Экструдированный пенополистирол характеристики теплопроводность: Теплопроводность пенополистирола, от чего зависит и на какие параметры влияет

Теплопроводность пенополистирола, от чего зависит и на какие параметры влияет

Из всех бюджетных видов утеплителей, обладающих несущими способностями, пенопласт имеет минимальный коэффициент теплопроводности: не более 0,043 Вт/м·К при применении в обычных условиях. Отличные теплоизоляционные свойства объясняет ячеистая структура материала: только 2 % от общего объема занимают полистирольные стенки вспененных гранул, остальные 98 приходится на воздух. Как следствие, плиты пенопласта имеют низкий удельный вес и не перегружают строительные конструкции. Также положительно оценивается неизменность изоляционных параметров утеплителя в процессе эксплуатации. Пенопласт не боится намокания в сравнении с минватой, не теряет форму как эковата, единственным условием является закрытие его от лучей солнца.

Оглавление:

  1. Что влияет на теплопроводность?
  2. Взаимосвязь с другими параметрами
  3. Сравнение разных марок

От чего зависит теплопроводность пенополистирола?

Теплоизоляционные свойства этого материала определяются объемом содержащегося внутри гранул воздуха. Сама по себе характеристика отражает количество перенесенной тепловой энергии от более горячего участка строительной конструкции к холодному, соответственно, чем она меньше, тем лучше. Плиты из пенополистирола в этом плане выигрывают у других утеплителей: ячеистая структура обеспечивает не только хорошую изоляцию, но и более равномерное распределение градиента температуры по всей толщине.

Распространенным заблуждением является мнение, что главным влияющим на теплопроводность фактором служит плотность пенопласта. На практике, эти две характеристики имеют линейную взаимосвязь, уплотнение приводит к уменьшению объема воздуха внутри гранул, но одновременно улучшает коэффициент водонепроницаемости материала и упрочняет стенки ячеек. Минимальная теплопроводность наблюдается у плит из пенополистирола с удельным весом около 30 кг/м3, увеличение плотности вызывает незначительное (доли процентов) ухудшение теплоизоляционных способностей и при достижении определенных показателей коэффициент становится неизменным – 0,043 Вт/м·К.

На практике значение зависит от:

  • Структуры пенопласта: качественные марки с плотно запаянными ячейками лучше держат тепло.
  • Толщины плит.
  • Условий эксплуатации: влажности и температуры (возрастание последней приводит к снижению теплопроводности пенопласта).

Взаимосвязь с другими характеристиками и показателями

Для достижения нужного эффекта энергосбережения проводится теплотехнический расчет толщины прослойки из пенопласта. Теплопроводность утеплителя при этом является главным учитываемым фактором, наряду с общей величиной сопротивления, определяемой климатическими особенностями региона и типом строительной конструкции. Практика показывает, что максимальная толщина (и, соответственно, минимальная теплопроводность) требуется при обустройстве полов, фундаментных участков, подвалов и перекрытий. В этом случае используются марки от 0,033 до 0,038 Вт/м·К. При утеплении внешних стен приобретается пенопласт со средним значением характеристики (от 0,037 Вт/м·К).

Замечено, что величина коэффициента теплопроводности ухудшается при длительной эксплуатации в условиях повышенных температур (верхний предел составляет 80 °C). Также пенопласт теряет свои теплоизоляционные способности при изменении структуры под прямым воздействием солнечного излучения и атмосферных осадков. Этого легко избежать – достаточно просто закрыть плиты сайдингом, стяжкой, штукатуркой или краской. Последним важным требованием является отсутствие мостиков холода: вне зависимости от величины теплового сопротивления утеплителя неплотная укладка плит приводит к потерям температуры. Для предотвращения подобной ситуации все возможные стыки аккуратно заполняются монтажной пеной (выбираются марки с минимальным вторичным расширением, не сдвигающие материал) и герметизируются, в идеале укладывается два слоя пенополистирола со смещением листов.

Сравнение теплопроводности у марок с разной плотностью и назначением

Более наглядно зависимость теплоизоляционных свойств от степени наполненности пенопласта и закрытости его структуры показывает сопоставление этих параметров у продукции разных видов. Не секрет, что при равной толщине плит теплопроводность экструдированного пенополистирола более низкая в сравнении с обычным. Хорошую изоляцию также обеспечивают гранулы, точное значение зависит от размера фракций, но в целом лучшие наблюдаются у вспененной крошки, худшие – у дробленки. Результаты сравнения характеристик разных марок сведены в таблицу:

Наименование марки пенопластаПлотность, кг/м3Коэффициент теплопроводности, Вт/м·К
Кнауф ТермДача150,048
Стена250,04
Фасад350,031
Пол400,035
Дом40-420,032
Кровля0,036
ПСБ-СДо 150,043
15-250,041
15-350,038
50
Экструдированный пенополистирол33-380,03
38-450,032
М-50 вспененная крошка с размером гранул от 0,5 до 1 мм30*0,036
М-25, то же с более крупными гранулами (4-6 мм)10*0,042
Дробленка (3-6 мм)11*0,05

* — насыпная плотность материала.

Результаты сравнения доказывают, что плотность пенопласта влияет на теплопроводность линейно и косвенно. Тяжелые марки экструдированного пенополистирола обладают лучшими изоляционными свойствами, несмотря на снижение объема воздуха внутри ячеек, низкая теплопроводность у них достигается за счет введения графитовых добавок и хорошей влагостойкости.

Как следствие, значение этого показателя стоит уточнить еще до выбора и приобретения утеплителя, он относится к основным рабочим характеристикам и обязательно подтверждается соответствующей документацией от производителя (указывается ГОСТ и итоги испытаний).

Коэффициент теплопроводности экструдированного пенополистирола

Экструдированный пенополистирол обладает пористой структурой, благодаря которой отлично сохраняет тепловую энергию. Теплопроводность материала зависит от его плотности, характеристика которой выносится в его маркировку. В отличие от пенопласта, ячейки которого заполнены газом, этот теплоизолятор содержит внутри себя воздух, который не испаряется, сохраняя свойства даже при намокании.

Рис.1 Смещение точки росы при снижении теплопроводности материала


Понятие теплопроводности материалов

Любые тела, газообразные, жидкие среды при контакте друг с другом стремятся выровнять температуру молекул, из которых состоят. Обмен частиц различных материалов энергией и называется теплопроводностью.

Например:

  • в зимнее время холодный уличный воздух стремится выровнять температуру внутри помещений;
  • для чего забирает тепловую энергию у стен зданий;
  • которая передается им нагретым от регистров отопительных приборов воздухом.

Положительный коэффициент теплопроводности экструдированного пенополистирола означает передачу энергии лишь в сторону увеличения температуры. Вещества с отрицательным коэффициентом ТП понижают температуру окружающей среды (инертные газы, использующиеся в климатическом оборудовании).

В строительстве применяются материалы, способные предотвратить теплопотери, защитить жилище от холода. Поэтому, тепловой барьер должен быть непрерывным, чтобы отсутствовали мостики холода, сводящие на нет усилия по теплоизоляции здания.

Рис.2 Сравнение теплопроводности конструкционных, теплоизоляционных материалов


Факторы, влияющие на теплопроводность пенополистирола

Плотность материалов показывает содержание в них воздуха, с увеличением этой характеристики коэффициент теплопроводности снижается. Для пенополистирола при увеличении плотности от 10 до 35 кг/м3 он снижается с 0,044 единиц до 0,032 единиц. Для облегчения расчетов при проектировании производители утеплителя добавляют в состав графит, выравнивая теплопроводность пенополистирола любой плотности до единого значения 0,055 единицы.

Поэтому, приобретая на строительном рынке листы ЭППС, потребителю не нужно проверять данную характеристику материалов разной плотности.

Сравнение пенополистирола с прочими теплоизоляторами

Утеплители используются в строительстве для снижения толщины стен, перекрытий, кровельного пирога.

Конструкционные материалы этих силовых конструкций оклеиваются теплоизолятором для распределения свойств:

  • бетон, кирпич, дерево обеспечивают стабильную геометрию коробки здания, прочность, достаточную для эксплуатационных нагрузок;
  • пенополистирол создает тепловой барьер для снижения теплопотерь.

Слой этого материала в 2 см успешно заменяет:

  • 27 см пенобетона;
  • 37 см кирпича;
  • 20 см пиломатериала;
  • 4 см минваты;
  • 3 см пенопласта;

Основным достоинством ПСБ-С является сохранение свойств при контакте с водой. Недостаток заключается в оплавлении при контакте с открытым огнем. Присутствие в материале антипиренов не может полностью решить проблему пожаробезопасности. Поэтому, пенополистирол запрещен нормативами СНиП для полного оклеивания фасадов.

Вокруг оконных, дверных блоков, в межэтажных противопожарных отсечках допускается только негорючая базальтовая вата. Вся остальная плоскость наружной стены может быть защищена в целях экономии экструдированным пенополистиролом.

С этой статьей также читают:

Теплотехнический расчет — XPS Корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ

В зависимости от типа строительной конструкции существуют разные виды утеплителей, которые обладают определённым набором технических характеристик. Они варьируются по плотности, весу, теплопроводности и др.

Эта страница поможет наглядно оценить преимущества экструзионного пенополистирола ТЕХНОПЛЕКС для утепления вашего жилища.

Основные показатели, на которые следует обращать внимание при выборе теплоизоляционного материала – это

  • Термическое сопротивление(R), м²×°С/Вт
  • Теплопроводность λ, Вт/(м×°С)
  • Толщина теплоизоляционного материала d, мм

Представленный теплотехнический расчёт доказывает, что при одинаковом термическом сопротивлении разных материалов, именно XPS обладает лучшими показателями теплопроводности при наименьшей толщине материала.

Материал Термическое сопротивление(R), м²×°С/Вт Теплопроводность λ, Вт/(м×°С) Толщина теплоизоляционного материала d, мм
XPS ТЕХНОПЛЕКС 1,72 0,029 50
ПСБ-С 1,72 0,043 75
Минеральная вата (тяжелая) 1,72 0,054 95
Дерево 1,72 0,36 620
Ячеистый бетон 1,72 0,39 670
Кирпичная кладка (кирпич сплошной) 1,72 0,61 1050

ТОЛЩИНА МАТЕРИАЛА


при одинаковом термическом сопротивлении

Таким образом из расчетов видно, что:

  • теплопроводность XPS ТЕХНОПЛЕКС В 1,5 раза лучше, чем теплопроводность ПСБ-С
  • теплопроводность XPS ТЕХНОПЛЕКС В 1,9 раз лучше, чем теплопроводность минеральной ваты
  • теплопроводность XPS ТЕХНОПЛЕКС В 12,4 раз лучше, чем теплопроводность дерева
  • теплопроводность XPS ТЕХНОПЛЕКС В 13,4 раз лучше, чем теплопроводность ячеистого бетона
  • теплопроводность XPS ТЕХНОПЛЕКС В 21 раз лучше, чем теплопроводность кирпичной кладки

Расчёт основан на данных:

  • Протокол испытаний №76479-22 от 27. 03.2013 г к СТО (ТУ) 72746455-3_3_1-2012 «Плиты пенополистирольные экструзионные ТУ»
  • ГОСТ 15588-86 ПЛИТЫ ПЕНОПОЛИСТИРОЛЬНЫЕ (п.2)
  • ГОСТ 9573-96 плиты из минеральной ваты на синтетическом связующем теплоизоляционные (п.3.2)
  • СП 23-101-2004 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ (Таблица Д.1)
  • СП 23-101-2004 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ (Таблица Д.1)
  • СП 23-101-2004 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ (Таблица Д.1)

Пенопласт экструдированный: характеристики, толщина, плотность, теплопроводность

Современный строительный рынок сегодня просто переполнен множеством теплоизоляционных материалов. Они отличаются не только особенностями технологии изготовления, но и своими свойствами, а также назначением. Однако одним из самых популярных является пенопласт экструдированный, о котором и пойдет речь ниже. Его можно использовать не только для теплоизоляции, но и для защиты здания от внешних шумов. Для повышения эффективности можно укладывать материал в несколько слоев.

Описание

ЭП имеет уникальные теплоизоляционные качества, а по внешнему виду напоминает пенопласт, который применяется сегодня для утепления фасада. Технические характеристики значительно превышают показатели традиционного пенопласта. Он изготавливается из гранул полистирола, которые расплавляются под воздействием высокой температуры и образуют вязкое состояние. Под высоким давлением в камеру нагнетается углерод или фреон, каждый из которых является пенообразователем. Полученная масса выдавливается сквозь экструдер и образует определенную форму.

Для справки

Эта технология позволяет создавать пенопласт экструдированный, который обладает ячеистой замкнутой структурой и противостоит проникновению тепла и влаги. Он устойчив к агрессивным средам по типу щелочей и кислот, а использовать его можно при экстремально низких температурах, которые могут достигать -50 °С. Если же речь идет о максимально высокой температуре, то она удерживается на отметке +70 °С.

Толщина материала

Если вы решили приобрести пенопласт экструдированный, то должны знать о том, какова его толщина. У разных компаний этот параметр отличается, поэтому в продаже можно найти плиты, начиная от 20 мм и заканчивая 20 см. Это порождает вопрос о том, какую толщину выбрать для проведения тех или иных работ. Для этого следует знать, каково сопротивление теплопередаче материалов, из которых возведены объекты, нуждающиеся в утеплении.

Существуют установленные нормы и правила, которые указывают на номинальное сопротивление теплопередачи в определённых регионах. Например, в центре Москвы сопротивления стены составит 4,15 м2°C/Вт, тогда как для южных регионов этот показатель будет максимуму в 2,8 м2°C/Вт.

Как только вы определите норму региона, следует рассчитать сопротивление материала и отнять его от нормы. Полученное значение будет указывать на сопротивление пенополистирола. Если у вас будут результаты, то по таблице вы сможете определить нужную толщину теплоизоляции.

Плотность материала

Пенопласт экструдированный, плотность которого составляет показатели от 28 до 40 кг/м3, представлен маркой ПБС-С-40. Иногда изготовитель старается ввести покупателя в заблуждение, ведь на изготовление пенополистирола меньшей плотности уйдет меньше средств. Поэтому не следует ориентироваться только на число в названии марки, необходимо поинтересоваться техническими характеристиками, которые должны быть указаны в сертификатах.

Отлично будет, если вам расскажут, как именно изготавливается материал. Если плотность составляет 35 кг/м3, то это экструзия. Обычным способом можно добиться плотности, которая не превышает показатели в 17 кг/м3.

Теплопроводность ЭП

Экструдированный пенопласт, толщина которого была упомянута выше, должен выбираться потребителем не только исходя из этих данных, но и с учетом теплопроводности. Описываемый в статье утеплитель – это огромное количество пузырьков воздуха, которые отделяются тонкими оболочками из полистирола. В этом случае соотношение таково: 98 % воздуха и 2 % полистирола. В результате получается подобие твердой пены. Воздух заключен внутри пузырьков, благодаря этому материал удерживает тепло. Воздушная прослойка без движения является отличным теплоизолятором.

Если проводить сравнение с минеральной ватой, то коэффициент ее теплопроводности окажется выше. Он составит показатели от 0,028 до 0,034 Вт/(м·K). Чем более плотным будет пенопласт, тем больше значение коэффициента теплопроводности. Таким образом, для экструдированного пенопласта, плотность которого составляет 45 кг/м3, этот параметр равен 0,03 Вт/(м·K). При этом следует учитывать, что окружающая температура не должна быть выше +75 °С и ниже -50 °С.

Основные свойства

Экструдированный пенопласт, теплопроводность которого была упомянута выше, обладает определёнными свойствами, среди которых почти полное отсутствие водопоглощения и низкая теплопроводность. Даже если плиту полностью погрузить в воду на 10 суток, ячейки не будут пропускать влагу, так как они изолированы, заполняться будут лишь боковые открытые соты. О теплопроводности велась речь выше, следует еще упомянуть о том, что данный параметр намного меньше по сравнению с другими теплоизоляционными материалами. Пластичность тоже не столь высока, а вот хрупкость внушительна, особенно если проводить параллель с вспененным полистиролом.

Материал имеет способность пропускать свет, а его прочность на сжатие достаточно высока. Теплоизоляция не подвергается гниению и отличается высокой морозостойкостью. Пенопласт экструдированный свободно переносит воздействие:

  • кислот;
  • воды;
  • едких щелочей;
  • масел;
  • хлорной извести;
  • солевых растворов;
  • красителей;
  • спирта;
  • углеводорода;
  • цемента;
  • ацетилена;
  • парафина;
  • пропана;
  • бутана.

Нельзя не упомянуть еще и о безопасность для человека.

Технические характеристики

Экструдированный пенопласт, характеристики которого частично были упомянуты выше, обладает минимальным водопоглощением, которое изменяется в пределах от 0,2 до 0,4%. Вес достаточно мал и может варьироваться от 25 до 45 кг/м3. Среди недостатков можно выделить плохую паропроницаемость, которая в 5 раз ниже по сравнению с традиционным пенопластом. Это значение составляет 0,013 Мг/(м*ч*Па). Что повышает требования к вентиляционным системам дома, который будет утепляться экструзионным пенополистиролом.

Экструдированный пенопласт, технические характеристики которого будут интересны потребителю, имеет еще один недостаток, который выражен в высокой горючести. Материал относится к классу Г3-Г4, однако уже сегодня многие производители используют специальные добавки, которые позволили добиться почти негорючих характеристик. Поэтому данную теплоизоляцию иногда можно отнести к классам Г1 и В1.

Тем не менее если заглянуть в санитарные нормы и правила, то можно подчеркнуть, что экструзионные плиты, которые имеют высокую степень горючести, могут применяться в строительных конструкциях. Если же к зданию предъявляются повышенные требования пожарной безопасности, то следует использовать экструзионный пенополистирол, который относится к группе горючести Г3.

Заключение

Недавно вышел федеральный закон о горючих теплоизоляционных материалах, он содержит информацию по показателям токсичности продуктов горения. Для качественных пенополистиролов токсичность не превышает Т2, что говорит о том, что данная теплоизоляция является умеренно опасной. Этот показатель присущ материалам из дерева, например, паркету. Срок службы сопоставим со сроком эксплуатации здания, а у качественных производителей этот показатель достигает 40 лет.

Сравнить пеноплекс и пенопласт, сравнение пенопласта и пеноплекса, сравнительные характеристики пенопласта и пеноплекса

Оглавление Скрыть ▲ Показать ▼

Самым, пожалуй, известным на сегодняшний день материалом для наружного и внутреннего утепления стен является пенополистирол (пенопласт). Конкуренцию ему составляет экструдированный пенополистирол, известный под названием пеноплекс и некоторыми другими. Поставим себе задачу сравнить пеноплекс и пенопласт и решить – что же все-таки предпочесть для теплоизоляции частного дома.

Разница между пенопластом и пеноплексом

Прежде, чем начинать сравнение свойств пеноплекса и пенопласта, уточним, в чем разница между этими материалами. Оба они производятся из полистирола, однако с использованием различных технологий. Пенопласт (пенополистирол) получают путем вспенивания полистирола, он представляет собой плиты из спекшихся газонаполненных гранул. Внутри них имеются микропоры, а между гранулами находятся пустоты. Чем плотнее спрессованы гранулы, тем больше плотность пенопласта, тем ниже его паропроницаемость и водопоглощение. По сравнению с пенопластом пеноплекс, или экструдированнный пеноплистирол, производят по-другому – методом экструзии, с использованием повышенных температуры и давления, в результате чего готовый материал имеет равномерную структуру с закрытыми порами, диаметр которых не превышает 0,2 мм.

Сравнительные характеристики пенопласта и пеноплекса

Теперь посмотрим на сравнительные характеристики пенопласта и пеноплекса. Важнейшими из качеств, которыми должны обладать теплоизоляторы, являются теплопроводность и паропоглощение. Нелишним, проводя сравнение пенопласта и пеноплекса, будет привести значения прочности на сжатие.

Теплопроводность

Сравнительная таблица теплопроводности пенопласт пеноплекс (возьмем для примера материалы одинаковой плотности) показывает следующие цифры: пенопласт – 0,04 Вт/мК, пеноплекс – 0,032 Вт/мК. Это означает, что на плиту экструдированного пенополистирола толщиной 20 мм приходится примерно 25 мм пенопласта. Описывать подробно таблицу не будем, так как сравнение теплопроводности пенопласта и пеноплекса нужно проводить с учетом плотности конкретной марки изолятора, а мы такой задачи не ставим.

Влагопроницаемость

Следующая характеристика, которая нас интересует – сравнение свойств пеноплекса и пенопласта по влагопроницаемости. В то время, как водопоглощение первого не превышает 0,4 %, второй материал достигает в этой характеристики цифры в 2%. Иными словами, сравнение этой характеристики пенопласта и пеноплекса – в пользу последнего. При применении экструдированного пенополистирола вполне допускается отсутствие пароизоляции, однако при правильном утеплении с помощью пенопласта это нежелательно.

Прочность

Показательно сравнить пеноплекс и пенопласт по прочности на сжатие. В первом случае эта величина достигает 0,5 Мпа, во втором – всего 0,2 Мпа. При этом нужно учесть, что сравнительные характеристики пенопласта и пеноплекса одной толщины и плотности делают очевидной почти четырехкратную разницу! Именно поэтому пеноплекс хорош для системы утепления полов в конструкциях с высокими нагрузками – его используют в гаражах, на катках и даже при строительстве взлетно-посадочных полос.

Цена

Конечно, сравнительная таблица теплопроводности пенопласт пеноплекс, разница между иными техническими характеристиками важны. Однако для простого обывателя существует еще один немаловажный фактор, который он непременно учтет, проводя сравнение пенопласта и пеноплекса. Это цена. Очевидно, что утеплитель пеноплекс находится в более высокой ценовой категории, чем пенопласт; кубометр экуструдированного пенополистирола дороже примерно в полтора раза. Здесь находится камень преткновения для многих хозяев: утеплить дешевле, но хуже, или дороже, но качественней? Многие, сравнив цены на пеноплекс и пенопласт, выбирают последний из-за стоимости.

Сравнивая свойства пеноплекса и пенопласта, нужно помнить, что для многих целей предпочтительнее именно пенопласт. Такая его характеристика, как более высокое влагопоглощение, может сыграть на руку при наружном утеплении стен, где недостаточно хорошая адгезия пеноплекса не позволяет использовать его выше цокольных конструкций.

В заключение заметим, что в строительстве экструдированный пенополистирол все чаще заменяет пенопласт. В США и во многих европейских странах применение пенопласта для отделки фасадов зданий вообще запрещено из-за ядовитых токсинов, которые он выделяет при горении. В России при строительстве домов также постепенно отказываются от использования этого материла, заменяя его пеноплексом (который, кстати, тоже довольно пожароопасен) либо негорючей минеральной ватой.


что это, где применяется, технические характеристики ЭПП, размеры, плотность

Экструдированный пенополистирол имеет ряд положительных характеристик, поэтому сейчас используется для выполнения многих строительных задач. Прежде всего ЭППС – утеплитель. Простота монтажа и длительный срок службы сделали материал незаменимым при обустройстве утеплительных пирогов на фундаментах, стенах и чердаках зданий разного назначения.

Что такое экструдированный полистирол. Отличия ЭПП от обычного полистирола и пенопласта

ЭПП, пенопласт и пенополистирол относятся к категории синтетических полимеров. Технология их производства обеспечивает высокие качественные характеристики. Пенопласт изготавливается из полимерного состава. Получающиеся гранулы достигают 3-5 мм в диаметре. После этого они спрессовываются с использованием клеевого состава.

Рассматривая, что такое пенополистирол, следует учесть, что это материал, который имеет равномерную структуру, включающую зернистые ячейки не более 0,1-0,2 мм. Для получения материала смешиваются гранулы полистирола со специальными вспенивающими агентами (ими могут выступать двуокись углерода или смесь фреонов). После этого под давлением формируются листы. После просушки они могут быть использованы в строительстве.

Пенопласт и полистирол имеют немало общего с экструдированным пенополистиролом, но последний отличается более сложной технологией производства. При изготовлении материала сначала гранулы оплавляются до состояния однородной массы. После этого в состав вводятся специальные присадки и дополнительные компоненты, благодаря чему вещество приобретает вязко-текучее состояние. Благодаря этому получается материал, имеющий неразрывные межмолекулярные связи.

Поры в готовых плитах отсутствуют, а ячейки, присутствующие в этом материале, заполнены газом. Благодаря такой структуре паропроницаемость материала крайне низка. Плотность экструдированного пенополистирола намного больше, чем у пенопласта и полистирола, поэтому он отличается лучшими эксплуатационными характеристиками.

Достоинства и недостатки

Плиты ЭППС имеют массу преимуществ, но данному материалу свойственны и некоторые недостатки. К плюсам относятся:

  • низкая теплопроводность;
  • водонепроницаемость;
  • способность выдерживать деформационные нагрузки;
  • повышенная жесткость;
  • устойчивость к перепадам температуры;
  • длительный срок использования;
  • небольшой вес;
  • экологичность.

Толщина экструдированного пенополистирола небольшая, что упрощает формирование утеплительных пирогов. У данного утеплителя есть и ряд недостатков. Нужно учитывать, что ЭПП стоит намного дороже, чем многие другие материалы, предназначенные для утепления поверхностей. Кроме того, температура горения данного материала крайне высока. Плиты требуют покрытия штукатуркой, т. к. ЭПП может разрушаться под воздействием прямых солнечных лучей. Также следует учитывать, что плиты могут разрушаться под действием некоторых растворителей.

Этот утеплитель достаточно жесткий, поэтому грызуны редко повреждают его. В то же время мыши могут проделывать ходы в плитах. Водонепроницаемость плит ЭПП в некоторых случаях может быть большим минусом. При использовании материала для утепления стен деревянного дома под сформированным пирогом может возникать плесень.

Задержка паров возле стен может поспособствовать появлению сырости и затхлого запаха. Кроме того, плиты при разогреве до температуры выше 75°C могут выделять вещества, способные негативным образом отражаться на состоянии здоровья человека.

Область применения

Этот строительный материал может использоваться при выполнении многих строительных задач. Есть специальный ЭПП для пола (укладывается под ламинат, линолеум и паркет). Применение данных плит допустимо даже при обустройстве систем теплого пола. Кроме того, ЭПП благодаря своей низкой теплопроводности часто используется при производстве сэндвич-панелей.

Применение этого материала допустимо при утеплении стен и крыш, для формирования отмостки. Плиты часто используются для гидроизоляции фундамента.

Этот материал может применяться в качестве наполнителя, когда требуется возведение кольцевидной кирпичной кладки, отличающейся высокими теплоизоляционными свойствами. Ограничено эти плиты можно использовать для формирования теплоизоляционного пирога, защищающего канализационные и водопроводные коммуникации от перемерзания.

Правила выбора материала

Для того чтобы приобрести плиты пенополистирола, которые будут отличаться длительным сроком службы и безопасностью для людей, нужно обратить внимание на ряд характеристик. При выборе утеплителя в первую очередь следует посмотреть на индекс, указанный на упаковке. Если данный показатель меньше 28, лучше отказаться от приобретения такого товара. Лучше всего приобретать ЭПП с индексом выше 40.

Кроме того, на упаковке обязательно должна быть представлена информация о том, подходит ли материал для утепления фасада дома, или он может быть использован только для внутренней отделки. Кроме того, желательно выбирать материал, из самозатухающих полимеров.

При приобретении ЭПП нужно обратить внимание на соответствие изделий ГОСТам, т.к. некоторые производители отмечают только технические условия. Отсутствие указания о соответствии ГОСТам может свидетельствовать о том, что материал отличается низкой плотностью, т.е. с худшими эксплуатационными характеристиками.

Для того чтобы проверить качество продукции, следует отломить небольшой кусочек плиты и тщательно осмотреть место излома. Если на нем видны небольшие шарики, это свидетельствует, что продукт произведен с нарушением технологии. У качественных плит на изломе будут видны многогранники правильной формы.

Технические характеристики экструдированного пенополистирола

Перед тем как приобрести такой материал, как экструдированный пенополистирол, технические характеристики следует изучить тщательно. Это позволит приобрести наиболее качественный материал. Изготовленный с соблюдением технологии строительный материал отличается универсальными характеристиками, что расширяет сферу его применения.

Маркировка. Марки производителя

При покупке плит обязательно нужно обращать внимание на маркировку. Должны быть указаны технические характеристики, размеры и габариты плит, а также особые сведения, касающиеся эксплуатации. Кроме того, обязательно должна быть представлена информация о производителе. Наиболее часто на рынке встречаются следующие марки экструдированного пенополистирола:

  1. Крауф.
  2. Европлекс.
  3. Стирекс.
  4. Пеноплекс.
  5. Техноплекс.
  6. УРСА.
  7. Технониколь.
  8. Примаплекс.

Многие производители выпускают не только стандартные панели, но и ЭПП со специфическими характеристиками, позволяющими использовать материал в тех или иных экстремальных условиях.

Форма выпуска. Размеры

Данный строительный материал выпускается в форме листов. Стандартные размеры листа составляют 600х1200 мм, 600х1250мм, 600х2400мм. Толщина может быть от 20 до 150 мм. Некоторые производители выпускают плиты ЭПП, отличающиеся нестандартными размерами.

Теплопроводность

Коэффициент теплопроводности экструдированного пенополистирола составляет от 0,03 до 0,032 Вт/мС. Данные показатели указывают на то, что этот материал отличается низкой способностью проводить тепло. Благодаря этому все тепло в помещении сохраняется, что позволяет снизить расходы на отопление в зимний период.

Низкая теплопроводность позволяет снизить степень нагрева поверхностей в зной. Низкая теплопроводность экструдированного полистирола позволяет эффективно применять его для обустройства теплоизоляционных пирогов.

Паропроницаемость и поглощение влаги

Чем меньше способность материала впитывать влагу и пары, тем выше его долговечность и ниже теплопроводность. Коэффициент водопоглощения этого материалов составляет от 0,2 до 0,5%. Эти показатели значат, что при контакте с парами и жидкостью впитывания влаги не происходит.

Прочности

Плиты пенополистирола могут иметь показатель прочности от 0,15 до 0,45 МПа. Это достаточно высокий показатель, позволяющий использовать плиты для формирования утеплительного пирога на крыше, полах и фасадах домов, где на материал будет оказываться большое давление и механическое воздействие. Использование плит ЭПП способствует повышению прочности поверхностей. Жесткий утеплительный пирог позволяет снизить риск сильной усадки стен.

Способность поглощать звуки

Плиты пенополистирола отличаются высокой способностью к поглощению звуковых загрязнителей. При правильном обустройстве утеплительного пирога уровень шума в помещении снижается в среднем на 30-45%.

Биологическая устойчивость

В этом материале почти нет пор, через которые внутрь могут проникать кислород и вода, поэтому его поражение грибком и болезнетворными бактериями невозможно. Кроме того, эти плиты не могут служить питательной средой для микроорганизмов.

Экологичность

При использовании вне помещения данный стройматериал не может нанести людям никакого вреда (за исключением случаев воспламенения). При использовании пенополистирола в качестве утеплителя внутри дома люди находятся в непосредственном контакте с материалом, сразу возникает вопрос, может ли быть нанесен вред здоровью в данном случае.

Полностью разобраться в данном вопросе нелегко, так как не было проведено длительных исследований, позволяющих точно сказать, что через 5-10 лет из плит начнут выделяться вредные испарения. Утеплитель может вступать в контакт с некоторыми реагентами бытовой химии.

Есть также данные, что при воздействии температур выше 75°C материал может начать выделять вредные пары. Химикаты, попавшие в воздух из пенополистирола, являются жирорастворимыми.

Степень огнестойкости

Температура плавления данного утеплителя составляет около 80°C. Большинство разновидностей этого утеплителя чрезвычайно пожароопасны. Температура горения этого вещества превышает 1100°C. Помимо всего прочего, нужно учитывать длительность горения пенополистирола. Отделанная этим утеплителем поверхность может гореть более 40 минут.

Во время горения плит выделяется много ядовитых газов, в т.ч. метанол, аммиак, окись углерода, оксид азота, формальдегид, стирол, оксид углерода и др.

Высокая горючесть и выделение смеси ядовитых газов, выбрасываемых при воспламенении данного утеплителя, не оставляет шансов на спасение людям, находящимся в непосредственной близости от очага возгорания.

Чего боится пенополистирол?

Этот стройматериал может быстро разрушиться под воздействием прямых солнечных лучей. Нужно учитывать, что он не отличается высокой устойчивостью к действию агрессивных химических реагентов и моющих веществ. При таких контактах может не только происходить разрушение утеплителя, но и выделение вредных паров. Материал не отличается высокой устойчивостью к воздействию высоких температур.

Коэффициент теплопроводности пенополистирола, характеристики


Выбор пенополистирола для утепления основывается на степени теплопроводности, которая должна соответствовать климатическим условиям, назначению помещения, необходимой степени утепления. При этом также учитывают другие свойства и условия, ведь они могут влиять на эффективность полистирола в процессе его эксплуатации.

Коэффициент теплопроводности определяет эффективность материала и качество утеплительного слоя.

 Свойства пенополистирола

Безопасные полистирольные плиты используют для утепления разных помещений, так как материал обладает оптимальными для этой цели характеристиками.

Существуют плиты пенополистирола, имеющие пористую поверхность и отличающиеся эффективностью. Обычный пенопласт является экструдированным пенополистиролом и имеет более низкие характеристики, чем первый вариант материала.

При этом обе структуры востребованы и используются при обустройстве зданий и объектов даже при резких перепадах температур. Пенополистирол в плитах и экструдированный материал отличаются структурой, но в любом случае содержат воздух. Это защищает листы от перепадов температур и иных воздействий.

Первый утеплитель имеет поры, благодаря которым и обеспечивается теплоизоляционный эффект. Пенопласт экструдированного типа состоит из гранул, скрепленных между собой.

Свойства этих вариантов полистирола заключаются в следующем:

  • Низкое влагопоглощение и стойкость к перепадам температур;
  • Универсальное применение для утепления разных объектов;
  • Низкая стоимость и широкий выбор форм;
  • Возможность осуществления любой финишной отделки поверх утеплителя;
  • Стойкость ко многим химическим составам.

Пенопласт и пенополистирол отличаются характеристиками, но имеют общие черты. Теплопроводность каждого материала зависит от плотности структуры и поэтому необходим внимательный выбор.

При этом стоит учесть, что плотность и теплопроводность могут быть не связаны друг с другом. Обусловлено это тем, что часто при изготовлении пенополистирола используют графитовые добавки, позволяющие сохранить коэффициент материала разной плотности на одном уровне.

Такой состав эффективен в применении и позволяет обеспечить хорошую теплоизоляцию при минимальном слое материала.

Обычный или экструдированный пенополистирол отличается слабой устойчивостью к воздействию ультрафиолета.

Поэтому слой утеплителя требует внешнего покрытия. Негативно отражаются на материале химические средства, например, ацетон. При пожаре полистирольные листы плавятся и горят, поэтому, структура небезопасна для применения внутри помещений.

Экструдированный пенополистирол

Современным и эффективным утеплителем является экструдированный пенополистирол. Сырье для производства такого вещества — полистирол в гранулах. Автоматизированный процесс изготовления заключается во вспенивании элементов под высоким давлением. На этом этапе добавляются и другие различные компоненты, которые улучшают и совершенствуют свойства.

Качественный экструдированный пенополистирол имеет хорошие технические характеристики:

  • Низкий уровень водопоглощения;
  • Устойчивость к температурным воздействиям;
  • Высокое сопротивление деформации;
  • Удобный и легкий монтаж.

Использовать экструдированный пенополистирол можно в различных помещениях, так как материал безопасен. Стоит отметить и то, что такой элемент устойчив к горению и пожаробезопасен. Несмотря на все преимущества, пенополистирол имеет и недостатки.

Например, после длительного воздействия и контакта с поливинилхлоридом элементы утеплителя разрушаются. То же происходит и под воздействием ультрафиолетовых лучей. Не стоит использовать листы пенополистирола в помещениях с очень высоким уровнем влажности, так как это негативно отразится на стенах и приведет к развитию грибка и плесени.

Характеристики пенополистирола

Такой важный показатель, как теплопроводность, означает способность материала проводить тепло. Структура, которая задерживает тепло внутри помещения наилучшим образом, является оптимальной для утепления. На этот показатель влияют плотность и толщина. Исключением является пенопласт, при изготовлении которого используют графитовые компоненты.

Эти виды материала имеют марки EPS 50, 70, 80, 100, 120, 150 и EPS 200. Их теплопроводность составляет 0.031 — 0.032 Вт/Мкв. Структура с добавками может иметь более высокую стоимость, чем обычный пенопласт или экструдированные варианты полистирола.

На теплопроводность обычного полистирола влияют:

  • плотность и толщина материала,
  • влагопоглощаемость,
  • наличие пор, содержащих воздух,
  • общая структура.

Пенопласт и его виды — пористые материалы, то есть содержат воздух, который хорошо удерживает тепло. Благодаря этому и обеспечивается эффективность материала для утепления и оптимальная теплопроводность.

Высокая плотность способствует быстрому проникновению теплого воздуха через слой изоляции.

По сравнению с силикатным кирпичом экструдированные листы имеют низкую плотность. У кирпича этот показатель равен примерно 1800 кг/м3, а пенополистирол обладает характеристикой в 18 кг/м3. Поэтому при выборе используют таблицу данных разных материалов. Такое сравнение позволяет подобрать лучший вариант.

Оптимальная теплопроводность экструдированного пенополистирола без добавок зависит как от толщины, так и от плотности. Все данные содержит таблица особенностей теплоизоляторов. Чем выше этот показатель, тем менее эффективен утеплитель.

Для сравнения можно рассмотреть структуры разной плотности:

  • Материал с плотностью структуры в 10 кг/м3 обладает теплопроводностью в 0,044 Вт/Мкв;
  • Для структуры в 15 кг/м3 характерна эффективность в 0,038 Вт/Мкв;
  • Листы с плотностью в 20 кг/м3 обладают коэффициентом в 0,035 Вт/Мкв;
  • Плиты 25 кг/м3 — коэффициент 0,034 Вт/Мкв;
  • Листы плотности 30 кг/м3 — 0,033 Вт/Мкв;
  • Для плит в 35 кг/м3 характерен коэффициент в 0,032 Вт/Мкв.

Оптимальный коэффициент теплопроводности экструдированного листа делает его эффективным для обустройства различных объектов. При этом стоит учитывать другие свойства материала. Например, пенопласт не устоит против грызунов, и экструдированные плиты не отличаются таким свойством.

На коэффициент теплопроводности влияет толщина используемых плит. Тонкий материал до 30 мм используют внутри помещений для обустройства перегородок. Качественные плиты толщиной до 100 мм более эффективны и подходят для внутренней или внешней обшивки поверхностей.

Элементы толщиной более 100 мм используют при сооружении опалубки фундамента здания в суровых условиях.

Расчет толщины утеплителя точно вычислить сложно, ведь при этом учитывают проводимость тепла материала стен. И также важен учет климатических условий, варианта облицовки, конструкции объекта.

Примерный расчет коэффициента провести можно, используя показатель необходимого теплосопротивления конструкций для определенного региона и коэффициент подобранной марки изолятора. При этом расчет проводится по формуле R=p/k. Показатель p — толщина пенопласта для стен, R — степень теплосопротивления, k — коэффициент уровня теплопроводности.

Особенного внимания требует структура материала, которая влияет на коэффициент теплопроводности. Мелкие гранулы полистирола, равномерно распределенные и содержащие воздух, обеспечивают высокие характеристики.

Если же плиты имеют крупные гранулы и рыхлую структуру, то слой термоизоляции будет неэффективным.

Разные марки утеплителя для стен обладают различными характеристиками. Обычная структура имеет обозначения ПСБ-С 15, а также ПСБ-С 25 и 25Ф и ПСБ-С 35 и 50. Каждая марка предназначена для определенной цели, но универсальным применением отличается ПСБ-С 25.

Число в маркировке указывает на максимальную плотность плит. Это или специальная таблица сравнения позволяют легко подобрать листы для обустройства стен и зданий.

По сравнению с другими видами термоизоляторов экструдированная структура позволяет утеплить стены и иные поверхности максимально эффективно. Стоит помнить, что параметры компонента определяются в зависимости от многих факторов. Поэтому выбор толщины и всех характеристик должен быть тщательным.

Предварительно нужно провести сравнение экструдированной структуры с другими подходящими вариантами. Для этого можно использовать таблицу с данными о теплоизоляторах для стен или иных поверхностей.

Экструдированный полистирол — XPS — Теплоизоляция

Пример — Изоляция из экструдированного полистирола

Основным источником потерь тепла из дома являются стены. Рассчитайте скорость теплового потока через стену площадью 3 м x 10 м (A = 30 м 2 ). Стена толщиной 15 см (L 1 ) сделана из кирпича с теплопроводностью k 1 = 1,0 Вт / м · К (плохой теплоизолятор). Предположим, что температура внутри и снаружи составляет 22 ° C и -8 ° C, а коэффициенты конвективной теплопередачи на внутренней и внешней сторонах h 1 = 10 Вт / м 2 K и h 2 = 30 Вт / м 2 К соответственно. Обратите внимание, что эти коэффициенты конвекции сильно зависят, особенно, от внешних и внутренних условий (ветер, влажность и т. Д.).

  1. Рассчитайте тепловой поток ( потери тепла ) через эту неизолированную стену.
  2. Теперь предположим, что теплоизоляция на внешней стороне этой стены. Используйте изоляцию из экструдированного полистирола толщиной 10 см (L 2 ) с теплопроводностью k 2 = 0,028 Вт / м · К и рассчитайте тепловой поток ( потери тепла ) через эту композитную стену.

Решение:

Как уже было написано, многие процессы теплопередачи включают композитные системы и даже включают комбинацию как теплопроводности, так и конвекции. С этими композитными системами часто удобно работать с общим коэффициентом теплопередачи , , известным как U-фактор . Коэффициент U определяется выражением, аналогичным закону охлаждения Ньютона :

Общий коэффициент теплопередачи связан с общим тепловым сопротивлением и зависит от геометрии задачи.

  1. голая стена

Предполагая одномерную теплопередачу через плоскую стену и не принимая во внимание излучение, общий коэффициент теплопередачи можно рассчитать как:

Тогда общий коэффициент теплопередачи равен:

U = 1 / (1/10 + 0,15 / 1 + 1/30) = 3,53 Вт / м 2 K

Тогда тепловой поток можно рассчитать просто как:

q = 3,53 [Вт / м 2 K] x 30 [K] = 105.9 Вт / м 2

Суммарные потери тепла через эту стену будут:

q потеря = q. A = 105,9 [Вт / м 2 ] x 30 [м 2 ] = 3177W

  1. композитная стена с теплоизоляцией

Предполагая одномерную теплопередачу через плоскую композитную стену, отсутствие термоконтактного сопротивления и без учета излучения общий коэффициент теплопередачи можно рассчитать как:

Тогда общий коэффициент теплопередачи равен:

U = 1 / (1/10 + 0. 15/1 + 0,1 / 0,028 + 1/30) = 0,259 Вт / м 2 K

Затем тепловой поток можно рассчитать просто как:

q = 0,259 [Вт / м 2 K] x 30 [ K] = 7,78 Вт / м 2

Суммарные потери тепла через эту стену будут:

q потери = q. A = 7,78 [Вт / м 2 ] x 30 [м 2 ] = 233 Вт

Как видно, добавление теплоизолятора приводит к значительному снижению тепловых потерь. Его надо добавить, добавление следующего слоя теплоизолятора не дает такой большой экономии.Это лучше всего видно из метода термического сопротивления, который можно использовать для расчета теплопередачи через композитных стен . Скорость устойчивой теплопередачи между двумя поверхностями равна разнице температур, деленной на общее тепловое сопротивление между этими двумя поверхностями.

Теплопроводность экструдированного полистирола

Теплопередача:
  1. Основы тепломассообмена, 7-е издание. Теодор Л. Бергман, Адриенн С.Лавин, Фрэнк П. Инкропера. John Wiley & Sons, Incorporated, 2011. ISBN: 9781118137253.
  2. Тепло- и массообмен. Юнус А. Ценгель. McGraw-Hill Education, 2011. ISBN: 9780071077866.
  3. Министерство энергетики США, термодинамики, теплопередачи и потока жидкости. Справочник Министерства энергетики США, том 2, 3 мая 2016 г.

Ядерная и реакторная физика:

  1. Дж. Р. Ламарш, Введение в теорию ядерных реакторов, 2-е изд., Аддисон-Уэсли, Ридинг, Массачусетс (1983).
  2. Дж. Р. Ламарш, А. Дж. Баратта, Введение в ядерную инженерию, 3-е изд., Прентис-Холл, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.
  3. У. М. Стейси, Физика ядерных реакторов, John Wiley & Sons, 2001, ISBN: 0-471-39127-1.
  4. Glasstone, Сесонске. Nuclear Reactor Engineering: Reactor Systems Engineering, Springer; 4-е издание, 1994 г., ISBN: 978-0412985317
  5. W.S.C. Уильямс. Ядерная физика и физика элементарных частиц. Кларендон Пресс; 1 издание, 1991 г. , ISBN: 978-0198520467
  6. G.Р.Кипин. Физика ядерной кинетики. Аддисон-Уэсли Паб. Co; 1-е издание, 1965 г.
  7. Роберт Рид Берн, Введение в работу ядерных реакторов, 1988 г.
  8. Министерство энергетики США, ядерной физики и теории реакторов. Справочник по основам DOE, том 1 и 2. Январь 1993 г.
  9. Пол Ройсс, Нейтронная физика. EDP ​​Sciences, 2008. ISBN: 978-2759800414.

Advanced Reactor Physics:

  1. К. О. Отт, В. А. Безелла, Введение в статику ядерных реакторов, Американское ядерное общество, пересмотренное издание (1989), 1989, ISBN: 0-894-48033-2.
  2. К. О. Отт, Р. Дж. Нойхольд, Введение в динамику ядерных реакторов, Американское ядерное общество, 1985, ISBN: 0-894-48029-4.
  3. Д. Л. Хетрик, Динамика ядерных реакторов, Американское ядерное общество, 1993, ISBN: 0-894-48453-2.
  4. Э. Льюис, В. Ф. Миллер, Вычислительные методы переноса нейтронов, Американское ядерное общество, 1993, ISBN: 0-894-48452-4.

Испытание экструдированного полистирола с помощью измерителя теплового потока

Рис. 1. Акриловая штукатурка, наносимая на изоляционные плиты из пенополистирола на фасаде многоквартирного дома. 1

Экструдированный полистирол

— это конструкционный материал с высокими изоляционными свойствами, обычно устанавливаемый на внешней стороне каркасных стен или внутри фундаментных стен. Таким образом, знание значений теплопроводности экструдированного полистирола важно при определении изоляционного потенциала здания. Его цель — служить механизмом защиты от теплопотерь в зданиях с целью снижения эксплуатационных расходов. Экструдированный пенополистирол часто путают с пенополистиролом.Хотя эти два изоляционных материала схожи в некоторых аспектах, таких как их состав (полимеризованный полистирол), они сильно отличаются. Экструдированный полистирол создается методом экструзии, отсюда и название. Во время этого процесса полистирол выдавливается через фильеру, в результате чего материал расширяется в однородную изоляционную плиту с закрытыми порами (рис. 2). Пенополистирол, с другой стороны, создается путем помещения небольших шариков пенопласта в форму и применения пара для расширения шариков с образованием изоляционной плиты (рис. 2).В процессе производства пенополистирола между гранулами пенопласта образуются пустоты, создавая пути для проникновения влаги.

Рисунок 2 . Микроскопические различия между составом утеплителей из экструдированного (слева) и пенополистирола (справа). 2

Экструдированный полистирол по теплопроводности

Thermtest Heat Flow Meter (HFM) — это стационарная система теплопередачи, измеряющая теплопроводность и тепловое сопротивление плоских изоляционных материалов, таких как пенопласт, твердые тела и текстиль (рис. 3).HFM измеряет теплопроводность в диапазоне от 0,005 до 0,5 Вт / м · К и в диапазоне температур от -20 ° C до 70 ° C в соответствии со стандартом ASTM C518-15 — Стандартный метод испытаний устойчивых свойств теплопередачи. средствами теплового расходомера. Пользователи могут рассчитывать на высокую степень точности (3%) и прецизионности (0,5%) с этим прослеживаемым методом измерения ASTM.

Рис. 3. Измеритель теплового потока Thermtest (слева) и образцы различной толщины для проверки теплопроводности экструдированного полистирола (справа).

В соответствии со стандартом ASTM C518-15, чтобы гарантировать надлежащие характеристики HFM, прибор должен быть откалиброван с использованием материалов, имеющих такую ​​же теплопроводность и толщину, что и оцениваемые материалы. Если калибровочный эталон испытывается на одной толщине, прибор теплового расходомера может быть откалиброван для этой толщины. Однако, если испытания должны проводиться при различных толщинах, отличных от калиброванной, необходимо провести тщательное изучение погрешности HFM при других толщинах.Для этого эксперимента исследователи Thermtest намеревались проверить границы точности HFM, проверив несколько толщин образцов на основе только одной калибровочной толщины.

Для начала калибровочный образец (NIST SRM 1450d — 1 ″) был помещен между двумя параллельными пластинами внутри HFM (Рисунок 4). Заданный температурный градиент (10–30 ° C) по пластинам был установлен для имитации потери тепла из внутренней среды здания в более холодную внешнюю среду. Затем устанавливали верхнюю пластину так, чтобы она прижималась к образцу до автоматической толщины образца.HFM автоматически определяет толщину образца с помощью четырех цифровых энкодеров, расположенных в каждом углу верхней пластины. Каждый цифровой энкодер измеряет толщину на своем посту, а затем вычисляет среднее значение. Затем верхняя пластина автоматически регулируется до средней высоты, прикладывая усилие примерно 5 фунтов на квадратный дюйм к исследуемому образцу. Этот автоматический толщиномер имеет прецизионную точность ~ 0,1 м. Если испытуемый образец обладает высокой сжимаемостью и известна приблизительная сила сжатия, ручная установка толщины может быть более подходящим вариантом для получения точных и точных результатов теплопроводности.

Рис. 4. Вид изнутри дверцы HFM. Параллельные пластины (красная и синяя) создают одномерный тепловой поток через испытуемый образец, моделируя потерю тепла изнутри здания во внешнюю среду.

При постоянных, но различных температурах параллельные пластины устанавливали устойчивый одномерный тепловой поток через испытуемый образец, а термопары, встроенные в каждую пластину, измеряли температуру по обе стороны от калибровочного образца.Преобразователи теплового потока, контактирующие с верхней и нижней пластинами, собирали данные о результирующем тепловом потоке испытуемого образца (рис. 4). Путем соответствующей калибровки преобразователя (ов) теплового потока со стандартами, а также путем измерения температуры пластин и расстояния между пластинами закон теплопроводности Фурье используется для расчета теплопроводности (λ):

После выполнения калибровки, как указано выше, каждую толщину образца экструдированного полистирола испытывали в соответствии с этапами, описанными выше.

Целью этого эксперимента было определение точности Thermtest HFM для проверки теплопроводности экструдированного полистирола различной толщины при 20 ° C на одном калибровочном образце. Показания теплопроводности, полученные в результате испытаний, проведенных на толщинах от 10,1 мм до 40,4 мм, были в пределах значения теплопроводности контрольного испытания 25,2 мм (менее 3%) (Рисунок 5). Достигнутые результаты коррелируют с результатами, полученными в эксперименте, проведенном Аль-Аджланом в 2006 году, а также с данными, предоставленными производителем.

Рис. 5. Значения теплопроводности и термического сопротивления экструдированного полистирола различной толщины, калиброванные по одному слою NIST SRM 1450d и полученные при средней температуре 20 ° C с использованием Thermtest HFM.

Al-Ajlan (2006) сообщает, что производитель обеспечил теплопроводность пенополистирола 0,034 Вт / мК. Эта теплопроводность немного выше, чем предусмотренная производителем теплопроводность экструдированного полистирола (0. 032). Хотя экструдированный полистирол имеет более низкую теплопроводность, что означает, что он с большей вероятностью защищает вашу внутреннюю среду от нежелательных изменений температуры, он имеет значительно более высокую стоимость, чем пенополистирол. При выборе подходящей изоляционной плиты из пенопласта для ваших строительных нужд необходимо принять во внимание особое внимание.

Thermtest HFM — это быстрый, надежный и гибкий метод проверки теплопроводности твердых тел, пенопласта и тканей. Хотя это исследование не предназначено для использования испытаний образцов различной толщины с использованием одной калибровочной толщины, это исследование доказывает способность HFM проверять теплопроводность образцов с небольшими вариациями толщины по сравнению с калибровочным образцом.

Численное и экспериментальное исследование изменения теплопроводности пенополистирола при различных температурах и плотностях

Определение теплопроводности изоляционных материалов в зависимости от того, какие параметры применяются, а также при производстве, очень важно. В этом направлении следует определить параметры, влияющие на теплопроводность, чтобы повысить эффективность изоляционных материалов. Также фактом является то, что блоки из пенополистирола имеют разную теплопроводность при одном и том же значении плотности в зависимости от производственного процесса.В этом исследовании экспериментально и численно было определено, что теплопроводность пенополистирола при различной плотности зависит от параметров и изменений температуры. Пенополистирол состоит из блоков плотностью 16, 21 и 25 кг / м 3 и толщиной 20 мм. Измерения теплопроводности проводились на FOX 314 (Laser Comp., США), работающем в соответствии со стандартами ISO 8301 и EN 12667. Измерения проводились для пенополистирольных блоков при средних температурах 10 ° C, 20 ° C, 30 ° C и 40 ° C.Численное исследование состоит из трех этапов: получение электронных микроскопических изображений (SEM) пенополистирольных блоков, моделирование геометрии внутренней структуры с помощью программы CAD и реализация решений с помощью программы ANSYS на основе конечных элементов. Определены результаты экспериментальных и численных исследований, а также параметры, влияющие на теплопроводность. Наконец, считается, что численные методы могут быть использованы для получения предварительного представления о материале EPS при определении теплопроводности путем сравнения результатов экспериментальных и численных исследований.

1. Введение

Рост населения мира и развитие промышленности увеличили потребность в энергии. Эта потребность вызывает потребление энергоресурсов и наносит серьезный ущерб окружающей среде. Энергия должна использоваться эффективно, чтобы уменьшить воздействие на окружающую среду из-за ограниченных ресурсов. Энергия потребляется в различных сферах, таких как промышленность, транспорт, сельское хозяйство, недвижимость и другие секторы. В развитых странах потребление энергии в домах составляет примерно 30% [1, 2]; поэтому снижение энергопотребления в зданиях важно как для экономики, так и для окружающей среды.Утепление, сделанное с целью минимизировать теплопотери в домах, — очень важный вопрос. Сегодня в качестве критериев оценки используются многие характеристики изоляционных материалов, такие как теплопроводность, толщина, пористость, прочность, звукопроницаемость и огнестойкость. Среди этих критериев на первый план выходит теплопроводность — главная характеристика изоляционных материалов.

Теплопроводность изоляционных материалов, используемых для домов, была определена в среднем на уровне 10 ° C в соответствии с европейскими стандартами [3].Однако с учетом климатических условий средний температурный интервал колеблется от 0 ° C до 50 ° C. Исследование теплопроводности изоляционных материалов при различных температурах важно для эффективного использования энергии. В последнее время особую популярность приобрели пенопластовые изоляционные материалы из-за их низкой теплопроводности, и они широко используются, потому что технология производства пенополистирола проста, стоимость производства невысока [4], поры материала закрытые, материал непрочен. водонепроницаемы и обладают низкой теплопроводностью из-за содержащегося в них воздуха [5–10].

Теплопроводность материала изменяется в зависимости от определенных микроскопических параметров: величины ячейки, порядка ячеек, свойств теплового излучения и свойств клеящего материала [11]. Кроме того, поведение мономера стирола в его твердой фазе в зависимости от температуры существенно влияет на теплопроводность пенополистирола, а также воздуха в нем [3]. Изменение теплопроводности и механических свойств материалов определялось по плотности и производственным параметрам [12].Экспериментально установлено, что теплопроводность уменьшается с увеличением плотности [13] и увеличивается или уменьшается с изменением критической толщины материала [7, 14]. Таким образом, необходимо изучить взаимосвязь между температурой и плотностью теплопроводности пенополистирола, используемого для изоляции в домах.

Очень важно правильно оценить значение теплопроводности. Измерения удельной теплопроводности были определены крупными исследователями [6, 12].Существует много разных типов изоляционных материалов с разной структурой материала и с разными тепловыми свойствами. Чтобы получить правильные результаты, необходимо определить метод измерения в соответствии со всеми этими критериями. Значение теплопроводности можно определить тремя различными методами: экспериментальным, численным и аналитическим. Конкретный используемый метод зависит от типа материала. В литературе обычно используются экспериментальные методы для определения теплопроводности изоляционных материалов [3, 6, 7, 11, 13, 15], но существует также ограниченное количество фундаментальных исследований, проводимых путем изучения внутренней структуры с использованием численных методов. методы, а также экспериментальные [15–17].

За исключением нескольких исследований, определяющих теплопроводность численно, исследования в литературе обычно проводились экспериментальным путем. В этом исследовании были использованы экспериментальные и численные методы, а затем проведено сравнение для определения теплопроводности пенополистирола. Было подробно рассмотрено, верны ли численные методы или нет. При проведении численного исследования были изучены изображения, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ), и исследование было проведено с помощью конечно-элементного анализа на основе программы ANSYS с учетом температурно-зависимого изменения теплопроводности воздуха и полистирольного материала. в пенополистироле.Изменение теплопроводности пенополистирола исследовали при различных плотностях и температурах. Были определены параметры, которые влияют на теплопроводность пенополистирола, и было получено понимание того, что следует делать для производства материалов с более низкой теплопроводностью.

2. Материал и метод

Пенополистирол, использованный для исследований, был произведен компанией TIPOR (Турция) и имел толщину 20 мм и плотность 16, 21 и 25 кг / м 3 .№

Для экспериментального определения теплопроводности материала EPS при средних температурах 10 ° C, 20 ° C, 30 ° C и 40 ° C использовались образцы размером 25 мм. Перед проведением измерений образцы подвергали сушке при 70 ° C в вентилируемой печи для полного удаления влаги. Измерения массы проводились с 24-часовыми интервалами во время процесса сушки, и он продолжался до тех пор, пока разница не стала менее 0,2%. Когда желаемый интервал измерения был достигнут, процесс сушки был завершен и начался процесс измерения теплопроводности.В экспериментальных исследованиях использовался прибор FOX 314 (Laser Comp., США), работающий по стандарту ISO 8301 и измерения по принципу метода горячей пластины [18]. В этом методе количество теплового потока, возникающего в результате разницы температур между горячей и холодной пластинами устройства, измерялось с помощью датчиков, а теплопроводность рассчитывалась с использованием одномерного уравнения теплопередачи Фурье. Для определения теплопроводности образцов было проведено пять независимых измерений.Значение теплопроводности образцов рассчитывалось как среднее из пяти значений измерения.

Применение численных методов, используемых для определения теплопроводности пенополистирола, было проведено с помощью блок-схемы, представленной на рисунке 1. Программа ANSYS 16.1 на основе конечных элементов использовалась для применения численных методов, Программа AutoCAD 2016 использовалась при моделировании геометрии, а программа Matlab 2016 использовалась при анализе изображений.


Образцы, подготовленные для моделирования геометрии, были вырезаны в форме тонкой пластины для получения изображений их внутренней структуры, и они были прикреплены к медной полосе, поверхность которой была покрыта тонким слоем. в устройстве для позолоты. После процесса нанесения покрытия изображения были получены с разным коэффициентом масштабирования для образцов с разной плотностью в сканирующем электронном микроскопе (SEM). Полученные изображения под электронным микроскопом были исследованы, изучена внутренняя структура материала, проведен анализ изображений и создана геометрическая модель.Исследование пикселей на изображении проводилось в соответствии с цветовыми тонами в анализе изображения во время геометрического моделирования, и пределы воздуха и полистирола, образующие пенополистирол, стали более понятными. Геометрическое моделирование проводилось в программе AutoCAD 2016 с использованием изображений, полученных в результате анализа изображений. Были сделаны некоторые исключения, чтобы минимизировать ошибки в формировании геометрии, и изменения произошли в ограниченных наборах.Таким образом, было сформировано множество моделей, и проведено исследование модели, удобной для изучения.

Перенос моделей, геометрия которых формировалась программой ANSYS, производился для формирования сетевых структур и необходимых граничных условий. Треугольные элементы использовались для областей, образованных воздухом, который формировал поры, и полистирольными материалами из пор, а растворы наносили в узловую точку в соответствующих количествах для достоверности результатов.Во время процесса решения необходимые граничные условия были определены для правой и левой стенок сформированной модели относительно достижения средних температур 10 ° C, 20 ° C, 30 ° C и 40 ° C, как показано на рисунке 2. Для верхней и нижней стенок были заданы граничные условия изоляции, реализованы одномерные решения. Транспорт и теплопередача незначительны, если диаметр ячейки примерно на 4 мм меньше [8]. В результате пренебрежение теплопередачей, поскольку она намного ниже при естественном переносе, не было ошибочным принятием с точки зрения правильности результатов.


Граничные условия следующие:

Температура и изменяющаяся ситуация были приняты во внимание при определении свойств материалов для компонентов, образующих пенополистирол, необходимых во время численных решений. Свойства материала для воздуха и полистирола, образующего пенополистирол, приведены в таблицах 1 и 2.

9027 9027 9027 10027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 02551 9027 9027 9027 9027 9027 9027

Температура (K) Плотность (кг / м 3 ) Удельная тепло (Дж / кг.К) Теплопроводность (Вт / мК)

278 1,269 1006 0,02401
283
1,225 1007 0,02476
293 1,204 1007 0,02514
298 1,184 1007 0284
303 1,164 1007 0,02588
308 1,145 1007 0,02625
1,109 1007 0,02699

724.935 9027 9

1060 1027


9024 9024 Результаты экспериментов

Значение теплопроводности высушенного пенополистирола с различными значениями плотности было экспериментально измерено для средних температур 10 ° C, 20 ° C, 30 ° C и 40 ° C с использованием метода измерения теплового потока. .Полученные результаты измерений приведены в таблице 3 и на рисунке 3 в зависимости от температуры.


Температура (K)
/кг. K) Теплопроводность (Вт / мК)

240 1071 998 0,1394
260 1051 1140 0,1507
300 1041 1230 0,1558
320 1031 1310 0.1591
340 1021 1405 0,1616
360 1011 1500 0,1629

9024 9024
905 905


Температура (° C) 1. Измерение 2. Измерение 3. Измерение 4. Измерение 5. Измерение
10 0,03333 0,03323 0,03330 0,03330 0.03322
20 0,03467 0,03455 0,03463 0,03461 0,03454
30 0,03591 0,03576 0,0359 9027 0,0359 0,03591 0,03576 0,0359 9027 0,0354

0,03698 0,03706 0,03703 0,03696

Наблюдалось линейное распределение каждого значения плотности пенополистирола в зависимости от температуры.В результате этого исследования степень падения или увеличения была определена с использованием метода регрессии. Таким образом, остатки, выраженные как функция температуры, представлены в следующих уравнениях. Значение теплопроводности может быть определено с коэффициентом погрешности всего 0,1%, используя балансы (уравнения), полученные с помощью метода регрессии.

3.2. Измерения с помощью SEM

Изображение под электронным микроскопом, приведенное на рисунке 4, было получено пенополистирола плотностью 25 кг / м 3 в приблизительном соотношении величин, чтобы получить представление о внутренней структуре с точки зрения проведения численных расчетов. исследования.


При изучении Фигуры 4 стало понятно, что структура пор не является однородной и имеет две разные структуры пор для пенополистирола. Когда изображение, полученное с помощью электронного микроскопа, было получено с более близким коэффициентом масштабирования, в котором структура пор представляет собой неправильную макропору, можно было наблюдать, что оно имеет ячеистые поры, как показано на рисунке 5. Когда изображения, полученные в результате сканирования с помощью электронного микроскопа ( SEM), было обнаружено, что зона, показанная черным цветом, была воздушной текучей средой, а оставшаяся белая зона представляла собой твердый полистирол.


Общеизвестно, что диаметр пор на микроуровне у пенополистирола изменяется от 100 до 300 мкм м, а диаметр пор уменьшается с увеличением плотности [8, 17]. Когда была исследована внутренняя структура пенополистирола с различными значениями плотности, было обнаружено, что размеры пор уменьшаются из-за увеличения плотности, как в литературе, как показано на Фигуре 6. Многие изображения, полученные с помощью электронного микроскопа, были исследованы с 16, 21 и 25 кг / м 3 для пенополистирола, и было определено, что средний диаметр ячеистых пор составляет приблизительно 141 мкм м, 116 мкм м и 95 мкм м, соответственно.

В результате исследований был сделан выбор правильной модели, в которой более четкое различие между воздухом и полистиролом было сделано для расчета геометрии внутренней конструкции. Выбранные изображения и изображения, полученные в результате обработки изображений, показаны на рис. 7.

Конструкции геометрической модели были получены с использованием изображений электронного микроскопа, которые были переданы в программу ANSYS и для которых были реализованы численные решения. При проведении численных решений предполагалось, что передача тепла происходит только через трансмиссию.Значение теплопроводности было найдено численно, рассматривая его как проблему теплопередачи: путем определения одномерного теплового потока или распределения температуры и с использованием уравнения теплопередачи Фурье.

Здесь был определен как средний тепловой поток, рассчитанный в программе ANSYS, был определен как разница температур между левой и правой стенками образцов и была определена как длина в направлении теплопередачи.

Решения были сделаны для средних температур 10 ° C, 20 ° C, 30 ° C и 40 ° C для смоделированной геометрии.Среднее количество теплового потока, передаваемого в результате решений, было определено, и эффективное значение теплопроводности было численно рассчитано для каждого образца и значения температуры с помощью уравнения 3. Данные, полученные с помощью численных решений, можно найти в таблицах 4, 5, а также 6 и рисунки 8, 9 и 10. Данные измерения теплопроводности, использованные для подтверждения результатов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.


Средняя температура (° C) Средний тепловой поток (Вт / м 2 ) Длина (м) Разница температур () Эффективное значение теплопроводности ( Вт / м.К)

10 728,569 10 0,03424
20 745,446

10 0,03623
40 800,148 10 0,03761

Средний тепловой поток (Вт / м 2 ) Длина (м) Разница температур () Эффективное значение теплопроводности (Вт / м. К)

10 705.730 10 0,03317
20 724.935 10 0,03496
40 759,697 10 0,03571

9027 9028 9028 9027 9027 9027 Средний тепловой поток (Вт / м 2 ) Длина (м) Разница температур () Эффективное значение теплопроводности (Вт / м.К)
10 669,119 10 0,03145 20 693.253 10279 10 0,03375 40 733,428 10 0,03447

9017 9017 9017 с плотностью показано на рисунке 11.


4. Выводы

Знание, от каких факторов изменяется значение теплопроводности, является очень важным вопросом, важным параметром для материалов, используемых для уменьшения потерь энергии. В результате исследований известно, что значение теплопроводности изменяется в зависимости от распределения, размера и соотношения пор для материалов с пористой структурой, а исследований пенополистирола (EPS) недостаточно. Все данные, полученные или проанализированные в ходе этого исследования, включены в эту опубликованную статью.

На изображениях внутренней структуры пенополистирола с различными значениями плотности было определено, что компоненты материала состоят из полистирола и большого количества воздуха. Как упоминалось в литературе, если пористость исследуется на макроуровне, степень пористости составляет около 4-10%, а микропористость, как известно, составляет от 97 до 99% [17]. Причина различных значений плотности пенополистирола связана с количеством содержащихся в нем пор.

Причина, по которой при исследовании пенополистирола возникают разные значения плотности, связана с количеством содержащихся в нем пор.Было обнаружено, что количество пор уменьшается с увеличением значения плотности. Кроме того, тот факт, что диаметр пор ячеек уменьшается с увеличением плотности, был подтвержден изображениями, полученными с помощью электронного микроскопа. Из результатов видно, что экспериментально значение теплопроводности уменьшается в результате увеличения плотности. Здесь ожидается, что из-за увеличения плотности количество пор уменьшается, а за счет этого увеличивается и значение теплопроводности.Можно сделать вывод, что причина различий между материалами из пенополистирола заключается в том, что передача тепла осуществляется только с теплопроводностью между двумя одинаковыми твердыми поверхностями; плотность увеличивается, потому что перенос, происходящий в твердом материале и пограничных слоях воздуха, и скорость воздуха находятся на очень низком уровне, а теплопередача с конвекцией находится на пренебрежимо низком уровне в результате уменьшения диаметров ячеистых пор с увеличением по плотности.

При сравнении результатов, полученных с помощью экспериментальных и численных исследований, было определено, что они совпадают между собой между значениями 1% и 5%.Причины этой ошибки связаны с двумерными структурами численного исследования, исключениями, сделанными во время моделирования, и определенными характеристиками материалов компонентов.

В литературе видно, что теплопроводность пенополистиролов одинаковой толщины и разной плотности различна [3, 6, 7]. Когда были исследованы внутренние структуры различных образцов с разной плотностью, было решено, что причина, по которой они имеют разную теплопроводность, может быть связана с диаметром пор ячеек [14].Было определено, что значение теплопроводности для пенополистирола зависит от размеров ячеистых пор материала, изменения температурных и тепловых свойств компонентов и массива пор, и для этого можно использовать численные методы. получить предварительное представление при определении теплопроводности.

Доступность данных

Экспериментальные данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, включены в статью. Числовые данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Эта работа была поддержана Отделом координации научно-исследовательских проектов Университета Кырыккале (грант №: 2016/114).

Экспериментальное исследование и корректировка модели

В этом исследовании сверхлегкий пенополистироловый пенобетон (EFC) был изготовлен методом химического вспенивания, а его теплоизоляционные свойства были измерены переходным методом при различных температурах окружающей среды (от -10 до 40 ° С).Затем наблюдали влияние температуры и объемной доли EPS на теплопроводность и плотность EFC в сухом состоянии. В конечном итоге уравнение Ченга – Вачона было модифицировано путем введения температурного параметра. Результаты показали, что теплопроводность EFC уменьшается с повышением температуры. Было также продемонстрировано, что подходящий объем частиц EPS может не только уменьшить теплопроводность EFC, но также уменьшить влияние температуры на теплопроводность. Теплопроводность EFC при различных температурах была точно предсказана в этом исследовании с использованием предложенной модели.

1. Введение

Пенобетон (FC) — это тип легкого пористого материала на основе цемента с плотностью от 400 кг / м 3 до 1900 кг / м 3 , который широко используется в области строительства, особенно для снижения статической нагрузки конструкций и для сохранения тепла, демпфирования, звукоизоляции и заполнения пор [1]. По сравнению с органическими изоляционными материалами ТЭ имеет более высокую прочность, лучшую огнестойкость и долговечность [1–3]. Однако, чтобы соответствовать более высоким требованиям к теплоизоляционным характеристикам, плотность FC должна быть дополнительно снижена до менее чем примерно 400 кг / м 3 .В соответствующих исследованиях было установлено, что метод химического вспенивания более подходит для сверхлегких ТЭ, чем механическое вспенивание [4–9].

Пенополистирол (EPS) был впервые представлен в качестве легкого заполнителя для бетона Куком в 1973 году [10]. Благодаря своей превосходной теплоизоляции и близким пористым свойствам частицы пенополистирола существенно влияют на тепловые характеристики FC. Например, Sayadi et al. [11] добавили регенерированные частицы EPS в FC и обнаружили, что теплопроводность образца FC с объемной долей EPS 82% была снижена на 45%, а плотность — на 62.5%. Видно, что EPS имеет широкие перспективы применения и большую потенциальную ценность в FC [12–14].

Теплопроводность — важный параметр, отражающий способность бетона передавать тепло. Многие исследователи изучали теплопроводность композиционных материалов и выявляли влияние различных факторов на теплопроводность [15]. Температура как внешнее условие оказывает важное влияние на теплопроводность бетона [16–20]. Рахим и др. [21] протестировали теплопроводность трех материалов на основе биобетона при различных температурных условиях (от 10 до 40 ° C) в установившемся состоянии с использованием метода защищенной горячей плиты.Они обнаружили, что теплопроводность бетонных материалов увеличивается с повышением температуры. Тандироглу [22] изучил теплопроводность легкого необработанного бетона с перлитовым заполнителем и установил функции взаимосвязи для теплопроводности, водоцементного отношения, количества перлита по массе и температуры. Предложенные эмпирические соотношения теплопроводности применимы в диапазоне температур от -70 до 30 ° C. Ли и др. [23] обсудили общие модели теплопроводности, основанные на экспериментальных данных, и предложили модель прогнозирования теплопроводности FC, но они не смогли учесть влияние внешних факторов окружающей среды на теплопроводность модели, таких как температура.Таким образом, теплопроводность различных типов бетона значительно различается при изменении температуры. В настоящее время теоретические модели теплопроводности ТЭ не учитывают температурные эффекты.

В данном исследовании сверхлегкий пенополистироловый пенобетон (EFC) с различным содержанием пенополистирола готовится методом химического вспенивания, а его теплопроводность измеряется при различных температурах окружающей среды (от -10 до 40 ° C). На основе результатов испытаний и существующих моделей теплопроводности была получена модель теплопроводности EFC с поправкой на температуру.

2. Экспериментальные программы
2.1. Сырье и соотношение смеси

Загущенный материал, использованный в этом исследовании, был изготовлен из китайского обычного портландцемента 42,5 и летучей золы класса I. Соответствующие технические показатели для этих двух материалов показаны в таблицах 1 и 2. Добавление летучей золы может оптимизировать структуру пор FC и улучшить его теплоизоляционные характеристики. Кроме того, EPS имеет размер частиц от 2 до 4 мм, кажущуюся плотность 18,8 кг / м 3 и теплопроводность 0.0313 Вт / (м · К). Пенообразователь, использованный в этом тесте, представлял собой раствор перекиси водорода с концентрацией 30%. Стабилизатором служил стеарат кальция. Первым укрепляющим агентом был нитрит натрия, а загустителем — эмульсия акрилатного сополимера. Используемая вода была водопроводной. Соотношение вода-вяжущее, содержание пенообразователя и дозировка летучей золы были скорректированы для определения эталонного соотношения смеси, которое показано в таблице 3. Всего было приготовлено 12 испытательных блоков пенобетона с химическим вспениванием EPS путем изменения объемной доли EPS (0% ~ 60%).

Прочность на сжатие (МПа)

Тип цемента Удельная поверхность (м 2 / кг) Время схватывания (мин) Прочность на изгиб (МПа) )
Начальная установка Окончательная установка 3d 28d 3d 28d

PO 42,5 345.00 150.0 8,0 16,5 46,2

4 967

Насыпная плотность (кг / м 3 )
SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 Cao 2gO MgO

58 30 4. 3 1,5 2,8 3,2 2100 1086

9027

9027 Зола г) w / b Объем пены (%)

A 1 193 157 0,48 6,3

соотношение w / b: вода-связующее.

2.2. Прибор для испытаний
2.2.1. Тестер теплопроводности

Для испытания теплопроводности использовался анализатор термических характеристик ISOMET 2114, произведенный в Словакии (рис. 1). Прибор может быть использован для определения теплопроводности, объемного теплового потока и температуропроводности композитов на основе цемента [24]. Он основан на принципе испытания на переходные процессы, а диапазон измерения температуры составляет 15 ~ + 50 ° C с точностью 1 × 10 -4 Вт / (м · К). Прибор можно проверить с помощью зонда или плоской пластины. В этом тесте используется поверхностный зонд с диапазоном измерения 0,04 ~ 0,3 Вт / (м · К).


2.2.2. Испытательный бокс при высоких и низких температурах

В этом испытании использовался испытательный стенд для моделирования высоких и низких температур, разработанный Северо-восточным сельскохозяйственным университетом. Его основные показатели производительности приведены в таблице 4.


Полезный объем 5 м × 4 м × 2,5 м
Диапазон температур −45∼ + 60 ° C
Колебание температуры ± (0.05∼0,1) ° C
Мощность нагрева 1500 Вт
Холодопроизводительность 1500 Вт

2.3. Технология приготовления и методика химического вспенивания пенобетона EPS
2.
3.1. Технология подготовки

В соответствии с характеристиками пенополистирола и технологией формования химического пенобетона образцы пенополистирола с химическим вспениванием были приготовлены в соответствии со следующим процессом: (a) Частицы пенополистирола были влажными в течение одной минуты с одной третью общая вода.(b) Цемент для смешивания, летучая зола, другие твердые материалы, оставшаяся вода и загуститель смешивались и перемешивались до тех пор, пока смесь не стала однородной. Затем смоченные частицы EPS помещали в смесь и перемешивали в течение одной минуты. Температуру суспензии поддерживали на уровне 25 ° C. (c) Добавляли раствор нитрита натрия. Смесь перемешивали на низкой скорости в течение 30 секунд, а затем перемешивали на высокой скорости в течение 10 секунд. (D) В смесь вливали перекись водорода, и ее перемешивали в течение 10 секунд.(e) Смесь быстро вылили в форму и оставили на 24 часа при 20 ° C. Затем образцы вынимали из формы, когда они имели определенную прочность, и затем применяли стандартное отверждение. Бетонный образец показан на рисунках 2 (а) и 2 (б).

2.3.2. Экспериментальные методы

Испытание образцов на плотность в сухом состоянии проводили в соответствии с китайским стандартом GB / T11969-2008. Измерения проводились после того, как образцы были высушены до постоянного веса. Окружающая среда с постоянной температурой обеспечивалась испытательным боксом при высоких и низких температурах.Теплопроводность образцов была проверена после двухчасового стояния при постоянной температуре. При постоянной температуре измеряли теплопроводность полированных образцов с обеих сторон с помощью анализатора тепловых характеристик. Коэффициенты теплопроводности некоторых образцов EFC при 20 ° C показаны в таблице 5. Из-за неоднородности FC были протестированы три положения лицевой поверхности, и было вычислено среднее значение результатов.


Объемная плотность в сухом состоянии (кг / м 3 ) Пористость (%) Средняя теплопроводность (Вт / (м · К)) Объемная плотность в сухом состоянии (кг / м 3 ) Пористость (%) Средняя теплопроводность (Вт / (м · К))

304 73. 47 0,0838 291 73,04 0,0704
366 68,06 0,0926 230 79,93 0,0761
0,0921
362 70,07 0,1000 237 79,32 0,0750
336 71.99 0,0810 267 76,70 0,1037

3. Результаты и обсуждение
3.1. Взаимосвязь между объемной плотностью в сухом состоянии и теплопроводностью образцов EFC при различных температурах

Теплопроводность — это основной физический параметр, используемый для характеристики теплопередачи материалов. Механизм теплопроводности у разных веществ разный.Согласно теории теплопередачи [25, 26], свободная подвижность электронов и колебания решетки являются двумя основными независимыми механизмами теплопередачи твердого тела. В основном это упругая волна (или волна решетки), которая, создаваемая колебанием решетки в месте с более высокой температурой, вызывает колебание соседней решетки для передачи тепла в неорганических неметаллических твердых материалах. Поскольку бетон состоит в основном из твердых компонентов, механизм теплопередачи каркаса аналогичен механизму передачи тепла твердого тела.Поэтому теплопроводность бетона в первую очередь зависит от плотности материалов. Обычно низкая плотность соответствует низкой теплопроводности [27].

Закон изменения был получен путем аппроксимации результатов испытаний объемной плотности в сухом состоянии и теплопроводности при различных температурах, как показано на рисунке 3. Объемная плотность в сухом состоянии химического вспенивания пенобетона EPS положительно коррелирует с теплопроводностью.


Данные испытаний были подогнаны для получения соотношения между объемной плотностью в сухом состоянии и теплопроводностью EFC при температуре 0 ° C. Выражение отношения может быть записано как

. Содержание пены и содержание EPS определяют его объемную плотность в сухом состоянии в EFC и влияют на теплопроводность EFC. В тех же условиях количество пор в пористом материале определяет его теплопроводность. Когда количество пор такое же, теплопроводность увеличивается с увеличением размера пор. Однако соединенные поры увеличивают теплопроводность бетона. Кроме того, объемная доля пенополистирола является ключевым фактором, изменяющим объемную плотность FC в сухом состоянии.На рис. 4 представлена ​​кривая влияния объемной доли EPS на объемную плотность FC в сухом состоянии. Согласно Фигуре 4, микропоры не изменились при добавлении небольшого количества частиц EPS до тех пор, пока не было добавлено 10% частиц EPS. В этот момент соотношение больших пор в образцах показало тенденцию к увеличению, что привело к уменьшению сухой объемной плотности. Однако, когда процент пор с диаметрами, достигающими 200-400, мкм, мкм, был слишком большим, внутренняя структура пор была бы нестабильной, и некоторые большие поры могут быть разрушены. Это привело бы к увеличению сухой объемной плотности образца и, таким образом, повлияло бы на теплопроводность EFC [28].


3.2. Влияние температуры на теплопроводность пенобетона EPS

В этом эксперименте использовались пять температур, а именно -10 ° C, 0 ° C, 20 ° C, 30 ° C и 40 ° C. Эти температуры использовались для изучения теплоизоляционных характеристик EFC. Теплопроводность FC, смешанного с различным содержанием частиц EPS, была протестирована для получения закона изменения теплопроводности FC с различными объемными долями EPS в зависимости от температуры, как показано на рисунке 5.Как видно из рисунка 5, теплопроводность химического пенобетона положительно коррелирует с внешней температурой. При изменении температуры наибольшая амплитуда изменения ТЭ без частиц ЭПС достигла 52%, что свидетельствует о значительном влиянии температуры на теплопроводность ТЭ [29]. Это связано с тем, что теплопроводность FC связана не только с интенсивностью движения частиц в твердой, жидкой и газовой фазах, но и с силами взаимодействия между различными фазами частиц и их пространственным распределением. Из-за большой пористости FC высокая температура может усилить неравномерное движение и столкновение молекул газа в порах. Это усилило бы взаимодействие между различными фазами частиц, тем самым увеличив теплопроводность.


На рисунке 5 показано сравнение с кривой теплопроводности FC без шариков из пенополистирола, другие кривые с шариками из пенополистирола, очевидно, более гладкие и с меньшими наклонами в том же диапазоне температурного градиента. Когда объемное содержание EPS составляло 55%, изменение температуры меньше всего влияло на теплопроводность.Этот результат демонстрирует, что надлежащее количество частиц EPS может не только снизить теплопроводность EFC, но и компенсировать изменения теплопроводности, вызванные изменениями температуры. Этот эффект является основным преимуществом структуры EPS и улучшения им структуры пор FC. Эмпирические корреляции между теплопроводностью ТЭ и температурой при различных объемных долях пенополистирола показаны в таблице 6.


объемная доля пенополистирола (%) λ = a ( T 2 ) + bT + c R 2

0 λ

2 =

.000008

T 2 + 0,0008 T + 0,071
R 2 = 0,995
5 λ 5 = -0,0000622 T + 0,0749 R 2 = 0,995
20 λ 20 = −0,000001 T 2 + 0,0009 T 9 + 0,0009 T 9 2 = 0.998
55 λ 55 = −0,000009 T 2 + 0,0007 T + 0,0625 R 2
3.3. Влияние содержания пенополистирола на теплопроводность FC при различных температурах

Избыточное содержание пузырьков, введенных в цементную матрицу, вызовет некоторые трудности при формировании бетона. Поэтому сложно снизить плотность и теплопроводность сверхлегкого ТЭ за счет увеличения количества пенообразователя. В этом исследовании определенная объемная доля частиц пенополистирола была добавлена ​​к химическому вспененному пенобетону для изменения собственного веса и теплоизоляционных характеристик бетона.

Частицы EPS обладают хорошими тепловыми характеристиками. Влияние объемной доли EPS на теплопроводность FC при различных температурах показано на рисунке 6. Добавление частиц EPS сильно изменило теплопроводность FC.По сравнению с FC без EPS максимальная амплитуда изменения теплопроводности FC уменьшилась на 46% после добавления определенной объемной доли частиц EPS. Согласно рисунку 6, теплопроводность EFC сначала уменьшалась, а затем увеличивалась с увеличением содержания EPS. Это произошло в первую очередь потому, что частицы пенополистирола (98% воздуха и 2% полистирола) имеют внутри множество закрытых пор, которые обладают большим термическим сопротивлением. С увеличением содержания EPS соответственно увеличивалось тепловое сопротивление EFC. Следовательно, его теплопроводность снизилась. Недавние исследования показывают, что при добавлении пенопласта к бетону из пенополистирола пенообразователь создает структуру микропор между гранулами пенополистирола [30]. Однако, когда объемная доля EPS слишком велика, расстояние между частицами EPS будет уменьшаться. Это заставляет окружающую пену собираться вместе и соединяться, образуя более крупные поры. В результате увеличилась внутренняя связная пористость и значительно увеличилась теплопроводность, что даже повлияло на обычное вспенивание FC.


Как видно из рисунков 4 и 6, результаты показывают, что сверхлегкий пенобетон с химическим вспениванием EPS с плотностью в сухом состоянии менее 300 кг / м 3 и нормальной теплопроводностью от 0,0704 до 0,0767 Вт / (м · К) можно было получить, когда объемная доля EPS составляла 25% ~ 35%. Кроме того, по сравнению с обычным FC, он показал эффективную теплоизоляцию при изменении температуры.

4. Температурно-модифицированная модель теплопроводности для EFC
4.
1. Базовая модель теплопроводности пенобетона
4.1.1. Последовательные и параллельные модели

Основной формой передачи тепла внутри бетонных материалов является теплопроводность. Хашин и Штрикман предложили эффективные модели теплопроводности двухфазной системы [31]. Последовательная и параллельная модели основаны на верхнем и нижнем пределах теплопроводности материалов соответственно. В этих моделях частицы пены и пенополистирола используются в качестве дисперсной фазы, а цемент, летучая зола и суспензия используются в качестве непрерывной фазы для расчета теплопроводности бетона.Выражения, как правило, можно записать в виде следующих уравнений: Серийные модели: Параллельные модели:

4.1.2. Maxwell
Eucken Model

Модель Максвелла-Ойкена предполагает, что пена состоит из однородных сфер, которые неравномерно распределены и не имеют сил взаимодействия. Более сжато, модель утверждает, что теплообмен не может осуществляться между дисперсными фазами. На этой основе удалось успешно вывести минимальные границы теплопроводности изотропных и макроскопических однородных двухфазных материалов [32].

Когда пена замешивается в бетон, ее форма и распределение будут изменены из-за выдавливания раствора, но модель учитывает только показатель пористости. Его выражение выглядит следующим образом [32]:

4.1.3. Модифицированная объемная модель для пенобетона

Li рассмотрела объемное содержание пены и предложила модифицированную модель, которая может быть применена к расчету теплопроводности FC путем объединения данных испытаний FC на основе модели теплопроводности Cheng-Vachon [23].Модель предполагает, что в бетонном растворе нет пор, а тепловая конвекция, излучение и контактное сопротивление не учитываются. Он в первую очередь корректирует объемное содержание дисперсной фазы и учитывает влияние сложных факторов, таких как путь теплопередачи и извилистость во время процесса теплопередачи. Эта модель позволяет точно предсказать теплопроводность FC.

Ниже приведены уравнения для модели поправки на объем теплопроводности FC [23]:

Разница в теплопроводности между пеной и цементно-зольным раствором представлена ​​с помощью простого уравнения:

Модифицированный объемное содержание пены можно выразить следующим образом:

Из уравнений (5) и (6) эффективное тепловое сопротивление FC представляется следующим образом:

Тогда уравнение теплопроводности для FC равно

Оно должно быть отметили, что t — это поправочный коэффициент на объемное содержание пены, полученный путем подбора данных испытаний.

4.2. Оценка модели и определение параметров

Модель коррекции объема, предложенная Ли, была использована для проверки и изучения экспериментальных результатов FC в исследовании. Поскольку 98% частиц EPS были воздухом и разница в теплопроводности между ними была небольшой, пористость и EPS были упрощены до дисперсной фазы, а цементно-зольный раствор был непрерывной фазой. Сравнение между прогнозируемым значением и экспериментальным значением последовательных и параллельных моделей, модели Максвелла – Ойкена и модели поправки на объем показаны на рисунке 7.


Согласно рисунку 7, данные теплопроводности, предсказанные параллельной и последовательной моделями, находились в верхнем и нижнем пределах соответственно, и они значительно отличались от экспериментальных результатов. Теплопроводность, предсказанная моделью Максвелла – Эйкена, была намного больше, чем экспериментальные данные. Это произошло потому, что модель Максвелла – Ойкена предполагала, что устьица в тестовых блоках были однородными и независимыми сферами. В действительности эти формы пор сильно различаются, и некоторые из них представляют собой соединенные поры, что приводит к большому отклонению между прогнозируемым значением и экспериментальным значением.

Аппроксимация методом наименьших квадратов модифицированной объемной модели, предложенной Ли, была выполнена с использованием частичных данных испытаний. Когда t = 2,15, был получен эффект наилучшего соответствия, и прогнозируемый результат был наиболее близок к значению теста. Поэтому модифицированная объемная модель, предложенная Ли, была использована для прогнозирования и оценки теплопроводности EFC в этом исследовании.

Модель оценила влияние температуры на теплопроводность различных фаз на основе модифицированной объемной модели, предложенной Ли, и скорректировала поправочный коэффициент объема с помощью температурной функции.

В настоящем исследовании мы предлагаем новую корреляцию для дисперсной фазы:

Разница между двумя фазами в теплопроводности с поправкой была дана по формуле

Влияние температуры было введено в теплопроводность для корректировки объемного содержания Корректирующий коэффициент пены:

Затем была скорректирована пористость при различных температурах, можно записать, как показано в следующих уравнениях:

Объемный поправочный коэффициент пены после двухкратной коррекции можно записать следующим образом:

Корректирующее уравнение объемного содержания пены при различных температурах было следующим:

Объединив уравнения (9) и (15), было получено модифицированное тепловое сопротивление FC

Тогда модифицированное уравнение теплопроводности FC можно выразить как упрощенная форма

Экспериментальные данные теплопроводности ЭПЧ при различных температурах введите данные в скорректированную модель теплопроводности EFC, чтобы получить рисунок 8. На рисунке предсказанные значения температурно-модифицированной модели при различных температурах сравниваются с экспериментальными значениями. Результаты показывают, что предсказанные значения совпадают с экспериментальными значениями при различных температурах, что указывает на хороший предсказывающий эффект модели. По сравнению с другими моделями прогноза, модель в этом исследовании не только отражала влияние температурных параметров, но также рассчитывала теплопроводность EFC при различных температурах.


5.Выводы

(1) Температура оказала значительное влияние на теплопроводность EFC. Теплопроводность EFC увеличивалась с повышением температуры. При изменении температуры амплитуда изменения теплопроводности того же КТЭ достигала 28% -52%. (2) С увеличением содержания пенополистирола влияние температуры на теплопроводность ТЭ снижалось, что указывало на что соответствующее количество частиц EPS может не только снизить его теплопроводность, но и смягчить изменение теплопроводности, вызванное изменениями температуры. (3) Частицы пенополистирола имели хорошие тепловые характеристики. С увеличением объемной доли ЭПС теплопроводность ЭТЦ снижалась. Однако, когда объемная доля EPS была слишком большой, теплопроводность явно увеличивалась. Результаты показали, что химический пенополистирол сверхлегкий пенобетон с плотностью в сухом состоянии менее 300 кг / м 3 и нормальной теплопроводностью от 0,0704 до 0,0767 Вт / (м · К) может быть приготовлен, когда объемная доля пенополистирола составляла 25% ~ 35% при изменении температуры.Кроме того, по сравнению с обычным FC, он имел хорошую температурную стабильность. (4) Модель прогнозирования теплопроводности EFC, которая учитывала влияние температуры, была создана на основе модифицированной модели теплопроводности объема дисперсной фазы. Кроме того, предсказанные результаты были проверены с использованием экспериментальных данных, чтобы доказать их точность. Важно отметить, что модель применима только для прогнозирования теплопроводности EFC в условиях температуры наружного воздуха, и определение коэффициента температурной коррекции не было уникальным.

Список символов
k c : Теплопроводность цементно-летучей золы (Вт / (м · K))
k d : Тепловой воздух электропроводность (Вт / (м · К))
: Модифицированная теплопроводность дисперсной фазы (Вт / (м · К))
: Теплопроводность пенобетона (Вт / (м · К) K))
: Модифицированная теплопроводность пенобетона (Вт / (м · К))
M : Коэффициент увеличения между двумя фазами
: Увеличение коррекции температуры коэффициент между двумя фазами
n : Пропорциональный коэффициент
: Модифицированное тепловое сопротивление ((м · К) / Вт)
: Температурная коррекция среднеквадратичное сопротивление ((м · К) / Вт)
T : Температура испытания (° C)
t ′ : Прогноз коэффициента коррекции объема
9 t 9 x : Температурный поправочный коэффициент объемного содержания пены
: Пористость (%)
: Константа температурной поправки
λ : / (м · К))
ρ : Объемная плотность в сухом состоянии (кг / м 3 )
λ 1 : Теплопроводность непрерывной фазы (Вт / ( м · К))
λ 2 : Теплопроводность дисперсной фазы (Вт / (м · К))
: Объемная доля дисперсной фазы (%) 9 0284
: Модифицированная объемная доля дисперсной фазы (%)
: Объемное содержание дисперсной фазы с поправкой на температуру (%).
Доступность данных

В статью включены данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Авторы выражают признательность за финансовую поддержку со стороны Национального фонда естественных наук Китая (51541901), ключевого проекта науки и технологий провинции Хэйлунцзян (GZ16B010) и финансовой помощи постдокторантам Хэйлунцзяна (LBH-Z13045).

(PDF) Теплоизоляционные свойства пенополистирола как строительных и изоляционных материалов

4. РЕЗУЛЬТАТЫ

При определении значений теплопроводности строительных материалов, которые будут

использоваться для теплоизоляции здания, зная физические свойства материалов (конструкции,

прочности на кручение и т. Д.) И использование соответствующих методов позволит получить более

правильных результатов. Определение коэффициентов теплопроводности после этапа производства строительных материалов

вынудит производителя производить высококачественные материалы, а также

будет соответствовать соответствующим экономическим условиям за счет уменьшения толщины изоляционных материалов

, используемых в зданиях

Определено в ходе испытаний Для изделий из пенополистирола коэффициент теплопроводности

изменяется обратно пропорционально плотности. Таким образом, можно сделать вывод, что уменьшение коэффициента теплопроводности

обеспечивается увеличением количества зерен EPS в единице объема

, что приводит к меньшему объему пустот между зернами, а также приводит к увеличению количества пор в зернах

EPS. Тем не менее, это уменьшение коэффициента теплопроводности действительно до

оптимального значения из-за того, что уменьшение общего количества пустот в EPS

приведет к увеличению плотности, таким образом, значение коэффициента теплопроводности может увеличиться. .

В литературе и стандартах приводится только одно значение для коэффициента теплопроводности

пенополистирола, и предлагается любой метод изменения этого значения в зависимости от веса единицы.

Будет более подходящим изменить значение коэффициента теплопроводности, например, способ

, указанный в PrEn 12524, в зависимости от количества образцов, чтобы разработать новые

и более качественные материалы, используя результаты, полученные в ходе экспериментов, с использованием рассчитанного значения

умножив значение коэффициента теплопроводности на коэффициент безопасности.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Брайант, С., Люм, Э., 1997. Система Брайанта Уоллинга. Concrete ’97 для 18-й конференции «Будущее

», проходящей раз в два года, Аделаидский конференц-центр, 641-649.

2. Алдер, Г., 1999. Вызов 21 века. Компьютерная графика (ACM), 33 (3), 19-22.

3. Эдремит А., 1997. Проведение экономического анализа изоляционных материалов с помощью

определения физических свойств; Магистерская работа, Технический университет Йылдыз

Стамбул, стр.114, Турция. (На турецком языке)

4. Манселл, У. К., 1995. Стенные конструкции, оставшиеся на месте, революционизируют дом

Строительство. Бетонное строительство, The Aberdeen Group, 12 стр., США.

5. Фиш, Х., июль 2002 г. Пластмассы — инновационный материал в строительстве и

строительства, EUROCHEM — конференция 2002 / TOULOSUE

(http://www.apme.org). 30 апреля 2003 г.

6. Линч, Г., 1999. Combat Cold. Компьютерная графика (ACM), 33 (3), 24-25.

7.Шрив, Н., Бринк, А. Дж. (Перевод на турецкий язык Чаталташ И. А.), 1985. Chemical

Process Industries, p. 350, Стамбул, Турция.

8. Общество производителей полистирола, 2003 г. (http://www.pud.org.tr). 30 апреля

2003, Стамбул, Турция. (На турецком языке)

9. Йылмаз, К., Колип, А., Касап, Х., 1997. Несущий полистирол с превосходной изоляцией

Панели, помещенные в стальную сетку, Симпозиум по изоляции’97, с. 75-82, Элязыг, Турция.

(на турецком языке)

Физические свойства | EPS Industry Alliance

Пониженный урон

Защитная упаковка

EPS предлагает разработчикам и пользователям широкий спектр физических свойств.Эти свойства в сочетании с удовлетворительными инженерными соображениями обеспечивают гибкость конструкции, необходимую для создания действительно экономичной защитной упаковки.

При том, что средний пакет обрабатывается до девяти разных людей и более 445 000 пакетов в день на одно средство распространения, риски среды распространения могут быть большими. Миллионы производителей за последние 40 лет сделали ставку на транспортную упаковку из пенополистирола из-за ее исключительных амортизирующих свойств и высокой прочности на разрыв.

Выбирая EPS, производители оригинального оборудования добиваются повсеместной экономии. Помимо конкурентоспособных цен на материалы, EPS — благодаря своей универсальности и легким характеристикам — может предложить экономию на проектировании и разработке, сборке продукта и расходах на распространение.

Механические свойства

Механические свойства формованного пенополистирола во многом зависят от плотности. Как правило, прочностные характеристики увеличиваются с увеличением плотности. Однако такие переменные, как сорт используемого сырья, геометрия формованной детали и условия обработки, будут влиять на свойства и производительность упаковки.Как видно из приведенной ниже таблицы, большинство свойств пен в значительной степени зависят от плотности, что позволяет процессору точно настраивать точную производительность, необходимую путем простого изменения процесса обработки, без изменения конструкции инструментов.

Типичные свойства пенополистирола

Объект

Значения

Плотность, фунт / куб. Фут.

1,0

2.0

3,0

Прочность на сжатие, psi

12-17

31-37

52-56

Предел прочности при растяжении, p.s.i.

22-27

58-61

92-95

Тепловое сопротивление, Р / дюйм.

3,8

4.2

4,3

Превосходное значение изоляции

Многие чувствительные к температуре фармацевтические и медицинские продукты используют пенополистирол, поскольку сопоставимые упаковочные материалы редко могут обеспечить такой же уровень теплоизоляции. EPS, который широко используется в пищевой промышленности, идеально подходит для перевозки скоропортящихся продуктов на большие расстояния.

EPS обладает высокой устойчивостью к тепловому потоку. Его однородная замкнутая ячеистая структура ограничивает лучистую, конвективную и кондуктивную теплопередачу.Теплопроводность (коэффициент k) формованного полистирола зависит от плотности и воздействия температуры, как показано в таблице ниже.

Типичная теплопроводность (коэффициент k)

Плотность

(pcf)

Среднее значение

Температура (F)

Коэффициент К

(БТЕ-дюймы / футы 2 HR F)

1,0

0

.22

40

,24

75

,26

100

,28

2,0 ​​

0

,20

40

.21

75

,23

100

,25

Существенная экономия

Выбирая EPS, производители оригинального оборудования добиваются повсеместной экономии. Помимо конкурентоспособных цен на материалы, EPS — благодаря своей универсальности и легким характеристикам — может предложить экономию на проектировании и разработке, сборке продукта и расходах на распространение.

Водопоглощение и передача

Ячеистая структура формованного полистирола практически непроницаема для воды и не имеет капилляров.

Однако EPS может впитывать влагу, когда он полностью погружен в воду из-за своих мелких межузельных каналов внутри бусинчатой ​​структуры.

Хотя формованный полистирол почти непроницаем для жидкой воды, он умеренно проницаем для паров при перепадах давления. Паропроницаемость зависит как от плотности, так и от толщины.Как правило, ни вода, ни пар не влияют на механические свойства пенополистирола.

Электрические характеристики

Объемное сопротивление формованного полистирола в диапазоне плотности 1,25–2,5 фунт / фут при температуре 73 ° F и относительной влажности 50%. составляет 4х1013 Ом-см. Диэлектрическая прочность составляет примерно 2 кВ / мм. На частотах до 400 МГц диэлектрическая проницаемость составляет 1,02–1,04 с коэффициентом потерь менее 5×10-4 на частоте 1 МГц и менее 3×10-5 на частоте 400 МГц.

Формованный пенополистирол

можно обрабатывать антистатическими добавками в соответствии со спецификациями электронной промышленности и военной упаковки.

Химическая стойкость

Вода и водные растворы солей, кислот и щелочей не действуют на формованный полистирол. Большинство органических растворителей несовместимы с EPS. Это следует учитывать при выборе клеев, этикеток и покрытий для непосредственного нанесения на продукт.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *