Polistirene espanso: espanso ed estruso

Polistirene espanso Sospensione Autoestinguente senza pressione (PSB-S) su taglio (EPS)

La struttura in polistirene espanso ad alto ingrandimento
Pénopolistirole

è un materiale riempito di gas ottenuto da polistirene e suoi derivati, nonché da copolimeri di stirene. Il polistirolo espanso è un tipo diffuso di polistirolo, che di solito viene chiamato nella vita di tutti i giorni. La solita tecnologia per la produzione di polistirene espanso è associata al riempimento iniziale di granuli di stirene con gas, che viene sciolto nella massa polimerica. Successivamente, la massa viene riscaldata con vapore. Nel processo, si verifica un aumento multiplo del volume dei granuli originali fino a quando non occupano l'intera forma del blocco e non vengono sinterizzati insieme. Nel polistirene espanso tradizionale, il gas naturale, che è prontamente solubile in stirene, viene utilizzato per riempire i granuli, nelle versioni ignifughe del polistirene espanso, i granuli sono riempiti con anidride carbonica [1]. Esiste anche una tecnologia per ottenere il polistirolo espanso sotto vuoto, che non contiene nessuno dei gas.

Soddisfare

• 1 Storia della produzione del polistirolo espanso
• 2 Composizione di polistirene espanso
• 3 metodi di ottenimento
• 4 Proprietà del polistirene espanso
• 5 I principali tipi di polistirene espanso prodotto
• 6 Applicazione
• 7 Proprietà del polistirene espanso 7.1 Assorbimento d'acqua
• 7.2 Permeabilità al vapore
• 7.3 Stabilità biologica
• 7.4 Durabilità
• 7.5 Resistenza ai solventi

Storia della produzione del polistirolo espanso

Il primo polistirene espanso fu prodotto in Francia nel 1928 [2]. La produzione industriale di polistirene espanso iniziò negli anni 1937. [specificare

] in Germania [3]. In URSS, la produzione di polistirene espanso (grado PS-1) fu padroneggiata nel 1939 [4], gradi PS-2 e PS-4 - nel 1946 [5], grado PSB - nel 1958 [6] Nel 1961, l'URSS padroneggia la tecnologia per la produzione di polistirene espanso autoestinguente (PSB-S) [7]. Per la costruzione, il polistirene espanso PSB iniziò a essere prodotto nel 1959 nello stabilimento Stroyplastmass a Mytishchi.

Composizione del polistirolo espanso

Per ottenere il polistirolo espanso, viene spesso utilizzato il polistirolo. Altre materie prime sono polimonoclorostirene, polidiclorostirene e copolimeri di stirene con altri monomeri: acrilonitrile e butadiene. Come agenti espandenti vengono utilizzati idrocarburi basso bollenti (pentano, isopentano, etere di petrolio, diclorometano) o agenti espandenti (diaminobenzene, nitrato di ammonio, azobisisobutirronitrile). Inoltre, la composizione dei pannelli di polistirene espanso comprende ritardanti di fiamma (classe di infiammabilità G1), coloranti, plastificanti e vari riempitivi.

Metodi di ottenimento

Una parte significativa della schiuma di polistirene ottenuta viene prodotta schiumando il materiale con vapori di liquidi basso bollenti. Per questo, un processo di polimerizzazione in sospensione viene utilizzato in presenza di un liquido che può dissolversi nello stirene originale ed è insolubile in polistirene, ad esempio pentano, isopentano e loro miscele. In questo caso, si formano dei granuli, in cui il liquido basso bollente è distribuito uniformemente nel polistirolo. Inoltre, questi granuli sono soggetti a riscaldamento con vapore, acqua o aria, a seguito del quale aumentano significativamente di dimensioni - 10-30 volte. I granuli sfusi risultanti vengono sinterizzati con lo stampaggio simultaneo dei prodotti.

Proprietà del polistirene espanso

Polistirolo espanso di alta qualità: materiale con granuli equidistanti della stessa dimensione

Polistirene espanso di bassa qualità del tipo PSB: si verifica una rottura lungo la zona di contatto di sfere di diverse dimensioni
Il polistirene espanso, ottenuto schiumando un liquido basso bollente, è un materiale costituito da granuli a cellule fini sinterizzati insieme. Ci sono micropori all'interno dei granuli di polistirene espanso e vuoti tra i granuli. Le proprietà meccaniche di un materiale sono determinate dalla sua densità apparente: maggiore è, maggiore è la resistenza e minore è l'assorbimento d'acqua, l'igroscopicità, la permeabilità al vapore e all'aria.

Polistirene espanso estruso

La versione ufficialmente riconosciuta è che questo tipo di isolamento è stato inventato da specialisti negli Stati Uniti negli anni settanta. Allo stesso tempo, è noto che molto tempo prima, nell'Unione Sovietica, tale materiale veniva utilizzato per le esigenze delle attività economiche. Un esempio di applicazione in URSS sono le boe che segnano il confine dell'acqua. Pertanto, daremo il primato agli XPS americani nell'uso di questo materiale nella costruzione. Il polistirene espanso estruso è un materiale unico ad alta resistenza e assoluta impermeabilità, che lo rende indispensabile per l'isolamento di fondazioni, piscine e qualsiasi altra struttura operante in ambiente umido. I fattori che limitano l'uso dell'EPS sono l'infiammabilità di questo isolante e la sua permeabilità al vapore.

I principali tipi di polistirene espanso prodotto

• Polistirene espanso pressofuso
  : EPS (Polistirene Espanso); PSB (Sospensione in polistirene espanso non pressato); PSB-S (Sospensione in polistirene espanso, autoestinguente senza pressatura). Inventato da BASF nel 1951
• Polistirene espanso estruso
  : XPS (polistirene estruso); Extrol, Penoplex, Styreks, Technoplex, TechnoNIKOL, URSA XPS
• Polistirene espanso pressato
  : varie marche estere; PS-1; PS-4
• Autoclave in polistirene espanso
  : Polistirolo (Dow Chemical)
• Polistirene espanso estruso in autoclave
  [8]

Tipi di base

• Pressless - il tipo più comune, economico, più fragile. Possiede elevato assorbimento d'acqua... È costituito da molti granuli di struttura eterogenea. I granuli di polistirolo vengono essiccati, schiumati, nuovamente essiccati e riscaldati. Questa composizione viene utilizzata per riempire uno stampo che diventa denso mentre si raffredda.
• stampa - isolamento durevole e denso, più costoso. Ha un basso coefficiente di scambio termico grazie ai granuli sigillati ermeticamente. Prevede la successiva pressatura a gas della miscela schiumata.
• Estruso - ha una consistenza omogenea di cellule piccole e quasi completamente chiuse. Prodotto secondo GOST per estrusione - quando le sfere di polistirolo si fondono e si ottiene una composizione omogenea, che viene versato in uno stampo per il raffreddamento. Questo metodo consente di rendere il materiale resistente alla penetrazione dell'acqua, denso, resistente alle sollecitazioni meccaniche, aumentando così la durata.

Con l'aggiunta di ritardanti di fiamma, polistirene espanso estruso può essere reso resistente al fuoco.

• Estrusione ottenuto dalla lavorazione del peso finale del polimero. Nella produzione viene utilizzato un estrusore, quindi gli ultimi 2 tipi sono chiamati lo stesso materiale.

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Esiste un'autoclave e un'autoclave-estrusione di polistirene espanso, dove la schiumatura e l'essiccazione del materiale viene effettuata utilizzando un'autoclave. Viene prodotto all'estero, viene utilizzato molto raramente a causa del suo costo elevato.

Applicazione

Il polistirene espanso viene spesso utilizzato come materiale termoisolante e strutturale. Ambiti della sua applicazione: costruzione, trasporto e costruzione navale, costruzione di aeromobili. Una notevole quantità di polistirolo espanso viene utilizzata come materiale di imballaggio e isolante elettrico.

• Nell'industria militare - come riscaldatore; nei sistemi di protezione individuale del personale militare; come un ammortizzatore nei caschi.
• Nella produzione di frigoriferi domestici come isolante termico (in URSS si tratta di frigoriferi prodotti in serie "Yarna-3", "Yarna-4", "Vizma", "Smolensk" e "Aragats-71") fino all'inizio degli anni '60 , quando il polistirene espanso è stato sostituito dalla schiuma di poliuretano.
• Nella produzione di contenitori e imballaggi isotermici usa e getta per prodotti surgelati [9] [10] [11] [12]
• Nella costruzione di edifici - l'uso del polistirene espanso in Russia nel settore edile è regolato da standard statali [13] [14] [15] ed è limitato all'uso di un involucro edilizio come strato intermedio. Il polistirene espanso è ampiamente utilizzato per l'isolamento delle facciate (classe di infiammabilità G1). Il rischio di incendio potenzialmente elevato di questo materiale richiede prove preliminari obbligatorie su vasta scala [16]. Nell'agosto 2014, la FGBU VNIIPO EMERCOM della Russia ha osservato [17] che l'uso di SFTK ("Sistemi di composito termoisolante per facciate") come riscaldatore (isolamento termico) del piano principale della facciata di polistirene espanso piastrellato quei marchi che sono indicati nel TS), che non è materiale per la finitura o il rivestimento delle superfici esterne delle pareti esterne di edifici e strutture, contrariamente ai requisiti dell'articolo 87, parte 11 della legge federale n. 123-FZ [ 18] e paragrafo 5.2.3 del SP 2.13130.2012. A luglio 2020, le moderne lastre termoisolanti in polistirene espanso GOST 15588-2014. Condizioni tecniche ", che indica la presenza obbligatoria di additivi ignifughi nel materiale, garantendo la sicurezza antincendio (autoestinguente, incapacità di mantenere una combustione indipendente) delle lastre di polistirene espanso durante lo stoccaggio e l'installazione.
• Dagli anni '70. il polistirene espanso viene utilizzato nella costruzione di strade, la costruzione di rilievi artificiali e argini, la posa di vie di trasporto in aree con suoli deboli, quando si proteggono le strade dal gelo, per ridurre il carico verticale sulla struttura e in una serie di altri casi. Il polistirene espanso è utilizzato più attivamente nella costruzione di strade negli Stati Uniti, in Giappone, Finlandia e Norvegia [19]. I requisiti e gli standard di GOST per questo prodotto in questi paesi sono fondamentalmente diversi dai paesi russi e della CSI.
• Serve come materiale per la produzione di giocattoli, mobili di design e oggetti per interni [20]. Serve anche come materiale per creare oggetti di arti e mestieri moderni e arte concettuale [21].

Polistirene espanso estruso: istruzioni per l'uso

Polyfoam grado PSB-S, grazie alla sua maggiore permeabilità al vapore, rispetto ai DPI, può essere utilizzato per l'isolamento termico dall'interno dei locali. Il polistirene estruso viene solitamente utilizzato per l'isolamento esterno o come strato intermedio nei pannelli sandwich. Per l'isolamento delle pareti dall'esterno, vengono utilizzate piastre con uno spessore di 80-100 mm. Spesso vengono utilizzati fogli con uno spessore di 30-40 mm, posati in due strati.

Come isolare adeguatamente la parete con il polistirolo espanso:

• Lavori di smantellamento. Prima di attaccare il polistirene espanso estruso o la schiuma alla parete, smontare i dettagli del sistema di drenaggio, gli elementi decorativi, pulire e adescare la superficie del muro.
• Attaccare fogli sul muro. Come incollare correttamente il polistirolo espanso sulla parete: la miscela adesiva viene applicata sulla struttura della parete e sull'intera area del foglio isolante. Viene applicato in modo particolarmente abbondante ai bordi e al centro del foglio. Il foglio è incollato al muro. Il pannello è fissato con tasselli, che devono entrare nel materiale della parete di almeno 50 mm. I tasselli sono posti al centro del pannello e in corrispondenza delle giunzioni.
• Sigillatura di crepe. Se gli spazi sono inferiori a 20 mm, vengono soffiati con schiuma di poliuretano, se di più, vengono sigillati con pezzi di isolamento e quindi schiumati. La schiuma in eccesso viene tagliata, i cappucci delle unghie dell'ombrello vengono strofinati con mastice.

Quando si isola la facciata con polistirene estruso, non è richiesta l'impermeabilizzazione. I muri e le fondamenta del seminterrato con un livello elevato di acque sotterranee richiedono misure di impermeabilizzazione.

Proprietà del polistirene espanso

Assorbimento dell'acqua

Colonia di batteri su EPS
Il polistirene espanso è in grado di assorbire l'acqua a diretto contatto [22].La penetrazione dell'acqua direttamente nella plastica è inferiore a 0,25 mm all'anno [23], pertanto l'assorbimento d'acqua del polistirolo espanso dipende dalle sue caratteristiche strutturali, dalla densità, dalla tecnologia di produzione e dalla durata del periodo di saturazione dell'acqua. L'assorbimento d'acqua del polistirene espanso estruso anche dopo 10 giorni in acqua non supera lo 0,4% (in volume), il che lo rende ampiamente utilizzato come riscaldatore per strutture interrate e interrate (strade, fondazioni) [24].

Permeabilità al vapore

Il polistirene espanso è un materiale poco permeabile al vapore [25] [26].

Una caratteristica della permeabilità al vapore del polistirene espanso è che non dipende dal suo grado di schiumatura e dalla densità del polistirene espanso ed è sempre uguale a 0,05 mg / (m * h * Pa) [fonte non specificata 1930 giorni

], che non è equivalente alla permeabilità al vapore di un telaio in legno di pino, abete rosso o quercia o lana minerale (0,55 mg / (m * h * Pa)).

Resistenza biologica

Nonostante il polistirene espanso non sia suscettibile all'azione di funghi, microrganismi e muschi, in alcuni casi sono in grado di formare le loro colonie sulla sua superficie [27] [28] [29] [30].

Gli insetti possono stabilirsi nel polistirolo espanso, attrezzare nidi di uccelli e roditori. Il problema del danneggiamento delle strutture in polistirolo espanso da parte dei roditori è stato oggetto di numerosi studi. Sulla base dei risultati dei test di polistirene espanso eseguiti su ratti grigi, topi domestici e topi arvicola, è stato stabilito quanto segue:

1. Il polistirene espanso, in quanto materiale costituito da idrocarburi, non contiene sostanze nutritive e non è un terreno fertile per roditori (e altri organismi viventi).
2. In condizioni obbligatorie, i roditori agiscono sull'estrusione e sul polistirolo espanso granulare nonché su qualsiasi altro materiale, nei casi in cui sia un ostacolo (ostacolo) all'accesso al cibo e all'acqua o per soddisfare altre esigenze fisiologiche dell'animale.
3. In condizioni di libera scelta, i roditori agiscono sul polistirolo espanso in misura minore rispetto alle condizioni di costrizione e solo se hanno bisogno di materiale da lettiera o c'è bisogno di molare gli incisivi.
4. Se è possibile scegliere il materiale di nidificazione (tela, carta), il polistirolo espanso attira i roditori nell'ultimo turno.

I risultati degli esperimenti con ratti e topi hanno anche mostrato una dipendenza dalla modifica del polistirene espanso, in particolare il polistirene espanso estruso è danneggiato dai roditori in misura minore.

Durevolezza

Uno dei modi per determinare la durata del polistirolo espanso è alternando il riscaldamento a +40 ° C, il raffreddamento a -40 ° C e la conservazione in acqua. Ciascun ciclo di questo tipo è considerato uguale a 1 anno di attività condizionale. Si sostiene che la durata dei prodotti in polistirene espanso secondo questo metodo di prova sia di almeno 60 anni [31], 80 anni [32].

Resistente ai solventi

Il polistirene espanso non è molto resistente ai solventi. Si dissolve facilmente nello stirene originale, idrocarburi aromatici (benzene, toluene, xilene), idrocarburi clorurati (1,2-dicloroetano, tetracloruro di carbonio), esteri, acetone e disolfuro di carbonio. Allo stesso tempo, è insolubile in alcoli, idrocarburi alifatici ed eteri.

Caratteristiche e proprietà dell'isolamento

Conduttività termica

Il pannello di polistirene espanso di 10 cm di spessore e un muro di mattoni più di 1 m hanno proprietà di conduzione termica uguali.
L'aria all'interno delle bolle è sigillata ermeticamente, quindi il materiale trattiene perfettamente il calore.

Il coefficiente di conducibilità termica varia nell'intervallo 0,028 - 0,034 W / mK, che è molto inferiore al coefficiente del mattone o del calcestruzzo.

Permeabilità al vapore e assorbimento di umidità

L'indice di permeabilità al vapore del polistirene espanso è compreso tra 0,019 e 0,015 kg per metro-ora-Pascal, a differenza di un prodotto estruso con indice zero.

Lo spessore e la forma richiesti sono dati utilizzando tagliando la schiuma in lastre della dimensione desiderata... Il vapore fluisce attraverso i granuli nelle cellule.

Nota

Il polistirene espanso estruso non viene tagliato, perché le lastre finite escono dal convogliatore di un certo spessore e sono già lisce. Di conseguenza, il vapore non può penetrare nel materiale.

Quando un prodotto non pressato viene immerso in acqua, viene assorbito fino al 4% del liquido. Il polistirene espanso estruso denso rimarrà quasi asciutto e assorbirà solo lo 0,4%.

Vale la pena notare che l'isolamento non verrà danneggiato a contatto con i liquidi.

Forza

Il materiale è durevole, può resistere alla temperatura da -40 a + 40 ° C fino a 60 cicli (anni climatici). La resistenza alla flessione statica del materiale estruso è superiore a quella del materiale espanso.

Assorbimento acustico

Uno strato di 3 cm di materiale isolante ridurrà il livello di penetrazione del rumore di 25 decibel, il che fornisce un buon isolamento acustico. Rilevante per i residenti in appartamento.

Ma non allevia completamente il rumore, ma lo attutisce solo, in presenza di uno spesso strato di isolamento. Il rumore aereo non dominerà.

Resistenza biologica

Il polistirolo espanso non è sensibile alla formazione di attività biologica e quindi non diventerà un terreno fertile per muffe e funghi.
Questo è un fatto scientificamente provato.

Tuttavia, può essere danneggiato da roditori e insetti. Si fanno strada attraverso la materia in cerca di calore e cibo.

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Distruzione del polistirolo espanso

Distruzione ad alta temperatura

La fase di distruzione ad alta temperatura del polistirolo espanso è stata studiata a fondo. Inizia ad una temperatura di +160 ° C. Con un aumento della temperatura a +200 ° C, inizia la fase di distruzione ossidativa termica. Al di sopra di +260 ° C prevalgono i processi di termodistruzione e depolimerizzazione. A causa del fatto che il calore di polimerizzazione del polistirolo e del poli - "" α "" - metilstirene è uno dei più bassi tra tutti i polimeri, la depolimerizzazione al monomero iniziale, lo stirene, predomina nei processi della loro distruzione [33].

Il polistirene espanso modificato con additivi speciali differisce nel grado di distruzione ad alta temperatura in base alla classe di certificazione. Il polistirene espanso modificato, certificato secondo la classe G1, non si degrada di oltre il 65% se esposto ad alte temperature. Le classi di polistirene espanso modificato sono riportate nella tabella nella sezione sulla resistenza al fuoco.

Distruzione a bassa temperatura

Il polistirene espanso, come alcuni altri idrocarburi, è in grado di autoossidarsi nell'aria per formare perossidi. La reazione è accompagnata da depolimerizzazione. La velocità di reazione è determinata dalla diffusione delle molecole di ossigeno. A causa della superficie notevolmente sviluppata del polistirene espanso, si ossida più velocemente del polistirene in un blocco [34]. Per il polistirolo sotto forma di prodotti densi, il fattore di temperatura è l'inizio regolatore della distruzione. A temperature più basse, la sua distruzione è teoricamente possibile in conformità con le leggi della termodinamica dei processi di polimerizzazione, ma a causa della permeabilità ai gas estremamente bassa del polistirene, la pressione parziale del monomero può cambiare solo sulla superficie esterna del prodotto. Di conseguenza, al di sotto di Tpred = 310 ° C, la depolimerizzazione del polistirene avviene solo dalla superficie del prodotto e può essere trascurata ai fini pratici.

Dottore in Chimica, Professore del Dipartimento di Lavorazione delle Materie Plastiche presso la Russian Chemical Technology University intitolata a V.I. Mendeleeva L.M. Kerber sulla separazione dello stirene dal moderno polistirene espanso:

“In condizioni operative normali, lo stirene non si ossiderà mai. Si ossida a temperature molto più elevate. La depolimerizzazione dello stirene può infatti procedere a temperature superiori a 320 gradi, ma è impossibile parlare seriamente di rilascio di stirene durante l'operazione di blocchi di polistirene espanso nell'intervallo di temperatura da meno 40 a più 7 ° C.Nella letteratura scientifica ci sono prove che l'ossidazione dello stirene a temperature fino a +11 ° C praticamente non si verifica ".

Gli esperti sostengono inoltre che una diminuzione della resistenza all'impatto del materiale a 65 ° C non è stata osservata in un intervallo di 5000 ore e una diminuzione della resistenza all'urto a 20 ° C non è stata osservata in 10 anni.

La natura tossica dello stirene e la capacità del polistirene espanso di rilasciare stirene è considerata dagli esperti europei non dimostrata. Gli esperti, sia nell'industria edile che chimica, o negano la possibilità stessa di ossidazione del polistirene espanso in condizioni normali, o sottolineano l'assenza di precedenti, o fanno riferimento alla loro mancanza di informazioni su questo problema.

Inoltre, il pericolo stesso dello stirene è inizialmente spesso esagerato. Secondo studi scientifici su larga scala condotti nel 2010 in relazione al passaggio della procedura obbligatoria per la nuova registrazione delle sostanze chimiche nell'Agenzia europea per le sostanze chimiche in conformità con il regolamento REACH, sono state tratte le seguenti conclusioni:

• mutagenicità: nessuna base per la classificazione;
• cancerogenicità - nessuna base per la classificazione;
• tossicità riproduttiva - nessuna base per la classificazione.

Inoltre, tieni presente che lo stirene si trova naturalmente nel caffè, nella cannella, nelle fragole e nei formaggi.

Pertanto, le principali preoccupazioni associate alla particolare tossicità dello stirene, presumibilmente rilasciato quando si utilizza il polistirene espanso, non sono confermate [33].

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Il polistirene espanso è un materiale piuttosto interessante. Il metodo di produzione è stato brevettato nel 1928 e da allora è stato più volte modernizzato. Il vantaggio principale è la bassa conduttività termica, e solo allora nel peso leggero. Il polistirene espanso è ampiamente utilizzato in vari settori e costruzioni e ogni persona, in un modo o nell'altro, si è imbattuto in prodotti da esso nella vita di tutti i giorni. Inoltre, il polistirolo espanso, il cui prezzo dei prodotti è basso, sarà una buona opzione se vuoi isolare la tua casa.

Sommario

1. Cos'è il polistirolo espanso e in cosa differisce dal polistirolo?
2. Polistirene espanso, caratteristiche e proprietà
3. Area di applicazione
4. Svantaggi del polistirolo espanso: una panoramica dei miti

Cos'è il polistirolo espanso e in cosa differisce dal polistirolo?

Il polistirene espanso viene prodotto aggiungendo gas alla massa polimerica di polistirene, che, al successivo riscaldamento, aumenta notevolmente di volume, riempiendo l'intero stampo. A seconda del tipo di materiale, viene utilizzato un gas diverso per creare volume: per semplici variazioni, gas naturale, tipi di polistirene espanso resistenti al fuoco vengono riempiti con anidride carbonica.

Abbastanza spesso, i dilettanti tendono a chiamare il polistirolo espanso e il polistirolo lo stesso materiale. Tuttavia, questo non è del tutto vero. Hanno una base comune, ma le differenze e le caratteristiche sono piuttosto significative. Se non entri in un lungo ragionamento spaziale, le principali caratteristiche distintive sono le seguenti:

• la densità della schiuma è notevolmente inferiore, 10 kg per m3, mentre gli indicatori del polistirene espanso sono 40 kg per m3,
• il polistirolo espanso non assorbe vapore e umidità,
• l'aspetto è diverso. Polyfoam - ha granuli interni, il polistirolo espanso è più omogeneo,
• la plastica espansa è caratterizzata da un costo inferiore, che si nota quando viene utilizzata come materiale termoisolante per il rivestimento esterno delle pareti di un edificio,
• il polistirene espanso ha la migliore resistenza meccanica.

Polyfoam è prodotto da materie prime polimeriche, che vengono trattate con vapore acqueo, a seguito del quale il volume dei granuli aumenta in modo significativo. Ma allo stesso tempo, ciò porta al fatto che anche i micropori aumentano di dimensioni, a seguito del quale il legame tra i granuli si deteriora e gradualmente, sotto l'influenza delle precipitazioni atmosferiche e delle condizioni climatiche, ciò porta al fatto che il il materiale si indebolisce. In parole povere, se rompi a metà un foglio di polistirolo, si forma un gran numero di granuli.Questo non è tipico del polistirolo espanso, poiché inizialmente è costituito da cellule chiuse, che garantiscono l'impermeabilità all'umidità e al vapore del materiale. All'inizio della produzione, i suoi granuli sotto l'influenza delle alte temperature si sciolgono, formando una massa fluida uniforme, che viene riempita di gas.

Il materiale stesso ha anche diverse varietà:

• Il polistirene espanso estruso è praticamente lo stesso materiale del non pressato, la differenza sta nell'uso di attrezzature come un estrusore, pertanto, il polistirene espanso estruso ed estruso viene spesso chiamato lo stesso materiale.
• L'estrusione si ottiene anche elaborando la massa finale di materiale polimerico, ed è anche una massa omogenea. La varietà viene utilizzata per la produzione di imballaggi e stoviglie usa e getta. In parole povere, i prodotti a base di carne nei supermercati sono confezionati in imballaggi di polistirene espanso estruso.

• Il metodo a pressa per ottenere il materiale è più costoso, poiché prevede la successiva pressatura della miscela schiumata a gas. In questo caso, acquisisce ulteriore forza.
• Il polistirene espanso in autoclave è raramente menzionato, infatti si tratta di un tipo di estrusione in cui la schiumatura e la cottura del materiale vengono eseguite tramite autoclave.
• Pressless è una delle varietà più popolari. L'umidità viene prima rimossa dai granuli di polistirolo mediante essiccazione, quindi schiumata a una temperatura di 80 ° C, dopodiché vengono nuovamente essiccati e quindi nuovamente riscaldati. La miscela risultante viene inserita in uno stampo, dove si autocompatta già al momento del raffreddamento. Questo tipo di polistirolo espanso è più fragile, ma richiede la metà dell'isopetano per la sua produzione, il che incide sul costo finale.

Polistirene espanso, caratteristiche e proprietà

Il polistirolo espanso è un materiale ambiguo: qualcuno ne esalta le proprietà al cielo, qualcuno invece schiumando alla bocca ne esige il divieto immediato e totale per "esporre le opere di un accademico". È vero, l'ubiquità del polistirolo espanso e la sua alta popolarità portano a conclusioni sul fatto che questo materiale è davvero buono e presenta i seguenti vantaggi:

• La bassa conduttività termica consente di ottenere un effetto di isolamento significativo. Infatti, 11 cm di polistirolo espanso possono fornire lo stesso isolamento termico di un muro in mattoni di silicato di spessore superiore a due metri. La conducibilità termica del materiale è 0,027 W / mK, che è significativamente inferiore a quella del cemento o del mattone,
• Resistenza all'umidità del materiale. Anche con una prolungata esposizione all'umidità, l'assorbenza non sarà superiore al 6%, quindi non è necessario temere la deformazione della struttura del polistirolo espanso.
• Il polistirene espanso è durevole e può sopportare fino a 60 cicli di esposizione a temperature da -40 a + 40 ° C. Ogni ciclo costituisce un anno climatico stimato.
• Insensibilità alla formazione di mezzi biologici. Il polistirene espanso non diventerà un terreno fertile per funghi e muffe.

• Innocuità del materiale. Nella sua produzione vengono utilizzati componenti atossici, pertanto i prodotti in polistirene espanso vengono utilizzati anche nell'industria alimentare. Ad esempio, per conservare il cibo.
• A causa del suo peso ridotto, l'isolamento delle facciate degli edifici con polistirene espanso richiede molto meno tempo e fatica rispetto all'utilizzo di altri mezzi.
• I materiali resistenti al fuoco, se esposti a fiamme libere, tendono ad autoestinguersi e fondere, non diffondendo la combustione. La temperatura di combustione spontanea del polistirene espanso è di + 490 ° C, quasi due volte superiore a quella del legno. Se il materiale non è esposto a una fonte di fiamma libera per più di quattro secondi, il polistirene espanso si spegne. L'energia termica durante la combustione del materiale è 7 volte inferiore a quella del legno. Pertanto, il polistirene espanso non è in grado di supportare il sito dell'incendio.
• Fornire isolamento acustico. Questa qualità è particolarmente importante per i residenti di appartamenti standard. Uno strato di materiale isolante di 3 cm è sufficiente per ridurre la penetrazione del rumore di 25 dB.
• La permeabilità al vapore del materiale è a un livello basso di 0,05 Mg / m * h * Pa, indipendentemente dal grado di schiuma e dalla densità del grado. In effetti, gli indicatori di permeabilità al vapore sono simili al telaio in legno di pino o quercia.
• Resistente ad alcoli ed eteri, ma facilmente soggetto a distruzione quando i solventi entrano in contatto con la superficie del materiale.
• La resistenza alla trazione è di almeno 20 MPa.

Come si può vedere da quanto sopra, il polistirene espanso è uno strumento efficace per risolvere molti problemi: dall'utilizzo di alcune delle sue varietà come imballaggio alla fornitura di calore e impermeabilizzazione delle facciate degli edifici. Inoltre, il materiale viene utilizzato per altri scopi nella costruzione, che saranno discussi di seguito.

Area di applicazione

Il polistirene espanso nella costruzione viene utilizzato principalmente per isolare i seguenti elementi:

• tubi dell'acqua,
• tetti,
• piani,
• pendenze di porte e finestre,
• pareti.

Ad esempio, il consumo di polistirene espanso per l'isolamento dei tubi è economicamente giustificato e conveniente grazie alle sue capacità. Inoltre, per questi scopi, viene utilizzato il polistirene espanso a blocco stampato, che consente un facile accesso allo stesso in caso di danneggiamento del tubo rimuovendo la sezione desiderata del rivestimento protettivo.

Il polistirene espanso viene utilizzato attivamente nella costruzione di vie di trasporto. Riduce l'effetto del carico verticale sul pavimento durante la costruzione di edifici. Molto diffuso nella produzione di pannelli SIP.

Il campo di applicazione del polistirolo espanso, le cui caratteristiche, unite ad un prezzo contenuto, lo rendono estremamente appetibile per l'utilizzo in qualsiasi settore, è praticamente illimitato. L'unica cosa che dovrebbe essere presa in considerazione è che il materiale ha una bassa densità, quindi è suscettibile a qualsiasi danno meccanico.

Svantaggi del polistirolo espanso: una panoramica dei miti

Oltre al bouquet di vantaggi, ci sono anche degli svantaggi. Inoltre, un gran numero di vari miti sono associati al polistirolo espanso, che deve essere considerato in modo più dettagliato:

• Molti produttori affermano che la schiuma di polistirene espanso estruso è significativamente superiore ad altre varietà, a riprova della quale spesso espongono una tabella di caratteristiche comparative di questa varietà rispetto alla normale schiuma. Tuttavia, la differenza di conduttività termica tra il polistirene espanso estruso ed estruso non è praticamente evidente e ammonta a 0,002 unità, allo stesso tempo, a causa della pubblicità, il costo delle lastre di estrusione per l'isolamento è più alto.
• La massima densità del polistirene espanso conferisce le stesse elevate prestazioni quando coibentato. Secondo gli esperti, una tale affermazione presenta alcune discrepanze con la realtà, poiché più le molecole aderiscono l'una all'altra, maggiore diventa la conduttività termica ed è più facile che il freddo penetri nella stanza. Una via d'uscita da questa situazione sarà l'uso di lastre di polistirene espanso a bassa densità, che devono essere ricoperte con una rete di rinforzo e uno strato protettivo di primer per aumentarne la resistenza meccanica.

• Il polistirene espanso ignifugo è assolutamente ininfiammabile e innocuo per il corpo umano. Qualsiasi materiale da costruzione, se esposto a una fiamma libera, mostrerà più o meno proprietà di combustione. Tuttavia, la temperatura di combustione spontanea del polistirolo espanso è superiore a quella del legno e, inoltre, emette una quantità di energia termica notevolmente inferiore durante la combustione. È importante ricordare che le varietà resistenti al fuoco, nonostante il nome ad alto volume, non sono affatto in grado di fermare la fiamma, solo per ridurne l'effetto. L'anidride carbonica, che viene utilizzata nella sua produzione, diventerà un grave svantaggio di un grado resistente al fuoco rispetto a quello usuale.Di conseguenza, durante il riflusso, il materiale inizierà a emettere una quantità significativamente elevata di sostanze nocive. Alcuni venditori parlano di incombustibilità sulla base dell'esperienza dimostrativa: quando la base con una lastra di isolamento fissata su di essa inizia a riscaldarsi dal lato posteriore. Se esposto ad alte temperature, il polistirolo espanso inizia a sciogliersi e deformarsi, mentre non c'è fuoco. Tuttavia, finché la fiamma è esposta ad essa, il materiale continuerà a bruciare.
• I ritardanti di fiamma aggiunti al polistirolo espanso per la sua resistenza al fuoco sono "in ogni caso, veleno puro". Un'altra dichiarazione controversa. Un ritardante di fiamma è un componente contenente nella sua struttura sostanze che rallentano il processo di combustione. Differiscono per composizione e contengono vari componenti, che vanno dalle formaldeidi, che sono davvero pericolose per l'uomo, ai sali di magnesio, che sono abbastanza rispettosi dell'ambiente e sicuri. Recentemente, le soluzioni a base di sali inorganici sono state sempre più utilizzate, quindi non sono in grado di nuocere alla salute. I ritardanti di fiamma sono spesso usati per impregnare e applicare uno strato protettivo al legno per aumentarne la resistenza al fuoco.
• L'installazione di materiali isolanti in polistirene espanso non è in grado di fornire calore. Il compito dell'isolamento, infatti, non è quello di portare calore, ma di tenerlo al chiuso. In parole povere, l'uso di lastre termoisolanti ridurrà notevolmente la fuoriuscita di calore all'esterno dei locali, quindi non dovrai riscaldare la strada a tue spese.
• "Il polistirene espanso è pericoloso per la salute." La produzione moderna consente di creare materiale da componenti ecocompatibili, quindi non vi è alcuna minaccia per la salute. Inoltre, l'uso diffuso di prodotti per lo stoccaggio di semilavorati e per l'utilizzo nella vita di tutti i giorni parla proprio della sicurezza del materiale.

Più spesso sorgono problemi quando si desidera acquistare polistirolo espanso di varietà più economiche e di qualità inferiore. I pannelli isolanti realizzati con un tale materiale hanno davvero meno resistenza e sono in grado di iniziare a deformarsi anche a temperature superiori a 40 ° C. La regola principale quando si utilizzano materiali di polistirolo espanso in qualsiasi settore sarà garantire qualità e affidabilità, per le quali si dovrà pagare. E poi nel corso dell'operazione apparirà solo la dignità.

Rischio di incendio del polistirene espanso

Pericolo di incendio di polistirene espanso non trattato

Il polistirene espanso non modificato (classe di infiammabilità G4) è un materiale infiammabile, la cui accensione può avvenire dalla fiamma di fiammiferi, una fiamma ossidrica, da scintille di saldatura autogena. Il polistirene espanso non si accende da un filo di ferro calcinato, una sigaretta accesa e le scintille generate nella punta dell'acciaio [35]. Il polistirene espanso si riferisce a materiali sintetici caratterizzati da una maggiore infiammabilità. È in grado di immagazzinare energia da una fonte di calore esterna negli strati superficiali, diffondendo il fuoco e avviando l'intensificazione del fuoco [36].

Il punto di infiammabilità del polistirene espanso varia da 210 ° C a 440 ° C a seconda degli additivi utilizzati dai produttori [37] [38]. La temperatura di accensione di una specifica modifica del polistirolo espanso è determinata in base alla classe di certificazione.

Quando il polistirene espanso convenzionale (classe di infiammabilità G4) si accende, si sviluppa in breve tempo una temperatura di 1200 ° C [35]; quando si utilizzano additivi speciali (ritardanti di fiamma), la temperatura di combustione può essere ridotta in base alla classe di combustione (classe di infiammabilità G3 ). La combustione del polistirene espanso avviene con la formazione di fumi tossici di grado e intensità variabili, a seconda delle impurità aggiunte al polistirene espanso per ridurre la generazione di fumo. L'emissione di fumo di sostanze tossiche è 36 volte maggiore in volume rispetto a quella del legno.

La combustione del normale polistirene espanso (classe di infiammabilità G4) è accompagnata dalla formazione di prodotti tossici: acido cianidrico, acido bromidrico, ecc. [39] [40].

Per questi motivi, i prodotti in polistirene espanso non trattato (classe di infiammabilità G4) non hanno certificati di approvazione per l'uso in lavori di costruzione.

I produttori utilizzano polistirene espanso modificato da speciali additivi (ritardanti di fiamma), grazie ai quali il materiale ha diverse classi di accensione, combustibilità e generazione di fumo.

Pertanto, con una corretta installazione, in conformità con GOST 15588-2014 “Lastre termoisolanti in polistirene espanso. Condizioni tecniche ”, il polistirene espanso non rappresenta una minaccia per la sicurezza antincendio degli edifici. La tecnologia della "facciata umida" (WDVS, EIFS, ETICS), che implica l'uso del polistirene espanso come isolamento nell'involucro dell'edificio, è ampiamente utilizzata nella costruzione.

Polistirene espanso modificato per la sicurezza antincendio

Per ridurre il rischio di incendio del polistirolo espanso, una volta ottenuto, vengono aggiunti ritardanti di fiamma. Il materiale risultante è chiamato polistirene espanso autoestinguente (classe di infiammabilità G3) ed è indicato da numerosi produttori russi con una lettera aggiuntiva "C" alla fine (ad esempio, PSB-S) [41].

Il 05/01/2009 è entrata in vigore una nuova legge federale FZ-123 "Norme tecniche sui requisiti di sicurezza antincendio". La metodologia per determinare il gruppo di infiammabilità dei materiali da costruzione combustibili è cambiata. Vale a dire, nell'articolo 13, paragrafo 6, è apparso un requisito che esclude la formazione di gocce di fusione in materiali con un gruppo G1-G2 [42]

Considerando che il punto di fusione del polistirene è di circa 220 ° C, allora tutti i riscaldatori basati su questo polimero (compreso il polistirene espanso estruso) dal 01.05.2009 saranno classificati con un gruppo di infiammabilità non superiore a G3.

Prima dell'entrata in vigore della legge federale 123, il gruppo di marchi di infiammabilità con l'aggiunta di ritardanti di fiamma era caratterizzato come G1.

Una diminuzione della combustibilità del polistirene espanso nella maggior parte dei casi si ottiene sostituendo il gas combustibile per "gonfiare" i granuli con anidride carbonica [43].

Tipi di polistirene espanso

La proliferazione di PPP è stata una risposta a una richiesta di isolamento in grado di trattenere efficacemente il calore negli edifici costruiti con materiali da costruzione tradizionali. Nelle grandi città si spendono enormi somme di denaro per il riscaldamento degli edifici in inverno. E le emissioni dei CHPP portano a un significativo deterioramento della situazione ambientale.

Tra i tanti settori, uno dei più riusciti è stato l'utilizzo del polistirene espanso ottenuto schiumando il polistirolo durante la lavorazione in presenza di alte temperature.

Il materiale finale è sotto forma di granuli, il cui diametro varia da 2 a 8 mm, che vengono sinterizzati insieme quando esposti a shock di vapore.

Di conseguenza, è stato appreso un materiale che solo la lana minerale può confrontare in termini di proprietà di isolamento termico. È interessante confrontare il PPP con altri materiali.

Un foglio di materiale di 10 cm di spessore può sostituire:

• 400 cm di cemento pesante;
• 150 cm di mattoni da costruzione;
• 100 cm di cemento argilloso espanso;
• 60 cm di calcestruzzo aerato;
• Legno di pino 40 cm.

Inoltre, a causa della presenza di pori chiusi nella struttura del materiale, riflette perfettamente il suono, quindi viene spesso utilizzato come isolamento acustico.

A seconda della tecnologia di produzione, il polistirene espanso è suddiviso:

• per polistirene espanso non pressato (PSB);
• polistirene espanso pressato (PS);
• polistirene espanso estruso (EPS).

Questi tipi hanno alcune differenze non solo nella tecnologia, ma anche nelle caratteristiche. Pertanto, anche le loro aree di applicazione differiscono.

Note (modifica)

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