Гранулы пенополистирола: характеристики, плюсы и минусы, область применения

Многофункциональный материал пенополистирол в гранулах

Исходная форма пенополистирола – гранулы. Они могут использоваться для формования изделий – плиты, листа, пленки – или применяться в исходном виде. Гранулы пенополистирола очень легки, текучи, имеют небольшие размеры и обладают превосходными теплоизоляционными свойствами.

  1. Особенности и свойства гранул пенополистирола
  2. Достоинства и недостатки
  3. Формы выпуска
  4. В сыпучем виде
  5. В формованных изделиях
  6. Область применения
  7. Популярные производители

Особенности и свойства гранул пенополистирола

Гранулы пенополистирола по большей части состоят из воздуха, поэтому хорошо удерживают тепло

Сырьем для гранул служит стирол и его сополимеры. Сам по себе материал тоже является теплоизолятором, но не столь выдающимся. Но если насытить расплав полимера газом и добавить вспениватель, частицы полистирола расширяются в объеме, заполняются воздухом и образуют легкие, не связанные друг с другом гранулы.

Частицы имеют правильную сферическую форму. Размеры колеблются от 1 до 8 мм. Мелкие частицы используют для набивки игрушек, крупные для теплоизоляции. Поверхность гранул гладкая и плотная. Они слабо сцепляются между собой и в объеме обладают таким свойством, как текучесть.

Гранулы можно получить и другим способом. Твердый пенополистирол дробят до исходных частиц. При этом часть гранул разрушается, часть деформируется. Полученный материал называют дробленой крошкой или дробленкой. Характеристики его хуже: при нарушении целостности сферы материал сильнее впитывает воду, содержит меньше воздуха, поэтому хуже сберегает тепло.

Гранулированный пенополистирол, обладая всеми качествами плитного, имеет некоторые особенности. Связаны они с сыпучестью материала:

  • Звукоизоляционные свойства – между частицами нет жестких связей, материал не может отражать звук, так как имеет нестабильную структуру. Кроме того, при свободной насыпке между гранулами остаются воздушные полости разной величины и формы, что тоже способствует поглощению шума.
  • Сферы, заполненные газом, обладают упругостью. При механическом воздействии они меняют форму и восстанавливают ее после исчезновения нагрузки.
  • Сыпучий пенополистирол может принять любую форму, изменять ее под давлением и восстанавливать. Это свойство широко используется в мебелестроении. Гранулированный легкий пенополистирол используют для набивки подушек, стульев, кресел, и для изготовления бескаркасной мебели.
  • Плотность гранул совпадает с плотностью получаемого из них плиточного материала. Закономерность такая же: чем выше плотность, тем тяжелее материал, тем он прочнее и тем меньше впитывает влагу. Однако с повышением плотности снижаются теплоизоляционные качества, поэтому слишком прочный полистирол не выпускают.

Еще один показатель гранулированного пенополистирола – насыпная плотность, от 8 до 40 кг/куб м. Чем меньше в размерах гранулы и чем они плотнее, тем выше этот параметр.

Достоинства и недостатки

Внутренняя структура гранул пенополистирола

Гранулированный вспененный полистирол обладает преимуществами собственно полимера и структуры смеси. Наиболее важны следующие:

  • Полистирольные гранулы включают многочисленные поры, заполненные воздухом. По уровню теплоизоляции материал превышает показатели бетона в 30 раз, пустотелого глиняного кирпича – в 7 раз. Так как гранулы имеют сферическую форму, они не плотно прилегают друг к другу – между самими частицами тоже формируются полости, заполненные воздухом. Полистирольные гранулы увеличивают теплоизоляционные качества даже при добавлении их в бетон.
  • Полимер не подвержен плесени и грибкам. Для грызунов он тоже не представляет интереса.
  • Гранулированный пенополистирол химически инертен, не разрушается под действием бытовой химии.
  • Оболочка гранул достаточно плотна, они не набухают и не впитывают воду. Сыпучий пенополистирол высыхает при не слишком обильном смачивании водой.

Один из недостатков пенополистирола — горючесть

Недостатки полистирола присущи всем органическим полимерным материалам:

  • Полимер горюч, поэтому его разрешается использовать только для наружной изоляции или в качестве наполнителя внутри стен. Самозатухающий материал применяют и для внутренних работ: здесь полимер затухает, если его извлекают из очага горения.
  • При горении пенополистирол выделяет отравляющие вещества. Это опасно.

Гранулированный пенополистирол выпускают разной плотности. Прочность, теплоизоляционные свойства зависят от этого показателя.

Формы выпуска

Исходное сырье – полистирол, обладает небольшой плотностью, в пределах 1060 кг/куб м. Однако вспененный вариант имеет еще меньшую плотность, поэтому его используют в основном для утепления. Предлагают его в 2 формах.

В сыпучем виде

Формы выпуска пенополистирола — в гранулах и плитах

При обработке полимера газом и вспенивателем получают сферические частицы с очень низкой плотностью. Гранулы остужаются и высушиваются, а затем пакуются в мешки. По размерам частицы делят на фракции. Для разных целей требуются гранулы разного диаметра.

В формованных изделиях

Основой его служит тот же полистирол в круглых гранулах. Готовые частицы не сушат, а переправляют в форму, где под действием температуры или температуры и давления они спекаются, образуя единое целое. Ячеистая структура при этом сохраняется.

Такой вариант удобнее при наружной теплоизоляции. Также из плит можно вырезать сложные формы для утепления каких-либо конструкций.

Область применения

Полистиролбетон — смесь пенопластовой крошки и цемента для стяжки пола

Гранулированный пенополистирол применяют в самых разных областях:

  • Теплоизоляция – чаще всего гранулы насыпают в полости между стенами. Также с их помощью утепляют фундамент, полы, чердаки.
  • При изготовлении пенополистиролбетона в бетонный раствор добавляют пенопластовую крошку. Такой материал лучше сохраняет тепло.
  • При строительстве понтонов полости заполняют полистирольной крошкой.
  • В очистных сооружениях гранулы выполняют роль абсорбента и очищают жидкости.
  • Частицы используются как наполнитель каркасной и бескаркасной мебели.
  • Применяют материал и в сфере дизайна. Из крошки изготавливают искусственный снег.

Для внутренних теплоизоляционных работ допускается применять только самозатухающий пенополистирол.

Популярные производители

Гранулированный пенополистирол предлагает множество изготовителей:

  • ООО «Энергопроммашина» из Екатеринбурга – изготавливает самые разные марки полистирола. Цена 1 куб. м. от 1100 р.
  • Компания «Снабжение Логистика Строительство» предлагает пенополистирол, фасованный в упаковках объемом в 0,6 куб. м. за 830 р.
  • ООО «Завод Пластром» производит самозатухающий пенопласт за 2000 р. за 1 куб. м.
  • ООО «Теплый Дом» в Оренбурге выпускает дробленку за 1100 р. за 1 куб. м.

Приобрести материал не составляет труда. Стоимость его несколько выше в крупных городах. Более существенно на цене сказывается марка, плотность, фракция, обработка антипиренами.

Утеплитель пенополистирол – технические характеристики и нюансы применения

Выбираете энергоэффективные решения?

Обратите внимание на геотермальные тепловые насосы FORUMHOUSE

Геотермальный тепловой насос EU (старт/стоп)

Геотермальный тепловой насос IQ (псевдоинвертор)

Геотермальный тепловой насос IQ (инвертор)

Статья подготовлена при участии специалистов Ассоциации производителей и поставщиков пенополистирола

Рынок теплоизоляционных материалов представлен различными категориями, что значительно упрощает выбор подходящего утеплителя для конкретных задач. Один из самых востребованных в частной сфере изоляторов – пенополистирол, его популярность объясняется как высокими техническими характеристиками, так и доступностью. Тем не менее, вокруг него не утихают баталии между сторонниками и противниками, человеку, далекому от строительства, достаточно сложно разобраться, какие из свойств утеплителя реальные, а какие из разряда «страшилок». Мы попробуем облегчить задачу новичкам, да и более опытным умельцам нашего портала будет нелишне освежить информацию. А помогут отделить «зерна от плевел» специалисты Ассоциации производителей и поставщиков пенополистирола.

  • Что собой представляет пенополистирол.
  • Основные характеристики пенополистирола.
  • Сфера применения пенополистирола.

Что собой представляет пенополистирол

Зачастую пенополистирол (ППС) называют пенопластом, что вполне оправдано, так как пенопласт – это общее понятие, объединяющее группу вспененных пластических масс (полимеров), к которой и относится ППС.

Пенополистирол – жесткий материал с ячеистой структурой, полученный путем спекания гранул, получаемых из суспензионного вспенивающегося полистирола беспрессовым способом. В России пенополистирол имеет ряд других, широко употребляемых названий: пенопласт, ПСБ – С, вспененный полистирол. В других странах для его обозначения используется аббревиатура EPS (expanded polystyrene). При этом необходимо различать белый вспененный пенополистирол и цветной экструдированный пенополистирол (XPS), который имеет другую структуру, свойства и, собственно, другой способ производства.

ППС выпускается в виде плит различной плотности и толщины, сформованных из гранул одной фракции, однородного белого цвета без характерного химического запаха.

Если разломить плиту, линия отрыва должна проходить не только по границе спекания гранул, но и непосредственно через них.

Основные характеристики ППС

Так как ППС на 98 % состоит из воздуха и только на 2 % из оболочек вспененного полистирола, его главной характеристикой является минимальная теплопроводность – 0,032-0,034 Вт/(м·С). Кроме того, плиты паропроницаемы, но влагостойки, так как даже при полном погружении практически не впитывают воду. То есть, материал достаточно хорошо проводит пар, но не накапливает влагу, в отличие от некоторых других теплоизоляторов.

К отличной теплопроводности, паропроницаемости и влагостойкости стоит добавить устойчивость плит к биологическим поражениям.

Пенополистирол биологически нейтрален, это значит, что плесень и грибок не размножаются на поверхности вспененного полистирола, что доказано многочисленными исследованиями.

Не менее значим и большой срок службы с сохранением характеристик даже в суровых условиях применения.

Пенополистирол был подвергнут пятидесяти циклам замораживания/размораживания в четырехпроцентном растворе хлорида натрия. Раствор соли обеспечивал жесткие условия испытания. По результатам тестов не выявлено никакого влияния на целостность структуры. Сейчас блоки из пенополистирола широко используются в Норвегии для устройства дорог, тоннелей и искусственных насыпей. Наши же исследователи провели испытания с большим количеством циклов и прогнозируют долговечность пенополистирола не менее 100 лет.

Но кроме внешних воздействий, в процессе эксплуатации материал может подвергаться и другим угрозам, одна из них, волнующая наших умельцев – мыши.

Хотелось бы затронуть тему с мышами и пенопластом – слышал, что после посещения пенопласта мышами от него остается труха, правда ли это?

Что касается грызунов, то питательной ценности ППС для них не представляет, однако они могут в нем завестись, как и в любом другом теплоизоляционном материале. Поэтому необходимо выполнять мероприятия, ограничивающие грызунам доступ к утеплителю, и закрывать поверхность облицовочными слоями. Кроме того, мыши и крысы – это вопрос не строительного характера, а скорее гигиенического.

По поводу экологичности производных полистирола баталии не утихают с момента начала производства и по сей день: одни считают материал абсолютно безвредным и экологичным утеплителем, другие – настоящей миной замедленного действия. А истина, как обычно, посредине.

Ранее считалось, что все полимеры весь свой жизненный цикл эксплуатации выделяют вредные вещества, так как процесс полимеризации нельзя довести до конца на 100% молекулах. Это все от того, что когда все в Европе занимались в середине прошлого века химией, мы занимались «кукурузой». Современные технологии и оборудование мирового уровня (зарубежные линии) давно решили эту проблему. На заводе СИБУРа в Перми стоит лучшее по мировым меркам оборудование, применяется передовая на сегодня технология. В процессе сушки выводятся все не связанные в цепочки молекулы стирола. В процессе эксплуатации если он и выделяет что, то, конечно, в пределах, допустимых санитарными нормами. По нашим испытаниям в кубе изделия из пенополистирола менее 0.002 мг стирола (что соответствует нормам ПДК).

Мало кто знает, но стирол находится в таких распространенных продуктах, как орехи и клубника. Во всем мире упаковка из ППС очень востребована – рыбные ящики, стаканчики под горячее, лотки под мясо и т.д.

Еще один из важнейших параметров – горючесть, так как от пожара никто не застрахован, но желательно обойтись без трагических последствий. Пользователей волнует не только горючесть ППС, но и дымообразующая способность.

ППС – горючий материал (Г3), но он не поддерживает горения, так как содержит антипирены. То есть, если поднести горелку и убрать, то максимум через 4 секунды он потухнет. Это при испытаниях. А если пожар, как на заводе ЗИЛ, где горел металл, и температура зашкаливала за 1000⁰С, то сгорит абсолютно все. При горении ППС выделяется углекислый и угарный газы, те же самые, что и при горении дерева. Суть в том, что это количество дыма гораздо меньше, так как плотность ППС в среднем 15 кг/м³, что меньше, чем у других материалов. Но скорость дымообразования выше, чем у того же дерева, поэтому его никогда не применяют в открытых конструкциях. ППС закрывают штукатурным слоем. Например, фасадная система с пенополистиролом и фасадная система с минеральной ватой имеют один класс пожарной опасности – К0.

Пенополистирол

Пенополистирол — это материал белого цвета, используемый для теплоизоляции. Он на 90% состоит из воздуха, который находится в микроскопических клетках-капсулах с очень тонкими стенками. Их масса и представляет собой вспененный полистиролом. В состязании с иными теплоизоляционными материалами пенополистирол показывает отличные результаты по многим параметрам безопасности — пенополистирол используется даже для упаковки продуктов питания.

Пенополистирол

  1. Технология производства
  2. Суспензионная полимеризация
  3. Полимеризация в массе
  4. Пенополистирол: основные свойства
  5. Теплопроводность
  6. Водонепроницаемость
  7. Устойчивость к химическим и биологическим факторам
  8. Прочность
  9. Звукоизоляций
  10. Долговечность
  11. Устойчивость к горению
  12. Распространенные виды пенополистирола:
  13. Области применения
  14. Плюсы и минусы

Технология производства

Для всех типов изоляции из полистирола сырьем является гранулированный полистирол. Химически активный агент вспенивания применяется, чтобы образовывались своеобразные ячейки.

Весь технологический процесс изготовления имеет такие поочередные этапы:

  1. В специальный бункер засыпается пенополистирол в виде гранул. Там пенополистирол (гранулы) раздувается и становится шарообразным штучным материалом. Если надо получить теплоизолятор меньшей плотности, но вспенивание повторяется несколько раз. С каждым повторением размер шариков становится больше, а фактическая удельная масса материала уменьшается.
  2. Вспененные гранулы помещаются в специальный бункер, где они находятся от 12 до 24 часов. За это время давление в шариках стабилизируется. Если пенополистирол производят методом суспензионной полимеризации, то на этом этапе также проводится сушка шариков.
  3. После окончания и выдержки этих технологических процессов, шарики помещают в формовочный агрегат. В нем формируется пенополистирольный блок под действием горячего воздуха. Гранулы склеиваются друг с другом, потому что зажаты в специальной форме. Только после охлаждения пенополистирол извлекается из пресс-формы.
  4. Завершающий этап — резка готового материала по заданному размеру. Потому что формы, как правило, имеют внушительные размеры. Но перед этой резкой пенополистирол (блок) хранится в покое в течение суток. Потому что под воздействием пара в блоке собирается влага, которая может помешать резке (будут образовываться надломы и вмятины).

Оборудование для производства пенополистирола

Это важно! Всего есть два основных метода, как производят пенополистирол: суспензионная полимеризация и поляризация в массе.

Суспензионная полимеризация

В первом случае процесс базируется на неспособности воды растворять виниловые полимеры. На этапе вспенивания гранулы засыпаются в автоклавы, заполненные деминерализованной водой. Гранулы находятся под постоянным давлением и равномерным подъемом температуры. Вспененный пенополистирол извлекается вместе с водой, и уже в центрифуге отделяется от нее, после чего проходит стадию сушки.

Постоянное промешивание гранул полимера внутри реактора является основным преимуществом данной технологии производства. За счет этого идет эффективное распределение и отвод тепла, что в будущем увеличивает время, в течении которого пенополистирол можно хранить без ущерба для его структуры.

Полимеризация в массе

Когда пенополистирол производится таким способом, вода не используется. Процесс проходит при высоких температурах. Когда расплавлено 80-90% исходного стирола, полимеризация считается завершенной. Возможность отвода тепла при таком производстве отсутствует. Полистирол имеет меньший срок хранения.

Пенополистирол: основные свойства

Теплопроводность

Пенополистирол способствует сохранению тепла, потому что начинка этого материала — воздух. Он имеет маленькие показатели теплопроводности. Конкретные цифры будут в разы ниже, чем, к примеру, у дерева, керамзита или кирпича, других строительных материалов.

Такой показатель теплопроводности является залогом хорошего уровня энергосбережения. Полистирол, используемый в процессе строительства, позволяет при эксплуатации здания значительно экономить на отопление. Пенополистирол используется также для защиты трубопроводов от промерзания, что увеличивает их срок эксплуатации.

Водонепроницаемость

По структуре пенополистирол является гигроскопичным материалом, а значит, он не впитывает в воду, не растворяется в ней и не набухает при взаимодействии с влагой. Но при капиллярной диффузии вода может проникать в полости между гранулами (хотя, ее количество будет незначительным, около 1,5% по отношению к общему весовому объему плиты). Этот же механизм позволяет выводить влагу из описываемого материала с сохранением всех свойств, которым обладает пенополистирол.

Если соблюдать правила укладки пенополистирола при строительстве, то можно избежать возникновения конденсата в будущем. Устойчивость к влиянию влаги позволяет использовать пенополистирол для утепления фундаментальных конструкций.

Устойчивость к химическим и биологическим факторам

На воздействие большинства бытовых химических веществ пенополистирол не реагирует. К примеру, при длительном взаимодействии с солевыми растворами полистирол сохранит все свои первоначальные свойства. То же касается использования мыла и отбеливающих веществ, даже хлорной воды. Кислоты (за исключением уксусной, концентрированной азотной кислоты) негативного влияния на пенополистирол не оказывают.

Воздействию микроорганизмов пенополистирол не подвержен, он не станет средой для развития грибков и не «позволит» на себе расти плесени.

Прочность

Пенополистирол имеет относительно небольшую прочность. Но к плюсам материала относится высокая прочность на сгиб и сжатие. Данный показатель во многом зависит от толщины плиты и то того, насколько правильно пенополистирол уложен.

Звукоизоляций

Пенополистирол может поглощать шум и преобразовывать звуковую энергию в тепловую энергию. Пенополистирол обладает отличными звукоизоляционными качествами, которые обеспечивает ячеистая структура. Чтобы обеспечить хорошую звуковую изоляцию в помещение достаточно использовать плиту толщиной всего 2-3 сантиметра.

Долговечность

Если правильно использовать пенополистирол, то плиты сохранят физические качества в течение длительного времени. Они способы долго сохранять свою форму, механические и теплофизические свойства.

Это интересно! Минимальный температурный предел для материала составляет минус 180 градусов Цельсия, а максимальный — плюс 80 градусов Цельсия.

Устойчивость к горению

Пенополистирол подвержен горению. Но процесс горения не будет поддерживаться, если отсутствует прямое соприкосновение материала с пламенем. Загоревший ся материал без очага пламени просто потухнет за несколько секунд.

Из средних температурных показателей понятно, что пенополистирол устойчив к высоким температурам. Самовозгорание плит происходит при температуре в плюс 491 градусов Цельсия. Это в два с половиной раза больше, чем температура возгорания бумаги и почти в два раза больше, чем температура возгорания древесины.

Распространенные виды пенополистирола:

  • Полистирольные пенопласты (могут быт беспрессовыми или прессовыми). Беспрессовой пенопласт представляют себе многие, потому что именно в него упаковывают телевизоры, холодильники и другую технику. Из-за большого расстояния между гранулами в материал этого вида может проникать влага.

Прессовой пенополистирол по теплоизоляционным и внешним свойствам мало отличается. Но за счет того, что гранулы крепче сцеплены, его сложнее сломать или раскрошить.

  • Экструдированный пенополистирол. Имеют мягкую и однородную ячеистую структуру. Состоит из закрытых ячеек, поэтому считается лучшим видом полистирольных пластмасс.

Области применения

Отличные теплоизоляционные и звукоизоляционные свойств, простота в обработке и переработке, а также доступная стоимость делают пенополистирол распространенным материалом для многих сфер деятельности человека. Часто пенополистирол применяется для упаковки товаров и оборудования, продуктов питания. Также из него производят одноразовую посуду, гасители энергии в автомобильной промышленности и даже объемную наружную рекламу.

Часто пенополистирол используются для термоизоляции холодильного оборудования в промышленности из-за угрозы пыления. Также пенополистирол применяют в термоизоляции дорожного полотна. Из него даже можно делать ульи!

Широкое распространение и применение описываемый материал получил в строительстве — его используют как конструкционный и теплоизоляционный материал. Чаще всего проводится именно наружное утепление частных домов, многоквартирных зданий или даже производственных помещений. Из-за некоторых особенностей материала для внутреннего утепления он не подходит (хотя при соблюдении определенных технических требований возможно и такое использование). За счет того, что данный строительный материал прост в монтаже, его могут использовать даже непрофессиональные строители при частном возведении или утеплении зданий.

Утепление частного дома пенополистиролом

Плюсы и минусы

К плюсам материала относятся все его свойства, которые подробно описаны в этой статье выше. Он не пропускает тепло и звук, является влагостойким материалом, устойчив ко многим химическим и биологическим компонентам. Но, как и все, что используется в строительстве, у данного вида пенопласта есть также свои минусы:

  • Стирол — основной компонент материала, может выделять вредные химические вещества. Поначалу они безвредны для человека, но, накапливаясь с годами, начинают повышать температуру в помещение (особенно, в сильную жару). Это сказывается на самочувствии жителей утепленного дома.
  • Может впитывать воду, хотя и в очень маленьких количествах. Скапливаясь годами, влага может постепенно разрушать материал.
  • Механическая прочность этого вида пенопласта невысока, поэтому при использовании его для укладки фундамента, к примеру, требуется дополнительная защита в виде специальных щитов.
  • При пожаре в продуктах сгорания содержится много ядовитых веществ. Но тут надо помнить, что этот пенопласт горит только при прямом контакте с огнем, если его нет, что очаг возгорания потухает самостоятельно.

Если знать все характеристики этого вида пластмассы, правильно применять ее в тех сферах, где это действительно оправдано, она принесет пользу и на «отлично» справиться с возложенными на нее задачами.

Не стоит забывать о возможных негативных последствиях использования данного материала, поэтому при принятии конечного решения всегда надо тщательно взвесить все «за» и «против».

Гранулированный пенополистирол: технические характеристики и сфера применения

  1. Особенности производства
  2. Разновидности
  3. Сфера применения
  4. Преимущества и недостатки
  5. Информация для выбора и работы

Ускоренное развитие химической промышленности позволило к концу ХХ века создать целый ряд полимерных материалов. Эти непривычные поначалу вещества были быстро оценены по достоинству.

Одним из таких материалов является гранулированный пенополистирол. Он заметно выделяется на фоне иных аналогов, имеет ряд особенностей и достоинств.

Особенности производства

Продукт под таким названием делают из наполняемой газом смеси, базовым компонентом которой является полистирол. В отдельных случаях технологи решают использовать дополнительные компоненты (полидихлорстирол либо полимонохлорстирол) в качестве замены.

Кроме основного действующего вещества на производстве в смесь вводят наполнители, повышающие пластичность, а также добавки, увеличивающие устойчивость к огню. Чтобы появился эффект пены, применяют легко кипящие углеродистые реактивы либо специальные газообразователи.

Гранулы вспененного полистирола имеют белый цвет. Шарики исходного сырья помещают в особый аппарат — предвспениватель. Там за счет корректировки нагрева и давления подаваемого реагента можно задавать те или иные характеристики получаемых листов.

Потом гранулы остужают и сушат. Из сушилки они поступают во временный бункер, представляющий собой полипропиленовый мешок. В этом резервуаре, проницаемом для воздуха, их выдерживают в течение 1-36 часов (время экспозиции определяется величиной фракции).

Далее проводят формовку. В блок-форме на гранулы действует пар в течение 60-180 секунд. Как результат, пенополистирол образует прямоугольные блоки. Важны поддерживаемые в ходе такой обработки температурно-влажностные показатели и давление: от них зависит консистенция готовых товаров. Сформированный блок оставляют остужаться в течение 10-40 минут, для ускорения этого процесса используют вакуумную технику.

Стабилизированные на площадке выдержки конструкции разрезают при помощи еще одной установки, в которой в роли ножей выступают нагретые проволочки.

Разновидности

Есть два основных подвида ее: первичный и повторный. Изначально гранулы полистирола разогревают при помощи:

  • жидкостей;
  • водяного пара;
  • воздуха.

При этом происходит увеличение размеров и преобразование плоской структуры в круглые шарики. Во втором варианте исходным пунктом становится пропуск отходов пенопластовых изделий через дробилки. Столь ровной и комфортной внешней формы добиться получается не всегда. Примерно треть всей вторичной продукции далека от окружности. Но никаких проблем в чисто практическом плане это не создает. Величина крошки колеблется от 0,1 до 0,8 см.

Производители обозначают это различными индексами. Самый малый пенополистирол имеет классификацию М-15, а наиболее крупная фракция указывается маркировкой М-50. Переходные размеры отмечают словом «Лайт» (к примеру, М-35 «Лайт»). В зависимости от величины меняются практические свойства материала, корректируется и его общая стоимость.

Решающее значение при выборе имеют такие параметры, как:

  • насыпная плотность;
  • прочность при сжатии;
  • уровень теплопроводности.

Сфера применения

Гранулированный пенополистирол нашел самое широкое применение в различных областях техники.

Самыми частыми вариантами являются:

  • наполнитель мебели и игрушек;
  • внутренняя теплозащита строительных конструкций;
  • гашение звука в ограждающих элементах;
  • приготовление полистиролбетона;
  • получение строительных смесей с пониженной теплопроводностью;
  • очищение канализационных стоков до санитарно необходимых показателей;
  • улучшение качества сельскохозяйственных земель;
  • рыбная ловля;
  • приготовление своими руками различных декоративных конструкций.

Преимущества и недостатки

Гранулированный пенополистирол обладает целым рядом привлекательных характеристик. Он превосходно удерживает тепло в заданном объеме или мешает его перегреву в летние месяцы. Наряду с этим свойством и гашением звуков гарантируются повышенная прочность и минимальное впитывание влаги в массу. По этим показателям материал далеко обходит признанные утеплители наподобие минеральной и экологической ваты, керамзита. Преимуществами при использовании пенополистирола в качестве утепляющего средства являются быстрый пропуск пара и стойкость к холоду.

Так как пенопластовые шарики насыщают специальными добавками, они полностью соответствуют классу огневой защиты Г1 (тяжело воспламеняемые материалы). При этом тщательно подобранный состав позволяет обеспечить и нулевую степень экологического риска. Все эти преимущества пенополистирола останутся неизменными в нормальных условиях минимум 50 лет. Но именно с «нормальными» условиями чаще всего и возникают проблемы.

Малейшее воздействие растворителей для лакокрасочных материалов, а также ультрафиолетовых лучей на открытом месте способны разрушить пенополистирол.

Информация для выбора и работы

По своим характеристикам пенополистирол М-15 недостаточно хорош для утепления строительных конструкций. Рекомендуется использовать для этой цели материал категории от М-25 и выше. Единственное исключение делается для бытовок, контейнеров и других хозяйственных, вспомогательных построек различного назначения.

Использовать М-15 недопустимо и там, где на материал может воздействовать значительная механическая нагрузка. Предел прочности на изгиб у пластика этой марки составляет не более 70 кПа.

Гранулированный материал с величиной фракции 1, 2 мм и любой другой после сжатия на 10% по стандарту обязан восстанавливаться практически к исходной форме. Предел остаточной деформации после испытаний по стандартной программе не может превышать 2%. Чем плотнее гранулы, тем выше допустимое сжатие, это позволяет подобрать идеальное решение для конкретного случая. Пенополистирол можно использовать для утепления стен и кровельных конструкций. В качестве добавки к бетону рекомендовано его применение для напольной стяжки.

Добавки других вяжущих веществ особо не нужны, их используют только для приготовления полистиролбетона. Окрасить пенополистирол не составляет труда, он хорошо тормозит электрический ток. Потому его можно монтировать вплотную к домашней проводке. Поглощение воды относительно невелико, при этом склеить листы или приклеить их к основанию не составляет труда.

Недопустимо применять этот материал там, где может возникать температура более 200 градусов, она быстро приведет к разрушению конструкций и деталей.

При получении теплого цементного раствора соотношение между пенополистиролом и сухим цементом по объему составляет 1: 1. При приготовлении такой смеси нужно добавлять только воду. Нет никакой необходимости в использовании песка.

Работать с гранулами при строительстве и ремонте нужно аккуратно ввиду их легкого веса. Малейшее движение воздуха приводит к моментальному разлету материала по всему помещению. Потому следует закрывать все окна и двери, нельзя включать вентилятор и кондиционер, не стоит совершать резких движений. При приготовлении не пенополистирол кладут в раствор, а наоборот (раствор добавляют в емкость с гранулами).

Особенностями пенополистирола являются:

  • отсутствие посторонних запахов;
  • исключение токсичных выбросов;
  • обработка без возникновения пыли;
  • устойчивость к пресной и соленой воде, гипсу, спиртам, строительной краске;
  • невосприимчивость к действию битума, удобрений, смазочных масел на основе силикона;
  • невозможность образования грибковых и бактериальных колоний;
  • исключение риска поедания насекомыми.

Сбережение тепла и гашение звука обеспечивается потому, что в гранулах содержится масса микроскопических ячеек с тонкими стенками. Площадь контакта с воздухом оказывается огромной, если сравнивать пенополистирол с другими материалами похожего назначения. Пенополистирол самовозгорается только при 491 градусе тепла, что намного лучше, чем при использовании дерева. Плита, которая 4 секунды не подвергается действию открытого пламени, затухает сама (не поддерживая горение). То, что материал не впитывает воду, позволяет не опасаться разбухания материала.

Чтобы утеплить кафельный, паркетный или дощатый пол, требуется использовать пенополистирольные гранулы плотностью 300 кг на 1 куб. м.

В качестве утепляющей основы для гидроизоляции кровельных конструкций применяют материал плотностью до 200 кг на м³, потому что каждый кг усложняет работу строителей. Полистиролбетонные смеси можно укладывать даже на неровные поверхности, при этом давление на перекрытия возрастает лишь незначительно. Раствор кладут после подготовки основания и очищения его от малейших загрязнений. Внизу должна быть непроницаемая для пара оболочка (чаще всего ставят пленку из полиэтилена высокого давления).

Больше информации о гранулированном пенополистироле вы узнаете из следующего видео.

Что такое гранулированный пенополистирол? Обзор

Пенополистирол – один из видов пенопластов – веществ, образованных вспучиванием гранул под воздействием высоких температур. Проще говоря – при нагревании частичек полимера газ, входящий в состав гранул, сильно расширяется и заставляет их «расти» (так же, как «растет», например, дрожжевое тесто), увеличиваясь в объеме (в 10-30 раз). Получающиеся в результате легкие шарики имеют ячеистую структуру, и на 90 % состоят из воздуха.

Такой состав частичек придает в общей массе всему материалу уникальные полезные свойства:

1. низкая теплопроводность (пенополистирол в 30 раз «теплее» бетона, в 7 раз – керамического пустотелого кирпича);

2. безопасность (не токсичен, не является питательной средой для живых организмов, не имеет запаха, не вызывает аллергию);

3. высокие эксплуатационные характеристики (материал сохраняет свои свойства в диапазоне температур от -180 до +95°C, по данным лабораторных испытаний, проведенных НИИСФ РААСН, срок жизни изделий из пенополистирола – не менее 80 лет);

4. малый вес (один кубометр пенополистирола популярной марки ПСБ-С-15 весит 15 кг, а один кубометр фанеры – более полутонны).

Пенополистирол выпускается в готовых формованных изделиях и в сыпучем виде. В первом случае перед нагреванием сырье засыпают в емкость, во втором – оставляют тонкий слой свободно лежащих частиц. В результате вспучивания россыпи частичек полистирола получается множество легких не связанных друг с другом гранул – сфер диаметром от 1 до 8 мм с плотной гладкой поверхностью. Их называют гранулированным пенополистиролом или пенополистирольной крошкой.

Гранулы получают и другим способом: при вторичной переработке твердого пенополистирола его дробят до исходных частиц, возвращая в сыпучее состояние, часть сфер при этом разрушается. Такая смесь, называемая дробленой пенопластовой крошкой (или «дробленкой») обычно ниже качеством, чем первичный материал, и используется в основном как наполнитель при изготовлении полистиролбетона и как утеплитель в строительстве.

Обладая всеми плюсами пенополистирола, гранулированный пенопласт, как сыпучее, имеет дополнительное свойство: он способен принять форму любой емкости, в которую его поместили, а внешний вид и структура частичек придают ему иные полезные качества:

1. отличные звукоизоляционные характеристики. Ячеистая структура частиц пенопласта, их эластичность, отсутствие жестких связей значительно снижают проводимость звуковых колебаний;

2. упругость. Заполненные газом гранулы, как мячи, при сдавливании быстро восстанавливают прежнюю форму;

3. воздухопроницаемость. Рассыпной пенополистирол, в отличие от формованных твердых изделий способен «дышать», обеспечивая достаточный воздухообмен окружающего пространства;

4. влаго- и морозостойкость. Благодаря гладкой оболочке сфер, вспененный полистирол в сыпучем состоянии практически не впитывает влагу и по морозостойкости соответствует маркам F25-F150;

5. экономичность. Пенопластовая крошка – недорогой материал: купить ее может человек с любым достатком; добавление пенопласта в бетоны снижает их стоимость, не ухудшая теплофизических характеристик, а использование как высокоэффективного утеплителя позволяет экономить на обогреве помещений.

Особенности ППС

У пенопласта такого типа выделяют следующие основные характеристики: плотность вещества гранул и их размеры, а также его горючесть. Обязательных требований, предъявляемых к его маркировке ГОСТами или иными нормативными документами, нет. Пенополистирол в гранулах обычно маркируют по типу его твердого «собрата»: например, «гранулы ПСБ-С-15» означает, что вещество, из которого изготовлены сферы – это пенополистирол самозатухающий (огнестойкий) плотностью до 15 кг/м3.

Чем больше плотность пенополистирола, тем больше его удельный вес, но и тем выше прочность и меньше водопоглощение. В производстве и быту по большей части применяют крошку с плотностью 15-50 кг/м3. Иные варианты встречаются редко: слишком низкая плотность делает частицы хрупкими, а слишком высокая увеличивает общую массу и повышает теплопроводность. Иногда при определении характеристик продукта указывают насыпную плотность, которая варьируется в пределах от 8 до 40 кг/м3: чем плотнее и меньше гранулы, тем выше насыпная плотность всей смеси.

В зависимости от технологии и крупности частиц сырья получающиеся в результате сферы могут иметь диаметр от 1 до 8 мм. Чаще всего мелкие гранулы используют для набивки игрушек, более крупные – в мебельном производстве и строительстве.

Пенополистирол легкогорюч (относится к группам Г3-Г4) и это свойство ограничивает область его применения: например, в качестве засыпного утеплителя зданий вспененный полимер разрешается использовать только во внутренних слоях стен, исключая его контакт с воздухом. Добавка антипирена делает гранулы пенопласта огнестойкими, повышая группу до Г2. Такой сорт называют самозатухающим (в маркировку добавляют литеру «С»): при извлечении из пламени горение прекращается спустя четыре секунды.

1. При производстве полистиролбетона – стройматериала с высокими тепло и звукоизоляционными свойствами; в иных самозастывающих смесях, растворах.

2. В качестве тепло- и звукоизолирующего внутреннего слоя ограждающих конструкций; наполнителя с низкой теплопроводностью при устройстве цементно-песчаных стяжек; для термоизоляции труб, фундаментов и кровель.

3. В роли упругого элемента при изготовлении амортизирующих слоев.

4. В смесях для декоративной отделки стен.

В других производственных сферах:

  • заполнение полостей плавучих объектов: понтонов, лодок, пристаней;
  • в качестве «начинки» модной бескаркасной мебели: кресел, диванов, пуфов;
  • для набивки мягких игрушек;
  • в роли амортизатора и заполнителя пустот в коробках при транспортировке хрупких предметов.

Купить гранулы пенополистирола можно практически на любом стройрынке. Причем цена вполне демократическая. В крупных городах пенополистирольную крошку (в небольших фасовках) можно приобрести в строительных и хозяйственных супермаркетах, у производителей бескаркасной мебели.

Стоимость гранулированного пенополистирола определяется характеристиками сырья, объемом единицы товара и условиями оплаты и доставки. Географически существенных различий в его стоимости нет: цена на материал несколько выше в Москве и северных районах (из-за особенностей транспортировки).

Вся правда о пенополистироле: характеристики, плюсы и минусы, степень горючести и безопасности

Насколько безопасен пенополистирол и для каких работ его можно использовать. Самые важные характеристики материала, его сравнение с минеральной ватой, важные нюансы применения.

В обиходе пенополистирол чаще всего встречается именно под названием «пенопласт», но на самом деле это всего лишь одна из его разновидностей. Материал имеет достаточно неплохие характеристики в плане теплоизоляции. Но перед выбором его в качестве утеплителя стоит подробнее изучить и другие свойства. Это поможет понять, почему пенополистирол считают одним из лучших в области теплоизоляционных работ.

Что такое пенополистирол и важные характеристики материала

Под пенополистиролом понимают газонаполненный материал, в основе которого находится полистирол, его производные и сополимеры стирола. Продукт производят путем вспенивания расплавленной полимерной массы, состоящей из гранул стирола, низкокипящей углеводородной жидкостью – пентаном, изопентаном или дихлорметаном. В конце материал формуют для получения плит, в которых и выпускается готовая продукция.

В каких цветах выпускается пенопласт

Основная форма выпуска – листы размерами 1000х1000, 1000х1200, 2000х1000, 2000х1200 мм. Толщина варьируется в пределах 20-100 мм. Пенополистирол имеет ячеистую структуру. Твердое вещество в ней занимает всего 2%, тогда как на пустоты отводится 98%. Они представляют собой миниатюрные полистирольные камеры (ячейки) с воздухом внутри. Именно они обеспечивают водонепроницаемость материала. Среди прочих характеристик пенополистирола стоит отметить:

  • Паропроницаемость – составляет 0,05 мг/м·год·Па (практически паронепроницаем). В экструдированный пенополистирол пар не проникает совсем, поскольку материал не разрезают – его выпускают из экструдера уже в виде готовых плит.
  • Плотность – 10-50 кг/м3. По ней определяются марки материала – по ГОСТ-15588-86 выделяют пенополистирол 15, 25, 35 и 50.
  • Прочность статического изгиба – 0,02-0,2 кг/см2.
  • Теплопроводность – λ = 0,028-0,038 Вт/м·К. Чем больше плотность пенопласта, тем выше степень теплоизоляции.
  • Суточное водопоглощение по объему – до 2%. Плотный пенополистирол, изготовленный методом экструзии и вовсе практически не впитывает воду – он вбирает в 10 раз меньше, чем обычный пенополистирол.

Обратите внимание: для теплого пола оптимально использовать фольгированный пенополистирол. Он значительно повышает изоляционные свойства материала.

Свойства пенополистирола обусловлены его структурой

Виды пенополистирола и их обозначение

В обозначении продукта можно встретить разные буквы, по которым легко определить тип пенополистирола. Стандартно его маркируют так – «ПС». К ним в зависимости от марки продукции добавляются другие буквы и цифры. Существуют разные виды пенополистирола:

  • Беспрессовый (ПСБ, ПСБ-С – самозатухающий вид). При изготовлении не подвергается давлению. Гранулы полистирола просто высушивают при температуре 80 °C, после чего вспенивают. Так повторяют несколько раз, а затем оставляют продукт остывать. Он получается более сбитым, а за счет уменьшения объема использованного пентана – более дешевым.

  • Экструдированный (XPS, Extruded Polystyrene). Производится методом экструзии – пропускания через формующее отверстие. Его главное преимущество – абсолютная водонепроницаемость. На рынке известен под такими марками, как «Техноплекс», «Пеноплэкс», «ТехноНИКОЛЬ», URSA XPS. Из-за низкой паропроницаемости и горючести используется для утепления подземных сооружения и фасадов.

  • Прессовый (ПС). За счет прессования удается получить более плотный и прочный материал, хотя по степени теплоизоляции он ничем не отличается от беспрессового. Материал не получил широкого распространения, поскольку его производство сложнее и дороже.

  • Автоклавный. Производится американской компанией Dow Chemical Company, выпускается под общим названием Styrofoam.

Марки беспрессового пенополистирола – как выбрать нужную

Сегодня наиболее распространен беспрессовый пенополистирол. Выбирая, каким пенопластом выполнить теплоизоляцию, необходимо учесть его виды, которые выделяют по плотности:

  • ПСБ-15. Пенопласт с самым невысоким показателем плотности. Используется там, где от утеплителя не требуется особая механическая прочность, например, для теплоизоляции вагонов, мансарды или скатной кровли. Не подходит для внутренней прослойки наружных стен и фасадов капитальных жилых домов.
  • ПСБ-25. Считается самой популярной и даже универсальной маркой. Актуальна для изоляции фасадов, лоджий, стен, пола. Дополнительно может применяться как звукоизоляция.
  • ПСБ-35. Материал с уже повышенной плотностью, которая позволяет использовать его для изоляции подземных конструкций и фундамента. Еще одна сфера применения – изготовление сэндвич-панелей, а также создание несъемной опалубки из пенополистирола.
  • ПСБ-50. Марка с самой высокой плотностью, применяемая там, где есть строгие требования к механической прочности утеплителя. Это сооружение межэтажных перекрытий, строительство дорог в заболоченной местности, устройство полов в гараже или на промышленных объектах, в том числе холодильных помещений.

Разница характеристик перечисленных видов пенополистирольных плит представлена в таблице:

Показатель для сравнения разных марок плит

Плотность материала, кг/м3

Прочность на сжатие при 10% от линейной деформации, МПа

Прочность на изгиб, МПа

Теплопроводность при температуре 25±5 °C и нормальной относительной влажности, Вт/(м·К)

В чем плюсы пенополистирола

Одним из основных преимуществ пенопласта считается его невысокая стоимость по сравнению с другими видами утеплителей. Среди прочих плюсов можно отметить:

  • Биостойкость. Еще в 2004 году американские ученые провели ряд экспериментов, которые доказали, что плесень на пенополистироле жить не может.
  • Длительный срок службы. Составляет не менее 30 лет, но только при соблюдении технологии монтажа.
  • Легкий вес. Обеспечивает простоту транспортировки и монтажа, сокращает длительность работ по утеплению пенопластом.
  • Устойчивость к действию цемента, минеральных удобрений, гипса, битума.

Каковы недостатки пенополистирола

Даже при всех своих преимуществах пенопласт имеет несколько недостатков. Их очень важно учитывать при выборе данного материала в качестве теплоизоляции. К основным минусам относятся:

  • Ограниченная механическая плотность. Пенополистирол после монтажа необходимо защитить от внешних воздействий.
  • Практически полная паронепроницаемость. Это накладывает некоторые ограничения на применение материала в качестве утеплителя.
  • Подверженность воздействию солнечных лучей, атмосферных явлений (снега, дождя, ветра) и различных нитрокрасок, лакокрасочных покрытий, скипидара, олифы, ацетона. Они могут не только повредить, но и полностью растворить пенопласт.
  • Вредные выделения. Только что уложенный утеплитель пенополистирол еще будет некоторое время выделять стирол, поскольку на стадии производства нельзя добиться полной полимеризации. Пока она не завершится сама, стирол будет выделяться. Также при нагреве до отметки выше 80 °C происходит выделение вредных паров: бензола, оксида углерода, толуола, стирола.
  • Относительная огнестойкость. Пенополистирол относится к классам Г3-Г4, т. е. самым опасным. Он горит в области контакта с огнем. Ситуацию несколько исправляют антипирены, которые добавляют в полимерную массу при производстве. Такой пенополистирол имеет в маркировке букву «С», что означает «самозатухающий».

Пенополистирол или минеральная вата – что выбрать

При выборе между двумя материалами стоит брать в расчет 2 основные характеристики: теплопроводность и паропроницаемость. Они определяют требуемую толщину утеплителя, а также тот факт, будет ли на нем образовываться влага.

Паропроницаемость пенопласта – 0,05 мг/м·год·Па, т. е. материал очень плохо пропускает через себя пар. Это определяет некоторые особенности применения данного утеплителя.

  • С тяжелыми плотными материалами (бетоном, кирпичом).

К примеру, лист пенопласта толщиной 10 см будет иметь сопротивление паропроницанию 2 м2·ч·Па/мг, тогда как у стены из бетона толщиной 30 см (стандартная толщина стен панельного дома) этот параметр составит 10 м2·ч·Па/мг, а у кирпичной кладки средней толщины 38 см – 3,5 м2·ч·Па/мг. Таким образом, большая часть влаги будет конденсироваться не в пенопласте, а в бетоне или кирпиче, но благодаря их высокой теплоемкости и плотности роса в них конденсироваться не будет.

Сравнение толщины слоев с одной теплоизоляцией, но из разных материалов

  • С легкими пористыми материалами, в частности, с газобетонными блоками.

У газобетона стандартной ширины 30 см и пенопласта толщиной 10 см практически одинаковое сопротивление пару, но при этом газобетон имеет коэффициент паропроницаемости 0,2 мг/м·год·Па, что больше, чем у пенополистирола (0,05 мг/м·год·Па).

Кроме того, газобетонные блоки более легкие, чем бетон или кирпич. Из-за этого именно в газобетоне и будет задерживаться пар, а точнее – его будет задерживать там пенопласт. Все это может привести к серьезным проблемам, особенно при нахождении точки росы внутри стены.

Так в чем же разница между пенополистиролом и минеральной ватой

Описанные свойства пенополистирола накладывают ограничения на его применение в качестве утеплителя. Его нельзя совмещать с деревом и прочими «дышащими» материалами, поскольку он будет вызывать их прение.

Минеральная вата лишена такого недостатка – за счет высокой паропроницаемости (0,3 — 0,6 мг/м·год·Па) ее можно совмещать с любыми материалами. Минвата легко впитывает пар и так же легко с ним расстается. Но, работая с ней, очень важно соблюдать одно условие – утеплитель должен вентилироваться. Это необходимо, чтобы исключить намокание минваты, поскольку в таком случае коэффициент ее теплопроводности (0,045 – 0,055 Вт/м·К) значительно снижается. При качественной вентиляции вата просохнет, и вода из нее выйдет наружу.

Минеральная вата выпускается в форме плит и рулонов

Какие еще отличия стоит учесть при выборе между минеральной ватой и пенополистиролом:

В зависимости от плотности в 2-10 раз тяжелее пенопласта.

Очень легкий материал, практически не несет дополнительной нагрузки на конструкции.

Отличный уровень звукоизоляции.

Посредственная защита от звуков. Может только немного их приглушить.

Минвата по этому параметру похожа на большую мочалку – при контакте с водой она немедленно ее впитывает.

Очень низкое, а у экструдированных – нулевое.

Не рекомендована к применению для утепления:

  • внутренних стен;
  • подвалов и фундаментов;
  • перекрытий под стяжку.

Используется для трубопроводов, фигурных конструкций, крыш с деревянной стропильной системой.

Не рекомендован для утепления:

  • внутренних стен;
  • подвальных помещений изнутри;
  • фундаментов;
  • конструкций из пористых материалов и дерева.

В случае с древесиной может применяться, но только при исключении контакта дерева с боковой частью пенопласта.

Пенопластом можно утеплять стены из тяжелых материалов:

  • шлакоблоков,
  • бетона,
  • кирпича и пр.

Поверх пенопласт закрывают штукатурным слоем. Толщина не изолированного огнеупорного слоя штукатурки должна составлять не менее 5 мм для наружного утепления и не менее 2 см для внутреннего.

Как правильно выбрать пенополистирол

Выбирая такой утеплитель, важно правильно рассчитать его толщину. Здесь не действует правило «чем толще, тем лучше». При большой толщине из-за перепадов температуры внутри материал пойдет волнами и трещинами. В Европе даже действует ограничение – для утепления фасада дома не использовать пенополистирол толщиной более 3,5 см.

Но для получения более точной величины необходимо произвести теплотехнический расчет ограждающей конструкции. В этом поможет СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий». В целом, при выборе пенополистирола помогут следующие рекомендации:

  • Обязательно учитывайте плотность материала (от 25 до 50), поскольку от нее зависит прочность теплоизоляции.
  • Проверяйте, по каким стандартам изготовлен продукт. Если это ТУ, а не ГОСТ, то технология может быть другой.
  • Если возможно – перед покупкой отломите кусочек материала и посмотрите на его край. По линии разлома должны получиться правильные многогранники.
  • Отдавайте предпочтение известным производителям: «ТехноНИКОЛЬ», BASF, Styrochem, Nova Chemicals, Polimeri Europa и пр.

Выводы

Утепление дома пенопластом – экономичный и быстрый вариант создания качественной наружной теплоизоляции. Такой материал самый дешевый, легко режется обычным ножом, а еще почти не впитывает влагу и хорошо удерживает тепло. Но важно не забывать о его горючести и «боязни» солнечных лучей. Такой утеплитель должен быть надежно укрыт качественной штукатурной смесью на основе цемента. В таком случае он прослужит весь заявленный срок эксплуатации.

Источники постоянного тока: виды, характеристики, сферы применения

Постоянный ток существует только в замкнутой цепи и сохраняет свое направление и основные параметры неизменными во времени. Для его поддержания необходимо наличие постоянного напряжения. Это требование является неизменным для различных источников постоянного тока.

Источники постоянного электрического тока

Существует несколько основных видов источников энергии постоянного тока. Каждый из них основан на использовании разных физических принципов и используется в определенных условиях. К ним можно отнести следующие виды:

  • механические, превращающие механическую энергию вращения ротора в электрическую энергию;
  • тепловые, в которых в электрическую энергию преобразуется тепловая энергия;
  • химические, в которых в электрическую энергию преобразуется энергия, выделяющаяся в результате химического процесса;
  • световые, превращающие энергию солнечного света в электрическую энергию.

В основном электроэнергия вырабатывается электростанциями, от которых потребители получают не постоянный, а переменный ток, который затем преобразуется в постоянный. Но во многих сферах можно применять только тепловые, световые или химические источники постоянного электрического тока.

Тепловые источники

В этих источниках используется термоэлектрический эффект. Электрический ток в замкнутой цепи возникает благодаря разнице температур, контактирующих между собой, металлов или полупроводниковых структур. В месте контакта при нагреве возникает электродвижущая сила (термо-ЭДС). Электрический ток заряженных частиц направлен от нагретого участка в сторону холодного. Его величина пропорциональна разнице температур. В месте спая образуется термопара.

Приборы, которые для создания постоянного тока используют тепло, выделяющееся при распаде радиоактивных изотопных материалов, являются радиоизотопными термоэлектрическими генераторами.

Световые источники

Свойство полупроводников создавать ЭДС при попадании на них потока света используется при создании световых источников постоянного тока.

Объединение большого количества кремниевых структур позволяет создавать солнечные батареи. Небольшие электростанции, созданные на базе таких солнечных панелей, имеют на сегодняшний день КПД не более 15%.

Химические источники

Получение положительных и отрицательно заряженных частиц в химических источниках постоянного тока осуществляется за счет химических реакций. По классификации химических источников они делятся на 3 группы:

  • гальванические элементы, являющиеся первичными источниками ;
  • электрические аккумуляторные батареи (АКБ), или вторичные ХИТ;

*ХИТ – химические источники тока.

Гальванические элементы используют принцип действия, основанный на взаимодействии двух металлов через среду электролита. Вид и характеристики ХИТ зависят от выбранной пары металлов и состава электролита. Два металлических электрода источника тока по аналогии с прибором односторонней проводимости получили название анода (“+”) и катода (“-“).

Материалом для изготовления анода могут служить свинец, цинк, кадмий и другие. Катод изготавливают из оксида свинца, графита, оксида марганца, гидрооксида никеля. По составу электролита гальванические элементы разделяются на 3 вида:

  • солевые или “сухие”;
  • щелочные;
  • литиевые.

В элементах первых двух видов графито-марганцевый стержень (катод) помещен по оси цинкового цилиндрического стаканчика (анода). Свободное пространство между ними заполнено пастой на основе хлорида аммония (солевые) или гидрооксида калия (щелочные).

В литиевых элементах цинковый анод заменен щелочным литием, что привело к значительному увеличению продолжительности работы. Материал катода в них определяет выходное напряжение батарейки (1,5-3,7) В. Первичные ХИТ являются источниками одноразового действия. Его реагенты, расходующиеся в процессе работы, не подлежат восстановлению.

Аккумуляторы представляют собой устройства, в которых производится преобразование электрической энергии внешнего источника тока в химическую энергию при заряде и ее накопление. В процессе работы (разряд) происходит обратное преобразование – химическая энергия служит источником постоянного электрического тока.

К основным видам аккумуляторов относятся:

  • свинцово-кислотные;
  • никель-кадмиевые щелочные;
  • литий-ионные.

Для создания химических процессов набор пластин помещен в раствор электролита. В АКБ, созданных по современным технологиям, раствор представляет собой не жидкость, а гелиевый состав (GEL) или сотовые сепараторы, пропитанные электролитом и помещенные между свинцовыми пластинами (AGM).

Свинцово-кислотные и никель-кадмиевые щелочные аккумуляторы для работы в качестве источников постоянного тока для запуска двигателей автомобилей собирают из набора отдельных аккумуляторных элементов (“банок”). Каждая “банка” обеспечивает на своих клеммах напряжение 2,1 В. Соединенные последовательно 6 элементов и помещенные в ударопрочный корпус, имеют на выходных клеммах аккумулятора необходимые для запуска двигателя 12 В.

В литий-ионных аккумуляторах носителями электрического тока служат ионы лития. Они образуются на катоде, изготовленному из соли лития. Анод может быть изготовлен из графита или оксидов кобальта. Напряжение постоянного тока на выходе аккумулятора может варьироваться в пределах (3,0-4,2) В в зависимости от используемых материалов. Эти аккумуляторы имеют низкое значение тока саморазряда и допускают большое количество циклов заряд/разряд. Благодаря этому все современные гаджеты используют аккумуляторы этого вида.

Механические источники постоянного тока

Устройствами, преобразующими механическую энергию в электрическую, являются турбо и гидро генераторы. Они вырабатывают переменный электрический ток. Для основной части бытовых приборов источником постоянного тока выступают их блоки питания. В них производится преобразование переменного напряжения генератора в постоянное напряжение, необходимое для работы устройств. Эту задачу выполняют выпрямители, которые должны обеспечивать необходимую мощность источника постоянного тока для их нагрузки и постоянное значение выходного напряжения, не зависящее от потребляемого тока.

Блоки питания могут быть линейными и импульсными. Линейные блоки выполняются по разным схемам, основу которых составляют:

  • однополупериодые выпрямители;
  • двухполупериодные выпрямители.

В выпрямителях используется свойство полупроводниковых диодов пропускать ток только в одном направлении. Выпрямленное таким образом напряжение еще не является постоянным. Емкости последующих за выпрямителем конденсаторов сглаживающего фильтра при своем быстром заряде и медленном разряде поддерживают величину положительного однополярного напряжения на определенном значении. Его величина определяется трансформатором, получающим напряжение от генератора переменного тока. Для однофазного напряжения домашней сети 220 В 50 Гц его стальной сердечник имеет значительные размеры и вес.

Схемы однополупериодных содержат всего один полупроводниковый диод, пропускающий только одну полуволну синусоидального переменного входного напряжения.

Двухполупериодные выпрямители выполняются по мостовой схеме или по схеме с общей точкой. В последнем случае вторичная обмотка сетевого трансформатора имеет вывод от своей середины. Эти выпрямители представляют собой параллельное включение двух однополупериодных выпрямителей. Они действуют на обе полуволны синусоиды переменного входного напряжения.

Мостовая схема выпрямителя является наиболее распространенной. Соединение 4-х диодов в ней напоминает “квадрат”. К одной из диагоналей подключается переменное напряжение вторичной обмотки сетевого трансформатора. Нагрузка включается в другую диагональ “квадрата”. Им будет входной элемент сглаживающего фильтра.

Регулирование источника

Для обеспечения постоянного значения уровня выходного напряжения, не зависящего от потребляемого нагрузкой тока и колебаний входного переменного напряжения, все современные источники питания постоянного тока имеют ступень стабилизации и регулирования.

В ней выходное напряжение сравнивается с эталонным (опорным) значением.

При появлении различия между ними вырабатывается управляющий сигнал, который по цепи управления изменяет величину выходного напряжения. Величину значения опорного напряжения можно изменять в широких пределах, имея на выходе регулированного источника питания постоянного тока необходимое для работы напряжение.

Импульсные источники

Схемы с использованием входных трансформаторов напряжения сети получили название линейных. В импульсных источниках питания производится двойное преобразование – сначала переменное напряжение выпрямителем преобразуется в постоянное, затем вырабатывается переменное импульсное напряжение более высокой частоты, которое в выходном каскаде снова преобразуется в постоянное напряжение необходимого значения.

Генераторы импульсов вырабатывают непрерывную импульсную последовательность с частотой (15-60) кГц. Регулирование выходного напряжения осуществляется посредством широтно-импульсной модуляции (ШИМ), при которой уровень сигнала на выходе блока питания определяется шириной импульсов, вырабатываемых генератором и значением их скважности. Регулированные источники питания постоянного тока импульсного типа все чаще используются при создании аппаратуры различного назначения.

Сравнение источников

Отсутствие мощного входного трансформатора в импульсных источниках питания позволяет создавать конструкции значительно более легкие и с меньшими линейными размерами. Их эффективность значительно выше источников, выполненных по линейным схемам. Коэффициент полезного действия доходит до значения 98%. В них широкое распространение получили микросхемы, выполняющие функции контроллеров.

Каждый из типов стабилизированных источников постоянного тока находит применение в своей сфере. А она весьма многообразна. Основой являются характеристики источников постоянного тока. Линейные источники обеспечивают низкий уровень пульсаций выходного напряжения и малое значение уровня собственного шума. Это достигается отсутствием переключений при их работе, которые создают большой уровень помех в широком частотном диапазоне. В импульсных источниках приходится применять сложные схемные решения для борьбы с ними, что приводит к удорожанию изделий, в которых они применяются.

Заключение

В статье был дан общий обзор существующих источников постоянного тока. Изложенный материал лишь знакомит читателей с основными принципами их работы. Из него можно сделать вывод, что каждый из видов источников постоянного тока используется в своей области.

Читайте также:
Выбираем полуавтомат для сварки алюминия
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Foundation-Stroy.ru
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: