Научная статья на тему 'Пенополистирол - история создания и долговечность'

Пенополистирол - история создания и долговечность Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
232
67
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Строительные материалы
ВАК
RSCI

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Бек-Булатов А.И.

Приведена история создания пенополистирола и его внедрение в производство, в том числе в России. Дано определение долговечности материала и описаны условия эксплуатации материала в конструкциях. Основными зарубежными стандартами, по которым оценивается долговечность пенополистирола в конструкциях, является ASTM C1512:07 и EN 12091. В России в настоящее время не существует утвержденного стандарта, регламентирующего требования к долговечности. Приведены результаты испытаний, проведенные по методике НИИСФ РААСН.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Пенополистирол - история создания и долговечность»

УДК 678.746.222

А.И. БЕК-БУЛАТОВ, канд. техн. наук,

директор Ассоциации производителей и поставщиков пенополистирола (Москва)

Пенополистирол -

история создания и долговечность

Появление пенополистирола связано с открытием вещества, названного стиролом. Впервые в 1831 г. химическое соединение стирол было получено путем нагревания смолы бальзамного дерева Storax (Стиракс), основные компоненты которого — коричная кислота, ванилин и стирол. Смола этого дерева использовалась в качестве душистого вещества в парфюмерии, антисептика и одного из компонентов состава для мумифицирования в Древнем Египте около 3000 лет назад [1, 2].

Данные, полученные учеными о свойствах стирола, позволили начать работы по его синтезу. В 1929 г. ученые компании DOW синтезировали стирол, из которого получен полимер — полистирол. В настоящее время из полистирола и полимеров на его основе изготовляют теплоизоляционные материалы, корпуса телевизоров, телефонов, внутренние части холодильников, упаковку, одноразовую посуду и др. Идея получения вспененного полистирола принадлежит шведским изобретателям, которые получили патент на изобретение в 1931 г.

Вспенивающийся полистирол, хорошо известный в настоящее время, изобретен в Германии в 1950 г. компанией BASF и получил сокращенное название EPS (expanded polystyrene foam). С тех пор началось широкое применение пенополистирола в качестве теплоизоляционного и упаковочного материала. В строительстве применяется пенополистирол с химическими добавками — антипиренами, делающими его более пожаробезопасным.

В СССР сырье для производства пенополистирола — вспенивающийся полистирол был впервые произведен на Украине в 1965 г. Затем такие производства были построены и в других регионах. По мере увеличения объемов выпуска этого теплоизоляционного материала и расширения его применения в промышленности был принят стандарт ГОСТ 15588—86 «Плиты пенополисти-рольные».

В России гранулы вспенивающегося полистирола производятся на трех предприятиях. Их качество в настоящее время уступает качеству зарубежных производителей по ряду показателей, поэтому большая часть пенополистирола в России изготавливается из импортного сырья. В ближайшее время с завершением инвестиционных проектов и запуском в эксплуатацию современных предприятий по производству вспенивающегося полистирола ситуация должна измениться в лучшую сторону.

Опыт применения пенополистирола в промышленности составляет уже 60 лет. Он широко применяется в многослойных ограждающих конструкциях стен, кровель, фундаментов, полов, в сэндвич-панелях. В соответствии со стандартами и требованиями пенополистирол применяется в сочетании с другими строительными материалами в различных конструкциях, и его эксплуатационные свойства должны так же неразрывно рассматриваться при работе конструкции в целом.

Одновременно с применением пенополистирола в строительстве в качестве теплоизолирующего материала ведется научно-исследовательская работа по изучению его эксплуатационных характеристик. В различных странах из строительных конструкций отбирались образцы материала и исследовались его прочностные и теплофизические характеристики. Результаты исследований показывали стабильность его характеристик в момент проведения исследований, поэтому в настоящее время сложно судить о потенциальной долговечности материала, можно констатировать, что она не менее 60 лет.

Долговечность пенополистирола — один из факторов, обусловливающих его широкое применение в качестве теплоизоляционного материала в строительстве. Под долговечностью пенополистирола понимают его способность сохранять свои свойства в процессе эксплуатации при воздействии на него окружающей среды — воздуха, влаги, тепла, света, особенно ультрафиолетового излучения.

Рассмотрим условия, при которых пенополистирол эксплуатируется в конструкции. Материал защищен от воздействия солнечного света, химически активных веществ, механических повреждений. При этом он подвергается воздействию температуры от -60 до +85оС, механических нагрузок, паров воды. Следует отметить, что старение материала и его последствия необхо-димо отличать от преждевременного разрушения материала вследствие нарушения правил и технологии его применения.

В мировой практике существуют стандарты, оценивающие долговечность пенополистирола по изменению его прочностных характеристик и теплопроводности при проведении теста на изменение этих показателей в процессе 300 циклов попеременного замораживания-оттаивания. Материал считается удовлетворяющим требованиям Л8ТМ С1512-07 и EN 12091, если свойства снижаются не более чем на 10% при прохождении испытаний.

Многолетние исследования показали, что пенопо-листирол не подвержен гниению даже в случае его применения в грунте. Известен случай, когда пенополистирол, уложенный в плоскую кровлю в 1955 г., был извлечен через 31 год. При этом его теплотехнические характеристики и содержание влаги соответствовали требованиям стандарта.

В рамках научно-исследовательской работы Шведского королевского технологического института, результаты которой были опубликованы в 1999 г., определялись минимальные сроки службы строительных материалов в конструкциях зданий. Минимальный срок службы пенополистирола был определен в 60 лет [3].

В России в настоящее время не существует утвержденного стандарта, регламентирующего требования к долговечности, и испытания проводятся по методике,

www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал (Q-j*jjсу,[-¡^j\Ljj.jLjjS

92 март 2010

разработанной Научно-исследовательским институтом строительной физики РААСН.

В 2001 г. в испытательной лаборатории теплофизи-ческих и акустических измерений НИИСФ проведены исследования на долговечность образцов пенополисти-рола из сырья компании BASF. Образцы подвергались цикличным температурно-влажностным воздействиям в климатической камере КТК-800. По этой методике один цикл, включающий двукратное понижение температуры до -40оС, чередующееся с нагревом образцов до + 40оС и последующей выдержкой в воде, эквивалентен по температурно-влажностному воздействию 1 усл. году эксплуатации теплоизоляционного материала в многослойной ограждающей конструкции.

Всего проведено 80 циклов испытаний образцов пе-нополистирольных плит. Полученные результаты позволили сделать заключение, что изделия из пенополи-стирола успешно выдержали циклические испытания на температурно-влажностные воздействия в количестве 80 циклов, что может быть интерпретировано как соответствующее количество условных лет эксплуатации в многослойных ограждающих конструкциях с амплитудой температурных воздействий ±40оС. Проведение испытаний было остановлено по экономическим причинам, а не по причине значительного ухудшения свойств материала. Таким образом, долговечность материала составила не менее 80 лет (Протокол испытаний № 225 от 25.12.2001. НИИСФ РААСН. Испытательная лаборатория теплофизических и акустических измерений.).

В 2007 г. в этой же лаборатории проводились испытания пенополистирола (Протокол испытаний № 86 от 16.07.2007. НИИСФ РААСН. Испытательная лаборатория теплофизических и акустических измерений).

Образцы прошли 60 циклов испытаний; один цикл, включающий двукратное понижение температуры до -40оС, чередующийся с нагревом образцов до +60оС с последующей выдержкой в воде, эквивалентен по тем-пературно-влажностному воздействию одному условному году эксплуатации материала в многослойной конструкции.

По методике НИИСФ в 2008 г. испытательным центром были проведены испытания пенополистироль-ных плит на долговечность. На основании полученных данных долговечность пенополистирольных плит составила 50 лет (Заключение № 169, от 14.05.08. Испытательный Центр «Красстрой» ОАО «Красноярский ПромстройНИИпроект.).

Мировая практика накопила значительный объем данных по результатам многочисленных исследований свойств пенополистирола; представленные в настоящем обзоре результаты являются только малой частью этого объема, но тем не менее они убедительно показывают, что материал успешно применяется и имеет длительный срок эксплуатации, превышающий 60 лет.

Список литературы

1. Suh K. W, Polystyrene and Structural Foam, Polymeric Foams, ed. D. p. 152.

2. Химический энциклопедический словарь. М.: Сов. энциклопедия, 1983. С. 545.

3. Hed G. Service Life Estimations of Building Components. Munich: Hanser. Report TR28:1999. Gävle, Sweden: Royal Institute of Technology, Centre for Built Environment, Stockholm, 1999, p. 46.

8-10

сентября 2010 г.

Казань

Оргкомитет: 140050, Московская обл., п. Красково, ул. К. Маркса, д. 117, ВНИИСТРОМ

Телефоны: (495) 557-30-11 E-mail: gips@rescom.ru

Российская гипсовая ассоциация Российское научно-техническое общество строителей Московский государственный строительный университет

ВНИИСТРОМ им. П.П. Будникова Научно-исследовательский институт строительной физики ГУП «НИИМосстрой»

Пятая Международная конференция

«Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий»

Конференция посвящена 125-летию со дня рождения П.П. Будникова Тематика конференции:

■ технический прогресс в области гипсовых материалов и изделий (исследования, производство и применение)

■ ангидритовые вяжущие

■ гипсовые материалы в малоэтажном строительстве

■ привлекательность и механизмы инноваций в гипсовой отрасли

■ современное оборудование для производства гипсовых вяжущих, материалов и изделий на их основе

■ лаборатории, менеджмент качества, экологический менеджмент и их роль в обеспечении качества и долговечности гипсовых материалов

■ нормативно-техническая документация в соответствии с современными требованиями

■ обучение и переподготовка специалистов в области производства и применения гипсовых материалов и изделий

В рамках конференции состоится:

• годовое собрание членов Российской гипсовой ассоциации

•тематическая производственная экскурсия на ОАО «Камско-Устьинский гипсовый рудник»

Генеральный информационный спонсор: журнал

С троите льные Материалы

■f: ■ научно-технический и производственный журнал www.rifsm.ru

¿U!' ® март 2010 93

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.