Для застосування пінопластів з стіролора, оптимального їх використання і забезпечення функціональної надійності на тривалий час необхідно володіти знаннями їх властивостей. Ці пінопласти відрізняються від звичайних матеріалів саме тим, що властивості останніх вже в достатній мірі відомі. Так наприклад, відомо, що сталь може іржавіти, дерево - гнити, скло - розбиватися, а картон втрачає свою міцність під впливом вологи. Рівень інформованості про властивості пінопластів з стиропора часто значно нижче. У цьому випуску Технічної інформації розглядаються властивості, що мають істотне значення для застосування зазначених матеріалів.
- Фізичні властивості
- Хімічні властивості
- біологічні властивості
Важливою властивістю пінопластів з стиропора є їх механічна міцність при дії навантажень від короткої до середньої тривалості.
Пінопласти з стиропора класифікуються за ДІН 7726 як "жорсткі пінопласти". Під навантаженням спостерігається В'язкопружні реакція, що відрізняє їх від поведінки крихко-твердих матеріалів. Тому, відповідно до ДІН 53421 проводиться не вимір міцності при тиску, а вимір напруги стиснення при 10% деформації при стисканні (таблиця 1). Це значення лежить, однак, уже в зоні необоротної деформації і має значення лише як параметр матеріалу (наприклад. при контролі якості), тому що механічні властивості пінопласту залежать від його очевидній пл тності.
Для характеристики здатності навантаження при тривалих навантаженнях істотними є значення, що лежать нижче межі 2% -ної деформації при стисканні.
У проекті загальноєвропейської норми "Теплоізоляційні матеріали для будівництва" описана технологія визначення довгострокових параметрів повзучості теплоізолюючих пінопластів з стиропора (ППС) при стисненні. Ця технологія може в майбутньому застосовуватися для оцінки допустимого навантаження на практиці і перевірки поведінки матеріалу в умовах тривалого стиснення.
Принцип розрахунку визначається математичною формулою, т.зв. "Рівнянням Фіндлі".
При виконанні заздалегідь визначених передумов можна розрахувати довгострокову деформацію на будь-який заданий інтервал часу. Екстраполякія допустима, однак, не більше ніж на 30-кратний порівняно з тривалістю випробування період (див. Діаграми на рис. 1).
У таблиці 1 наведені також значення міцності при зсуві, вигині і розтягуванні. Ці параметри теж зростають у міру збільшення уявної щільності.
Таким чином, доцільно оцінювати міцність пінопласту тільки в поєднанні з щільністю, що здається.
Мал. 1 Поведінка пінопласту з стиропора при значеннях уявної щільності 15, 20 і 30 кг / м 3 і при різних значеннях усталеного в часі тиску
Ще одним важливим фізичним властивістю жорстких пінопластів з стиропора є їх чудові ізолюючі властивості по відношенню до тепла і холоду. ППС складається з полістиролу. Окремі осередки мають форму багатогранників (багатогранників) розміром від 0,2 до 0,5 мм з товщиною стінки 0,001 мм. Ці осередки повністю замкнуті. Пінопласт, таким чином, складається на прибл. 98% з повітря і лише на 2% з полістиролу. Вирішальним фактором, що визначає теплоізоляційні властивості, є замкнутий в осередках повітря, який, як відомо, має дуже високі теплоізоляційні показниками. На противагу іншим пінопластам, що містить інші гази, повітря не покидає осередки цих пінопластів і їх теплоізоляційні властивості зберігаються на постійному уровне.Теплоізоляціонная здатність матеріалу визначається його теплопровідністю. Теплопровідність ж - це кількість тепла (в ваттсекундах), яке при постійному перепаді температур в 1 До за одну секунду проходить через плоскопараллельний шар речовини товщиною 1 м і поперечним перерізом 1 м2 від більш теплого боку до більш холодної. Одиниця виміру теплопровідності Вт / (м • К). Вимірювання теплопровідності проводиться по ДІН 52 612 і, як показує графік на рис. 2, при інших постійних умовах визначається щільністю, що здається (кг / м 3) пінопласту. У пінопластів з низькою щільністю, що здається теплопровідність вище. Вона знижується зі зростанням уявної щільності, проходить свій мінімум в діапазоні від 30 кг / м 3 до 50 кг / м 3. а потім починає поступово зростати. Заміряні по ДІН 52 612 значення теплопровідності для пінопласту з стиропора з уявною щільністю 20 кг / м 3 при 10 ° С складають від 0,033 до 0,036 Вт (м • К).
Мал. 2 Теплопровідність пінопластів з стиропора при різних значеннях уявної щільності та середньому значенні температури + 10 ° С
Необхідно принципово розрізняти водопоглинання і дифузію водяної пари.
На відміну від багатьох інших речовин пінопласти з стиропора не гігроскопічні. Навіть перебуваючи під водою, вони поглинають дуже незначні кількості вологи. Оскільки стінки осередків непроникні для води, вона може просочуватися тільки по каналах між окремими, пов'язаними один з одним осередками. Це означає, що поглинається кількість води залежить як від технологічних властивостей ППС, так і від умов його переробки, зокрема, від процесу спінювання.
Водопоглинання вимірюється по ДІН 53 434. В якості пробних зразків беруться переважно напівфабрикати і готові вироби, передбачені для практичного використання. Як видно з таблиці 1, водопоглинання практично не залежить від уявної щільності. Через 28 днів воно може досягати 3% (об'ємних).
Водопоглинання при витримці у воді грає лише незначну роль для більшості випадків застосування матеріалу і представляє інтерес тільки в особливих ситуаціях. До таких ситуацій відноситься використання матеріалу в підземних і фундаментних спорудах, в поверхневих і підйомних поплавцях і т.п.
Дифузія водяної пари
На відміну від води, водяна пара, що міститься в повітрі, може при певному перепаді температур поступово проникати (дифундувати) в пінопласт і випадати (конденсуватися) у вигляді води при зниженні температури. По відношенню до такої дифузії водяної пари різні речовини виявляють більшу чи меншу стійкість. Дифузійний опір (РЕ) визначається твором коефіцієнта опору дифузії водяної пари (р) на товщину шару (Б). Коефіцієнт опору дифузії водяної пари (р) - це безрозмірна величина, яка показує, у скільки разів опір матеріалу перевищує опір повітряного шару такої ж товщини (для повітря р = 1).
Метали характеризуються надзвичайно високими значеннями коефіцієнта опору дифузії і, тому, металева фольга застосовується в пароізолірующую прокладках. Між двома крайніми значеннями для повітря і для металів розташовуються значення для всіх інших матеріалів. Жорсткі пінопласти можуть мати, залежно від уявної щільності, різні значення коефіцієнта опору дифузії водяної пари, що лежать в інтервалі від р = 20 до р = 100 (див. Таблицю 1, розрахункові значення по ДІН 4108). При розрахунку точки роси слід використовувати найбільш несприятливий для будівельної конструкції значення.
Нижня температурна межа застосування жорстких пінопластів з стиропора в будівництві практично відсутній. Об'ємне стиск слід враховувати в тих випадках, де це необхідно за температурними умовами (наприклад, при будівництві складів-холодильників). При роботі в умовах підвищених температур значення максимально допустимої температури залежить від тривалості температурного впливу і механічного навантаження на пінопласт (див. Таблицю 1).
У разі короткочасного впливу (склеювання за допомогою гарячого бітуму) пінопласт з стиропора може в ряді випадків витримувати і температури, що значно перевищують 100 ° С. При більш тривалій температурної навантаженні, що перевищує 100 ° С, спінена структура починає розм'якшуватися і спекаться.
Всі матеріали схильні до певних змін розмірів, незалежно від того, чи йде мова про сировинних матеріалах, напівфабрикатах або фасонних виробах. У разі пінопластів з стиропора розрізняють варіанти зміни розмірів як в зв'язку з впливом тепла, так і з-за додатковою усадки.
Зміна розмірів у зв'язку з впливом тепла
Коефіцієнт теплового розширення пінопластів з стиропора лежить в інтервалі від 5 • 10 "5 до 7 • 10-5, що відповідає інтервалу зміни від 0,05 мм до 0,07 мм на 1 м довжини і 1 градус Цельсія. Це означає, що при зміні температури на прибл. 17 ° С має місце оборотне зміна довжини рівне 0,1%, тобто 1 мм / м.
У випадках застосувань, при яких матеріали знаходяться під впливом значних температурних коливань, необхідно передбачати особливі конструктивні заходи.
Необхідно враховувати також і зменшення розмірів (стиснення) пінопластів з стиропора при низьких температурах. Якщо прийняти за опорну температуру 20 ° С і вважати, що в режимі використання матеріал охолоджується до -20 ° С, то в такому екстремальному випадку елемент довжиною 40 см коротшає на прибл. 1 мм. Це повинно бути враховано при конструюванні.
Зміна розмірів через додаткової усадки
Додатковою усадкою називають зменшення розмірів пінопласту, виробленого понад 24 годин тому, тобто після того, як завершилася наступаюча безпосередньо після виготовлення усадка, яка частково пов'язана з охолодженням матеріалу.
Зменшення розмірів протікає спочатку порівняно швидко, потім все більш і більш сповільнюється і наближається до граничного значення, при якому додаткова усадка вже не викликає необхідності в будь-яких спеціальних конструктивні заходи.
Залежно від умов переробки і уявної щільності пінопласту, додаткова усадка пінопластових плит з стиропора лежить в інтервалі від 0,3% до 0,5%.
Значна частка додаткової усадки заздалегідь знімається шляхом певної тривалості зберігання пінопластових плит на підприємстві-виробнику.
На рис. 3 представлена крива зміни залишкової додаткової усадки через 14 днів після виготовлення. Кінцеве значення досягається через приблизно 150 днів і лежить в межах від 1,5 мм до 2 мм на метр (від 0,15% до 0,2%). Така зміна розмірів допустимо майже у всіх випадках будівельного застосування. На відміну від теплового зміни розмірів, додаткова усадка необоротна.
Якщо в окремих випадках виявляється бажаним мати ще більш низький рівень додаткової усадки, то плити повинні перед вживанням відповідно вилежуватися.
Мал. 3 Зміна залишкової додаткової усадки пінопластових плит з стиропора через 14 днів після виготовлення
Таблиця 1 Фізичні характеристики пінопластів з стиропора
Таблиця 2 Стійкість пінопластів з стиропора до впливу хімічних речовин
+ утойчів: пінопласт не руйнується навіть при тривалому впливі
+ -умовно стійкий: при тривалому впливі пінопласт може дати усадку або руйнується поверхневий шар
- нестійкий: пінопласт більш-менш швидко дає усадку або розчиняється
Асортимент продукції включає в себе стиропор VFН 106, з якого можуть проводитися пінопласти, що володіють більш високою стійкістю до дії неароматних вуглеводнів, ніж пінопласти з стиропора інших марок. Придатність цього матеріалу для застосування в тому чи іншому випадку повинна обов'язково перевірятися.
Вплив випромінювань і атмосферних умов
Випромінювання високих енергій, наприклад, короткохвильове УФ-випромінювання, рентгенівське або у-випромінювання викликають при тривалому впливі виникнення крихкості структури пінопласту. Цей процес заві¬сіт від виду випромінювання, дози і тривалості впливу. На практиці має значення тільки УФ-випромінювання. При тривалому впливі ультрафіолетових променів поверхню пінопласту жовтіє і стає крихкою, що може призводити до ерозії через вплив дощу і вітру. Вплив ультрафіолетових променів і ерозія надійно запобігають навіть найпростішими засобами, наприклад, забарвленням, нанесенням облицювального шару, кешуванням і т.п. Як показує досвід кількох десятиліть використання стельових плит, частка УФ-випромінювання в світловому потоці усередині приміщень настільки мала, що пінопласту з стиропора ніякої шкоди не завдається.
2. Хімічні властивості
Пінопласти з стиропора володіють стійкістю до дії багатьох хімічних речовин.
При застосуванні клеїв, фарбувальних матеріалів, розчинників або при впливі концентрованих парів таких речовин необхідно, однак, враховувати можливість пошкоджень. Докладні відомості про хімічну стійкість пінопластів з стиропора наведені в таблиці 2.
3. Біологічні властивості
Пінопласти з стиропора не можуть служити живильним середовищем для мікроорганізмів. Пінопласт не загниває, не пліснявіє і не розкладається. Тільки в особливих випадках, наприклад, при сильному забрудненні пінопласту, на ньому можуть розмножуватися мікроорганізми. При цьому сам пінопласт виконує лише функцію підкладки, не беручи абсолютно ніякої участі в біологічному процесі. Навіть бактерії грунту не завдають матеріалу ніякого збитку. Взагалі кажучи, правильно виготовлені пінопласти з стиропора повністю відповідають відповідним рекомендаціям федерального відомства охорони здоров'я Німеччини та, в зв'язку з цим, допущені для виробництва виробів, призначених для харчової продукції та харчової промисловості. Вони не мають жодних екологічно шкідливими властивостями і не повинні впливати водойм. З урахуванням відповідних місцевих приписів вони можуть усуватися або спалюватися спільно з побутовими відходами.
Пінопласти з стиропора зберігають стабільність форми при підвищеній температурі до 85 ° С. При цьому не спостерігається будь-яких ознак розкладання або утворення токсичних газів. Більш детальна інформація про поведінку при високих температурах, поведінці при горінні і токсичності продуктів термічного розкладання приведена в Технічної інформації Т1 0 / 1-130 "Пове¬деніе пінопластів з стиропора при горінні".
Наведені в цій Технічної інформації відомості базуються на знаннях і досвіді, які ми маємо в даний час. У зв'язку зі значною кількістю чинників, що можуть впливати на процеси переробки і використання наших продуктів, ці відомості не звільняють користувача від проведення власних випробувань і контролю. Дані цієї брошури не можуть розглядатися як обов'язкова в правовому сенсі гарантія певних властивостей продукту або його придатності для певних випадків застосування. Одержувач нашої продукції зобов'язаний під власну відповідальність дотримувати існуючі захисні права, а також чинних законів і приписи.
БАСФ Акціенгезелльшафт р Людвігсхафен, Німеччина