Технологии

Свойства пенополистирола очевидно проистекают из метода его производства и особенностей этого процесса. Пенополистирол получают из готового полимера — полистирола — путем его вспенивания при нагревании не выше 100 0С. Этот процесс носит чисто физический характер, какие-либо химические реакции при этом исклю­чены. Справедливо сказать, что в самой технологии производства пенополистирола заложена его санитарно-гигиеническая

безопасность и «чистота». Согласно санитарно-гигиеническим нормам пенополистирол может контактировать с любыми пищевыми продуктами, из него изготовляют одноразовую посуду, упаковку для овощей, фруктов, рыбы и мяса. Одним из аргументов против использования пенополистирола в строительстве является тот факт, что полистирол появляется путем полимеризации стирола. Считается, что пенополистирол подвергается постоянному окислению под воздействием кислорода, и при этом, якобы, происходит выделение стирола в окружающую среду. Однако для большинства представителей научного химического сообщества такие утверждения представляются беспочвенными и безграмотными, так как в условиях обычной эксплуатации пенополистирол окисляться никогда не будет. Деполимеризация стирола действительно может идти при температурах выше 320 °С, но всерьёз говорить о выделении стирола в процессе эксплуатации пенополистирольных блоков в интервале температур от -40 до +70 °С нельзя. Данные испытаний Московского научно-исследовательского института гигиены им. Ф. Ф.Эрисмана показывают, что в отобранных пробах воздуха в помещениях со стеновыми панелями со средним слоем из пенополистирольного уте­плителя стирол не обнаружен (согласно заключению Московского НИИ Гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана № 03/ПМ8).

Кроме того, анализ всех имеющихся мировых данных по токсикологии, в том числе самые последние исследования Консорциума «Стирол» в рамках европейского регламента REACH (который суммировал результаты исследований за последние 20 лет), говорит о том, что стирол не является мутагенным, канцерогенным веществом и не оказывает воздействие на репродуктивную деятельность организма.

Говоря о высоких требованиях, предъявляемых к повышению энегроэффективности зданий, следует рассмотреть такое свойство теплоизоляционных материалов, как теплопроводность. Пенополистирол в этом отношении уникален, он обладает низкой тепловодностью в сочетании с малой плотностью. В зависимости от состава материала, его структуры и метода получения теплопроводность пенополистирола меняется от 0,028 до 0,045 вт/мК. Этот показатель соответственно составляет 0,058 у дерева, 0,048 — у шлаковаты, 0,045 — у древесноволокнистой плиты, 0,039 —у пробки; однако плотности этих материалов соответственно 368, 35, 208 и 112 кг/мЗ.

Низкая теплопроводность пенополистирола определила его широкое применение в Европе, где, что любопытно, его стоимость не уступает стоимости волокнистых утеплителей. В условиях экономии каждого сантиметра фасадное утепление в Германии почти полностью ведется с использованием пенополистирола (с 1960-х годов утеплены были более 500 млн кв. м фасадов, по данным Института строительной физики Фраунгофеpa, г. Хольцкирхен), в связи с чем Германия ∙— основной источник данных о поведении этого материала на фасадах в течение длительного времени. В данный момент отсутствие претензий со стороны немецкого строительного сообщества к навесным фасадным штукатурным системам »мокрого типа- в силу положительных долгосрочных эксплуатационных характеристик и удовлетворительной защитой от проливного дождя, а также с высокими теплоизоляционными качествами позволило ежегодно утеплять таким методом более 30 млн кв. м жилья по всей Германии.

Однако в России противники применения пенополистирола высказывают опасения по поводу деструкции данного материала под действием факторов внешней среды, что обязывает нас проанализировать отечественные данные. Большой интерес представляют результаты испытаний образцов пенополистирола, извлеченных из стеновых сэндвич-панелей при разборке панельных домов со сроком эксплуатации 40 лет и более. Как показали испытания этих образцов, их свойства сохранились на уровне 85-90% от исходных, что говорит о возможности длительной эксплуатации сооружений, построенных с грамотным использованием панелей с пенополистирольным теплоизоляционным слоем. В течение 12 лет исследователи наблюдали за теплоизоляционным слоем, изготовленным фирмой «Пластбау», в недостроенном доме в Казани, где пенополистирольные плиты толщиной 100 ум стояли открытыми всем ветрам, дождям и солнцу.

Тончайший слой, не более 20 микрон, пожелтел, а под ним — нетронутая ни физически, ни химически белоснежная структура. Даже в условиях, в которых он не должен применяться, а именно — в открытой атмосфере, пенополистирол не деструктирует столь заметно, чтобы; можно было гово­рить о проблеме его старения. По истечении длительного времени пенополистирол полностью сохраняет свои свойство и характеристики. Таким образом, доступный нам опыт исследований в данной области позволяет сделать следующие выводы. Пенополистирол — материал влагостойкий, более того, будучи неполярным полимером, он гидрофобен, то есть обладает плохой смачиваемостью. Пенополистирол сохраняет свои свойства при контакте с влагой, что актуально для регионов с повышенной влажностью или для условий проведения работ во время осадков.

Пенополистирол обладает также достаточной морозостойкостью, что позволяет эксплуатировать его при весьма низких температурах (-40 ⁰С -50⁰ С)(ниже -40 °С)6ез заметного ухудшения свойств. В тоже время верхний предел температур его эксплуатации ограничен значениями от +60 до +70 СС, так как выше этой температуры материал начинает размягчаться, и его механические свойства заметно ухудшаются, Однако из-за низкой теплопроводности материала кратковременные превышения этой температуры допустимы без ухудшения свойств. Помимо способности противостоять влаге и воздействию низких температур, пенополистирол демонстрирует высокую стойкость к действию агрессивных сред, в частности к действию кислот, растворов щелочей и других химически активных продуктов, что также снижает вероятность деструкции материала, однако не отменяет наличия ряда ограничений его применения, так как взаимодействие пенополистирола с красками на основе растворителей или с ароматическими и хлорированными углеводородами губительно для материала. Продолжая тему применимости пенополистирола, необходимо отметить, что он легко совместим с бетонными конструкциями. По эксплуатационной совместимости с другими строительными материалами он превосходит все другие пенопласты (фенольные, карбамидные—пеноизол, пенополиуретановые).

В связи с высокими требованиями к экологичности современных материалов, следует говорить не только о безопасности самих материалов и их влиянии на окружающую среду, но также и о микроклимате внутреннего помещения и качестве воздуха в нем. Важным фактором в данном случае является возможность предотвращения размножения бактерий, плесени и грибов и их проникновения через ограждающую конструкцию здания. Испытания, проводимые в лабораториях с идеальными для роста плесени условиями, показали, что плесень на испытуемых образцах не образовывается, роста грибов также не наблюдается. Отсюда можно сделать вывод о химической и биологической нейтральности пенополистирола.

Помимо экологичности, безопасности и энегроэффективности, пенополистирол, будучи легким, прочным и нехрупким материалом, отвечает также такому важному в строительстве требованию, как удобство монтажа. Резка пенополистирола возможна без использования специальных режущих инструментов, простыми средствами, такими как нож или ручная пила. Обращение с материалом не представляет опасности для здоровья во время транспортировки, монтажа, использования и демонтажа, поскольку он нерадиоактивен, не содержит опасных волокон или других веществ. Пенополистирол может обрабатываться и резаться не вызывая раздражения, экземы или раздражения кожи, дыхательных путей и глаз. Монтаж пенополистирольных плит — простой процесс и доступен практически каждому человеку.

В последнее время в прессе широко обсуждаются вопросы, связанные с пожароопасностью пенополистирола и конструкций с его участием. Следует отметить, что действительно пенополистирол— горючий материал, что накладывает определенные ограничения на его использование. Однако эти ограничения должны быть известны современному строителю, так как отражены в действующем пока ГОСТе 15388-86, и их соблюдение не требует сверхъестественных усилий.

50-летний опыт применения этого материала в мире очевидно свидетельствует о том, что вклад пенополиетирола в пожарный риск не больше, чем других широко распространенных органических строительных материалов. При горении пенополистирола выделяется всего около 1000 МДж/мЗ. Теплота сгорания сухого лесоматериала составляет 7000-8000 МДж/мЗ, что при равном объеме дает значительно большее повышение температуры при пожаре в здании, чем пенополистирол, Пенополистирол используется для тепловой изоляции в качестве среднего слоя строительных конструкций при отсутствии контакта с внутренними помещениями. Во многих случаях фасадные утепления с пенополистиролом показали лучшие результаты при полномасштабных пожарных испытаниях, чем навесные фасады с минеральной ватой.

Проблема горения пемополистирола решается сегодня за смет различных добавок -антипиренов, которые резко снижают опасность возгорания материала. Тем не менее любая органика, включая дерево и даже шерсть, горит с выделением определенных газов. Следует, однако, отметить, что ни полистирол, ни входящие в его состав компоненты не образуют при горении фосгена и цианидов. Данные о подобных явлениях чаще всего на проверку ссылаются на результаты исследований 1970-х годов, когда способ производства пенополистирола существенно отличался. Продукты горения полистирола, используемого в качестве среднего слоя строительных конструкций, менее опасны, чем продукты горения целлюлозы, дерева и шерсти, широко распространенных в быту. По мнению авторов данной статьи, пожары в зданиях с применением пенополистирола, муссирующиеся в СМИ, случаются из-за непростительного волюнтаризма в сочетании с фактическим отсутствием контроля над проведением строительных работ в нашей стране.

Так или иначе, оптимизм вселяет то. что проблемы, с которыми сталкивается сейчас пенополистиральная отрасль, но связаны с самим материалом. Трудности, которые проистекают из недоразвитости законодательной, строительной нормативной и исследовательской базы, безусловно, преодолимы. Самое непосредственное участие в разработке новых стандартов, активизации просветительской работы, усилении интеграции европейского опыта должны сыграть и деятели науки, и производи гели пенополистирола, и представители строительного сообщества, опыт которых может служить превосходным мотиватором для совершенствования этой индустрии на благо жителей нашей страны.

С анализом российского рынка полистирола Вы можете познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок полистирола в России».

Михаил Леонидович Кербер, доктор химических наук, профессор кафедры переработки пластмасс РХТУ им. Д. И. Менделеева

Вадим Григорьевич Хозин, доктор технических наук, зав.   кафедрой  технологии   строительных материалов, изделий и конструкций

Журнал «Фасадная индустрия»