 апреля 1992 г. SPE-24191-MS. http://dx.doi.org/10.2118/24191-MS
↑ Шан, Д. и Россен, W.R. 2002. Оптимальные стратегии впрыска для пены IOR. Представлено на симпозиуме SPE / DOE по повышению нефтеотдачи пластов, Талса, Оклахома, 13-17 апреля 2002 г. SPE-75180-MS. http://dx.doi.org/10.2118/75180-MS
↑ Hanssen, J.E. et al. 1995. Закачка SAGA: новый комбинированный процесс IOR для стратифицированных коллекторов. Геологическое общество, Лондон, специальное издание. 84 : 111-123. http://dx.doi.org/10.1144/GSL.SP.1995.084.01.12

Интересные статьи в OnePetro

Используйте этот раздел, чтобы перечислить статьи в OnePetro, которые читатель, желающий узнать больше, обязательно должен прочитать

Внешние ссылки

Используйте этот раздел, чтобы предоставить ссылки на соответствующие материалы на других веб-сайтах, кроме PetroWiki и OnePetro.

См. Также

Пены

Поведение пены в пористой среде

Пены как вещества, регулирующие подвижность

Пены как блокирующие агенты

Области применения пен для повышения соответствия

PEH: полимеры, гели, пены, смолы

Категория

Свойства пены

Чем одна пена отличается от другой

Свойства пены: чем одна пена отличается от другой?

Опубликовано Автор: Дэйв Шерман, 21 августа 2018 г.
Решения для эластомерных материалов

Этот пост (первоначально Дэйв Шерман) появился в блоге PORON Cushioning.Обновлено 21.08.2018

Пена – это пена – это пена, верно?

Одним словом (или тремя) не так уж и много. Наши клиенты часто удивляются, узнав, что все материалы PORON ^® Comfort представляют собой пенополиуретан с открытыми порами, особенно когда они привыкли видеть пенополиуретан с закрытыми порами или пенополиуретан с закрытыми порами.

Пенопласт с открытыми порами обладает многими преимуществами и свойствами, которых нет у пенопластов с закрытыми порами. Одним из самых важных является то, что он обеспечивает наилучшую устойчивость к остаточной деформации при сжатии (C-Set) или, для поклонников непенного материала, сопротивление разрушению после многократного использования.По сути, это означает, что пена очень прочная и не разрушается и не теряет своих амортизирующих свойств после многократного использования. В мире обуви это означает постоянную посадку, форму и функциональный уровень, а также сохраняет внешний вид обуви в том виде, в котором она была разработана.

Пены с закрытыми порами и пены с открытыми порами

Вот еще кое-что, что нужно учесть …

Пена с закрытыми порами:

Пены с закрытыми порами или пены EVA состоят из полных пузырьков воздуха.Пузырьки воздуха задерживаются в пене с ячеистыми стенками вокруг, предотвращающими выход воздуха. Сгруппированные вместе, как мыльные пузыри в пенной ванне, воздушные карманы имеют решающее значение для функционирования пены. Когда пена сжимается, внутри пузырьков находится воздух, что позволяет пене возвращаться обратно при снятии давления. По этой причине они часто используются в стельках для обуви и спортивной набивке, где прочность и защита являются ключевыми.

Доказательство этого свойства может быть продемонстрировано с помощью теннисного мяча.Теннисные мячи, как известно, подпрыгивают из-за того, что внутри них находится воздух. Но как только теннисный мяч использовался неоднократно, воздух начинает просачиваться, в результате чего мяч теряет упругое сопротивление.

Применяя эту аналогию к пенам с закрытыми порами, это точка, в которой пена начинает расплющиваться или «брать набор» (помните всю эту штуку с C-Set?). Вот почему стельки или набивка, сделанные исключительно из пены с закрытыми порами, со временем становятся менее удобными или менее защищающими при следующем ударе.

Пена с открытыми ячейками: У пенопласта

с открытыми порами есть свои плюсы и минусы. Материалы PORON Comfort состоят из открытых ячеек, соединенных порталами, которые пропускают воздух между ними.

Это означает, что свойства этих материалов зависят не от пузырьков воздуха, а от свойств материалов в их стенках ячеек. Из-за этого они реагируют на давление аналогично пружине, обязательно возвращаясь в исходное положение после каждого сжатия благодаря свободному движению воздуха через ячейки.Структура с открытыми ячейками также позволяет пропускать пары влаги, улучшая воздухопроницаемость и сохраняя окружающую среду обуви.

Доступный во множестве запатентованных рецептур, материалы с открытыми порами PORON Comfort разработаны для обеспечения определенной функциональности, обеспечивая нужный уровень поддержки и воздухопроницаемости для конечного пользователя в течение дня и в течение всего срока службы обуви.

Итак, какой из них подходит для вашего приложения?

У каждого типа пенопласта есть свои преимущества и недостатки, которые следует учитывать при принятии решения, какой из них использовать.Пенопласт с закрытыми ячейками может быть очень легким, так как их ячеистые стенки могут быть очень тонкими, но обычно они жесткие из-за несжимаемости воздуха внутри них. Они также могут лучше сопротивляться проникновению жидкости, чем материалы с открытыми порами.

Пенопласт с открытыми ячейками, помимо того, что он устойчив к взятию набора, более мягкий и легче поддается сжатию. Их ячейки также обеспечивают воздухопроницаемость и лучший показатель отклоняющей силы сжатия (CFD) или, другими словами, показатель их прочности или несущей способности.

Иногда правильный пенопласт представляет собой комбинацию материалов с закрытыми и открытыми порами. Используя лучшее из обоих миров, некоторые конструкции покрывают пену с закрытыми порами и пену с открытыми порами, что позволяет более гибкому слою с открытыми порами (например, PORON Comfort) соответствовать форме, заданной в материале с закрытыми порами (например, EVA). .

В приведенной ниже таблице перечислены преимущества каждого типа пены:

*Свойства пены*	Открытая ячейка	Закрытая ячейка	Оценка имущества
Сила сжатия, отклоняющая (CFD)	✓		Мягкость / податливость
Сопротивление сжатия	✓		Срок службы недвижимости
Антимикробное	✓ *		Интегральное покрытие
Воздухопроницаемость	✓		МВТР-Да / Нет
Водопоглощение		✓	% Поглощение через некоторое время
Мойка		✓	Циклы при настройке
Придание формы		✓
Гибкость	✓

* Возможна дополнительная защита

Помните об этих различиях, поскольку они относятся к вашему применению и дизайну.Если ваше приложение требует меньшего веса и удобства мытья, выберите пену с закрытыми порами. Однако, если долговечность и надежность имеют решающее значение для вашего приложения, выберите в качестве решения материалы PORON Comfort.

Теги:
Обувь, Безопасность при ударах, Промышленное производство

Привет, Я производю и продаю запатентованное покрытие для кистей под названием Brushaper (www.brushaper.com). Основная часть крышки состоит из ламинированной пены с открытыми ячейками.Технические характеристики следующие: • Open Cell Foam (воздухопроницаемый). 100% пенополиуретан. Плотность: 65 ± 5 кг / м3 • Ламинированная ткань (2 варианта) с обеих сторон: Нейлон – 100% нейлон 70D Лайкра – 15% спандекс / 85% нейлон • Эластичный (4 направления), воздухопроницаемый, впитывающие свойства. • Толщина: около 3 мм. • Черный цвет Есть ли у вас возможности изготовления такого продукта? Я с нетерпением жду вашего ответа.
(Отправлено Энди Оливером 22 апреля 2021 г.)

Вернуться в блог

Пеноматериал

– обзор

2.1 Механические и динамические характеристики ячеистого материала

Пеноматериалы обычно отличаются высоким отношением прочности к весу, а также превосходными звуко- и теплоизоляционными свойствами по сравнению с другими инженерными материалами. Пены можно разделить на три основных типа, включая двухмерные (2D) соты, трехмерные (3D) с конфигурацией открытых ячеек и трехмерные с конфигурацией закрытых ячеек, как показано на рис. 1. Ячейки в пенопластах с открытыми ячейками соединены между собой. подпорками, и стенки ячеек разрушаются, поскольку такая жидкость может проходить через ячейки.С другой стороны, ячейки пенопласта с закрытыми ячейками полностью закрыты стенками ячеек, так что поток жидкости затруднен [19]. Конфигурация с закрытыми ячейками обычно сильнее, чем конфигурация с открытыми ячейками.

Рис. 1. Ячеистая структура пеноматериала (а) закрытая ячейка- (б) открытая ячейка- (в) сотовая структура.

Воспроизведено из Hitti, K., 2011. Прямое численное моделирование сложных репрезентативных элементов объема (RVE): создание, разрешение и гомогенизация.

Механический отклик вспененного материала зависит от микроструктуры ячеек, включая размер ячеек и топологию ячеек, свойства объемного материала и относительную плотность вспененного материала [20].Относительная плотность вспененного материала (ρ *) определяется формулой. (1):

(1) ρ * = ρρB

, где ρ _B и ρ – плотности объемного материала, связанного со стенкой ячеек и пеной соответственно. Как правило, вспененный материал с большей относительной плотностью показывает большую механическую прочность, и это можно отнести к большему объему материала внутри пенопласта [21].

Влияние микроструктуры ячеек на поведение пеноматериалов обусловлено тем фактом, что механизм деформации пеноматериала на уровне ячеек определяется изгибом и растяжением стенки ячеек с последующим короблением и разрывом на стадии после выхода пласта [22] .На прочность на изгиб стенки ячеек влияет размер ячейки, при этом меньший размер ячейки показывает более высокую прочность из-за увеличения прочности краев ячейки [23]. Поскольку на механическое поведение ячеистых материалов влияет микроструктура ячеек, морфологические дефекты микроструктуры ячеек, такие как неоднородная толщина стенок ячеек, вариации размеров ячеек, сломанные стенки ячеек, смещения стенок ячеек и недостающие ячейки, имеют значительное влияние. о механическом поведении металлических пен [24].

Пеноматериалы обычно не используются там, где преобладают растяжение и сдвиг. Однако обычно они используются там, где ожидаются сжимающие нагрузки. Наиболее привлекательной особенностью пен является способность подвергаться большой деформации при сохранении низкого постоянного уровня напряжения перед областью уплотнения [22]. Типичная реакция сжатия-деформации вспененного материала, как показано на рис.2, состоит из упругой области, области плато, где напряжение увеличивается медленно, когда ячейки пластически деформируются, и области уплотнения, где нагрузка быстро увеличивается по мере увеличения края ячеек постепенно соприкасаются друг с другом, и материал приобретает объемные свойства.

Рис. 2. Типичная кривая напряжения-деформации сжатия для пеноматериалов.

Наиболее распространенными механическими свойствами пеноматериалов являются напряжение плато (σ _P), модуль упругости (E), предел текучести и деформация уплотнения.

Напряжение плато (σ _P) является функцией относительной плотности пены и определяется уравнением. (2):

(2) σP = C (ρ *) m

, где коэффициенты C и m – параметры материала.

Модуль упругости (E) может быть получен как наклон участка начальной нагрузки кривой, показанной на рис.2. Деформация уплотнения (ε _D) – это деформация, при которой пена полностью раздавливается и наблюдается резкое увеличение наклона кривой зависимости напряжения от деформации. Предел текучести (σ _Y) вспененного материала может быть получен с помощью следующего уравнения. (3) разработан Reyes et al. [25].

(3) σY = σP + γεεD + α2ln [11– (εεD) β]

Где γ, α ₂, ε _D, β – параметры материала, а ε – эквивалентная деформация.

Среди типов пеноматериалов металлические и полимерные вспененные материалы были предметом многочисленных исследований на ударопрочность.Металлические пены могут быть получены из различных основных металлов, таких как алюминий (Al), магний (Mg), медь (Cu) и титан (Ti). По сравнению с другими металлическими пенами, алюминий был наиболее изученным типом из-за его превосходных характеристик и низкой относительной плотности, которая могла достигать всего 3% от объема материала.

Полимерные (неметаллические) пены низкой плотности широко применялись для обеспечения ударопрочности в автомобильной промышленности из-за их превосходной способности поглощать энергию.Они используются в качестве наполнителя в бамперах и в качестве усиления в балках крыши и дверей для усиления слабых участков конструкции автомобиля и улучшения их реакции на ударные нагрузки [26]. Основное преимущество полимерной пены состоит в том, что характеристики поглощения энергии не зависят от направления нагрузки и, таким образом, она способна очень эффективно поглощать наклонную ударную нагрузку.

Что касается динамического поведения пеноматериалов, динамический отклик ячеистого материала отличается от его квазистатического аналога из-за эффекта скорости деформации [27].Чувствительность клеточного материала к скорости деформации увеличивается с увеличением относительной плотности клеточного материала [28]. Макроскопическая чувствительность ячеистого материала к скорости деформации может быть связана со многими источниками, включая чувствительность к скорости деформации основного материала [29], инерционные эффекты отдельных стенок ячеек [30], влияние давления захваченного воздуха. в сотах [31] и ударно-волновые эффекты, вызывающие динамическую локализацию дробления [30,32,33].

КАК ВЫБРАТЬ ПОДХОДЯЩУЮ ПЕНУ

Пена – один из самых важных элементов проекта обивки, но большинству людей не хватает словарного запаса – или, скорее, правильного понимания словаря – чтобы правильно описать вид пенопласта, который они хотят.Даже дизайнеры и архитекторы могут знать, что им необходимо учитывать плотность пены, но понятия не имеют, как она соотносится с другими характеристиками, такими как твердость и ячеистая структура.

Чтобы помочь вам выбрать правильный вид пены для следующего проекта вашего бизнеса или клиента, мы объяснили различные качества пены и важность каждого из них.

Плотность

Как и в других случаях, плотность пены измеряет массу или количество материала на измеряемый объем или размер.

Однако плотность измеряется по-разному в зависимости от материала. Для пенопласта стандартным является взвешивание блока размером один фут с каждой стороны. Блок, который весит 5 фунтов, будет иметь плотность 5 фунтов.

Плотность пены не связана с ее твердостью, а связана с ее долговечностью и качеством, потому что больше материала сжимается до определенного объема. Это также означает, что более плотные материалы будут весить больше.

Плотность от 1 до 3 фунтов типична для большинства обычных пен, при этом пенопласт более низкой плотности используется для изготовления поделок, транспортировочной пены, наматрасников для гостевых комнат и других легких продуктов.Пенопласт с высокой плотностью имеет плотность от 10 до 15 фунтов и идеально подходит для применений с интенсивным использованием, таких как постельные принадлежности, подушки для диванов, сиденья для кабины или автомобильные сиденья.

Пена высокой плотности идеально подходит для интенсивного использования, например, для сидения в кабине.

Вес

Поскольку плотность измеряется путем взвешивания кубического фута пены, люди иногда используют термины «вес» и «плотность» как синонимы. По этой причине вам не следует путать плотность пены (или вес материала) (вес образца в кубических футах) с его общим весом (весом всего куска пены).

Обе цифры важны, но каждая дает разную информацию.

Стойкость

Стойкость пены описывает то, как она ощущается и реагирует на давление и вес. Он измеряется посредством испытания механических характеристик и выражается в единицах, называемых прогибом под нагрузкой вдавливания (ILD) или прогибом усилия вдавливания (IFD).

При испытании используется образец пены размером 15 на 15 на 4 дюйма и измеряется сила в фунтах, которая требуется для сжатия материала на 25% (один дюйм) с помощью круглого индентора размером 50 квадратных дюймов.

Например, если давление 40 фунтов необходимо для сжатия материала на один дюйм, ILD пены будет 40.

Результаты испытаний не будут точными, если образец не имеет соответствующих размеров, так как толщина материала влияет на то, какой вес он может выдержать.

Большее давление требуется для сжатия твердой пены и меньшее – для сжатия мягкой пены. Значения ILD от 8 до 70 являются общими для большинства пеноматериалов, а значения от 120 до 150 указывают на очень высокую твердость.

Помните, что твердость не зависит от качества пены, а от плотности зависит. Прочность показывает, как материал ощущается, и дает представление о том, как он выдержит вес в конкретном приложении.

На самом деле твердость и плотность не имеют прямой зависимости. Пена имеет различные химические и структурные составы, поэтому образцы пенопласта с более низкой плотностью могут иметь более высокую ILD (твердость), чем образцы с более высокой плотностью. Рассмотрите каждую метрику отдельно, чтобы выбрать пену, которая является вашим идеалом как по плотности, так и по твердости.

Правильный выбор пенопласта для вашей будки гарантирует, что она будет работать так же хорошо, как и выглядит.

Пена с открытыми порами и пена с закрытыми порами

Другая характеристика пены связана с ее ячеистой структурой. Пена может быть как с открытыми, так и с закрытыми порами.

Пена с открытыми порами

В пене с открытыми порами стенки ячеек разрушены, что позволяет воздуху проникать в крошечные карманы в материале. Это придает пене с открытыми порами вид, похожий на губку, и придает ей мягкость и мягкость. Пенопласт с открытыми порами также имеет тенденцию быть менее плотным и весить меньше, чем пена с закрытыми порами.

Следует иметь в виду, что из-за пористости пены с открытыми порами вода и водяной пар могут легко проникать в нее. Однако пена с открытыми ячейками препятствует росту плесени и не дает усадку, трещин и износ при использовании.

Пенопласт с закрытыми порами

Ячейки пенопласта с закрытыми порами, как вы можете себе представить, закрыты и не связаны друг с другом, поэтому воздух не может их заполнить. Пузырьки газа, образующиеся при расширении и отверждении пены, затем задерживаются внутри этих ячеек, что придает пене отличные изоляционные свойства.

В отличие от пены с открытыми порами, пена с закрытыми порами устойчива к воздействию воды и водяного пара. Это делает пену с закрытыми порами хорошим выбором для наружных работ; но в большинстве проектов обивки необходимо использовать пену с открытыми порами из-за ее прочности и мягкости.

Нужна помощь в выборе подходящей пены?

Если вы все еще не уверены, какую пену выбрать для обивки вашего предприятия или клиента, позвоните нам. Мы с радостью объясним ваши варианты и дадим рекомендации – для поролона, ткани и любого другого элемента процесса обивки.

Характеристики пены – Ассоциация пенополиуретана

В производстве пеноматериалов для этого используются специальные тесты, терминология и оборудование. Ниже приведены ключевые характеристики производительности и способы их измерения.

ПЛОТНОСТЬ

Плотность – это единица измерения массы на единицу объема. Плотность, измеряемая и выражаемая в фунтах на кубический фут (pcf) или килограммах на кубический метр (кг / м3), является одним из наиболее важных свойств пены.Плотность – это функция химического состава, используемого для производства пены, и добавок, входящих в состав пены. Для целей спецификации рекомендуется использовать плотность полимера пены или плотность материала, составленного строго химическим составом пены без включенных наполнителей или армирующих элементов. Плотность влияет на прочность и поддержку пены. Как правило, чем выше плотность полимера, тем лучше пена будет сохранять свои первоначальные свойства и обеспечивать поддержку и комфорт, для создания которых она была изначально предназначена.

УСТОЙЧИВОСТЬ

Плотность – это показатель ощущения поверхности пены. Он измеряется с использованием силы в фунтах, необходимой для вдавливания образца пены на 25% от его первоначальной высоты. Это измерение называется отклонением от силы вдавливания (IFD). Плотность не зависит от плотности пены, хотя часто считается, что пена с более высокой плотностью тверже. В зависимости от спецификации IFD можно использовать пенопласт с высокой плотностью, который является мягким, или пену с низкой плотностью, который является твердым.

КОЭФФИЦИЕНТ ПОДДЕРЖКИ

Коэффициент поддержки

(также известный как модуль сжатия) оценивает способность пены выдерживать вес. Для количественной оценки фактора поддержки требуется второе измерение IFD, основанное на сжатии образца пены на 65% его высоты. Как правило, чем больше разница между 25% IFD и 65% IFD, тем больше способность пены выдерживать вес. Отношение 65% IFD к 25% IFD называется фактором поддержки пены.Коэффициенты поддержки для пены составляют примерно от 1,5 до 2,6. Чем выше число, тем лучше способность пены обеспечивать поддержку. Пенопласт с более высокими поддерживающими факторами предлагает ряд преимуществ, например, сиденье не «опускается до дна» на диване или стуле. Можно указать низкий 25% IFD для пены с высоким коэффициентом поддержки, чтобы создать дополнительную мягкость поверхности, не вызывая «опускания» пены при приложении веса. Как правило, чем выше плотность пены, тем лучше коэффициент поддержки.

FLEX FATIGUE (динамическая усталость)

Существует несколько тестов, которые используются для определения прочности пены или того, насколько хорошо пена сохраняет свои первоначальные свойства твердости и высоты. Некоторые из них представляют собой стандартные лабораторные тесты; другие – это индивидуальные тесты, разработанные разными производителями. Но практически все они основаны на сгибании или сжатии пены определенное количество раз и измерении плотности и высоты пены до и после испытаний. При испытании на усталость при изгибе образцы пенопласта могут быть сжаты несколько тысяч раз или многие тысячи раз.Затем измеряется процент потерь IFD. Более короткие тесты дают представление о том, какую твердость пена может потерять при первоначальном использовании, в то время как более длительные тесты предоставляют данные об общей стойкости пены.

РОЛИКОВЫЕ НОЖНИЦЫ

Особенно серьезным испытанием на усталость при изгибе является испытание на сдвиг роликами, при котором прокатный груз проходит по образцу пенопласта с двух направлений, обычно в течение примерно 25 000 циклов. Этот тест обеспечивает комбинацию сжатия и истирания и помогает определить, как пена выдержит особенно сложные применения, такие как коммерческая мебель или ковровые подушки.Опять же, измеряются потери IFD, и можно проводить несколько измерений в разные периоды времени после того, как пена имела шанс «восстановиться».

ПРОЧНОСТЬ НА РАЗРЫВ

Гибкие пенополиуретаны также проверяются на их способность противостоять разрыву и растрескиванию. Это важно в тех случаях, когда приходится часто обращаться с пеной, например, при обивке. Испытания для определения этих свойств включают прочность на разрыв, сопротивление разрыву и удлинение. Они определяют способность пены растягиваться или сгибаться без разрыва.Эти измерения долговечности особенно важны для пен, которые содержат большое количество наполнителей, таких как пены, модифицированные горением. Эти добавки могут увеличить склонность пен к разрыву или растрескиванию. При указании пен, содержащих добавки, рекомендуется проанализировать испытания на предел прочности на разрыв, разрыв и удлинение, чтобы выяснить, может ли пена потребовать особого обращения.

УСТОЙЧИВОСТЬ

Упругость – это показатель эластичности поверхности или «упругости» пены.Устойчивость может быть связана с комфортом. Упругость обычно измеряется путем падения стального шара на поролоновую подушку и измерения высоты отскока мяча. Упругость пены колеблется от около 20 процентов отскока мяча до 80 процентов отскока. Более высокая упругость пенопласта часто означает, что подушки сиденья дивана, например, лучше «ощущаются на ощупь» или на поверхности. Пены также могут иметь очень низкую упругость для определенных применений. Вязкоупругие продукты обычно обладают очень низкой упругостью.

ГИСТЕРЕЗИС

Гистерезис – это еще один лабораторный тест, используемый для определения способности пены сохранять свои первоначальные свойства твердости. Гистерезис измеряют, сначала вдавив образец пены на 25 процентов и измерив твердость, затем вдавив его на 65 процентов и снова измерив твердость, и, наконец, уменьшив вдавливание до уровня 25 процентов, не позволяя пене полностью расслабиться. Без полного устранения вмятин пена не восстановит всю свою первоначальную 25-процентную твердость, но процент твердости, которую она восстанавливает, считается хорошим показателем общей прочности подушки.

В отличие от других испытаний на долговечность, гистерезис можно быстро выполнить на различных образцах пенопласта. Роликовые сдвиги – это особенно жесткое испытание на прочность пены. Испытания на прочность на разрыв позволяют анализировать как долговечность, так и способность пенопласта обрабатываться во время сборки изделия. Хороший рейтинг гистерезиса также влияет на то, насколько легко встать с дивана или другого предмета мебели, предназначенного для того, чтобы люди могли глубоко сидеть на сиденье.

ПОТОК ВОЗДУХА

Расход воздуха – важный диагностический тест.Характеристики пены оптимизируются при максимальном потоке воздуха. Это указывает на то, что ячейки открыты и настолько гибки, насколько должны быть. Хорошее практическое правило для потока воздуха в гибких пенополиуританах – минимум 2,0 кубических фута в минуту (куб. Футов в минуту).

Обзор стандартов ASTM и пеноматериалов можно найти в этом видео из серии учебных курсов PFA «Введение в промышленность по производству гибких пенополиуретанов»:

ВОСПЛАМЕНЯЕМОСТЬ

Воспламеняемость является характеристикой, относящейся к таким приложениям, как мебель для дома, автомобильная промышленность и сиденья самолетов.Для получения дополнительной информации по этой теме перейдите к воспламеняемости.

Алюминиевая пена | Свойства и применение

Что такое пена алюминия?

Алюминиевая пена – это материал, изготовленный из алюминия, который также имеет большой объем пор или полостей. Это твердый материал, заполненный порами, так что до 95% объема состоит из заполненных газом пустот в двух различных типах структур. В зависимости от плотности, внешнего вида структуры, формы полостей и метода производства они известны как стохастические или сетчатые пены и пены с регулярным набором ячеек.Поры могут быть изолированы друг от друга (известные как пены с закрытыми порами) или могут образовывать взаимосвязанную сеть (пены с открытыми порами). Нагнетание газа физическими или химическими способами в целом отвечает за создание пор или полостей внутри алюминиевой пены.

Как и другие металлические пены, алюминиевая пена чрезвычайно прочна и легка, с большим соотношением площади поверхности к объему. Негорючий материал наследует все превосходные свойства основного металла алюминия, такие как пригодность для вторичного использования, термостойкость и коррозионная стойкость, прочность, электрическая и теплопроводность и т. Д., Но при небольшом весе.Алюминиевая пена имеет высокую удельную жесткость, особенно по сравнению с исходным более плотным металлом, и может выдерживать большие повреждения при небольшой деформации. С точки зрения дизайнера или производителя, из алюминиевой пены можно легко придать сложные геометрические формы, и она предлагает свойства оригинального металла в дополнение к новым, собственным благоприятным качествам.

Насколько прочна пена алюминия?

Алюминиевая пена чрезвычайно прочна и может поглощать большое количество механической энергии при деформации, что делает ее привлекательным материалом для поглотителей энергии удара.В отличие от полимерных пен, которые имеют тенденцию к отскоку, алюминиевая пена этого не делает, предотвращая вторичное повреждение. Существует прямая зависимость между плотностью и прочностью материала, то есть пеноматериал с плотностью 20% более чем в два раза прочнее, чем материал с плотностью 10%.

Особенно прочным форматом алюминиевой пены являются сэндвич-панели из алюминиевой пены (AFS), в которых два металлических плотных лицевых листа заключают в себе сердцевину из металлической пены, алюминия или алюминиевого сплава.Эти сэндвич-панели служат в качестве конструкционного конструкционного материала из-за их отношения жесткости к массе и способности поглощать энергию, что делает их пригодными для различных применений в аэрокосмической, автомобильной, архитектурной и строительной отраслях.

Как делается пена алюминия?

Пенопласты с открытыми и закрытыми порами могут быть созданы одним из двух способов. В первом методе газ вводится в металлические расплавы, и в виде пузырьков газа через расплавленный металл образуется пена, которую затем удаляют и дают остыть.В некоторых случаях процесс нагнетания воздуха может включать мелкую дисперсию керамических частиц в расплавленном алюминии. Эти керамические частицы стабилизируют пузырьки воздуха и создают панели с интересным уровнем детализации, текстуры и разнообразия.

Второй метод включает химические вспениватели или вспенивающие агенты, которые разлагаются или вступают в реакцию в расплаве с образованием пузырьков газа, которые приводят к образованию пустот в пене. Эти процессы относятся к стохастической или сетчатой пене, которая по сути является каркасной структурой, что означает, что это не металлическое покрытие базовой структуры, а чистый металл.Здесь поры и связки образуют регулярную повторяющуюся матрицу по всему материалу.

Для чего используется пена алюминия?

Алюминиевая пена с закрытыми ячейками широко используется в качестве легкого строительного материала, как в оригинальном формате, так и в качестве сэндвич-панелей, которые ценятся за их низкую плотность и очень высокую жесткость. Основные области применения этого разнообразия пен в автомобильной промышленности в качестве амортизаторов ударов, шума и вибрации, в аэрокосмической промышленности в качестве компонентов для турбин или пространственных конусов, в строительной отрасли в качестве огнестойкого, конструктивного и защитного барьера от взрывов или тяжелых ударов. звук, а также в военно-морской промышленности.Ряд производителей автомобилей и самолетов уже много лет постоянно используют алюминиевую пену и ее высокопрочные сэндвич-панели, чтобы добиться существенного снижения веса деталей самолетов и кузовов автомобилей.

Пенопласты с открытыми порами, с другой стороны, часто используются из-за их фильтрующих и каталитических свойств, а также их реакции на высокую температуру. Они используются в таких конструкциях, как радиаторы и теплообменники, химические слои и скрубберы, фильтры и туманоуловители, а также пластины аккумуляторных батарей.Как и пены с закрытыми порами, они продолжают находить применение там, где требуется поглощение вибрации и звука.

Помимо этих более функциональных ролей, алюминиевый пенопласт имеет широкое применение в архитектуре и дизайне. Помимо уникального внешнего вида, напоминающего губку, он ценится здесь за его звукопоглощающие свойства, что делает его идеальным для применений, требующих как звукопоглощения, так и красоты. Панели из вспененного алюминия используются в фасадах, облицовке стен, потолочной плитке или подвесных потолках, торговых площадках, осветительных приборах, выставках и многом другом.Пористость, легкость и уникальная эстетика материала также делают его любимым материалом для художников и дизайнеров, создающих освещение, мебель и декоративные предметы интерьера.

Еще одна причина, по которой этот материал так популярен в архитектуре и дизайне, заключается в том, что он на 100% пригоден для вторичной переработки и часто также состоит из 100% переработанных материалов. С практической точки зрения панели из вспененного алюминия обладают теплоизоляцией и устойчивостью, не содержат плесени и плесени, не собирают пыль и не создают благоприятную среду для гнездования насекомых.Они также обладают высокой устойчивостью к ветровым нагрузкам при размещении на открытом воздухе, просты в установке и перемещении и имеют отличные огнестойкость.

Алюминиевая пена дорогая?

Металлические пены в целом не так дешевы, как листовые металлы или другие полимерные аналоги. Это связано с количеством этапов обработки и определенным сырьем, необходимым для их производства. Они дороги из-за сложных и энергоемких производственных процессов.

Тем не менее, стоимость и энергетическая выгода, обеспечиваемая использованием легких, но упругих пен, таких как алюминиевая пена, в различных областях применения – от автомобильной промышленности до архитектурных фасадов – могут в значительной степени компенсировать эти первоначальные затраты на материалы.

Изменение механических характеристик пенополиуретана: влияние метода испытаний

Abstract

Пенополиуретан (ППУ), типичный изоляционный материал, не только предотвращает теплопроводность, но также может выдерживать нагрузку.Особый интерес к жесткому ППУ за последние несколько лет возрос в областях, где применяются экстремальные условия. Структура с закрытыми ячейками, которая образует внутреннюю часть жесткого ППУ, служит для максимального использования этих полимерных пен. Жесткий ППУ более чувствителен к внешним условиям, таким как температура или ограничения, чем другие конструкционные материалы, такие как сталь. В зависимости от рыночных тенденций, в которых расширяется использование криогенной среды, также необходимо исследовать тенденцию поведения материала в результате эффекта связывания.Однако большинство стандартных стандартов на методы испытаний на сжатие, применимых к жесткому ППУ, не адекватно отражают ограничения. Таким образом, в этом исследовании предлагается более надежный метод оценки механических характеристик материалов, чем при обычных испытаниях. Экспериментальные наблюдения и анализ подтвердили этот метод оценки сжатия, в котором учитываются ограничения. Следовательно, прочность на сжатие жесткого ППУ по сравнению с результатами обычного испытания показала разницу до 0.47 МПа (примерно 23%) при криогенных температурах. Этот результат предполагает, что есть важные факторы, которые следует учитывать при оценке характеристик с точки зрения материала в среде, где используется жесткая изоляция из ППУ. Считается, что методы испытаний, недавно предложенные в этом исследовании, обеспечат экспериментальную основу, которая может быть применена к критериям оценки свойств материала и отражена в конструкции конструкции.

Ключевые слова: ограничение , криогенная температура, условия окружающей среды, закрытые ячейки, пенополиуретан

1.Введение

В последнее время спрос на высокоэффективные ресурсы увеличился в связи с постановлением о загрязнителях окружающей среды, ограниченными поставками и развитием технологий хранения. Наряду с этим, в настоящее время в центре внимания находятся конструкции, которые могут эффективно хранить или транспортировать топливо с использованием жидких технологий. Среди них пенополиуретан (ППУ) используется в качестве материала для повышения устойчивости в ограниченном пространстве внутри изолированной конструкции. PUF представляет собой типичную полимерную форму, в которой основная цепь имеет повторяющиеся уретановые связи, а свойства материала связаны с химической реакцией внутреннего изоцианата и полиола.Как показано на фиг.1, ППУ состоит из мягкого сегмента с полиолом в качестве основного компонента и жесткого сегмента, состоящего из относительно большого количества изоцианата, в зависимости от длины цепной структуры полиола, реагирующего с изоцианатом [1,2]. ППУ в значительной степени подразделяется на гибкий ППУ с пластичными свойствами и жесткий ППУ с высокой долей плотного сетчатого образования в соответствии с соотношением сегментов, распределенных внутри [3,4,5]. Домен внутри жесткого ППУ состоит из твердых и мягких сегментов полимера благодаря химическому составу синтетического полиола и изоцианата.Жесткие сегменты имеют высокую плотность сильно поляризованных уретановых связей, которые физически сгруппированы между соседними цепями, образуя организованную вторичную структуру. Эта мощная связная структура существует в виде твердой стеклянной фазы и определяет механические свойства всего материала, такие как прочность, твердость и т. Д. [6]. Мягкие сегменты, напротив, существуют в виде каучуковой фазы при комнатной температуре, поскольку температура стеклования (Tg) составляет 30–50 ° C [7]. Однако в чрезвычайно холодной среде, температура которой намного ниже, чем Tg, сегмент подвергается хрупкой кристаллизации из-за фазового перехода, что приводит к сложной природе с жесткостью, чтобы выдерживать нагрузку [8].Cady et al. наблюдали механическое поведение при различных температурных условиях, чтобы объяснить температурную зависимость, и было обнаружено, что форма с закрытыми ячейками существенно зависит от температурных изменений [9,10,11]. Ячеистая структура внутри пенопласта была проанализирована с помощью анализа моделирования, чтобы определить, как это влияет на характеристики прочности материала [12,13].

Доменная структура, образующая внутреннюю часть пенополиуретана (ППУ).

Мягкий ППУ – это структура с открытыми ячейками с низким содержанием полностью закрытых ячеек, где присутствуют исключительно твердая и газовая фазы.Он отличается гибкостью и легко восстанавливается даже при приложении внешних сил к деформациям. Однако жесткий ППУ имеет лучшие изоляционные характеристики из-за большой части закрытых ячеек, которые образуются независимо от стены [14,15]. Кроме того, в отличие от мягкого ППУ, который создает соединительный канал, разрушая стенку ячеек при вспенивании, жесткий ППУ образует структуру, в которой внутренние стенки ячеек сталкиваются друг с другом и действуют как прочная опора. Улучшенные механические характеристики способствовали активизации жесткого ППУ в качестве материала для различных наземных и морских промышленных сооружений.Следуя этой тенденции, было проведено множество экспериментальных исследований ППУ для определения областей применения его структуры. Koll et al. предоставили оценки микроструктуры в упругом диапазоне путем изучения распределения твердой фазы между стенками ячеек [16]. Результаты исследования показали корреляцию с относительной плотностью пеноматериала через соответствие теоретической модели. Кроме того, несколько условных переменных, которые могут влиять на механические свойства материалов, были рассмотрены для применения универсальной конструкции [17,18,19,20,21].Были также предприняты дальнейшие попытки определить механические и термические свойства путем добавления материалов для использования многоцелевого жесткого ППУ [22,23]. Cecierska et al. предназначен для разработки материалов путем добавления наноматериалов для улучшения характеристик материала PUF [24,25,26,27]. Однако ограничения улучшения механических свойств очевидны, поскольку газовая и твердая фазы, каждая из которых влияет на изоляцию и прочностные характеристики, находящиеся внутри ячейки, конфликтуют друг с другом [28,29,30,31,32].Wang et al. провели испытание полимерных форм на сжатие в соответствии с переменными скорости деформации для анализа свойств, зависящих от скоростей нагружения [33,34,35]. Аналитические исследования с использованием метода конечных элементов также активно проводились в форме экспериментальных исследований. Chen et al. оценили механический отклик пеноматериалов при сжимающей нагрузке с помощью исследования методом конечных элементов [36,37,38]. Fahlbusch и Kadkhodapour представили аналитическую модель в численных расчетах, чтобы исследовать более точное поведение разрушения для пенопласта с закрытыми порами, и сравнили ее с эмпирическими данными [39,40].Соответствующие исследования показали важность герметизации закрытых ячеек из жесткого ППУ с точки зрения механических характеристик. Это связано с тем, что он способствует несущей способности, действуя извне, сохраняя геометрию вместе с относительной плотностью внутри материала. Эти характеристики считаются вкладом в характеристики поддержки нагрузки за счет сохранения геометрии с относительной плотностью внутри материала. Кроме того, как показано на фиг.4, механическое поведение жесткого PUF, состоящего из сегментов, указывает на то, что он может чутко реагировать на внешние условия окружающей среды в отличие от других однородных материалов.

Обычно есть две проблемы, которые необходимо предотвратить с точки зрения инженерного проектирования. Из-за невозможности учесть комбинацию факторов, влияющих друг на друга в среде, бывают состояния, в которых отказ происходит без максимальной нагрузки, и к запросу применяется чрезмерно допустимая мощность. В любом случае необходимо точно понимать характеристики разрушения материала, чтобы разработать безопасную и надежную конструкцию. Его также можно применять в ситуациях, когда пространство ограничено соседними конструкциями в объемных единицах, а не только материалами или установками, или когда силы не распределяются равномерно по всей площади материала, т.е.е., сосредоточенные нагрузки. Таким образом, критерии механических характеристик для фактических рабочих нагрузок предполагают, что глобальное смещение используемого материала ограничивается, когда оно происходит, а это означает, что окружающая среда, такая как ограничивающий эффект, должна рассматриваться как случайное рассмотрение [41,42].

Однако существующие стандарты относительно того, как оценивать механическое поведение жесткого PUF, конкретно не отражают окружающую физическую среду. Существует ограниченное количество исследований условий, которые могут легко подвергаться воздействию окружающих конструкций, в отличие от тех, которые рассматриваются только для определенных внешних переменных, таких как температура.Однако эти условия ограничения необходимо рассматривать с точки зрения исследования, поскольку они игнорируются по сравнению с их фактическим воздействием. Основываясь на признании связи этих сложных факторов, цель этого исследования состояла в том, чтобы выполнить оценку механических характеристик путем добавления зажимного приспособления, установленного на стороне жесткого PUF. Эти попытки ограничения были направлены на то, чтобы ответить на основные и важные вопросы с точки зрения поведения материалов для надежного проектирования объемных конструкций в экстремальных условиях путем применения и анализа новых методов, которые не представлены с помощью обычных экспериментальных методов.

2. Эксперимент

2.1. Обзор эксперимента

Типы нагрузок, прикладываемых к конструкции, широко варьируются от статической формы, возникающей в результате простой массы груза, до динамической формы, возникающей в результате удара. Таким образом, риск повреждения определяется в зависимости от проектной точки зрения. Обстоятельства, при которых применяются неожиданные импульсные нагрузки, в основном характеризуются кинетической энергией, которая определяется весом и скоростью в момент удара. В большинстве случаев определенная часть кинетической энергии, остающейся после удара, рассеивается в виде энергии деформации.Обычно эта рассеиваемая энергия деформации действует как внешний фактор, вызывающий деформацию наряду с повреждением конструкции. Это соответствует пластичности и стабильности материала и напрямую связано с функцией несущей способности [43]. показаны международные стандарты испытаний для оценки механических свойств жесткого PUF от критических опасностей. Размеры испытательного образца, необходимые для каждого метода испытаний, приведены в.

Оценка механических характеристик жесткого ППУ в соответствии с международными стандартами: ( a ) методы испытания на растяжение, ( b ) сжатие и ( c ) на сдвиг.

Таблица 1

Размеры испытуемого образца в соответствии с методом оценки механических характеристик жесткого пенополиуретана (ППУ).

0 –

Метод испытаний	Размер	мм	Дюймы (дюймы)	Примечание
Испытание на растяжение (ASTM D 1623)	Калибр в
	Диаметр	28,7	1.13	0,13
	Поперечное сечение	–	–	1 дюйм ²
	Радиус кривизны	11,9	0,47	18 ° к центральной линии.
Испытание на сжатие (ASTM D 1621)	Высота	25,4	1	Меньше ширины или диаметра
Испытание на сжатие (ASTM D 1621)	Поперечное сечение	–	> 4 9 дюймов <6 дюймов ²
Испытание на сдвиг (ASTM C 273)	Толщина	–	–	= толщина образца
	Длина	–	->	–	->
	Ширина	–	–	> 2 дюйма

2.1.1. Испытание на растяжение

Испытание на растяжение проводили в соответствии со стандартом ASTM D 1623. Рекомендуемые размеры образца для испытаний показаны в а. Стандартная скорость тестирования была такой, что поломка происходила через 3–6 мин. Скорость движения крейцкопфа составляла 1,3 мм / мин на каждые 25,4 мм измерительной длины испытательного участка. Нагрузка в момент разрушения была представлена в единицах кН, разделенных на исходную площадь поперечного сечения, и был рассчитан предел прочности на разрыв. Модуль упругости при растяжении измеряли с помощью набора экстензометров.

2.1.2. Испытание на сжатие

Это испытание было выполнено в соответствии со стандартом ASTM D 1621. Как показано на b, нагрузка была приложена в направлении вспенивания испытываемого образца с минимальным поперечным сечением 25 см ² и максимальным 230 см ². Образец для испытаний, помещенный в центр между двумя параллельными пластинами, сжимался со скоростью, возможно, до 10% от его первоначальной высоты в минуту, пока высота образца не уменьшилась до 85% деформации.Напряжение в пределе текучести, если текучесть возникла до 10% деформации, или, в отсутствие такого текучести, напряжение при 10% деформации является прочностью на сжатие. Модуль упругости определялся прямым участком ниже пропорционального предела кривой напряжения-деформации.

2.1.3. Испытание на сдвиг

Как показано в c, испытание было выполнено в вертикальном направлении образцов панели в соответствии с ASTM C 273. Испытательные образцы имели толщину, равную толщине сердечника, ширину не менее 50 мм и длину не менее чем в 12 раз больше толщины.Скорость испытания была установлена на значение, при котором образец разрушался в течение 3–6 мин. Рекомендуемая стандартная скорость перемещения головки составляла 0,50 мм / мин. Предел прочности сердечника на сдвиг был рассчитан путем деления максимальной зарегистрированной силы на образец в поперечном сечении, как подробно описано в.

2.2. Свойства материала

Жесткий ППУ, обладающий отличной адгезией между компонентами, необходимо оценить с точки зрения механических характеристик, как и у других конструкционных материалов.Изоляционные конструкции с жестким ППУ подвергаются растягивающим, сжимающим и касательным напряжениям в зависимости от характеристик среды применения. Этот материал подвергается нагрузкам, которые обычно испытывают. В частности, поскольку прочность на сжатие, включая модуль Юнга, является идеальным значением для пеноматериала, важность оценки характеристик с учетом растягивающих или сдвигающих нагрузок относительно снижается [8]. В средах с растягивающими или сдвигающими нагрузками могут существовать некоторые ограничения, но они не имеют существенного влияния при рассмотрении направления компонентов нагрузки, прикладываемых к материалу.В случае испытания на сдвиг трудно определить ситуацию чистого сдвига для образца из-за различных факторов (лицевых покрытий, клея, прекреплений или скреплений и т. Д.), И, следовательно, он не является предпочтительным в качестве метода определения прочности. влияние ограничений.

Ударная нагрузка отличается от обычных сжимающих нагрузок тем, что она оказывает неожиданное влияние на разрушающие характеристики материала в зависимости от времени и периода передаваемой энергии удара. Хотя сумма ударных величин аналогична, когда нагрузка большого размера применяется в течение относительно короткого периода времени (или нагрузка небольшого размера действует в течение длительного периода времени), режим повреждения, возникающий в материалах, является весьма существенным. другой.Кроме того, когда удары сконцентрированы в части поперечного сечения конструкции, их можно интерпретировать как квазистатические из-за эффекта связывания, создаваемого другими окружающими структурами, которые не подвергаются прямому воздействию силы [44].

Под сжимающей нагрузкой, приложенной с квазистатической деформацией, жесткий PUF с закрытой структурой ячеек обычно проявляет поведенческие характеристики, такие как те, что показаны на. Поскольку относительная плотность внутренней структуры ячейки изменяется из-за постоянного действия внешних сил, она постепенно составляет нелинейность как упругую область.Явление разрушения, возникающее в жестком ППУ за пределом текучести, характеризуется наличием твердой и газовой фаз внутри структуры с закрытыми ячейками [45]. Если предположить, что нагрузка критически приложена через пластиковую секцию, газовая фаза, за исключением твердой фазы, является сжимаемой. Объемная доля закрытых ячеек, содержащихся в пеноматериале, ∅c, определяется следующим образом:

где V _c – объем твердой фазы, такой как стенка ячеек в пене, за исключением газовой фазы.VP – общий объем пены. Разрушение ячейки из-за деформации сжатия может снизить значение V _p, но не будет значительного изменения V _c, если только некоторые части образца не развалятся. Следовательно, общую плотность пены ρ можно записать следующим образом:

ρ = ρc∅c + ρg (1 − ∅c),

(2)

где ρc – плотность твердой части стойки, а ρg – плотность газовой фазы. Уравнение означает, что для данного ρc ρ зависит от относительного значения ∅c независимо от ρg.Когда происходит пластическая деформация, 1 − ∅c правого члена сходится к нулю, а ρg (1 − ∅c) становится незначительным по сравнению с ρc∅c; таким образом, его можно выразить как ρ≅ρc∅c. Примечательно, что значение ∅c занимает большую часть ρ по мере того, как деформация пены прогрессирует [46,47,48]. Это обозначение используется для определения показателей прочности материала следующим образом:

где ρc – плотность твердой части стойки, ρg – плотность газовой фазы, σel – упругое напряжение схлопывания в материале с закрытыми ячейками, Es – модуль Юнга стенки ячейки, C – материал постоянный.Можно видеть, что относительная плотность пены, которая искусственно изменяется в ответ на внешние условия, является важным фактором, влияющим на прочностные характеристики [49,50,51].

Механические характеристики поведения жесткого ППУ при сжатой нагрузке.

Испытание на сжатие, с учетом влияющих факторов, определило, что квазистатическая скорость имеет значение для отражения воздействия на окружающую среду от окружающих конструкций. Таким образом, ожидается, что предложенный метод оценки механических характеристик в этом исследовании может адекватно идентифицировать поведенческую тенденцию жесткого PUF с ограничением или без него.

2.3. Подготовка к эксперименту

В данном исследовании использовались два типа образцов жесткого ППУ: чистый пенополиуретан (чистый ППУ) и пенополиуретан, армированный стекловолокном (ППУ). Образцы чистых PUF и RPUF были изготовлены путем добавления вспенивающего агента к полиолу и изоцианату с последующим смешиванием и выдуванием с использованием гомогенизатора. И чистый PUF, и RPUF классифицируются как одна и та же полимерная пена с трехмерной сетчатой структурой и уретановыми связями во время процесса вспенивания.Разница между двумя материалами заключается в том, что в последнем стекловолокно добавляется во время производства. Эти волокна снижают изоляционные характеристики, но повышают прочностные характеристики при сжимающей нагрузке. Таким образом, RPUF использовался в целях контроля, чтобы определить действительность условий ограничения, предложенных в этом исследовании. перечисляет свойства образца; размеры обычно выбирались в форме куба 50 мм × 50 мм × 50 мм в соответствии со стандартом испытаний на сжатие.

Таблица 2

Свойства испытательного образца. РПУФ – пенополиуретан армированный.

907

Материал	Размер (мм)	Масса (г)	Плотность (г / см ³)
Чистый полиуретан	50 × 50 × 50
RPUF	50 × 50 × 50	15,88	0,13

– миметическая диаграмма, показывающая обзор этого эксперимента.Экспериментальная установка состояла из универсальной испытательной машины (UTM, KSU-5M, Kyoungsung Testing Machine CO., LTD., Anyang-si, Корея) для обычного испытания на сжатие и зажимного приспособления, установленного в центральной точке, где проводилось испытание. выполненный. Изготовленное на заказ приспособление для метода испытаний, предложенного в этом исследовании, было изготовлено из нержавеющей стали (SUS 316), чтобы предотвратить повреждение, вызванное хрупкостью в криогенной среде, создаваемой через низкотемпературную камеру.

Миметическая схема испытуемого образца и оборудования.

2.4. Экспериментальные сценарии

Экспериментальные сценарии этого исследования показаны на. Условия ограничения были установлены в качестве экспериментальных переменных для проверки предложенного экспериментального метода. Сжимающая нагрузка, приложенная перпендикулярно направлению вспенивания чистых ППУ и ППУФ, представляла собой силу смещения. Затем был установлен верхний предел нагрузки примерно 5 кН с отклонением до 85% высоты испытательного образца для определения общего сечения разрушения жесткого ППУ в соответствии со стандартом ISO 844 [52].В этом исследовании был проведен квазистатический анализ, и скорость нагружения, то есть скорость деформации, была применена на уровне 0,0017 с ^-1, ссылаясь на спецификацию и данные предыдущего исследования [32,33,34]. Температурные условия были разделены на два случая: комнатная температура (25 ° C) и криогенная температура (−163 ° C) с учетом окружающей среды для использования изоляции. В случае криогенной температуры испытуемый образец подвергался воздействию -163 ° C через поступающий жидкий азот, контролируемый вне камеры.Испытание проводилось после предварительного охлаждения в течение приблизительно 2 часов, чтобы обеспечить соблюдение состояния теплового равновесия образца, чтобы уменьшить отклонение результатов в зависимости от времени воздействия. Для более точных измерений было повторено пять экспериментов на каждый случай в соответствии со стандартом.

Таблица 3

Сценарий испытания на сжатие.

907 √ 907 907 907 907 907 √

Материал	Обычное			Ограничение
	Температура (° C)		Скорость деформации (с ^-1)	Температура (° C)		Скорость деформации (с ⁾
	Комната	Криогенная (1 час)	Скорость деформации (с ^-1)	Комната	Криогенная (1 час)	Скорость деформации (с ⁾
	25	−163	0.0017	25	−163	0,0017
Чистый PUF	√	√	√	√	√	√	√	√

3. Результаты и обсуждение

3.1. Анализ структуры формы

3.1.1. Стандартное испытание на сжатие

показывает форму образца жесткого ППУ (а) чистого ППУ и (б) ППУФ) после выполнения статического сжатия в соответствии с общепринятым стандартом испытаний.В существующих испытаниях по результатам для двух типов образцов наблюдалась деформация расширения на боковой стенке при приложении силы сжатия, поскольку в непосредственной близости от испытуемого образца не учитывались интерференционные факторы из-за внешних условий. Как показано в предыдущем исследовании, по мере того, как деформация сжатия пластического сечения прогрессировала, было обнаружено, что трещина распространялась на боковую стенку испытуемого образца независимо от температуры [53]. Причина этого отказа заключается в том, что структура ячеек внутри жесткого ППУ обладает сжимаемостью, которая может уменьшить определенную часть объема под нагрузкой [54].Когда одноосная нагрузка продолжает действовать за пределами предела упругости материала, который может подвергнуться восстановлению деформации, структура формы изменится в поперечном направлении без какой-либо поддержки, что приведет к неравномерному расширению площади поперечного сечения. Это необратимое изменение площади поперечного сечения приводит к большей уязвимости к деформации сдвига и растрескиванию всей конструкции, как показано на.

Форма образцов после испытания на сжатие в зависимости от температуры согласно стандарту обычного испытания на сжатие: ( a ) PUF, ( b ) усиленный пенополиуретан (RPUF).

Разрыв чистого ППУ был очень серьезным при –163 ° C по сравнению с разрывом при 25 ° C. RPUF также показал заметное увеличение относительно крупных и мелких трещин при -163 ° C. Этот результат был вызван охрупчиванием при низкой температуре. Вся конструкция, включая замкнутые ячейки внутри материала, была хрупкой и сопровождалась снижением пластичности и, таким образом, была более восприимчива к внешней силе, действующей от той же деформации [55].

показывает тенденцию деформации поперечного сечения, измеренную после испытания с использованием обычных методов испытания на сжатие.После проведения испытания количественные значения были расположены, как показано в, для сравнительного анализа значений остаточной деформации, оставшихся в испытуемом образце после достижения достаточного восстановления деформации. Как показано на фиг.1, значения деформации поперечного сечения чистых ППУ и ППУФ показали разницу примерно на 1% между образцами из-за наличия стекловолокна, которые улучшили прочностные характеристики. Однако было обнаружено, что деформация сечения, зависящая от температуры, существенно не различалась.В частности, по сравнению с отклонениями тестов, повторенных пять раз, было обнаружено, что оба типа образцов показали лишь ограниченную разницу в 0,2% между 25 и -163 ° C, и что тенденции результатов в значительной степени совпадали с отсутствием явные температурные эффекты.

Деформация поперечного сечения жесткого ППУ после обычного испытания на сжатие.

Таблица 4

Среднее сечение образца жесткого ППУ после стандартного испытания.

90-мм

²)

Материал		Чистый PUF		RPUF
Температура (° C)		25	−163	25	−163
2585.5	2590,3	2565,8	2561
δA (%)	3,4	3,6	2,6	2,4

PUFal с высокой деформацией поперечного сечения и RPUF, наблюдаемый при обычном испытании на сжатие, показал, что существующий экспериментальный метод не отражает должным образом механические свойства экологически зависимого жесткого PUF.

3.1.2. Сдерживающее испытание на сжатие

показывает форму после испытания на сжатие путем добавления условия сдерживания к боковой стенке образца из чистого PUF и RPUF.Во-первых, оба типа образцов сохраняли относительно однородную форму по сравнению с представленными на. Считалось, что этот результат связан с действием зажимного приспособления, предназначенного для минимизации материального ущерба за счет блокирования боковых сил, вызванных сжимающими нагрузками. Кроме того, было подтверждено, что влияние этого ограничения было больше при -163 ° C.

Форма образцов после испытания на сжатие в зависимости от температуры при ограничении предлагаемого испытания на сжатие: ( a ) чистый PUF, ( b ) RPUF.

показывает изменение площади поперечного сечения чистых PUF и RPUF под ограничением. По сравнению с результатами обычного эксперимента, который показал относительно почти постоянные тенденции независимо от температурных условий, чистый PUF снизился с 2,3% до 1,1% между 25 и 163 ° C, а RPUF снизился с 1,8% до 0,9% в этой среде связывания. . Эти различия конкретно показаны в, где количественно перечислены средние значения теста.

Деформация поперечного сечения жесткого ППУ после испытания на сжатие.

Таблица 5

Среднее поперечное сечение образца жесткого ППУ после испытания на удержание.

90-мм 90-мм ²)

Материал		Чистый ППУ		RPUF
Температура (° C)		25	−163	25	−163
2558,3	2528,3	2545,5	2522,8
δA (%)	2.3	1,1	1,8	0,9

Было также обнаружено, что разница в поперечной деформации при изменении температуры между чистым PUF и RPUF заметно отличается по сравнению с предыдущими экспериментами. В предыдущих экспериментах разница деформации между двумя образцами, которая различалась примерно на 1%, уменьшала разницу деформации до 0,5% при 25 ° C и 0,2% при -163 ° C. Это показало, что существует небольшая разница между двумя типами жестких ППУ с разными свойствами при криогенных температурах.Это связано с тем, что влияние ограничений может быть критерием для определения степени влияния на характеристики материала, и эти эффекты могут быть значительными при низких температурах.

Наконец, чтобы сравнить различия между существующим испытанием на сжатие и предложенным в этом исследовании испытанием на сжатие, общие экспериментальные результаты суммированы в. При 25 ° C чистые образцы PUF и RPUF показали отклонения деформации 1,5% и 2,5%, соответственно, при -163 ° C, по сравнению с отклонениями примерно 1% или меньше.В результате было обнаружено, что разница в деформации поперечного сечения в поведении материала с ограничением или без него была больше при более низких температурах, и эта тенденция была более выражена в экспериментах, проведенных с чистым ППУ, чем с ППУФ, который улучшил механические свойства. производительность за счет добавления волокон. Макроскопическое поведение двух образцов жесткого ППУ, наблюдаемое в ходе испытаний на сжатие, проведенных в ограниченной среде, явилось видимым признаком воздействия условий окружающей среды, которые не были четко продемонстрированы в традиционном методе испытаний.

Изменение поперечного сечения образца жесткого ППУ согласно методу испытаний на сжатие.

3.2. Анализ механических характеристик

показывает механическое поведение жесткого ППУ в зависимости от условий окружающей среды на кривых “напряжение-деформация”. a, b показывают экспериментальные результаты, выполненные при статических сжимающих нагрузках при той же скорости деформации 0,0017 с ^-1 для чистого PUF и RPUF, соответственно. В b, в котором было добавлено ограничение, прочность на сжатие (σc) чистого ППУ увеличивалась независимо от изменения температуры.RPUF также показал, что его общая механическая прочность, включая предел текучести, улучшилась с учетом тенденций в результатах, как показано на b.

Кривые напряжение-деформация сжатия для ( a ) чистого ППУ и ( b ) RPUF в соответствии с условиями окружающей среды удерживающей системы.

показывает модуль сжатия (E) в зависимости от условия ограничения в упругом режиме кривой напряжения-деформации. В случае b, хотя имелось небольшое отклонение в значении из-за распределения добавленных стекловолокон, в целом он демонстрировал тенденцию, аналогичную тенденции a.В, прочность на сжатие (σc), полученная в, и модуль сжатия (E), полученные в, суммированы для количественного сравнения. Значение σc было получено из предела текучести или точки, в которой наибольшее напряжение было измерено в интервале 0,1 деформации. Значение E рассчитывалось в пределах интервала, в котором выдерживался пропорциональный предел.

Зависимости модуля упругости от ограничения для ( a ) чистого ППУ и ( b ) ППУФ.

Таблица 6

Механические свойства образцов чистых ППУ и ППУФ.

Материал	Свойство (МПа)	25 ° C		−163 ° C
Материал	Свойство (МПа)	Неограниченный	Ограничитель	Неограниченный	Ограничитель	3	Прочность на сжатие, σc	0,83	1,02	2,02	2,49
Модуль упругости, E	16,636	20,817	33,777	51.271
RPUF	Прочность на сжатие, σc	1,12	1,22	2,18	2,53
RPUF	Модуль упругости, E	22,129	22,129	В экспериментах, в которых учитывались ограничения, значение σc чистого PUF при 25 ° C увеличилось на 0,19 МПа, а значение RPUF увеличилось на 0,1 МПа. Значение E также варьировалось от 4,18 до 2.31 МПа для чистой PUF и RPUF соответственно. Эти улучшения механических свойств (σc, E) показывают, что ограничения фактически влияют на прочностные характеристики жестких материалов PUF. Больше внимания следует уделять степени изменения при -163 ° C. Значение σc чистого ППУ улучшилось на 0,47 МПа, а значение E улучшилось примерно на 17,49 МПа, за исключением колебаний, возникших из-за низкотемпературной хрупкости. RPUF также показал значительное отличие от теста, проведенного при -163 ° C, за счет увеличения σc и E на 0.35 и 13,89 МПа соответственно, но не так много, как чистый ППУ. Считается, что различительный улучшающий эффект чистого ППУ под влиянием удерживающих опор играет ту же роль, что и преимущества прочностных характеристик при уменьшении трещин существующего ППУ за счет добавления стекловолокна. Фактически, при сравнении механических свойств двух типов образцов в ограниченном пространстве разница между σc и E при 25 ° C составляла 0,2 и 3,62 МПа, тогда как разница при -163 ° C уменьшалась до 0.04 и 0,98 МПа соответственно. Эти результаты показывают, что ограничитель подходил для изменения механической прочности жесткого ППУ и сохранял положительное влияние на характеристики материала независимо от температурных условий. Кроме того, было сочтено необходимым изучить, как работает этот процесс зависимости. 3.3. Анализ с помощью растрового электронного микроскопа Анализ с использованием сканирующего электронного микроскопа (SEM) был проведен для наблюдения за микроструктурным поведением жесткого PUF в соответствии с экспериментальным методом сжатия.Как показано на фиг. И, явление разрушения клеток с микробным поведением, происходящее внутри чистого испытательного образца PUF и RPUF, может быть идентифицировано после деформации сжатия в соответствии с условиями испытания. Микроструктура внутри чистого ППУ после испытаний на сжатие в соответствии с условиями удержания. ( a ) безудержание при 25 ° C; ( b ) удержание при 25 ° C; ( c ) без ограничения при -163 ° C; ( d ) ограничение при -163 ° C Микроструктура внутри RPUF после испытаний на сжатие в соответствии с условиями ограничения.( a ) безудержание при 25 ° C; ( b ) удержание при 25 ° C; ( c ) без ограничения при -163 ° C; ( d ) ограничение при -163 ° C Как показано на рисунке a, ячейки, составляющие внутреннюю часть жесткого PUF, были сложены, и было трудно определить геометрию конструкции из-за потери устойчивости. Кроме того, было подтверждено образование сдвигового слоя из-за схлопывающихся ячеек [56]. Поскольку он не ограничен деформацией, считается, что часть силы, действующей в направлении сжатия, вызвала сдвиг.Напротив, b показывает, что при добавлении четырехстороннего ограничителя к стороне образца они были разбросаны с изломами структуры ячеек по сравнению с a. Доля разрушения клеток, показанная с помощью экспериментального метода сжатия, предложенного в этом исследовании, также уменьшилась по сравнению с существующим тестом. Однако из-за природы мягких сегментов, которые не участвуют в значительной степени в поддержании нагрузки при 25 ° C, эффект подавления общей деформации, получаемой за счет ограничения, не считается влияющим на предотвращение выпучивания через окна ячеек. Как показано на c, форма структуры, включая клеточную стенку, сохранялась относительно хорошо. Однако, в отличие от механизма разрушения при 25 ° C, большинство окон ячеек разрывается при -163 ° C [57]. Как упоминалось ранее, домен внутри жесткого ППУ состоит из твердого и мягкого сегментов полимера по химическому составу синтетического полиола и изоцианата. Жесткий сегмент с относительно плотно сплетенной структурой играет роль поддержки нагрузки ППУ, а для мягких сегментов с низкой температурой стеклования (Tg) он участвует в свойствах высокого удлинения за счет спиральной цепи [ 58].Однако мягкие сегменты обладают несущей способностью с повышенной прочностью и твердостью благодаря процессу кристаллизации при более низкой температуре, чем Tg [59]. Другими словами, механические свойства жесткого ППУ в низкотемпературной среде можно определить по мягким сегментам. Таким образом, можно видеть, что основной причиной разрушения окна ячейки, наблюдаемого в c, была кристаллизация, которая была закалена в холодном состоянии по всей структуре ячейки, и разрушение хрупкой части из-за непрерывно прикладываемой сжимающей нагрузки. Однако в испытании на криогенное сжатие, в котором учитывалась сдержанность, большинство клеточных структур оставалось неповрежденным, и разрыв окна также происходил редко, как показано на d. Считается, что это результат того, что зажимное приспособление поддерживает механические характеристики затвердевшей клеточной стенки и значительно снижает частоту возникновения повреждений. Этот результат показывает, что метод удерживающего сжатия, предложенный в этом исследовании, более влияет на механическое поведение более криогенного материала при 25 ° C.Эффекты ограничений можно также увидеть в, где показаны результаты испытаний с использованием образца RPUF. Как и в случае с чистым PUF, форма RPUF с закрытыми ячейками оставалась более неповрежденной под замкнутым пространством. При 25 ° C, как можно увидеть на a, было замечено, что большинство стекловолокон разрушается и не выдерживает нагрузки. Напротив, при -163 ° C вероятность поломки была ниже, как показано в d, благодаря контролю деформации, возникающей в результате ограничения. Повторная проверка, проведенная с двумя жесткими PUF, показала, что ограничения влияют на практические характеристики изнутри клеточной структуры. 3.4. Микроструктурный анализ В общем, по мере увеличения относительной плотности газ, захваченный в ячейке жесткого ППУ, оказывает высокое давление, то есть дилатационное напряжение на стенке ячейки [60,61]. Как показано на рисунке a, напряжение, действующее на клеточную стенку, с боков деформирует структуру с мягкими частями, состоящими из каучуковой фазы, если нет других препятствий [62]. Затем, когда стенки клетки превышают допустимые пределы деформации, структура клетки в целом становится более чувствительной.Когда равновесие сил нарушается, что затрудняет сопротивление жесткости клеточной стенки, возникают изгибные переломы. Этот рост трещины является одним из основных факторов, определяющих механические характеристики жесткого ППУ [63]. Ячеистые структуры внутри жесткого образца ППУ против сжимающей силы, зависящей от переменных условий окружающей среды, таких как ограничение и температура. ( a ) безудержание при 25 ° C; ( b ) удержание при 25 ° C; ( c ) без ограничения при -163 ° C; ( d ) ограничение при -163 ° C Однако в случае b, где было добавлено ограничение, картина искажения отличается от a.Удерживающее приспособление сбоку создает силу реакции для подавления деформации конструкции. Это действие, по-видимому, эффективно контролировало дилатационное напряжение, вызванное внешней нагрузкой. Таким образом, блокирование критической деформации означает управление риском разрушения за счет увеличения относительной плотности материала и получение преимущества, заключающегося в улучшении прочностных характеристик, как показано на. c показывает режим отказа внутри PUF при −163 ° C. В отличие от 25 ° C, низкотемпературная хрупкость увеличивала долю структуры ячеек, поддерживающую нагрузку, за счет кристаллизации сегмента и дополнительно усиливала взаимодействие между внешними и внутренними силами.Хрупкая структура по отношению к приложенной силе относительно увеличивалась с увеличением жесткости, но при 25 ° C она была более уязвимой с точки зрения сохранения формы за счет внутреннего растягивающего напряжения. Наконец, d показывает, каким был эффект ограничения в криогенной среде при приложении сжимающей нагрузки. Как показано на b, зажимное приспособление блокировало деформацию ячейки, но не участвовало в жесткости стенок ячейки, непосредственно подвергающихся нагрузке. Напротив, как показано на d, жесткость окна ячейки, включая мягкие сегменты, увеличилась, что положительно сказалось на прочности материала.Короче говоря, структура ячеек просто стала хрупкой, как показано на рисунке b, и подвергалась воздействию ситуации, когда она становилась легко хрупкой под воздействием внешнего давления или давления расширения. Однако это могло уменьшить разрывы клеток в среде, где деформация была искусственно подавлена. Это означает, что ограничение, применяемое к низкотемпературной среде, подавляло нестабильную дилатационную деформацию внутри ячейки, тем самым снижая риск хрупкого разрушения. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Навигация по записям Предыдущая запись: Декоративный утеплитель для стен снаружи: Виды утеплителей для стен снаружи: декоративный Пеноплекс Следующая запись: Фасадная плитка монтаж: Монтаж фасадной плитки ТЕХНОНИКОЛЬ HAUBERK на домах из СИП-панелей — ТЕХНОНИКОЛЬ SHINGLAS Рубрики Дизайн Каркас Крыша Монтаж Облицовка Отделочные работы Сайдинг Своими руками Строительные советы Технологии строительства Утепление Фасад Чертежи © 2019 САРГОРСТРОЙ \| (8452) 63-29-08, 63-12-28 \| Карта сайта Top

Пенопласт характеристики | ПСБ-С | Технические характеристики

Теплопроводность пенопласта

Плотность пенопласта

Температура плавления пенопласта

Размеры пенопласта

Какие у пенопласта физические, химические свойства и технические характеристики?

Какие свойства имеет пенопласт

Что такое пенопласт

Технология получения пенопласта

Процесс изготовления пенопласта

Физико-механические свойства

Сводная таблица физико-механических свойств пенопласта

Химические свойства материала

Безопасность материала

Нецелевое использование пенопласта

Пенопласт: технические характеристики

Структура и основные параметры пенопласта

Свойства и характеристики материала

Формы выпуска

Достоинства и недостатки

Характеристики и свойства пенопласта, особенности утеплителя

Структура и сферы применения

Обзор технических характеристик

Показатель коэффициента теплопроводности

Звукоизоляционные качества, защита от ветра

Влагопоглощение

Температурный режим

Влияние внешних факторов

Степень устойчивости к химическим веществам и микроорганизмам

Пожаробезопасность

Свойства

Плотность

Габариты

Плюсы и минусы

Характеристики пенопласта полистирольного | Delo1

технические характеристики и размеры, маркировка, цена за лист

Марки пенопласта

характеристики и применение. Технические характеристики пенопласта ППС (ПСБ-С)

Технические характеристики пенопласта ППС (ПСБ-С)

Области применения пенопласта:

Свойства пены – PetroWiki

Общая природа пен

Пенообразователи

Свойства пены

Режим впрыска

Список литературы

Интересные статьи в OnePetro

Внешние ссылки

См. Также

Категория

Чем одна пена отличается от другой

Свойства пены: чем одна пена отличается от другой?

Комментарии

– обзор

2.1 Механические и динамические характеристики ячеистого материала

КАК ВЫБРАТЬ ПОДХОДЯЩУЮ ПЕНУ

Плотность

Вес

Стойкость

Пена с открытыми порами и пена с закрытыми порами

Пена с открытыми порами

Пенопласт с закрытыми порами

Нужна помощь в выборе подходящей пены?

Характеристики пены – Ассоциация пенополиуретана

Алюминиевая пена | Свойства и применение

Изменение механических характеристик пенополиуретана: влияние метода испытаний

Abstract

1.Введение

2. Эксперимент

2.1. Обзор эксперимента

Таблица 1

2.1.1. Испытание на растяжение

2.1.2. Испытание на сжатие

2.1.3. Испытание на сдвиг

2.2. Свойства материала

2.3. Подготовка к эксперименту

Таблица 2

2.4. Экспериментальные сценарии

Таблица 3

3. Результаты и обсуждение