3. Органические теплоизоляционные материалы и изделия

В отличие от неорганических теплоизоляционных материалов органические имеют ряд существенных недостатков: высокую гигро­скопичность и горючесть, способны загнивать, являются средой, в ко­торой размножается моль, их уничтожают грызуны, у них более высо­кая плотность и теплопроводность.

Условно их можно разделить на два вида: материалы на основе природного органического сырья (отходы деревообработки, расти­тельное сырье и т.д.) и материалы на основе полимеров, так называе­мые теплоизоляционные пластмассы.

Среди органических теплоизоляционных материалов на основе природного сырья ведущее место принадлежит древесно-волокнистым и древесно-стружечным плитам, фибролиту, арболитовым изделиям, производство которых основано на использовании дешевого сырья и отходов деревообрабатывающей промышленности.

Теплоизоляционные пластмассы характеризуются значительной легкостью и достаточной прочностью. В настоящее время широко ис­пользуют газонаполненные пластмассы ячеистого строения — пенопла- сты, поропласты и сотопласты. У енопластов закрытые поры в виде ячеек, разделенных тонкими перегородками, у поропластов — сооб­щающиеся поры. Сотопласты характеризуются регулярно повторяющи­мися полостями, имеющими правильную геометрическую форму.

Теплоизоляционные материалы из органического сырья. Сырьем для изготовления служат отходы деревообработки (опилки, стружка, рейка, горбыль и др.), которые в процессе производства под­вергаются измельчению, прессованию и термической обработке.

Использование отходов для производства теплоизоляционных материалов решает важные задачи народного хозяйства: утилизацию низкокачественной древесины, отходов деревообработки, получение на их основе эффективных строительных материалов и экологиче­скую задачу по защите окружающей среды от загрязнения отходами.

Древесно-волокнистые плиты теплоизоляционные изготовля­ют из отходов древесины (неделовой). Отходы измельчают, расщеп­ляют, превращая в волокнистую массу. К древесной массе добавляют улучшающие (гидрофобизирующие или антисептирующие) вещества, воду, наполнители, полимеры. Для теплоизоляции используются мягкие плиты со средней плотностью не более 50...350 кг/м³ с тепло­проводностью не более 0,064...0,1 Вт/(м-К) в сухом состоянии. Размер мягких плит: длина 1200...3000, ширина 12... 1700, толщина 8, 12, 16 и 28 мм. Предел прочности при изгибе для марок М-1; М-2; М-3 соот­ветственно равен 0,4; 1,2; 2,0 МПа.

Применяют теплоизоляционные плиты для тепло- и звукоизоляции стен, потолков, полов, перегородок и перекрытий зданий.

Т еплоизоляционные цементно-фибролитовые плиты (рис. 14.5) марок 300 и 350 (по вели­чине плотности) имеют теплопроводность 0,08...0,1 Вт/(м-К). Применяют в крупнопа­нельном жилищном и промышленном строи­тельстве. В жилищном строительстве их ис­пользуют в качестве теплоизоляционного слоя в стеновых панелях различных конструкций, для утепления чердачных перекрытий; в про­мышленном — для утепления различных по­крытий. Теплоизоляционные фибролитовые плиты на основе магнезиальных вяжущих рас­смотрены в гл. 11.

Эковата — новый эффективный теплоизоляционный материал. Эковату изготовляют из смеси распушенной определенным способом до ватообразного состояния бумажной макулатуры и специальных до­бавок (антисептиков, антипиренов, гидрофобизаторов). 80% эковаты состоит из чистой газетной бумаги, а 20% эковаты составляют нелету­чие, безопасные добавки, Добавки улучшают свойства: придают био­стойкость, снижают водопоглощение, повышают огнестойкость. Эко­вата— экологически чистый, легкий, безвредный для здоровья, с отличными теплофизическими свойствами, трудновоспламеняемый материал, обладает инсектицидными свойствами. Плотность эковаты в конструкциях 35...65 кг/м³, теплопроводность 0,041...0,05 Вт/(м-К).

Эковата является органическим материалом, ее сырье (древес­ное волокно) способно содержать в себе влагу и отдавать ее, не теряя при этом изоляционных свойств. Влажность эковаты приспосаблива­ется к влажности окружающей среды.

Применяют эковату для тепло- и звукоизоляции скатных крыш, стен, перекрытий, полов при строительстве и реконструкции зданий.

Арболитовые теплоизоляционные изделия получают в резуль­тате формования и твердения смеси, состоящей из минерального вя­жущего (цемента), заполнителей (отходов лесозаготовок, лесопиле­ния, деревообработки, костры льна и конопли или другого органического сырья), химических добавок (минерализаторов) и воды. Химическими добавками служат растворимое стекло, сернокислый глинозем, хлористый кальций. По структуре арболит представляет собой разновидность легкого бетона.

Выпускают арболит (ГОСТ 19222—84) теплоизоляционный с плотностью до 500 кг/м³ и конструкционный с плотностью 500...

850 кг/м³, теплопроводность 0,1...0,126 Вт/(м-К), прочность при сжатии 0,5...5 МПа. Прочность арболита определяется, прежде всего, качест­вом древесного заполнителя. Для повышения прочности применяют выдержанный в течение некоторого времени (3...4 мес) заполнитель из древесных пород для естественной потери биологических состав­ляющих. Химические добавки обеспечивают технологические свойст­ва арболитовой смеси.

Арболит биостоек, трудносгораем, морозостоек, имеет хорошие строительные качества, пилится, сверлится, крепится гвоздями, дер­жит шурупы.

Блоки стеновые из арболита (СТБ 1105—98) успешно приме­няются для возведения стен жилых зданий, домов усадебного типа. Изделия из арболита в виде плит и панелей применяют для тепло­изоляции стен, перегородок и покрытий зданий, особенно сельскохо­зяйственного назначения.

Все теплоизоляционные материалы из органического сырья следует хранить в сухих помещениях, укладывая их на подкладки, предохраняющие от увлажнения

Теплоизоляционные пластмассы. В настоящее время наи­более эффективными теплоизоляционными материалами являются газонаполненные полимеры (пенопласты), из которых следует выде­лять пенополиуретан, пенополистирол, пенополивинилхлорид и ми- пору. Все они обладают наилучшими теплоизоляционными и экс­плуатационными характеристиками.

Теплоизоляционный слой пенопласта толщиной 5...6 см, имею­щий плотность 2...3 кг/м³, эквивалентен слою 14... 16 см ячеистого бе­тона или минеральной ваты. Вследствие этого масса 1 м² трехслойной панели, утепленной ячеистой пластмассой, снижается на 20...50 кг.

Пористые пластмассы пилятся, режутся обычными способами, а также проволокой, нагреваемой электрическим током. Они хорошо склеиваются с бетоном, металлом, древесиной, асбестоцементом и другими материалами.

Пенополиуретан — газонаполненный пенопласт, получаемый в результате сложных реакций, протекающих при смешивании исход­ных компонентов — диизоцианата и воды, с добавлением поризато- ров, катализаторов и эмульгаторов. Пенополиуретан может быть же­стким, эластичным и самовспенивающейся жидкой композиции. Существующие способы получения и ценообразования позволяют по­лучать жидкий пенополиуретан с преобладающим содержанием закрытых пор (90...95%), низкой плотностью — 30...100 кг/м³ и тепло­проводностью 0,06 Вт/(м-К). Кроме того, для жесткого пенополиурета­на характерны следующие свойства: широкий температурный диапа­зон эксплуатации (—200...+165 °С), высокая стойкость к старению, хи­мическая и биологическая стойкость. Жесткий пенополиуретан обла­дает самой низкой теплопроводностью из всех известных в настоящее время теплоизоляционных материалов.

Жесткий пенополиуретан в виде плит используют в производст­ве стеновых и кровельных трехслойных панелей с различным испол­нением наружных слоев и внутренним слоем из пенополиуретана; для наружной изоляции полых, вентилируемых и сплошных фасад­ных стен, внутристенной теплоизоляции; для теплоизоляции плоских и пологих крыш и с крутыми скатами; для утепления полов, между­этажных перекрытий, чердачных помещений. Эластичный пенопо­лиуретан применяют для герметизации стыков панелей.

Полиуретановая монтажная пена обладает тепло- и звукоизо­ляционными свойствами. Применяют для монтажа оконных рам и дверных проемов, теплоизоляции труб, электропроводок, для тепло­вой изоляции различных строительных материалов, заполнения от­верстий и зазоров в стене, фиксации и теплоизоляции стеновых пане­лей, гофрированных кровельных листов, черепицы.

Пена имеет хорошее сцепление со строительными материалами (бетоном, камнем, металлом, древесиной и др.), за исключением по­лиэтилена и силикона. Контактирующие поверхности должны быть очищены от грязи, масла и льда. Увеличение объема пены — 200%; твердение пены — от 2 до 24 ч. Температура эксплуатации: от —40 до +100 °С. В твердом состоянии пена водонепроницаема и является от­личным теплоизолятором.

П енополистирол имеет пористую структуру с замкнутыми ячейками, за­полненными воздухом или газом (азотом и др.). Пенополистирол напоминает белую твердую пену (рис. 14.6). Сырьем для из­готовления пенополистирола служит сус­пензионный полистирол и порофор как вспенивающий компонент. Пенополисти- Рис. 14.6. Пенополи- рол гнилостоек, легко склеивается со мно- стирольная плита гими строительными материалами и

гвоздится. Горючесть пенополистирола несколько ограничивает его применение. Выпускают его в виде плит марок ПСБ-С (с антипиреном) и ПСБ (без него) или фасонных изде­лий трех марок: ПС-1; ПС-4 и ПС-6. Плотность плит 20...40 кг/м³, теп­лопроводность 0,035...0,4 Вт/(м-К), предел прочности при изгибе 0,18 МПа, водопоглощение по объему 2...5% за 24 ч. Размеры плиты 1000x500x100 мм.

Плиты применяют для утепления стыков крупнопанельных зданий, при устройстве внутренних перегородок, междуэтажных пе­рекрытий, а так же в качестве звукоизолирующих прокладок.

В настоящее время применяют экструдированный пенополи- стирол, выпускаемый в виде плит голубого цвета, являющийся теп­лоизоляционным, достаточно прочным и компактным материалом ячеистой структуры, так называемая «синяя изоляция».

Материал имеет высокую прочность при сжатии, низкую плот­ность, влаго- и морозостойкость, низкую паропроницаемость, высокую сопротивляемость гниению, выдерживает значительные нагрузки и давления. Применяют для внутристенной теплоизоляции, в произ­водстве стеновых трехслойных панелей, для утепления полов жилых, промышленных зданий, складских помещений и т.п.

Пенополивинилхлорид — газонаполненный пенопласт с равно­мерной замкнутой структурой в виде желтоватой твердой пены. Мо­жет быть жестким, полуэластичным и эластичным, соответственно трех марок: ПХВ-1; ПХВ-2 и ПХВ-3. Пенополивинилхлорид устойчив к действию кислот, щелочей, воды и может быть использован в интер­вале температур от -60 до +60 °С. Плотность ПХВ-1 60... 100 кг/м³, предел прочности при сжатии 0,4...7 МПа, водопоглощение по объему

1. 3% за 24 ч, теплопроводность 0,04 Вт/(м-К), не поддерживает горе­ния. Плиты пенополивинилхлорида размером 500x750, толщиной не менее 45 мм применяют для тепловой изоляции строительных конст­рукций, холодильного оборудования и трубопроводов.

Мипора — пенопласт на основе мочевиноформальдегидного по­лимера в виде затвердевшей пены белого цвета. Мипору выпускают блоками толщиной 10 и 20 см или в виде плиток и крошки. Физико­механические свойства мипоры характеризуются следующими вели­чинами: плотность 10...30 кг/м³, теплопроводность 0,03...0,04 Вт/(м-К), теплостойкость до 110 °С, мипора не загорается от открытого огня, при температуре 200 °С обугливается.

Малая механическая прочность ограничивает ее применение (она легко крошится). Мипору используют как теплоизоляционный материал для заполнения каркасных конструкций и как звукопогло­щающий материал.

Пеноизол теплоизоляционный применяется для тепловой изо­ляции в качестве среднего слоя ограждающих конструкций, для утеп­ления полов, стен, потолков, крыш зданий, а также для теплоизоляции трубопроводов в виде мягкой или жесткой оболочки типа «скорлупа».

Теплоизоляционный пеноизол обладает высокими теплозащит­ными и звукоизолирующими свойствами. Плиты пеноизола толщиной 5 см с жесткой наружной облицовкой по теплопроводности соответствуют 90... 100 см кирпичной кладки и поглощают до 95% звуковых ко­лебаний. Утепление пеноизолом толщиной 10 см снижает затраты на отопление в несколько раз, покрывая затраты на утепление за один отопительный сезон.

Теплоизоляционный пеноизол производят в виде блоков и плит любых форм и размеров, может также изготавливаться в заранее из­готовленных профилях и полостях, где он полимеризуется и высыхает в нормальных условиях.

Пеноизол стоек к воздействию агрессивных сред, грибков, микро­организмов и органических растворителей. Пеноизол относится к трудносгораемым материалам, под воздействием пламени не выделяет ысокотоксичных веществ. Является экологически чистым материалом.