14.3. 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 использований дешевого сырья и отходов деревообрабатывающей промышленности-

Теплоизоляционные пластмассы характеризуются значительной легкостью и достаточной прочностью. В настоящее время широко ис­пользуют газонаполненные пластмассы ячеистого строения пенопласты, поропласты и сотопласты. У пенопластов 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.

Рис. 48 Структура цементно-фибролитовой плиты

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

Теплоизоляционные цементно-фибролитовые

плиты (рис. 14.5) марок 300 и 350 (по величине плотности) имеют теплопроводность 0,08...0,1 Вт/(мК). 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 по- крытий. 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.

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 пенообразования позволяют по­лучать жидкий пенополиуретан с преобладающим содержанием закрытых пор (90...95%), низкой плотностью — 30... 100 кг/м³ и тепло­проводностью 0,06 Вт/(мК). 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.

Пенополистирол имеет пористую структуру с замкнутыми ячейками, заполненными воздухом или газом (азотом и др.). Пенополистирол напоминает белую твердую пену (рис. 49

)

Рис. 49. Пенополистирольная плита

Сырьем для изготовления пенополистирола служит суспензионный полистирол и порофор как вспенивающий компонент. Пенополистирол гнилостоек, легко склеивается со многими 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 0,3% 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.