Характеристики пенопласта 50 мм: цена за м2 и лист, технические характеристики, размеры

Содержание

технические характеристики и размеры, маркировка, цена за лист

Пенопласт толщиной 50 мм – самый ходовой и доступный по цене утеплитель для построек. Он состоит из легких гранул вспененного полистирола, соединенных вместе. Именно благодаря большому количеству воздушных карманов ПСБ обладает способностью сохранять тепло защищаемых конструкций. Но, конечно, он бы не стал столь популярен, если бы его достоинства ограничивались лишь низкой стоимостью.

Оглавление:

  1. Технические параметры пенопласта
  2. Классификация и маркировка
  3. Особенности применения и цены

Характеристики

Свойства пенопласта напрямую связаны с его закрытоячеистой структурой и особенностями сырья. Они определяют и его достоинства, и недостатки, хотя и качество исполнения играет свою роль. Для производства любых стирольных плит используются одни и те же полимерные гранулы. Но для создания цельных изделий их необходимо «склеить» при определенных условиях. Нарушение технологии приводит к ослаблению связей между полыми шариками и снижает качество утеплителя.

Технические характеристики пенопласта:

  • Малый вес – на долю воздушных камер приходится 98 % всего объема листа. В результате даже укладка в два слоя на фасаде практически не дает нагрузки на фундамент здания.
  • Теплопроводность (R) в пределах 0,037-0,043 Вт/м·°С. При таких значениях пенопласт толщиной всего 5 см вполне способен заменить 95 мм минваты. А сравнение с кирпичом в кладке и вовсе показывает 14-кратное превосходство полистирольного утеплителя.
  • Относительно низкая гигроскопичность на уровне 2-4 % – закрытые ячейки в принципе неспособны впитывать воду. Проблемы возникают, если в материале есть трещины или участки с некачественно «сваренными» друг с другом гранулами.
  • Паронепроницаемость – пенопласт пропускает через себя не более 0,05 мг/м·ч·Па влажного воздуха. Это довольно низкий показатель, поэтому если вы выбрали стирол для утепления стен снаружи жилого дома, позаботьтесь о хорошей приточно-вытяжной вентиляции помещений.

Многие склонны относить к недостаткам пенопласта его токсичность. Полимеры действительно испаряют вредный для человеческого организма стирол. Чтобы его содержание снизилось до безопасных концентраций 0,002 мг/м3, утеплитель должен вылежаться на складе, прежде чем попасть на стройплощадку или в дом.

А вот на что нельзя закрывать глаза, так это на низкую термостойкость пенополистирола – при нагреве свыше +80 °С он начинает оплавляться, а при +210 загорается. В этот момент опасно не столько пламя, сколько выделяемые в воздух токсины, которые уже не раз приводили к человеческим жертвам – группа дымообразования стиролов соответствует максимальному показателю Д4. Именно поэтому использование пенопласта недопустимо на пожароопасных объектах.

Марки пенопласта

Плотность является главным показателем, на основании которого выполняется классификация полистирольных плит – от нее в значительной мере зависит теплопроводность пенопласта, а также его прочностные характеристики. Материалам присваивается определенная марка, обычно указывающая на максимальный удельный вес:

  • ПСБ-С15 (от 11 до 15 кг/м3) – обладает способностью проводить не более 0,037-0,04 Вт/м·°С тепла и выдерживает сжатие до 40 кПа.
  • ПСБ-С25 (от 16 до 25 кг/м3) – здесь коэффициент R соответствует 0,038 Вт/м·°С, а прочность составляет около 100 кПа.
  • ПСБ-С35 (не менее 25 кг/м3) – имеет теплопроводность 0,035-0,039 Вт/м·°С и выдерживает до 140 кПа.
  • ПСБ-С50 – здесь немного нестандартный ряд значений плотности 40-45 кг/м3, высокая проводимость тепла (0,04-0,043 Вт/м·°С) и хорошие показатели прочности на уровне 160 кПа.

Литера «С», которой маркируется пенопласт 50 мм, говорит о том, что на производстве в полистирольную массу вводились антипирены. В результате листы приобрели свойство самозатухания. Но оно проявляется только при удалении источника огня лишь через 3-4 секунды.

Существуют и другие показатели маркировки:

  • А – геометрия и размеры пенопласта отличаются наибольшей точностью, а кромки совершенно ровные.
  • Б – листы с профилированной «ступенькой», позволяющей создать плотный безразрывный слой утеплителя, лишенный видимых швов и зазоров.
  • Н – влагостойкий материал для наружного применения.

Размеры листа всегда стандартны: это либо 1х1, либо 1х2 м (крайне редко можно встретить удобную ширину 1200 мм). Причина в том, что на производстве пенопласт идет в виде куба со стороной 2 метра и только потом его распускают на плиты толщиной 50 мм. Впрочем, получить изделия других размеров и даже форм можно самостоятельно, разрезав их ножовкой или горячей металлической струной.

Применение, плюсы и минусы разных марок

Пенопласт толщиной пятьдесят миллиметров может иметь разную сферу использования, в зависимости от плотности. Востребованными оказываются листы ПСБ-С15 и 25, поскольку они наиболее эффективны. Что же касается их невысокой прочности, то ее в расчет обычно не берут – такие пенопласты монтируют в ненагружаемых конструкциях.

Основное применение легких плит – малые объекты в частном строительстве. Лист плотностью до 15 кг/м3 отлично сохраняет тепло, но из-за небольшой прочности есть смысл приобрести его разве что для внутренних работ:

  • в подвале;
  • на балконе и лоджии;
  • при утеплении кровли.

Для крупных объектов и наружных работ лучше купить более прочный ПСБ-25. Также для фасадов и утепления полов под бетонную стяжку берут ПСБ-35, а самые тяжелые пенопласты укладывают даже под дорожное покрытие. Но стоимость одного листа этой марки достаточно высока, так что материал на рынке не слишком востребован.

Свои плюсы и минусы имеют и готовые изделия разных размеров – независимо от их плотности. Большие плиты со сторонами 1х2 м неудобно использовать при самостоятельном монтаже, да и купить их труднее. А пенопласт 1000х1000х50 мм зачастую создает проблемы в процессе подгонки в стандартной обрешетке.

Серьезным недостатком всех без исключения пенопластов является их нестойкость к УФ-излучению, а также к растворителям. Утепленную поверхность необходимо защищать от солнца, но при этом нельзя допускать контакта с ЛКМ. К тому же низкая паропроницаемость делает пенопласт нежелательным соседом для деревянных построек. Зато невысокая цена за лист – безусловный плюс, поскольку эффективного утеплителя дешевле ПСБ пока не изобрели.

Стоимость одного листа 50 мм (руб):

Размер, мм ПСБ-С 15 ПСБ-С 25 ПСБ-С 35 ПСБ-С 50
1000х1000 91 152 205 310
1000х2000 175 290 495 650

Пенопласт 50 мм и 100 мм, какой выбрать, характеристики, как применять

Иногда нужно выбрать пенопласт для утепления, — 100 мм или 50 мм, какой из них окажется оптимальным? Вопрос, — какой пенопласт лучше применить, частенько волнует застройщиков, ведь именно этот утеплитель используется для домов и квартир чаще всего. Важно учитывать характеристики пенопласта, они могут существенно различаться и оказывать влияние на долговечность, целостность конструкций. На стенах дома, на перекрытиях, в полу и в кровле нужно устанавливать только качественный, долговечный слой утепления. Подойдет ли для этих целей пенопласт и какой именно…

 

Обратим внимание на плотность пенопласта

Не только толщина листов пенопласта играет ключевую роль (100 мм лист или 50 мм…). Пенополистиролы выпускаются разной плотности, от нее будут зависеть характеристики. Согласно стандартам, плотность пенопласта должна быть:

  • 15 кг/м куб — применяется на горизонтальных поверхностях, без нагрузки и без сдавливания. Хорошо подходит для утепления потолочных перекрытий и полов (горизонтальных поверхностей), там где это возможно.
  • 25 кг/м куб — наиболее широко применяемый, в том числе и для утепления стен по технологии «мокрый фасад», под штукатурной отделкой на всех стенах, в том числе и на высоте (обязательно с доп. креплением тарельчатыми дюбелями), а также на фасадах зданий.
  • 35 кг/м куб — довольно плотный и крепкий материал, отлично подходит под штукатурку, может укладываться под настилы и выдерживать деформации при редком передвижении людей.

Специалист поясняет: чем больше плотность пенопласта тем выше его цена, и меньше его теплоизоляционные качества. Плотный материал крепче, дольше сохраняет целостность и форму. Но нужна ли такая прочность, и где она понадобится — решать в соответствии с проектом…

 

Не купите подделку

Сейчас фирмы, производящие или продающие пенопласт, поставляемый из-за рубежа, могут «напортачить» в угоду экономии. Например, несколько упаковок в партии 30 шт., окажутся с рассыпающимися неплотным листами. Со стороны заказчика, при серьезном подходе к делу, необходимо собирать данные о конечном качестве продукции в регионе, прежде чем сделать выбор. Это убережет от возможных серьезных затрат на переделки из-за некачественного материала.

Как можно определить бракованный пенопласт: — лист рассыпается в руках. Проведя рукой по листу пенопласта можно легко отделить гранулы, особенно на углах.

 

Применение

Пенопласт может удивить своими свойствами, он очень легкий, более чем 95% в его составе — воздух. Отсюда отличные среди утеплителей характеристики по теплоизоляции. Коэффициент теплопроводности вспененного пенополистирола — 0,032 — 0.038 Вт/мºС — в зависимости от плотности материала, это на 20 — 25% меньше чем у минеральной ваты в реальных условиях эксплуатации, (не на стенде с табличкой от производителя…).

Легкость утеплителя пенопласта и его свойства позволяют применять его всюду — лишь бы не было контакта с его врагами — прямым ультрафиолетовым излучением, водой и грызунами. А также нельзя применять внутри в пожаронезащищенном виде…

Советы эксперта по применению: не закладывайте пенопласт в закрытые полости, несущих конструкций. Замена утеплителя вышедшего со строя по сроку службы или из-за грызунов будет слишком проблематичной и дорогой…

 

Рекомендации по приобретению пенопласта

Многие думают, что разумно пойти на рынок, в супермаркет, и приобрести пенопласт для утепления. Но если речь идет об объемах утепления дома, то это уже переходит в разряд оптовых поставок. Разве покупка на несколько тысяч (десятков тысяч) с экономией в 20 — 30% не интересна?

Практически в каждом районном центре (областном) завелась фирма-склад, которая снабжает утеплительщиков — мастеров, выполняющих работы по утеплению. Но поставляет она исключительно грузовиками. Обнаружив такую компанию у себя в районе можно заказать грузовичек пенопласта 100 или 50 мм, и обязательно попутно приобрести там же дешево все необходимое — пачками дюбеля, штукатурную сетку, оформительные уголки, штукатурку, фасадную краску….

Пенопласт плотностью 15 кг/мк куб, крупнозернистый, из-за небольшой цены — самый ходовой утеплитель…

100 мм пенопласт — везде ли подходит?

Какую толщину теплоизоляции применить? — этим же и решаем вопрос, стоит ли экономить на толщине утеплителя. Когда речь идет об экономии отопления на долгие годы, то небольшие суммы денег, связанные с разной толщиной утеплителя, не могут рассматриваться вообще. Вопрос лишь в возможности создания конструкций и целесообразности по скорости передачи тепла…

Как известно, согласно расчетов, и в соответствии с рекомендациями специалистов, в средней полосе, и «на югах», для обычной холодной стены из кирпича, шлакоблока, тяжелого бетона минимальная толщина эффективного теплоизолятора должна быть от 100 мм. Тогда получится наиболее экономичный вариант теплосбережения , с учетом расходов на отопление и конструкцию стены.

 

Выбрать пенопласт 50 мм — универсально решение

Зачастую стены и другие конструкции сами по себе достаточно теплые, например, такие же как и пенопласт толщиной 50 мм. Тогда и доутеплять их нужно слоем утеплителя с толщиной меньше чем 100 мм. Правда, может быть такой вариант, что необходим применить только минеральную вату («дышащую» паропроницаемую), а вовсе не изолирующий пенопласт, но это уже другая история….

Или для перекрытий в доме обычная толщина теплоизоляции составляет от 150 мм, а для северных регионов — 200 — 250 мм. Оказывается набрать такую толщину в отдельных конструкциях целесообразней пенопластом толщиной листов в 50 мм, с перекрытием швов в разных слоях… Отсюда и популярность листов утеплителя в 50 мм, он применяется в несколько слоев. Осталось правильно выбрать и приобрести материал.

По поводу выбора и обнаружения подделок, некачественного материала имеются много мнений. Что порекомендует частный видеоролик — смотрим далее…

 

ПЕНОПЛАСТ ПСБ-С 50 толщина 50 мм, размеры листа 1000х1000 мм, 2000х1000 мм, 1200х1000 мм

Нарезаем пенопласт ПСБ-С бесплатно на разные толщины!

Лучшие цены на пенопласт только у нас!

Внимание!
ПСБ-С 50 обозначение по старому ГОСТ 15588-86 (по новому ГОСТ 15588-2014 данная марка ППС-35)!

Подробнее здесь

Пенопласт марки ПСБ-С 50 способен выдерживать большие механические воздействия. Активно используется при строительстве автодорог в заболоченной местности, для предотвращения промерзания грунтов и вспучивания грунтов. Он применяется при устройстве полов и межэтажных перекрытий, при монтаже многоэтажных холодильников.

ПСБ-С 50 кладётся под бетонную стяжку полов зданий различного назначения, в том числе и промышленного.
Высокая прочность позволяет использовать пенополистирол ПСБ-С 50 не только для теплоизоляции полов в промышленных зданиях, гаражах, амбарах, стоянках, обустройства обогреваемых дорожек, ровных площадок, но и для строительства автодорог в условиях слабых и подвижных грунтов.

 
Специальная цена на пенополистирол ПСБ-С 50 составляет от 3700 руб за кубометр с доставкой на Ваш объект!

Цена действует при условии покупки от 40 кубометров пенопласта!

ПОДРОБНЕЕ!

 

Характеристики пенопласта ПСБ-С 50

 
Размеры листа, мм 1000х1000, 1000х1200, 1000х2000
по спецзаказу возможны другие размеры!
 
Толщина листа, мм 20 мм,
30 мм,
40 мм,
50 мм,
60 мм,
70,
80 мм,
90,
100 мм,
110,
120 мм,
130,
140,
150 мм,
160,
170,
180,
190,
200 мм,
210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300,
любая до 500 мм, с шагом 10 мм,
по спецзаказу возможны другие толщины!
 
Количество листов в куб. метре в зависимости от размеров и толщины  
Срок отгрузки в наличии, 1 день  
Минимальная заказываемая партия 10 куб.м / день  
Максимальная заказываемая партия 1000 куб.м /день  
Цена 1 куб.метра, руб с НДС в зависимости от количества и места доставки
Цена пенопласта
 
     
Средняя плотность одного куб.метра 35  
Прочность на сжатие при 10% линейной деформации не менее 0,16 МПа  
Предел прочности при изгибе не менее 0,3 МПа  
Теплопроводность в сухом состоянии не более 0,038 (при 25±5°C,Вт/(м*К))  
Влажность пенополистирольных плит не более 2%  
Время горения не более 3 секунд  
Водопоглощение за 24 часа не более 2%  

Внимание!
ПСБ-С 50 обозначение по старому ГОСТ 15588-86 (по новому ГОСТ 15588-2014 данная марка ППС-35)!

Подробнее здесь

 

ПОЗВОНИТЕ НАМ!

Телефон /факс: + 7 (495) 502-22-68 ; e-mail: [email protected] com

 

УЗНАТЬ ЦЕНУ

Перейти в прайс-лист, узнать цену на интересующий Вас товар

 

КАК ЗАКАЗАТЬ

Информация для покупателей, как заказать, доставка, оплата

 

Пенопласт: технические характеристики

Высокие технические характеристики пенопласта обеспечивают ему широкую сферу применения. Особой популярностью материал пользуется у строителей, отлично справляясь с функцией теплоизоляции помещений. Толщина и плотность материала напрямую влияют на его свойства.

Структура и основные параметры пенопласта

Состав ячеистой структуры пенопласта чрезвычайно прост – материал привычного белого цвета содержит 2% из полистирола, остальные 98% занимает воздух. Технология изготовления основана на вспенивании полистирольных гранул с последующей обработкой микроскопических элементов газообразователем. Многократное повторение процедуры обеспечивает стройматериалу значительное уменьшение веса и плотности.

Вспененная масса на следующем этапе подвергается процедуре высушивания, в результате чего остаточная влага испаряется. Процесс проходит в сушильных емкостях на открытом воздухе, после этого пенопласт приобретает привычную для потребителя структуру. Размеры гранул варьируются в пределах 0,5-1,5 мм, толщина стенок не превышает 0,001 мм.

Готовые гранулы прессуют для придания им формы плит. Чтобы получить требуемые параметры, блоки обрабатывают паром и нарезают специальным инструментом. В зависимости от заказа, размеры пенопласта могут быть стандартной и нестандартной формы. Обычно в технических характеристиках материала указана толщина от 20 до 1000 мм, при этом плиты могут иметь следующие размеры:

  • 500х500 мм;
  • 500х1000 мм;
  • 600х1200 мм;
  • 1000х1000 мм;
  • 1000х2000 мм.

Многообразие форм выпуска плит пенополистирола и его технические характеристики, среди которых особо ценятся теплоизоляционные свойства, делают его востребованным стройматериалом при утеплении помещений с различной функциональной нагрузкой.

Свойства и характеристики материала

Пенопласт выдерживает колебания температур от -50 до +75оС без изменений технических характеристик. Детально ознакомиться с техническими характеристиками пенопласта поможет подробное описание его свойств:

  • Теплопроводность. Особая технология производства обеспечивает плитам пенопласта высокие теплоизоляционные свойства. Ячейки в форме замкнутых многогранников, размер которых не превышает 0,5 мм, препятствуют проникновению холодного воздуха и значительно снижают теплообмен. При повышении плотности материала данный показатель изменяется.
  • Звукоизоляция и защита от ветра. Стены помещения, в отделке которых использованы плиты пенопласта, надежно защищены от ветра. Среди технических характеристик внимания заслуживает высокая степень звукоизоляции, которая также обеспечивается благодаря ячеистой структуре материала.

  • Влагостойкость. Пенополистирол ценится строителями за низкую гигроскопичность относительно других материалов. Вода не способна проникнуть сквозь стенки ячеек, а только просачивается по каналам.  
  • Долговечность и прочность. Пенопласт сохраняет первоначальные технические характеристики на протяжении длительного времени. Плиты способны выдержать значительное давление без деформации и разрушения. Ярким свидетельством может служить применение пенопласта при обустрйостве взлетно-посадочных полос. Толщина плиты пенополистирола напрямую влияет на степень прочности материала, имеет значение и правильность укладки.

Внимательного изучения заслуживает устойчивость пенопласта перед агрессивной средой. Показатели устойчивости плит пенополистирола напрямую зависят от состава воздействующего вещества. Плиты пенопласта проявляют устойчивость к растворам:

  • цемента;
  • гипса;
  • битума;
  • кислотам, щелочам и соляным растворам;
  • морской воды;
  • не восприимчивы к воздействию водорастворимых и акриловых красок.

Длительное соприкосновение с веществами, в составе которых присутствуют масла растительного и животного происхождения, дизтопливо и бензин может негативно отразиться на технических характеристиках пенопласта.

Когда плиты пенополистирола используются при строительстве объектов, следует избегать контактов с составами, которые агрессивно влияют на структуру материала. Среди них:

  • скипидар;
  • ацетон;
  • органические растворители красок;
  • эфир с уксусно-этиловой основой;
  • всевозможные насыщенные углеводороды и вещества, полученные путем нефтепереработки.

Сюда относятся мазут, солярка, керосин и бензин. Контакт с вышеперечисленными компонентами приводит к нарушению структуры и потере качеств, указанных в технической характеристике, также может спровоцировать полное растворение.

Внимание! Искусственное происхождение пенопласта выступает неблагоприятной средой для появления и развития микроорганизмов. Но при значительном загрязнении поверхности пенополистирольных плит размножение микроорганизмов становится возможным.

Среди положительных качеств плит пенопласта, которые не отражаются в технической характеристике, отмечается удобство использования и простой монтаж. Малый вес обеспечивает легкость в проведении работ, структура не создает сложностей при необходимости нарезки и последующего монтажа.

Пенополистирол входит в категорию экологически чистых стройматериалов, в процессе эксплуатации он не выделяет ядовитых веществ. При работе с ним не требуется применение средств защиты индивидуального характера. Многочисленные сводные таблицы технических характеристик не отражают многочисленные положительные качества стройматериала. Он не образует пыли при нарезке, ценится за отсутствие запаха, не раздражает слизистые и кожные покровы, не ядовит.

Пожаробезопасность – важная качественная характеристика пенопласта. При выборе строительного материала, этому показателю уделяют особое внимание. Качественные изделия должны проявлять устойчивость к открытому огню. Плиты пенополистирола относятся к 3-4 классу горючести. Такой материал не поддерживает процесс горения. Температура, при которой он способен вспыхнуть, в 2 раза превышает аналогичный показатель по древесине (+491оС по сравнению с +230оС).

Если в составе пенополистирола присутствует антипирен, класс горючести такого материала снижается до Г2-Г1. В маркировке эта особенность выражена буквой С. Воспламенение плиты пенопласта может произойти в результате длительного контакта с открытым огнем. Прекращение воздействия огнем приводит к его затуханию на поверхности пенополистирольной плиты в течение 4 секунд.

Отдельные технические характеристики плит пенопласта изложены в сводной таблице:

Формы выпуска

Плотность материала выступает определяющим фактором при разделении пенопласта на марки. Она напрямую влияет на показатели прочности и теплопроводности. Технические характеристики отдельных марок помогут определиться со сферой использования материала:

  • Маркировка ПСБ-С 15 принадлежит плитам с самой малой плотностью, которая составляет 15 кг на м3. Такие плиты пенополистирола чрезвычайно легкие, применяются для утепления бытовок и строительных вагончиков, т.е. в местах временного пребывания людей.
  • Большей популярностью пользуется марка ПСБ-С 25, где плотность, соответственно, составляет 25 кг/м3. Сфера применения – утепление фасадов зданий, полов, в качестве теплоизоляции кровли.
  • Пенопласт ПСБ-С 35 обладает плотностью 35 кг на кубический метр. Высокие технические характеристики пенополистирола с маркировкой 35 востребованы в процессе производства ж/б конструкций и сэндвич панелей.
  • Чрезвычайно плотной структурой обладает пенопласт 50. За счет этого плиты активно используется при обустройстве полового покрытия в холодильных складах, строительстве дорог.

Анализируя таблицы с техническими характеристиками, можно сделать вывод о целесообразности приобретения плит пенополистирола с целью утепления стен плотностью 25 и 35 кг/м3. Причем для внутреннего утепления будет достаточно плотности 25, а для отделки снаружи лучше воспользоваться пенопластом 35.

При выборе материала для утепления стен, имеет значение толщина пенопласта. Точных рекомендаций дать невозможно. Выбор зависит от ряда сопутствующих факторов, куда входят:

  • Климатические условия региона, где расположена постройка.
  • Материал, используемый для возведения стен. Зачастую стены строения состоят из нескольких слоев, различных по своим техническим характеристикам. Поэтому требуется определить суммарный показатель.
  • Плотность плиты пенополистирола, которая определяется маркировкой.

Обычно, по совокупности факторов, при необходимости утепления внутренних стен применяют пенопласт 50 мм, использование пенопласта 100 мм больше востребовано при наружных работах.

Достоинства и недостатки

Рассматривая технические характеристики пенопласта, в заключение стоит подвести итоги о положительных качествах материала и отдельных недостатках.

Итак, преимущества использования в качестве утепления:

  • Доступная стоимость.
  • Низкая теплопроводность обеспечивает пенопласту высокие характеристики теплоизоляции.
  • Легкий вес и простой монтаж.
  • Низкая гигроскопичность.
  • Экологическая безопасность.

Недостатков немного, но они присутствуют:

  • Горючесть. При выборе отдайте предпочтение усовершенствованной продукции, в составе которой присутствуют антипирены. Они снижают температуру воспламенения и обеспечивают самозатухание после прекращения воздействия открытым огнем.
  • Пенопласт разрушается под воздействием УФ лучей и отдельных химических составов, поэтому требует защиты.

Применение плит пенополистирола снаружи без дополнительной отделки нецелесообразно.

По своим техническим характеристикам пенопласт не уступает другим материалам с теплоизоляционными свойствами, а во многом даже превосходит их. Для получения качественной теплоизоляции стен важно правильно определить необходимую плотность материала и толщину плит. Вычисления ведут с учетом климатических особенностей региона и характеристик стен строения.

Пенопласт характеристики | ПСБ-С | Технические характеристики

Один из самых популярных сегодня строительных материалов — это пенопласт. Характеристики наиболее полно отражают рабочие возможности пенопласта и соответственно очерчивают диапазон его применения. Очевидно, что все свойства пенопласта проистекают из его химического состава. Прессованный пенопласт на 98% состоит из воздуха. Материал получают путём спекания полистирольных гранул и наполнения их безвредным конденсатом природного газа пентана.


В строительной отрасли негорючий пенопласт востребован прежде всего за универсальность применения и теплопроводность. В общем самыми полезными качествами пенопласта являются:

  • низкая теплопроводность
  • паропроницаемость пенопласта
  • водостойкость
  • биологическая индифферентность
  • простота установки
  • стабильные размеры
  • длительный срок службы
  • безвредность
  • низкая цена.

Теплопроводность пенопласта

Материал пенопласт — отличная теплоизоляция, основной характеристикой которой является коэффициент теплопроводности. Низкий показатель соответствует высокой теплоизоляции и соответственно отличной теплозащите. Усреднённый коэффициент теплопроводности пенопласта равен 0,035-0, 04 Вт/м*К. По данным производителей США пенопласт толщиной 120 мм по теплоизоляции может сравниться с:

  • шлаковой ватой толщ. 180 мм
  • деревянным бревном диам. 450 мм
  • керамзитобетоном толщ. 900 мм
  • кирпичной стеной толщ. 2100 мм
  • железобетонной стеной толщ. 4200 мм.

Теплопроводность пенопласта действительно очень мала, и действующие российские строительные нормы, в принципе, подтверждают правильность приведённых данных. Так, по нашим достаточно жёстким нормативам, чтобы обеспечить зданию достаточную теплозащиту, толщина пенопласта в зависимости от климатической зоны и назначения постройки должна варьироваться от 10 до 20 см.

Плотность пенопласта

Плиты пенопласта в зависимости от плотности делятся на следующие марки:

  • 15 — плотность пенопласта 10-15 кг/куб. м;
  • 25 — 15-25 кг/куб. м;
  • 25Ф — 16,5-25 кг/куб. м;
  • 35 — 25-35 кг/куб. м;
  • 50 — 35-50 кг/куб. м.

Разберёмся, влияет ли плотность на теплопроводность? Величина коэффициента теплопроводности тем меньше, чем больше воздуха в закрытых гранулах. Поэтому теплоизоляция совершенно не зависит от значений плотности. Плотность влияет только на прочность материала, отсюда и такая разница в областях, в которых применяют материал. Цена также в большой степени зависит от плотности. Подробнее о стоимости читайте по ссылке Пенополистирол цена.

Температура плавления пенопласта

Температура плавления пенопласта составляет 270оС. Для снижения класса пожароопасности пенопласта при производстве в его состав добавляют антипирены, значительно затрудняющие горение. При этом плотный пенопласт уже относится к классу горючести Г1 и называется ПСБ-С или Пенополистирол Суспензионный Беспрессовый Самозатухающий. Согласно ГОСТу в среднем пенопласт не должен гореть дольше 4 секунд, а улучшенный фасадный тип ПСБ-С-25Ф — не дольше 1 секунды.

Размеры пенопласта

Если вы хотите точно рассчитать количество необходимого материала перед тем, как приобрести пенопласт, размеры листа имеют принципиальное значение. Существуют нормативные габариты, но также по согласованию могут выдать разрешение на выпуск утеплителя, не соответствующего стандарту. По ГОСТу №15588-86 размеры пенопласта должны находиться в пределах:

  • толщина — от 20 до 500 мм при шаге 10 мм;
  • длина — от 900 до 5000 мм при шаге 50 мм;
  • ширина — от 500 до 1300 мм при шаге 50 мм.

Правильный подбор толщины плит определяется теплопередачей ограждающих конструкций, толщиной и материалом стен. К примеру, на коттедж, построенный в Санкт-Петербурге из кирпича пустотелого размером 250х120х88 мм, необходимо покупать пенопласт марки 25 толщиной 8 см. Узнать во сколько обойдётся теплоизоляция М25 можно в разделе Пенопласт цена.
Понравился материал статьи? Расскажите о нём:

Пенопласт 50 мм цена в Екатеринбурге в компании РегСтрой!

Пенопласт 50 мм

При решении проблем с утеплением частных построек возникают вопросы с выбором плотности и толщины пенопласта. Оптимальным вариантом для таких видов работ считается выбор листового материала с толщиной 50 мм.

О продукции

Пенопласт – это материал, который уже на протяжении длительного времени успешно применяется для утепления строительных конструкций бытового и промышленного назначения.   Благодаря тому, что материал содержит в себе 98% неподвижного  воздуха в гранулах вспененного полистерола, теплоизоляционные и звукоизолирующие  характеристики на высоком ровне.

Для решения задач утепления квартир и частных домов профессионалы рекомендуют приобретать пенопласт 50 мм в Екатеринбурге по цене установленной производителем. Среди популярных марок пользуется спросом продукция ППС 10ТУ. Приемлемые цены удачно сочетаются с прочностными характеристиками.

Для изготовления продукции используются продвинутые технологии с применением вспенивающегося полистирола. В результате поэтапной методики потребителю предоставляется плотная и легкая структура с одновременной податливостью резке простым инструментом. Чтобы правильно купить пенопласт 50 мм по цене рынка рекомендуется разобраться с ассортиментом продукции.

Достоинства

Разнообразие ассортимента от различных производителей с показателями плотности 10 кг/м³ вывели материал на ведущие позиции промышленного и частного утепления сооружений. Наряду с традиционным обустройством покрытий стен пенопласт 50 используется в системах полов по лагам. Повышенным спросом у пользователей пользуются изделия в формате пенополистирольных плит с различными габаритными размерами.

Пенопласт 50мм, цена за лист которого значительно ниже, чем у аналогичных материалов на современном рынке теплоизоляции, по праву завоевал расположение многих профессиональных строителей.  Материал не прихотливый в работе, не требует специальных средств для обработки, не пылит и не выделяет вредных для здоровья веществ.

Материал отличается значительной долговечностью при правильном монтаже и применении.  В зависимости от нагрузки которую будет испытывать  утепляемая конструкция необходимо выбирать и плотность пенопласта.  Так например для утепления каркасных стен, пола, кровли достаточно минимальной  плотности, а вот для фасадов, наливных полов, фундаментов – плотность нужна уже 25-34 кг/куб. м.

Эксплуатационно-технические характеристики отличаются достоинствами:

  • Пониженным коэффициентом теплопроводности. Распределение воздушных гранул внутри полимера отменно защищает сооружения и помещения от промерзаний;
  • Повышенной звукоизоляцией;
  • Стойкостью к температурным перепадам;
  • Достойным противодействием ветровым нагрузкам;
  • Долговечностью неприхотливого материала. При соблюдении правил монтажа изделие не меняет начальные свойства;
  • Химической нейтральностью;
  • Стойкостью к воздействию влаги. Набухание и изменение формы не происходит;
  • Простотой резки, обработки и выполнения монтажных работ повышенной сложности;
  • Экологической чистотой.

Качественный пенопласт 50 мм цена, которого соответствует стойкости к воздействию микробиологических факторов всегда в продаже. Для изготовления изделия применяются эффективные газообразователи. Улучшенные характеристики вспененной структуры зарекомендовали материал для наполнения стен, при утеплении потолков и создании внешних каркасных слоев «вентфасадов».

Купить пенопласт 50 мм в Екатеринбурге

В нашем интернет-магазине Вы всегда можете купить пенопласт 50 мм по низкой цене.   Прямые поставки пенопласта от производителя на наш склад позволяют Вам приобретать данный материал без магазинных наценок. На большие объемы предусмотрены серьезные скидки! Звоните!

Пенопласт 50 мм технические характеристики и размеры, маркировка, цена за лист

Пенополистирол толщиной 50 мм – самый ходовой и по стоимости не дорогой теплоизолятор для строений. Он состоит из легких гранул пенополистирола, скреплённых вместе. Собственно благодаря огромному количеству пустот с воздухом ПСБ обладает способностью держать тепло защищаемых конструкций. Однако, разумеется, он бы не стал так сильно востребован, если бы его положительные качества обходились лишь малой ценой.

Характеристики пенопласта прямо связаны с его закрытоячеистой структурой и характерностями сырья. Они формируют и его положительные качества, и минусы, хотя и качество выполнения играет собственную роль. Для изготовления любых стирольных плит применяются теже самые полимерные гранулы. Однако для создания цельных изделий их нужно «склеить» при конкретных условиях. Нарушение технологии приводит к ослаблению связей между пустотелыми шариками и уменьшает качество теплоизолятора.

Характеристики в техническом плане пенополистирола:

  • Небольшой вес – на долю камер наполненных воздухом приходится 98 % всего объема листа. В результате даже кладка в 2 слоя на фасаде почти не даёт нагрузки на сам фундамент строения.
  • Проводимость тепла (R) в границах 0,037-0,043 Вт/м·°С. При подобных значениях пенополистирол толщиной всего 5 см вполне может заменить 95 мм минеральные ваты. А сравнивание с кирпичом в кладке и совсем показывает 14-кратное превосходство полистирольного теплоизолятора.
  • Практически невысокая гигроскопичность на уровне 2-4 % – закрытые ячейки как правило немогут впитывать воду. Проблемы появляются, если в материале есть трещины или участки с плохо «сваренными» между собой гранулами.
  • Паронепроницаемость – пенополистирол пропускает через себя не больше 0,05 мг/м·ч·Па ненасыщенного воздуха. Это довольно пониженный показатель, благодаря этому если вы подобрали стирол для стенового утепления снаружи дома для жилья, побеспокойтесь о хорошей приточно-вытяжной вентиляции помещений.

Многие предрасположены относить к минусам пенополистирола его ядовитость. Полимерные материалы на самом деле испаряют вредный для организма человека стирол. Чтобы его содержание снизилось до безопасных концентраций 0,002 мг/м 3 , теплоизолятор должен вылежаться на складе, перед тем как попасть на строительную площадку или в дом.

А вот на что нельзя закрывать глаза, так это на невысокую термическая устойчивость пенопласта – при нагревании более +80 °С он начинает оплавляться, а при +210 воспламеняется. В данный момент страшно не столько пламя, сколько выделяемые в воздух токсины, которые уже неоднократно приводили к человеческим жертвам – группа дымообразования стиролов отвечает самому большому критерию Д4. Собственно поэтому применение пенополистирола непозволительно на пожароопасных объектах.

Марки пенополистирола

Плотность считается основным показателем, на основании которого осуществляется классификация плит полистирола – от нее в значительной степени зависит проводимость тепла пенополистирола, а еще его характеристики прочности. Материалам присваивается конкретная марка, в большинстве случаев указывающая на самый большой удельный вес:

  • ПСБ-С15 (от 11 до 15 кг/м 3 ) – обладает способностью проводить не больше 0,037-0,04 Вт/м·°С тепла и может выдержать сжатие до 40 кПа.
  • ПСБ-С25 (от 16 до 25 кг/м 3 ) – тут показатель R отвечает 0,038 Вт/м·°С, а стабильность будет примерно 100 кПа.
  • ПСБ-С35 (не менее 25 кг/м 3 ) – имеет проводимость тепла 0,035-0,039 Вт/м·°С и может выдержать до 140 кПа.
  • ПСБ-С50 – тут чуть-чуть оригинальный ряд значений плотности 40-45 кг/м 3 , высокая проводимость тепла (0,04-0,043 Вт/м·°С) и хорошие прочностные показатели на уровне 160 кПа.

Литера «С», которой отмечается пенополистирол 50 мм, говорит про то, что на производстве в полистирольную массу вводились антипирены. В результате листы приобрели свойство самозатухания. Но оно вырисовывается исключительно при удалении источника огня только через 3-4 секунды.

Есть и иные критерии маркировки:

  • А – геометрия и размеры пенополистирола выделяются самой большой точностью, а кромки абсолютно ровные.
  • Б – листы с профилированной «ступенькой», позволяющей создать плотный безразрывный теплоизоляционный слой, лишенный заметных швов и щелей.
  • Н – материал стойкий к влаге для наружного использования.

Размеры листа всегда стандартны: это либо 1х1, либо 1хдва метра (очень нечасто можно повстречать удобную ширину 1200 мм). Проблема в том, что на производстве пенополистирол идет в виде куба со стороной 2 метра и лишь потом его распускают на плиты толщиной 50 мм. Однако, получить изделия иных размеров и даже форм можно лично, разрезав их ножовкой или горячей железной струной.

Использование, минусы и плюсы различных марок

Пенополистирол толщиной пятьдесят миллиметров может иметь самую разную область применения, в зависимости от плотности. Популярными оказываются листы ПСБ-С15 и 25, потому как они самые продуктивные. Что касается их плохой прочности, то ее в расчет как правило не берут – такие пенополистиролы устанавливают в ненагружаемых конструкциях.

Ключевое использование легких плит – малые объекты в индивидуальном строительстве. Лист плотностью до 15 кг/м 3 прекрасно хранит тепло, однако из-за маленькой прочности имеет смысл получить его разве что для работ внутри помещения:

  • в подвальном помещении;
  • на балконе и лоджии;
  • при утеплении кровли.

Для масштабных объектов и внешних работ удобнее купить намного прочный ПСБ-25. Также для фасадов и утепления полов под стяжку из бетона берут ПСБ-35, а самые тяжёлые пенополистиролы кладут даже под покрытие дороги. Но цена одного листа данной марки очень большая, так что материал на рынке не очень востребован.

Собственные минусы и плюсы имеют и изделия которые уже готовы разного размера – независимо от их плотности. Большие плиты со сторонами 1хдва метра некомфортно применять во время монтажа своими руками, да и приобрести их сложнее. А пенополистирол 1000х1000х50 мм очень часто создаёт проблемы в процессе подгонки в типовой обрешетке.

Большим недостатком всех подряд пенополистиролов считается их нестойкость к Излучению ультрафиолета, а еще к растворителям. Теплоизолированную поверхность следует защищать от солнечных лучей, однако при этом нельзя допустить контакта с ЛКМ. Стоит еще сказать, что невысокая проходимость пара выполняет пенополистирол нежелательным соседом для построек из дерева. Зато низкая стоимость за лист – абсолютный плюс, потому как хорошего теплоизолятора доступнее ПСБ пока не изобрели.

листов пенополистирола 2,5 x 1,2 м @ 50 мм

Описание

Листы пенополистирола класса M 5 x 1,2M @ 75 мм

Панели из пенополистирола EPS представляют собой универсальное решение из листового пенополистирола, идеально подходящего для строительства и строительства.

Панели из пенополистирола, широко применяемые в строительстве, являются универсальным и хорошо зарекомендовавшим себя строительным материалом. Легкие, прочные, чистые и простые в обращении панели из пенополистирола обеспечивают изоляцию от температуры и шума и могут использоваться в качестве основы для штукатурных панелей.

Панели из пенополистирола

идеально подходят для использования как в коммерческих, так и в жилых помещениях, включая склады, фабрики, магазины, офисные здания, дома и многоквартирные дома, навесы, патио и гаражи.

Устойчивые к погодным условиям, с отличными теплоизоляционными свойствами и низкой влагопоглощающей способностью, панели из пенополистирола EPS являются идеальным материалом для изоляции холодильных помещений, потолков, перекрытий, стен, а также плоских и перевернутых крыш.

Размеры листов полистирола

Листы пенополистирола

доступны в диапазоне толщины от 10 мм до 600 мм.

Наши стандартные размеры листов следующие:

2,5 млн и 5 млн x 1,2 млн

3M и 6M x 1,2M

Доступны листы нестандартных размеров, которые можно разрезать по вашему индивидуальному заказу, также можно заказать листы различной толщины.

Тепловые свойства

Подходящие для использования в стальных шпильках, деревянных шпильках, бетонных и каменных зданиях, пенополистирольные листы из вспененного полистирола представляют собой эффективное и экономичное решение для изоляции.Часто используемые снаружи каркаса стены поддерживают температуру в полостях, близких к комнатной, что снижает риск конденсации на поверхности и в полостях. Также улучшаются преимущества теплоемкости бетонных и кирпичных стен.

Значения теплопроводности для марок полистирола EPS показаны в ссылке ниже.

SL Класс k = 0,041 Вт / мк *
S Марка к = 0.0397 Вт / мк *
M Марка k = 0,0383 Вт / мк *
H Класс k = 0,0368 Вт / мк *
VH Марка k = 0,0352 Вт / мк *
* значение k при эталонной температуре 25 ° C

R-стоимость

Номинальные значения R (м²K / Вт) — без учета поверхностного сопротивления

Толщина листа EPS SL Класс SGrade MGrade H Класс
41 мм 1.00 1,05 1,07 1.11
50 мм 1,25 1,32 1,33 1,39
75 мм 1,90 1,97 2,00 2,08
100 мм 2,50 2,63 2,67 2,78

Поли EPS и влияние влаги

Рекомендуется обеспечить эффективную пароизоляцию в ситуациях, когда вероятно значительное увеличение содержания влаги.Панели из пенополистирола, как правило, устойчивы к проникновению влаги; однако содержание влаги влияет на его тепловые характеристики, как и на все изоляционные материалы.

Существует линейная зависимость между потерей термического сопротивления (значение R) и увеличением содержания влаги по объему. Потеря R-значения составляет примерно 2,5% на 1% содержания влаги при увеличении объема (до 20% м.к. по объему). Панели из полистирола с содержанием влаги 2% по объему будут иметь 95% показателя R в сухом состоянии.

Наша среда

При производстве панелей из пенополистирола EPS не образуются озоноразрушающие газы и не используются хлорфторуглероды (CFC).

На каждый килограмм масла, использованного при производстве изоляции Pol, можно сэкономить до 200 кг топлива для отопления в течение среднего срока службы дома. В свою очередь, это играет положительную роль в сокращении выбросов углекислого газа и последствий глобального потепления.

wettrades.com

Как небольшой оптимизированный бизнес, мы можем поставлять качественную продукцию по отличной цене.Хотя мы осуществляем доставку по всей Австралии, наш бизнес предлагает сверхбыстрые и надежные услуги в Мельбурн и особенно в район Бейсайд, поскольку мы находимся в Хигетте. Мы также имеем дело с широким спектром надежных установщиков пенополистирола, поэтому, если вы ищете подходящих специалистов для вашей работы, мы можем незамедлительно связаться с вами.

Этот продукт является частью нашего большого выбора материалов для облицовки, и вы можете найти более подробную информацию о нем на веб-сайте Vicfoam.

Листы пенополистирола EPS

* Доставка этого продукта может повлечь дополнительные расходы из-за большого размера листов полистирола.

Изменение механических характеристик пенополиуретана: влияние метода испытаний

Abstract

Пенополиуретан (ППУ), типичный изоляционный материал, не только предотвращает теплопроводность, но также может выдерживать нагрузку. Особый интерес к жесткому ППУ за последние несколько лет возрос в областях, где применяются экстремальные условия. Структура с закрытыми ячейками, которая образует внутреннюю часть жесткого ППУ, служит для максимального использования этих полимерных пен.Жесткий ППУ более чувствителен к внешним условиям, таким как температура или ограничения, чем другие конструкционные материалы, такие как сталь. В зависимости от рыночных тенденций, в которых расширяется использование криогенной среды, также необходимо исследовать тенденцию поведения материала в результате эффекта связывания. Однако большинство стандартных стандартов на методы испытаний на сжатие, применимых к жесткому ППУ, не адекватно отражают ограничения. Таким образом, в этом исследовании предлагается более надежный метод оценки механических характеристик материалов, чем при обычных испытаниях.Экспериментальные наблюдения и анализ подтвердили этот метод оценки сжатия, в котором учитываются ограничения. Следовательно, прочность на сжатие жесткого ППУ по сравнению с результатами обычного испытания показала разницу до 0,47 МПа (примерно 23%) при криогенных температурах. Этот результат предполагает, что есть важные факторы, которые следует учитывать при оценке характеристик с точки зрения материала в среде, где используется жесткая изоляция из ППУ. Считается, что методы испытаний, недавно предложенные в этом исследовании, обеспечат экспериментальную основу, которая может быть применена к критериям оценки свойств материала и отражена в конструкции конструкции.

Ключевые слова: ограничение , криогенная температура, условия окружающей среды, закрытые ячейки, пенополиуретан

1. Введение

В последнее время спрос на высокоэффективные ресурсы увеличился из-за нормативов по загрязнителям окружающей среды, ограниченных запасов и развития хранилищ технологии. Наряду с этим, в настоящее время в центре внимания находятся конструкции, которые могут эффективно хранить или транспортировать топливо с использованием жидких технологий. Среди них пенополиуретан (ППУ) используется в качестве материала для повышения устойчивости в ограниченном пространстве внутри изолированной конструкции.ППУ представляет собой типичную форму полимера, в которой основная цепь имеет повторяющиеся уретановые связи, а свойства материала связаны с химической реакцией внутреннего изоцианата и полиола. Как показано на фиг.1, ППУ состоит из мягкого сегмента с полиолом в качестве основного компонента и жесткого сегмента, состоящего из относительно большого количества изоцианата, в зависимости от длины цепной структуры полиола, реагирующего с изоцианатом [1,2]. ППУ в значительной степени подразделяется на гибкий ППУ с пластичными свойствами и жесткий ППУ с высокой долей плотного сетчатого образования в соответствии с соотношением сегментов, распределенных внутри [3,4,5].Домен внутри жесткого ППУ состоит из твердых и мягких сегментов полимера благодаря химическому составу синтетического полиола и изоцианата. Жесткие сегменты имеют высокую плотность сильно поляризованных уретановых связей, которые физически сгруппированы между соседними цепями, образуя организованную вторичную структуру. Эта мощная связная структура существует в виде твердой стеклянной фазы и определяет механические свойства всего материала, такие как прочность, твердость и т. Д. [6]. Мягкие сегменты, напротив, существуют в виде каучуковой фазы при комнатной температуре, поскольку температура стеклования (Tg) составляет 30–50 ° C [7].Однако в чрезвычайно холодной среде, температура которой намного ниже, чем Tg, сегмент подвергается хрупкой кристаллизации из-за фазового перехода, что приводит к сложной природе с жесткостью, чтобы выдерживать нагрузку [8]. Cady et al. наблюдали механическое поведение при различных температурных условиях, чтобы объяснить температурную зависимость, и было обнаружено, что форма с закрытыми ячейками существенно зависит от температурных изменений [9,10,11]. Ячеистая структура внутри пенопласта была проанализирована с помощью анализа моделирования, чтобы определить, как это влияет на характеристики прочности материала [12,13].

Доменная структура, образующая внутреннюю часть пенополиуретана (ППУ).

Мягкий ППУ представляет собой структуру с открытыми ячейками с низким содержанием полностью закрытых ячеек, в которых существуют только твердая и газовая фазы. Он отличается гибкостью и легко восстанавливается даже при приложении внешних сил к деформациям. Однако жесткий ППУ имеет лучшие изоляционные характеристики из-за большой части закрытых ячеек, которые образуются независимо от стены [14,15]. Кроме того, в отличие от мягкого ППУ, который создает соединительный проход, разрушая стенку ячеек при вспенивании, жесткий ППУ образует структуру, в которой внутренние стенки ячеек сталкиваются друг с другом и действуют как прочная опора.Улучшенные механические характеристики способствовали активизации жесткого ППУ в качестве материала для различных наземных и морских промышленных сооружений. Следуя этой тенденции, было проведено множество экспериментальных исследований ППУ для определения областей применения его структуры. Koll et al. предоставили оценки микроструктуры в упругом диапазоне путем изучения распределения твердой фазы между стенками ячеек [16]. Результаты исследования показали корреляцию с относительной плотностью пеноматериала через соответствие теоретической модели.Кроме того, несколько условных переменных, которые могут влиять на механические свойства материалов, были рассмотрены для применения универсальной конструкции [17,18,19,20,21]. Были также предприняты дальнейшие попытки определить механические и термические свойства путем добавления материалов для использования многоцелевого жесткого ППУ [22,23]. Cecierska et al. предназначен для разработки материалов путем добавления наноматериалов для улучшения характеристик материала PUF [24,25,26,27]. Однако ограничения улучшения механических свойств очевидны, поскольку газовая и твердая фазы, каждая из которых влияет на изоляцию и прочностные характеристики, находящиеся внутри ячейки, конфликтуют друг с другом [28,29,30,31,32].Wang et al. провели испытание полимерных форм на сжатие в соответствии с переменными скорости деформации для анализа свойств, зависящих от скоростей нагружения [33,34,35]. Аналитические исследования с использованием метода конечных элементов также активно проводились в форме экспериментальных исследований. Chen et al. оценили механический отклик пеноматериалов при сжимающей нагрузке с помощью исследования методом конечных элементов [36,37,38]. Fahlbusch и Kadkhodapour представили аналитическую модель в численных расчетах, чтобы исследовать более точное поведение разрушения для пенопласта с закрытыми порами, и сравнили ее с эмпирическими данными [39,40].Соответствующие исследования показали важность герметизации закрытых ячеек из жесткого ППУ с точки зрения механических характеристик. Это связано с тем, что он способствует несущей способности, действуя извне, сохраняя геометрию вместе с относительной плотностью внутри материала. Эти характеристики считаются вкладом в характеристики поддержки нагрузки за счет сохранения геометрии с относительной плотностью внутри материала. Кроме того, как показано на фиг.4, механическое поведение жесткого PUF, состоящего из сегментов, указывает на то, что он может чутко реагировать на внешние условия окружающей среды в отличие от других однородных материалов.

Обычно с точки зрения инженерного проектирования необходимо предотвратить две проблемы. Из-за невозможности учесть комбинацию факторов, влияющих друг на друга в среде, бывают состояния, в которых отказ происходит без максимальной нагрузки, и к запросу применяется чрезмерно допустимая мощность. В любом случае необходимо точно понимать характеристики разрушения материала, чтобы разработать безопасную и надежную конструкцию. Его также можно применять в ситуациях, когда пространство ограничено соседними конструкциями в объемных единицах, а не только материалами или установками, или когда силы не распределяются равномерно по всей площади материала, т.е.е., сосредоточенные нагрузки. Таким образом, критерии механических характеристик для фактических рабочих нагрузок предполагают, что глобальное смещение используемого материала ограничено, когда оно происходит, а это означает, что окружающая среда, такая как ограничивающий эффект, должна рассматриваться как случайное рассмотрение [41,42].

Однако существующие стандарты относительно того, как оценивать механическое поведение жесткого PUF, конкретно не отражают окружающую физическую среду. Существует ограниченное количество исследований условий, которые могут легко подвергаться воздействию окружающих конструкций, в отличие от тех, которые рассматриваются только для определенных внешних переменных, таких как температура.Однако эти условия ограничения необходимо рассматривать с точки зрения исследования, поскольку они упускаются из виду по сравнению с их фактическим воздействием. Основываясь на признании связи этих сложных факторов, цель этого исследования заключалась в том, чтобы выполнить оценку механических характеристик путем добавления зажимного приспособления, установленного на стороне жесткого PUF. Эти попытки ограничения были направлены на то, чтобы ответить на основные и важные вопросы с точки зрения поведения материалов для надежного проектирования объемных конструкций в экстремальных условиях путем применения и анализа новых методов, которые не представлены с помощью обычных экспериментальных методов.

2. Эксперимент

2.1. Обзор эксперимента

Типы нагрузок, прикладываемых к конструкции, широко варьируются от статической формы, возникающей в результате простой массы груза, до динамической формы, возникающей в результате удара. Таким образом, риск повреждения определяется в зависимости от проектной точки зрения. Обстоятельства, в которых применяются неожиданные импульсные нагрузки, в основном характеризуются кинетической энергией, которая определяется весом и скоростью в момент удара. В большинстве случаев определенная часть кинетической энергии, остающейся после удара, рассеивается как энергия деформации.Обычно эта рассеиваемая энергия деформации действует как внешний фактор, вызывающий деформацию наряду с повреждением конструкции. Это соответствует пластичности и стабильности материала и напрямую связано с функцией несущей способности [43]. показаны международные стандарты испытаний для оценки механических свойств жесткого PUF от критических опасностей. Размеры испытательного образца, необходимые для каждого метода испытаний, приведены в.

Оценка механических характеристик жесткого ППУ в соответствии с международными стандартами: ( a ) методы испытаний на растяжение, ( b ) на сжатие и ( c ) на сдвиг.

Таблица 1

Размеры испытательного образца в соответствии с методом оценки механических характеристик жесткого пенополиуретана (ППУ).

в

Метод испытаний Размер мм Дюймы (дюймы) Примечание
Испытание на растяжение
(ASTM D 1623)
Длина колеи 25,4 25,4
Диаметр 28,7 1.13 0,13
Поперечное сечение 1 дюйм 2
Радиус кривизны 11,9 0,47 18 ° к центральной линии.
Испытание на сжатие
(ASTM D 1621)
Высота 25,4 1 Меньше ширины или диаметра
Поперечное сечение > 4 дюйма 2 , <6 дюймов 2
Испытание на сдвиг
(ASTM C 273)
Толщина = образец сердечника
Длина > 12-кратная толщина
Ширина > 2 дюйма
2.1.1. Испытание на растяжение

Испытание на растяжение проводили в соответствии со стандартом ASTM D 1623. Рекомендуемые размеры образца для испытаний показаны в а. Стандартная скорость тестирования была такой, что поломка происходила через 3–6 мин. Скорость движения крейцкопфа составляла 1,3 мм / мин на каждые 25,4 мм измерительной длины испытательного участка. Нагрузка в момент разрушения была представлена ​​в единицах кН, разделенных на исходную площадь поперечного сечения, и был рассчитан предел прочности на разрыв. Модуль упругости при растяжении измеряли с помощью набора экстензометров.

2.1.2. Испытание на сжатие

Это испытание было выполнено в соответствии со стандартом ASTM D 1621. Как показано на b, нагрузка была приложена в направлении вспенивания испытываемого образца с минимальным поперечным сечением 25 см 2 и максимальным 230 см 2 . Образец для испытаний, помещенный в центре между двумя параллельными пластинами, сжимался со скоростью, возможно, до 10% от его первоначальной высоты в минуту, пока высота образца не уменьшилась до 85% деформации.Напряжение в пределе текучести, если текучесть возникла до 10% деформации, или, при отсутствии такой текучести, напряжение при 10% деформации является прочностью на сжатие. Модуль упругости определялся прямым участком ниже пропорционального предела кривой напряжения-деформации.

2.1.3. Испытание на сдвиг

Как показано в c, испытание проводили в вертикальном направлении образцов панели в соответствии с ASTM C 273. Испытательные образцы имели толщину, равную толщине сердцевины, ширину не менее 50 мм и длину не менее чем в 12 раз больше толщины.Скорость испытания была установлена ​​на значение, при котором образец разрушался в течение 3–6 мин. Рекомендуемая стандартная скорость перемещения головки составляла 0,50 мм / мин. Предел прочности сердечника на сдвиг был рассчитан путем деления максимальной зарегистрированной силы на образец в поперечном сечении, как подробно описано в.

2.2. Свойства материала

Жесткий ППУ с отличной адгезией между компонентами необходимо оценить с точки зрения механических характеристик, как и у других конструкционных материалов.Изоляционные конструкции с жестким ППУ подвергаются растягивающим, сжимающим и касательным напряжениям в зависимости от характеристик среды применения. Этот материал подвергается нагрузкам, которые обычно испытывают. В частности, поскольку прочность на сжатие, включая модуль Юнга, является идеальным значением для пеноматериала, важность оценки характеристик с учетом растягивающих или сдвигающих нагрузок относительно снижается [8]. В средах, подверженных растягивающим или сдвигающим нагрузкам, могут существовать некоторые ограничения, но они не имеют значительного влияния при рассмотрении направления компонентов нагрузки, прикладываемых к материалу.В случае испытания на сдвиг трудно определить ситуацию чистого сдвига для образца из-за различных факторов (лицевых поверхностей, клея, прекреплений или скреплений и т. Д.), И, следовательно, он не является предпочтительным в качестве метода определения прочности. влияние ограничений.

Ударная нагрузка отличается от обычных сжимающих нагрузок тем, что она оказывает неожиданное влияние на разрушающие характеристики материала в зависимости от времени и периода передаваемой энергии удара. Хотя сумма ударных величин аналогична, когда нагрузка большого размера применяется в течение относительно короткого периода времени (или нагрузка небольшого размера работает в течение длительного периода времени), режим повреждения, который возникает в материалах, является весьма существенным. разные.Кроме того, когда удары сконцентрированы в части поперечного сечения конструкции, их можно интерпретировать как квазистатические из-за эффекта связывания, создаваемого другими окружающими структурами, которые не подвергаются прямому воздействию силы [44].

При сжимающей нагрузке, приложенной с квазистатической деформацией, жесткий PUF с закрытой структурой ячеек обычно демонстрирует поведенческие характеристики, такие как те, что показаны на. Поскольку относительная плотность внутренней структуры ячейки изменяется из-за постоянного действия внешних сил, она постепенно составляет нелинейность как упругую область.Явление разрушения, возникающее в жестком ППУ за пределом текучести, характеризуется наличием твердой и газовой фаз внутри структуры с закрытыми ячейками [45]. Если предположить, что нагрузка критически приложена через пластиковую секцию, газовая фаза, за исключением твердой фазы, является сжимаемой. Объемная доля закрытых ячеек, содержащихся в пеноматериале, ∅c, определяется следующим образом:

где V c — объем твердой фазы, такой как стенка ячеек в пене, за исключением газовой фазы.VP — общий объем пены. Разрушение ячейки из-за деформации сжатия может снизить значение V p , но не будет значительного изменения V c , если только некоторые части образца не развалятся. Следовательно, общую плотность пены ρ можно записать следующим образом:

ρ = ρc∅c + ρg (1 − ∅c),

(2)

где ρc — плотность твердой части стойки, а ρg — плотность газовой фазы. Уравнение означает, что для данного ρc ρ зависит от относительного значения ∅c независимо от ρg.Когда происходит пластическая деформация, 1 − ∅c правого члена сходится к нулю, а ρg (1 − becomesc) становится незначительным по сравнению с ρc∅c; таким образом, его можно выразить как ρ≅ρc∅c. Примечательно, что значение ∅c занимает большую часть ρ по мере того, как деформация пены прогрессирует [46,47,48]. Это обозначение используется для определения показателей прочности материала следующим образом:

где ρc — плотность твердой части стойки, ρg — плотность газовой фазы, σel — упругое напряжение схлопывания в материале с закрытыми ячейками, Es — модуль Юнга стенки ячейки, C — материал постоянный.Можно видеть, что относительная плотность пены, которая искусственно изменяется в ответ на внешние условия, является важным фактором, влияющим на прочностные характеристики [49,50,51].

Механические характеристики поведения жесткого ППУ при сжатой нагрузке.

Испытание на сжатие, с учетом влияющих факторов, определило, что квазистатическая скорость имеет значение для отражения воздействия на окружающую среду со стороны окружающих конструкций. Таким образом, ожидается, что предлагаемый метод оценки механических характеристик в этом исследовании может адекватно идентифицировать поведенческую тенденцию жесткого PUF с ограничением или без него.

2.3. Подготовка к эксперименту

В данном исследовании использовались два типа образцов жесткого ППУ: чистый пенополиуретан (чистый ППУ) и пенополиуретан, армированный стекловолокном (ППУ). Образцы чистого PUF и RPUF были изготовлены путем добавления вспенивающего агента к полиолу и изоцианату с последующим смешиванием и выдуванием с использованием гомогенизатора. И чистый PUF, и RPUF классифицируются как одна и та же полимерная пена с трехмерной сетчатой ​​структурой и уретановыми связями во время процесса вспенивания.Разница между двумя материалами заключается в том, что в последнем стекловолокно добавляется во время производства. Эти волокна снижают изоляционные характеристики, но повышают прочность при сжатии. Таким образом, RPUF использовался в целях контроля, чтобы определить действительность условий ограничения, предложенных в этом исследовании. перечисляет свойства образца; размеры обычно выбирались в форме куба 50 мм × 50 мм × 50 мм в соответствии со стандартом испытаний на сжатие.

Таблица 2

Свойства испытательного образца. РПУФ — пенополиуретан армированный.

Материал Размер (мм) Масса (г) Плотность (г / см 3 )
Чистый ППУ 50 × 50 × 50 12,63
RPUF 15,88 0,13

— это миметическая диаграмма, показывающая обзор этого эксперимента.Экспериментальная установка состояла из универсальной испытательной машины (UTM, KSU-5M, Kyoungsung Testing Machine CO., LTD., Anyang-si, Корея) для обычного испытания на сжатие и зажимного приспособления, установленного в центральной точке, где проводилось испытание. выполнено. Изготовленное на заказ приспособление для метода испытаний, предложенного в этом исследовании, было изготовлено из нержавеющей стали (SUS 316), чтобы предотвратить повреждение, вызванное хрупкостью в криогенной среде, создаваемой через низкотемпературную камеру.

Миметическая схема испытуемого образца и оборудования.

2.4. Экспериментальные сценарии

Экспериментальные сценарии этого исследования показаны на. Условия ограничения были установлены в качестве экспериментальных переменных для проверки предложенного экспериментального метода. Сжимающая нагрузка, приложенная перпендикулярно направлению вспенивания чистых ППУ и ​​ППУФ, представляла собой силу смещения. Затем был установлен верхний предел нагрузки примерно 5 кН с отклонением до 85% высоты испытательного образца для определения общего сечения разрушения жесткого ППУ в соответствии со стандартом ISO 844 [52].В этом исследовании был проведен квазистатический анализ, и скорость нагружения, то есть скорость деформации, была применена на уровне 0,0017 с -1 , ссылаясь на спецификацию и данные предыдущего исследования [32,33,34]. Температурные условия были разделены на два случая: комнатная температура (25 ° C) и криогенная температура (−163 ° C) с учетом окружающей среды для использования изоляции. В случае криогенной температуры испытуемый образец подвергался воздействию -163 ° C через поступающий жидкий азот, контролируемый вне камеры.Испытание проводилось после предварительного охлаждения в течение приблизительно 2 ч, чтобы обеспечить соблюдение состояния теплового равновесия образца для уменьшения отклонения результатов в зависимости от времени воздействия. Для более точных измерений было повторено пять экспериментов на каждый случай в соответствии со стандартом.

Таблица 3

Сценарий испытания на сжатие.

0

√ √
Материал Обычный Ограничение
Температура (° C) Скорость деформации (с -1 ) Температура (° C) Скорость деформации (с -1 )
Комната Криогенная (1 час) Комната Криогенная (1 час)
25 −163 0.0017 25 −163 0,0017
Чистый PUF

3. Результаты и обсуждение

3.1. Анализ структуры формы

3.1.1. Стандартное испытание на сжатие

показывает форму образца жесткого ППУ (а) чистый ППУ и ​​(б) ППУФ) после выполнения статического сжатия в соответствии с общепринятым стандартом испытаний.В существующих испытаниях по результатам для двух типов образцов наблюдалась деформация расширения на боковой стенке при приложении силы сжатия, поскольку в непосредственной близости от испытуемого образца не учитывались интерференционные факторы из-за внешних условий. Как показано в предыдущем исследовании, по мере того, как деформация сжатия пластического сечения прогрессировала, было обнаружено, что трещина распространялась на боковую стенку испытуемого образца независимо от температуры [53]. Причина этого отказа заключается в том, что структура ячеек внутри жесткого ППУ обладает сжимаемостью, которая может уменьшить определенную часть объема под нагрузкой [54].Когда одноосная нагрузка продолжает действовать за пределами предела упругости материала, который может подвергнуться восстановлению деформации, структура формы изменится в поперечном направлении без какой-либо поддержки, что приведет к неравномерному расширению площади поперечного сечения. Это необратимое изменение площади поперечного сечения приводит к большей уязвимости к деформации сдвига и растрескиванию всей конструкции, как показано на рис.

Форма образцов после испытания на сжатие в зависимости от температуры согласно стандарту обычного испытания на сжатие: ( a ) PUF, ( b ) усиленный пенополиуретан (RPUF).

Разрыв чистого ППУ был очень серьезным при –163 ° C по сравнению с разрывом при 25 ° C. RPUF также показал заметное увеличение относительно крупных и мелких трещин при -163 ° C. Этот результат был вызван охрупчиванием при низкой температуре. Вся конструкция, включая замкнутые ячейки внутри материала, была хрупкой и сопровождалась снижением пластичности и, таким образом, была более восприимчива к внешней силе, действующей от той же деформации [55].

показывает тенденцию деформации поперечного сечения, измеренную после испытания с использованием обычных методов испытания на сжатие.После проведения испытания количественные значения были расположены, как показано в, для сравнительного анализа значений остаточной деформации, оставшихся в испытуемом образце после достижения достаточного восстановления деформации. Как показано на фиг.1, значения деформации поперечного сечения чистых ППУ и ​​ППУФ показали разницу примерно в 1% между образцами из-за наличия стекловолокна, которые улучшили прочностные характеристики. Однако было обнаружено, что деформация сечения, зависящая от температуры, существенно не различалась.В частности, по сравнению с отклонениями тестов, повторенных пять раз, было обнаружено, что оба типа образцов показали лишь ограниченную разницу в 0,2% между 25 и -163 ° C, и что тенденции результатов в значительной степени совпадали с отсутствием явные температурные эффекты.

Деформация поперечного сечения жесткого ППУ после обычного испытания на сжатие.

Таблица 4

Среднее сечение образца жесткого ППУ после стандартного испытания.

Материал Чистый полиуретан RPUF
Температура (° C) 25 −163 25 −163
Поперечное сечение 900 2 ) 2585.5 2590,3 2565,8 2561
δA (%) 3,4 3,6 2,6 2,4

Эти результаты, наряду с высокой деформацией поперечного сечения чистого ППУ и RPUF, наблюдаемый при обычном испытании на сжатие, показал, что существующий экспериментальный метод не отражает должным образом механические свойства экологически зависимого жесткого PUF.

3.1.2. Сдерживающее испытание на сжатие

показывает форму после испытания на сжатие путем добавления условия сдерживания к боковой стенке образца из чистого PUF и RPUF.Во-первых, оба типа образцов сохраняли относительно однородную форму по сравнению с показанными на. Считалось, что этот результат связан с действием зажимного приспособления, предназначенного для минимизации материального ущерба за счет блокировки боковых сил, вызванных сжимающими нагрузками. Кроме того, было подтверждено, что влияние этого ограничения было больше при -163 ° C.

Форма образцов после испытания на сжатие в зависимости от температуры при ограничении предлагаемого испытания на сжатие: ( a ) чистый PUF, ( b ) RPUF.

показывает изменение площади поперечного сечения чистых PUF и RPUF под ограничением. По сравнению с результатами обычного эксперимента, который показал относительно почти постоянные тенденции независимо от температурных условий, чистый PUF снизился с 2,3% до 1,1% между 25 и 163 ° C, а RPUF снизился с 1,8% до 0,9% в этой среде связывания. . Эти различия конкретно показаны в, где количественно перечислены средние значения теста.

Деформация поперечного сечения жесткого ППУ после испытания на сжатие.

Таблица 5

Среднее поперечное сечение образца жесткого ППУ после испытания на удержание.

Материал Чистый полиуретан RPUF
Температура (° C) 25 −163 25 −163
Поперечное сечение 900 2 ) 2558,3 2528,3 2545,5 2522,8
δA (%) 2.3 1,1 1,8 0,9

Было также обнаружено, что разница в поперечной деформации с изменением температуры между чистым PUF и RPUF показывает заметную разницу по сравнению с предыдущими экспериментами. В предыдущих экспериментах разница деформации между двумя образцами, которая различалась примерно на 1%, уменьшала разницу деформации до 0,5% при 25 ° C и 0,2% при -163 ° C. Это показало, что существует небольшая разница между двумя типами жестких ППУ с разными свойствами при криогенных температурах.Это связано с тем, что влияние ограничений может быть критерием для определения степени влияния на характеристики материала, и эти эффекты могут быть значительными при низких температурах.

Наконец, чтобы сравнить различия между существующим испытанием на сжатие и предложенным в этом исследовании испытанием на сжатие, общие экспериментальные результаты суммированы в. При 25 ° C чистые образцы PUF и RPUF показали отклонения деформации 1,5% и 2,5%, соответственно, при -163 ° C, по сравнению с отклонениями примерно 1% или меньше.В результате было обнаружено, что разница в деформации поперечного сечения в поведении материала с ограничением или без него была больше при более низких температурах, и эта тенденция была более выражена в экспериментах, проведенных на чистом ППУ, чем на ППУФ, который улучшил механические свойства. производительность за счет добавления волокон. Макроскопическое поведение двух образцов жесткого ППУ, наблюдаемое в ходе испытаний на сжатие, проведенных в ограниченной среде, явилось видимым признаком воздействия условий окружающей среды, которые не были четко продемонстрированы в традиционном методе испытаний.

Изменение поперечного сечения образца жесткого ППУ согласно методу испытаний на сжатие.

3.2. Анализ механических характеристик

показывает механическое поведение жесткого ППУ в зависимости от условий окружающей среды на кривых «напряжение-деформация». a, b показывают экспериментальные результаты, выполненные при статических нагрузках сжатия при той же скорости деформации 0,0017 с -1 для чистого PUF и RPUF, соответственно. В b, где было добавлено ограничение, прочность на сжатие (σc) чистого ППУ увеличивалась независимо от изменения температуры.RPUF также показал, что его общая механическая прочность, включая предел текучести, улучшилась с учетом тенденций в результатах, как показано на b.

Кривые напряжение-деформация при сжатии для ( a ) чистого PUF и ( b ) RPUF в соответствии с условиями окружающей среды удерживающей системы.

показывает модуль сжатия (E) в зависимости от условия ограничения в упругом режиме кривой напряжения-деформации. В случае b, хотя имелось небольшое отклонение в значении из-за распределения добавленных стекловолокон, в целом он демонстрировал тенденцию, аналогичную тенденции a.В, прочность на сжатие (σc), полученная в, и модуль сжатия (E), полученные в, суммированы для количественного сравнения. Значение σc было получено из предела текучести или точки, в которой наибольшее напряжение было измерено в интервале 0,1 деформации. Значение E рассчитывалось в пределах интервала, в котором выдерживался пропорциональный предел.

Зависимости модуля упругости от ограничения для ( a ) чистого ППУ и ​​( b ) ППУФ.

Таблица 6

Механические свойства чистых образцов ППУ и ​​ППУФ.

9066

Материал Свойство (МПа) 25 ° C −163 ° C
Без ограничений Сдерживание Без ограничений Сдерживание
Сдерживание
Прочность на сжатие, σc 0,83 1,02 2,02 2,49
Модуль упругости, E 16,636 20,817 33,777 51.271
RPUF Прочность на сжатие, σc 1,12 1,22 2,18 2,53
Модуль упругости, E 22,129 24,439

0

38,363 24,439

0

38,363 В экспериментах, в которых учитывались ограничения, значение σc чистого PUF при 25 ° C увеличивалось на 0,19 МПа, а значение RPUF увеличивалось на 0,1 МПа. Значение E также варьировалось от 4,18 до 2.31 МПа для чистой PUF и RPUF соответственно. Эти улучшения механических свойств (σc, E) показывают, что ограничения фактически влияют на прочностные характеристики жестких материалов PUF. Больше внимания следует уделять степени изменения при -163 ° C. Значение σc чистого ППУ улучшилось на 0,47 МПа, а значение E улучшилось примерно на 17,49 МПа, за исключением колебаний, которые возникли из-за низкотемпературной хрупкости. RPUF также показал значительное отличие от теста, проведенного при -163 ° C, за счет увеличения σc и E на 0.35 и 13,89 МПа соответственно, но не так много, как чистый ППУ. Считается, что различительный улучшающий эффект чистого ППУ под влиянием удерживающих опор играет ту же роль, что и преимущества прочностных характеристик за счет уменьшения трещин существующего ППУ за счет добавления стекловолокна. Фактически, при сравнении механических свойств двух типов образцов в ограниченном пространстве разница между σc и E при 25 ° C составляла 0,2 и 3,62 МПа, в то время как разница при -163 ° C уменьшалась до 0.04 и 0,98 МПа соответственно. Эти результаты показывают, что ограничитель подходил для изменения механической прочности жесткого ППУ и ​​сохранял положительное влияние на характеристики материала независимо от температурных условий. Кроме того, было сочтено необходимым изучить, как работает этот процесс зависимости.

3.3. Анализ с помощью растрового электронного микроскопа

Анализ с использованием сканирующего электронного микроскопа (SEM) был проведен для наблюдения за микроструктурным поведением жесткого PUF в соответствии с экспериментальным методом сжатия.Как показано на фиг. И, явление разрушения клеток с микробным поведением, происходящее внутри чистого испытательного образца PUF и RPUF, может быть идентифицировано после деформации сжатия в соответствии с условиями испытания.

Микроструктура внутри чистого ППУ после испытаний на сжатие в соответствии с условиями удержания. ( a ) безудержание при 25 ° C; ( b ) удержание при 25 ° C; ( c ) без ограничения при -163 ° C; ( d ) фиксация при -163 ° C

Микроструктура внутри RPUF после испытаний на сжатие в соответствии с условиями фиксации.( a ) безудержание при 25 ° C; ( b ) удержание при 25 ° C; ( c ) без ограничения при -163 ° C; ( d ) ограничение при -163 ° C

Как показано на рисунке a, ячейки, которые составляли внутреннюю часть жесткого PUF, были сложены, и было трудно определить геометрию конструкции из-за потери устойчивости. Кроме того, было подтверждено образование сдвигового слоя из-за схлопывающихся ячеек [56]. Поскольку он не ограничен деформацией, считается, что часть силы, действующей в направлении сжатия, вызвала сдвиг.Напротив, b показывает, что при добавлении четырехстороннего ограничителя к стороне образца они были разбросаны с изломами структуры ячеек по сравнению с a. Доля разрушения ячеек, показанная с помощью экспериментального метода сжатия, предложенного в этом исследовании, также уменьшилась по сравнению с таковой в существующем тесте. Однако из-за природы мягких сегментов, которые не участвуют в значительной степени в поддержании нагрузки при 25 ° C, эффект подавления общей деформации, получаемой за счет ограничения, не считается влияющим на предотвращение выпучивания через окна ячеек.

Как показано на c, форма структуры, включая клеточную стенку, сохранялась относительно хорошо. Однако, в отличие от механизма разрушения при 25 ° C, большинство окон ячеек разрывается при -163 ° C [57].

Как упоминалось ранее, домен внутри жесткого ППУ состоит из жесткого и мягкого сегментов полимера по химическому составу синтетического полиола и изоцианата. Жесткий сегмент с относительно плотно сплетенной структурой играет роль поддержки нагрузки ППУ, а для мягких сегментов с низкой температурой стеклования (Tg) он участвует в свойствах высокого удлинения за счет спиральной цепи [ 58].Однако мягкие сегменты обладают несущей способностью с повышенной прочностью и твердостью благодаря процессу кристаллизации при более низкой температуре, чем Tg [59]. Другими словами, механические свойства жесткого ППУ в низкотемпературной среде можно определить по мягким сегментам. Таким образом, можно видеть, что основной причиной разрушения окна ячейки, наблюдаемого в c, была кристаллизация, которая была закалена в холодном состоянии по всей структуре ячейки, и разрушение хрупкой части из-за непрерывно прикладываемой сжимающей нагрузки.

Однако в испытании на криогенное сжатие, где учитывалась сдержанность, большинство клеточных структур оставалось неповрежденным, и разрыв окна также происходил редко, как показано на d. Считается, что это результат того, что зажимное приспособление поддерживает механические характеристики затвердевшей клеточной стенки и значительно снижает частоту возникновения повреждений. Этот результат показывает, что метод удерживающего сжатия, предложенный в этом исследовании, более влияет на механическое поведение более криогенного материала при 25 ° C.Эффекты ограничений можно также увидеть в, где показаны результаты испытаний с использованием образца RPUF. Как и в случае с чистым PUF, форма RPUF с закрытыми ячейками оставалась более неповрежденной под замкнутым пространством. При 25 ° C, как можно увидеть на a, было замечено, что большинство стекловолокон разрушается и не выдерживает нагрузки. Напротив, при -163 ° C вероятность поломки была ниже, как показано в d, благодаря контролю деформации в результате ограничения. Повторная проверка, проведенная с двумя жесткими PUF, показала, что ограничения влияют на практические характеристики изнутри клеточной структуры.

3.4. Микроструктурный анализ

В общем, по мере увеличения относительной плотности газ, захваченный в ячейке жесткого ППУ, оказывает высокое давление, то есть дилатационное напряжение на стенке ячейки [60,61]. Как показано на рисунке a, напряжение, действующее на клеточную стенку, с боков деформирует структуру с мягкими частями, состоящими из каучуковой фазы, если нет других препятствий [62]. Затем, когда стенки клетки превышают допустимые пределы деформации, структура клетки в целом становится более чувствительной.Когда равновесие сил нарушается, что затрудняет сопротивление жесткости клеточной стенки, возникают изгибные переломы. Этот рост трещин является одним из основных факторов, определяющих механические характеристики жесткого ППУ [63].

Ячеистые структуры внутри жесткого образца ППУ против сжимающей силы, зависящей от переменных условий окружающей среды, таких как ограничение и температура. ( a ) безудержание при 25 ° C; ( b ) удержание при 25 ° C; ( c ) без ограничения при -163 ° C; ( d ) ограничение при -163 ° C

Однако в случае b, где было добавлено ограничение, картина искажения отличается от a.Удерживающее приспособление сбоку создает силу реакции для подавления деформации конструкции. Это действие, по-видимому, эффективно контролировало дилатационное напряжение, вызванное внешней нагрузкой. Таким образом, блокирование критической деформации означает управление риском разрушения за счет увеличения относительной плотности материала и получение преимущества, заключающегося в улучшении прочностных характеристик, как показано на.

c показывает режим отказа внутри PUF при −163 ° C. В отличие от 25 ° C, низкотемпературная хрупкость увеличивала долю структуры ячеек, поддерживающую нагрузку, за счет кристаллизации сегментов и дополнительно усиливала взаимодействие между внешними и внутренними силами.Хрупкая структура по отношению к приложенной силе относительно увеличивалась с увеличением жесткости, но при 25 ° C она была более уязвимой с точки зрения сохранения формы за счет внутреннего растягивающего напряжения.

Наконец, d показывает, как ограничивающий эффект был в криогенной среде при приложении сжимающей нагрузки. Как показано на b, зажимное приспособление блокировало деформацию ячейки, но не участвовало в жесткости стенок ячейки, непосредственно подвергающихся нагрузке. Напротив, как показано на d, жесткость окна ячейки, включая мягкие сегменты, увеличилась, что положительно сказалось на прочности материала.Короче говоря, структура ячеек просто стала хрупкой, как показано на рисунке b, и подверглась воздействию ситуации, когда она была легко хрупкой под воздействием внешнего давления или давления расширения. Однако это могло уменьшить разрывы клеток в среде, где деформация была искусственно подавлена. Это означает, что ограничение, применяемое к низкотемпературной среде, подавляло нестабильную дилатационную деформацию внутри ячейки, тем самым снижая риск хрупкого разрушения.

Пенополиэтилен — обзор

Пенополиолефин

Пенополиолефин представляет собой важный класс промышленных материалов.Хотя большинство вспененных полимерных материалов основаны на полиуретане, полистироле или поливинилхлориде, пенополиэтилен занимают только четвертое место с точки зрения продаж, но темпы роста пен на основе сшитого полиэтилена впечатляют [61]. Полиолефины могут быть сшиты облучением [62], а также химическими способами, такими как прививка силаном [63]; типичный производственный процесс включает три этапа: (а) формирование листа, (б) сшивание и (в) вспенивание [61].

В таблице 17.8 показаны типичные свойства ряда радиационно-сшитых пенополиэтиленов с закрытыми ячейками [64a].Пены с плотностью от 1,5 до 15 фунтов / фут 3 характеризуются превосходными механическими, термическими и химическими свойствами, а также мелкячеистой структурой и исключительно гладкой поверхностью; они доступны толщиной от 1/32 дюйма до более чем 1 дюйма. Лист из сшитого вспененного полиэтилена со встроенной оболочкой также доступен в том же диапазоне плотности и толщины. Кожа обеспечивает повышенную стойкость к истиранию без снижения гибкости пены.В таблице 17.8 показаны пенопласты VOLARA с обозначением типа E; В литературе Voltek они описываются как пенопласты из сшитого полиэтиленового сополимера, специально разработанные для обеспечения большей гибкости и упругости, чем их стандартная марка обозначения типа A. Наука и технология пенополиэтилена на основе сшитого полиэтилена были подробно рассмотрены Родригес-Пересом [61].

Таблица 17.8. Типичные свойства пенополиэтилена с закрытыми ячейками, сшитого излучением Толстый.) ASTM D-395

Прочность на разрыв (psi) ASTM D-1564 Удлинение (% до разрыва) ASTM D-1564 Сопротивление раздиру (фунт / дюйм) ASTMD-624 Термическая стабильность% Линейная усадка через 3 часа К-фактор Водопоглощение, фунт / фут 3 Поверхность разреза Макс. ASTM D-1667
M C M C M C 180 ° 215 °
VOLARA 1.5A 1,5 11–14 15 38 25 121 101 8 6 2,5 8,5
VOLARA 2A * 2 12–16 16 50 41 138 114 11 8 1,5 3,0 0,25 0,04
VOLARA 2MF 2 12–16 30 48 36 78 62 13 8 1.5 2,2
VOLARA 2E 2 11–15 21 60 48 250 250 11 10 3,6 20,0 0,25 0,04
VOLARA 2EE 2 10–15 25 35 29 190 200 6 5 14,0 50.0
VOLARA 4A 4 19–24 12 100 82 174 148 22 18 1,2 2,8 0,30 0,04
VOLARA 6A 6 25–31 9 макс. 148 124 220 176 35 28 1,0 2,2 0.32 0,04
VOLARA 6E 6 22–27 8 макс. 200 172 350 348 35 31 2,1 9,9 0,32 0,04
VOLARA 8M 8 60–80 14 макс. 250 200 165 120 65 50 0,2 0.5
VOLARA 12A 12 75–100 15 макс. 294 226 284 255 76 71 2,1 3,8
VOLAST A 3A 3 18–23 20 макс. 68 60 97 98 13 11 2,0 5,8

Данные взяты из ссылки [64a].Перепечатано с разрешения Voltek, Inc.

Также доступен

Вспененный полипропилен, и было показано, что сшивание не только улучшает свойства полиэтилена для материалов на основе пенопласта, но также приводит к улучшенной вспениваемости и характеристикам материала полипропилена. Например, с использованием одностадийного процесса силанового сшивания, основанного на VTMS, прочность расплава полипропилена была значительно улучшена, и были изучены свойства пенополистирола, в том числе зависимость от условий получения, таких как концентрация инициатора [60].Получение пенополипропилена и взаимосвязь структура-свойство недавно были изучены Saiz-Arroyo et al. [65].

Пенопласты из сшитого полиэтилена и полипропилена являются упругими амортизирующими материалами. С точки зрения сопротивления остаточной деформации при сжатии в соответствии с ASTM D-395 они даже превосходят стандартный силиконовой пенопластовой промышленности. Большинство применений основано на этом свойстве вместе с некоторыми другими качествами, такими как плавучесть, амортизация, тепловая или электрическая изоляция, гашение вибрации и защита от влаги.В автомобильной промышленности используются прокладки, солнцезащитные козырьки и изолирующие прокладки для корпуса кондиционеров и основы ковров. Использование в развлекательных и спортивных целях основано на защите от повторяющихся ударов при относительно высоких нагрузках (рис. 17.14). Пенопласты также находят применение в медицинских изделиях, поскольку они добавляют комфорта, например, ортопедическим скобам и шейным воротникам.

Рисунок 17.14. Внутренняя часть автомобиля изготовлена ​​из сшитого излучением, полужесткого, длиннопористого пенопласта с закрытыми порами

(перепечатано с разрешения Troy Industries Inc.)

Области применения сшитых пенополиолефинов разнообразны, поскольку эти материалы можно комбинировать с другими, используя проверенные методы производства пластмасс (но с вариациями из-за вспененных материалов) [64b]. Однако пенопласт, как и полиолефиновый пластик, имеет низкоэнергетическую поверхность, которую нелегко смачивать клеями для ламинирования. Наиболее распространенный способ улучшить смачиваемость и адгезию — это обработка ионно-коронной плазмой. Аналогичный эффект может быть получен путем обработки вспененного полиолефина пламенем перед ламинированием / склеиванием.Затем с помощью тепла и давления пену можно ламинировать сама с собой, с пенополиуретаном, полиолефиновыми пленками и тканями из натуральных волокон. Непосредственно перед соединением в зоне ламинирования каждую основу предварительно нагревают с помощью газового пламени или электрических нагревателей. Для приклеивания к ткани, пленке или другому субстрату можно использовать метод тепловой реактивации. В этом методе используется термопластическая пленка или предварительно нанесенное покрытие, которое после нагревания и приложения давления связывается с другой подложкой без необходимости испарения воды или растворителя-носителя.Примеры клеящих пленок включают пенополиуретан низкой плотности, твердый полиэтилен и пленки из этиленвинилацетата. Эти материалы полностью плавятся и становятся сплошным сплошным слоем в конечном ламинате. Для субстратов, которые нельзя склеить с помощью тепла и / или давления, можно использовать клеи. По словам производителя, доступны клеи, которые склеивают пенополиолефин без предварительной обработки. Другие клеи требуют предварительной обработки.

Пенополиолефин, сшитый излучением, можно формовать путем прессования отдельно или в сочетании с другими пенопластами разного цвета и плотности, тканями, пленками, фольгой, неткаными материалами, твердыми пластиками и целлюлозами [64c].Комбинируя сшитую пену с другими материалами любым способом, можно адаптировать широкий спектр продуктов с желаемыми свойствами и внешним видом к конкретным требованиям конечного использования. Хотя комбинирование обычно выполняется ламинированием перед формованием, материалы можно склеивать вместе в форме. Выбор основан на стоимости и простоте ламинирования различных материалов. Например, нейлоновая ткань, растягивающаяся в двух направлениях, должна быть ламинирована перед формованием, тогда как вставка из жесткого полиэтилена высокой плотности должна быть нагрета, а затем помещена в форму между слоями горячей пены.

Характеристика новых полиуретанов с жесткой пеной из остаточного пальмового масла и масла водорослей

Реферат

Огромный спрос на пластмассы во всем мире создал серьезную проблему загрязнения, которой, похоже, нет конца. Новая государственная политика и предпочтения клиентов в отношении экологически чистых материалов требуют продолжения исследований биоразлагаемых материалов, полученных из биологических ресурсов. В этой работе остаточное пальмовое масло (RPO), полученное из сточных вод завода по производству пальмового масла, было смешано с маслом водорослей (AO) для получения жесткого пенополиуретана (bio-RFPU) в различных соотношениях (AO / RPO) 10/90, 20/80. , 30/70, 40/60 и 50/50 эпоксидированием в одной емкости и раскрытием цикла с последующей полимеризацией с метилендифенилдиизоцианатом (MDI).Перед полимеризацией было обнаружено значительное улучшение гидроксильного числа полиола RPO (АО) на 49%, когда содержание АО было увеличено с 10 до 50%. Точно так же гомогенная структура клетки и термостабильность конечного био-RFPU были увеличены в образцах с 50% АО. Были проведены различные методы определения характеристик, такие как сканирующая электронная микроскопия (SEM), инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR), термогравиметрический анализ (TGA), динамический механический анализ (DMA) и испытания на сжатие / изгиб, и представлены результаты.Было обнаружено, что профиль термического разложения образцов, содержащих 40 и 50% АО, аналогичен профилю RFPU с огнезащитными и изоляционными свойствами. Прочность на сжатие и способность к биологическому разложению био-RFPU увеличивались на 60%, когда AO увеличивалось между образцами с 10 и 50% AO. Следовательно, ожидается, что разработанные био-RFPU будут иметь большой потенциал в качестве материалов сердечника в промышленных приложениях, таких как сэндвич-панели, а также в других изоляционных материалах.

Ключевые слова

Восстановленное пальмовое масло

Масло водорослей

Жесткая пена на биологической основе

Термическая стабильность

Изоляция

Биоразложение

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

© 2020 Автор (ы).Опубликовано Elsevier B.V.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Основные материалы> Прочие пенопласты — NetComposites

Пенопласт — одна из наиболее распространенных форм материала сердцевины. Они могут быть изготовлены из различных синтетических полимеров, включая поливинилхлорид (ПВХ), полистирол (PS), полиуретан (PU), полиметакриламид, полиэфиримид (PEI) и стиролакрилонитрил (SAN). Они могут поставляться с плотностью от менее 30 кг / м3 до более 300 кг / м3, хотя наиболее часто используемые плотности для композитных конструкций находятся в диапазоне от 40 до 200 кг / м3.Они также доступны различной толщины, обычно от 5 мм до 50 мм.

Пена ПВХ

Пенопласты из поливинилхлорида (ПВХ) с закрытыми порами являются одними из наиболее часто используемых заполнителей для строительства высокоэффективных многослойных конструкций. Хотя в строгом смысле они представляют собой химический гибрид ПВХ и полиуретана, их обычно называют просто «пенопластом».

Пенопласт

предлагает сбалансированное сочетание статических и динамических свойств и хорошую устойчивость к водопоглощению.Они также имеют широкий диапазон рабочих температур, обычно от -240 ° C до + 80 ° C (от -400 ° F до + 180 ° F), и устойчивы ко многим химическим веществам. Хотя пены ПВХ обычно горючие, существуют огнестойкие сорта, которые можно использовать во многих пожароопасных областях, например, в компонентах поездов. При использовании в качестве основы для многослойной конструкции с обшивкой из стеклопластика его разумная устойчивость к стиролу означает, что его можно безопасно использовать с полиэфирными смолами, и поэтому он популярен во многих отраслях промышленности. Обычно он поставляется в виде листа, гладкого или с решетчатым надрезом для облегчения формования.

Существует два основных типа вспененного ПВХ: сшитый и несшитый, причем несшитые пены иногда называют «линейными». Несшитые пены (такие как Airex R63.80) более жесткие и гибкие, и их легче нагревать вокруг изгибов. Однако они имеют более низкие механические свойства, чем эквивалентная плотность сшитого ПВХ, и более низкую стойкость к повышенным температурам и стиролу. Их сшитые аналоги более твердые, но более хрупкие и дают более жесткую панель, менее подверженную размягчению или расползанию в жарком климате.Типичные продукты из сшитого ПВХ включают пенопласт Herex серии C, сорта Divinycell H и HT, а также продукты Polimex Klegecell и Termanto.

Новое поколение упрочненных пен ПВХ теперь также становится доступным, в котором некоторые из основных механических свойств сшитых пен ПВХ заменяются улучшенной ударной вязкостью линейных пен. Типичные продукты включают класс Divincell HD.

Из-за природы химического состава ПВХ / полиуретана в сшитых пенополистиролах эти материалы должны быть тщательно герметизированы полимерным покрытием, прежде чем их можно будет безопасно использовать с препрегами, отверждаемыми при низких температурах.Несмотря на то, что для этих пен доступны специальные термические обработки, эти обработки в первую очередь предназначены для улучшения стабильности размеров пенопласта и уменьшения количества газов, выделяемых во время обработки при повышенной температуре.

Пенополистирол

Хотя пенополистирол широко используется в производстве парусов и досок для серфинга, где их легкий вес (40 кг / м3), низкая стоимость и легкость шлифования имеют первостепенное значение, они редко используются в конструкциях компонентов с высокими эксплуатационными характеристиками из-за их низкой механической прочности. характеристики.Их нельзя использовать в сочетании с системами полиэфирных смол, поскольку они растворяются стиролом, присутствующим в смоле.

Пены PMI (полиметакрилимид)

Для заданной плотности пеноматериалы PMI (полиметакрилимид), такие как ROHACELL®, предлагают одни из самых высоких общих показателей прочности и жесткости пенопластов. Их характеристики также включают высокую размерную стабильность, структуру с закрытыми ячейками и высокую усталостную долговечность, а также их можно отверждать и использовать при повышенных температурах.Их общая стоимость и рабочие характеристики означают, что до настоящего времени они использовались в основном в композитных деталях с более высокими характеристиками, таких как лопасти винта вертолетов, элероны и профили стрингеров в переборках высокого давления.

Пенопласт из сополимера акрилонитрила стирола (SAN)

Пенопласт

SAN ведет себя аналогично упрочненному пенопласту с поперечными связями. Они обладают большинством статических свойств сердечников из сшитого ПВХ, но при этом обладают гораздо более высоким удлинением и прочностью. Таким образом, они способны поглощать уровни ударов, которые могут привести к разрушению b

Пены

SAN заменяют линейные пены ПВХ во многих областях применения, поскольку они имеют большую часть прочности и удлинения линейного ПВХ, но при этом обладают более высокими температурными характеристиками и лучшими статическими свойствами.Однако они по-прежнему поддаются термоформованию, что помогает в изготовлении изогнутых деталей. Термостабилизированные сорта пен SAN также можно проще использовать с препрегами, отверждаемыми при низких температурах, поскольку они не имеют химического состава, присущего ПВХ. Типичные продукты SAN включают пенопласты ATC Core-Cell серии A.

Прочие термопласты

По мере развития новых технологий выдувания пен из термопластов ассортимент вспененных материалов этого типа продолжает расширяться.Типичным является вспененный полиэтилен PEI, вспененный полиэфиримид / полиэфирсульфон, который сочетает в себе выдающиеся огнестойкость с

.

Опубликовано любезно Дэвидом Криппсом, Guirt

http://www.gurit.com


Поделиться статьей

Твиттер

Facebook

LinkedIn

Электронная почта


Перейти к сотовым ядрам

Вернуться к пенопласту ПВХ

LCS Медная пена — Металлы — Исследовательские материалы

Goodfellow рада объявить о добавлении в наш ассортимент интересного нового продукта — медной пены LCS.

Что такое медная пена LCS?

В отличие от медных пен, которые мы имели в нашем каталоге в течение нескольких лет, которые представляют собой проницаемую структуру ячеек и непрерывных связок с размером пор от 4 до 16 пор / см (от 10 до 40 PPI) и относительной плотностью около 9%, эта новая пена имеет гораздо меньшие поры (от 300 до 600 мкм) и относительную плотность около 37%. Это дает ему гораздо большую площадь поверхности.

Новая медная пена LCS

Традиционная медная пена от Goodfellow

Недвижимость

ХАРАКТЕРИСТИКИ

Новая медная пена LCS

Другие пенопласты из меди, доступные в Goodfellow

Материал

Медь 99.7%

Медь 99,9%

Стандартные размеры по каталогу

Толщина 5 мм x 50 мм x 64 мм

10 мм толщиной x 50 мм x 64 мм

толщиной 4 мм x диаметром 23 мм

(другие размеры по запросу)

Толщина 6,35 мм x 150 мм x 150 мм

(другие размеры по запросу)

Облицовка стандартная

Нет

Нет

Толщина покрытия

Не применимо

Не применимо

Стандартный размер ячейки

от 300 до 600 мкм

от 10 до 20 пор / см (от 25 до 50 PPI)

от 4 до 16 пор / см (от 10 до 40 PPI)

Другие доступные размеры ячеек

от 200 до 300 мкм, от 630 до 1000 мкм

2 пор / см (5 PPI)

Топология пены

Случайно распределенные, взаимосвязанные поры

Случайно распределенные, взаимосвязанные поры

Относительная плотность

37%

от 5 до 12%

Номинальная плотность

3.32 г / см 3

от 0,45 до 1,08 г / см 3

Относительная площадь

24 мм 2 / мм 3 (24000 м 2 / м 3 )

от 200 до 2000 м 2 / м 3

Максимальная рабочая температура

1080 ° С

1080 ° С

Прочность на сжатие

0.903 МПа ‡

Прочность на разрыв

13 МПа

6,9 МПа ‡

Модуль упругости

22 ГПа (растяжение)

736 МПа ‡

Модуль сдвига

9 ГПа

282 МПа ‡

Удельная теплоемкость

385 Дж / кг.K

385 Дж / кг. K

Объемная теплопроводность

от 7 до 43 Вт.м -1 .K -1

10,1 Вт.м -1 .K -1

Коэффициент теплового расширения

16,5 мкм -1 .K -1

16.5 мкм · м -1 .K -1 ‡ (от 20 до 100 ° C)

Объемное сопротивление

2,8 * 10 -8 от до 1,66 * 10 -7 Ом-см (при 20 ° C)

6,5 * 10 -5 Ом-см ‡

‡ при номинальной плотности 8%

использует

  • Жидкостное охлаждение
  • Воздушное охлаждение
  • Теплообменники
  • Охлаждение электроники на уровне платы
  • Силовая электроника

а также

  • Экранирование EMI ​​
  • Амортизация
  • Акустическое гашение
  • Поддерживающие каталитические реакции
  • Фильтрация

Производственный процесс

Чистый медный порошок смешивают с карбонатным порошком и уплотняют.Затем он спекается, нагревая его до такой степени, чтобы частицы медного порошка сцеплялись друг с другом, не плавясь. Это образует матрицу из медных связок, между которыми находится карбонатный порошок. После охлаждения карбонат либо растворяется в воде и рециркулируется, либо разлагается с использованием тепла.

Карбонат выбирается так, чтобы его температура разложения была выше, чем точка плавления меди, и он может быть одним или несколькими из ряда широко доступных карбонатов, таких как карбонат кальция, магния, калия или натрия.На точный выбор карбоната влияют температура плавления, размер частиц и их растворимость в жидкостях.

  1. Частицы меди смешаны с частицами карбоната

  2. Смесь уплотняется до формы

  3. Смесь нагревают до температуры примерно 1000 ° C, в результате чего медь склеивается.

  4. Частицы карбоната термически разлагаются или растворяются.Затем продукт готовится и передается на контроль качества.

Нажмите здесь , чтобы увидеть размеры и наличие в каталоге.

Экспериментальная и расчетная оценка термомеханических эффектов при изготовлении ауксетической пены

Коэффициент Пуассона

Показатели успешности производства пенополиуретана с отрицательным коэффициентом Пуассона показаны на рис. 4 и 5. В целом 42% образцов продемонстрировали отрицательный коэффициент Пуассона во всем диапазоне времени нагрева, объемных степеней сжатия и пористости.Пены с 45 PPI оказались более успешными в ауксетической конверсии (степень конверсии 57%) по сравнению с пенами с 10 PPI (степень конверсии 21%). Как правило, образцы демонстрировали самые низкие отрицательные коэффициенты Пуассона (NPR) от -0,10 до -0,67 и от -0,07 до -0,75 для пен с 45 PPI и 10 PPI при деформации от 0,1 до 0,3 соответственно. Однако в редких случаях пены демонстрировали NPR более -1, что указывает на анизотропное поведение, подобное тем, о которых сообщалось в 26,34,54 .

Рисунок 4

Самый низкий коэффициент Пуассона для каждого полученного образца пенополиуретана в зависимости от времени нагрева для: ( a ) 45 PPI и ( b ) 10 PPI образцов.Видеомагнитофон: 2,93 (закрашенный квадрат), 3,91 (закрашенный треугольник) и 4,88 (закрашенный кружок).

Рисунок 5

Процент образцов пены, которые продемонстрировали отрицательный коэффициент Пуассона для данного времени нагрева и объемных степеней сжатия 4,88 (черная полоса), 3,91 (синяя полоса) и 2,93 (красная полоса) для: ( a ) Пенополиуретан 45 PPI и ( b ) 10 PPI.

Более продолжительное время нагрева было более эффективным в обеспечении ауксетического поведения. По мере того, как время нагрева уменьшалось, были свидетельства переходного периода, в котором повторяемость изготовления снижалась, что приводило к невозможности получения NPR.Начало этого переходного периода, по-видимому, связано с видеомагнитофонами с более высокими значениями видеомагнитофонов, и для развития периода неопределенности требуется больше времени. Когда переходный период был превышен, ауксетическое поведение больше не было очевидным. В некоторых случаях переходный период не был очевиден, так как время нагрева не приводило к воспроизводимым ауксетическим характеристикам. Чтобы понять это поведение, были индивидуально исследованы видеомагнитофон и время нагрева перед статистическим анализом, чтобы установить их влияние на процесс изготовления ауксетиков.

Время нагрева

На рис. 6 показаны средние измеренные температурно-временные профили в центре пен 45 PPI и 10 PPI при воздействии VCR 4,88, 3,91 и 2,93 соответственно. Хотя планки погрешностей опущены для ясности, разница в наборах данных по пеноматериалам с 45 и 10 PPI составляет 2,2 ° C, 4,2 ° C, 1,5 ° C и 3,6 ° C, 1,4 ° C, 2,1 ° C для видеомагнитофонов 4.88, 3.91 и 2.93 соответственно.

Рисунок 6

Термопара (сплошная линия) и численное моделирование (пунктирная линия) зависимости температуры от времени нагрева в центре пены для: ( a ) 45 PPI и ( b ) 10 PPI пены, подвергнутой объемной степени сжатия 2.93 (синяя линия), 3,91 (красная линия) и 4,88 (черная линия). Температура размягчения получена методом ДСК (горизонтальная пунктирная линия).

Видеомагнитофон 3,91 и 2,93 показал сравнимую скорость нагрева примерно до 30 мин, после чего видеомагнитофон 3,91 нагрелся быстрее. Видеомагнитофон 4.88 показал самую низкую скорость нагрева. Через 60 минут все видеомагнитофоны показали сравнимую внутреннюю температуру от 184 до 188 ° C. В отличие от пен 45 PPI, VCR 2,93 показал самую высокую скорость нагрева, а VCR 4,88 снова оказался самой медленной.Опять же, все видеомагнитофоны показали сопоставимые конечные температуры нагрева (от 179 до 185 ° C), но при более низком значении, чем их аналоги с 45 PPI.

По сравнению с экспериментальными данными (рис. 6), модели показывают разумное согласие для обоих типов пены. Обычно модель 45 PPI предсказывает большую скорость нагрева для каждого видеомагнитофона; однако для видеомагнитофона 4.88 показана более низкая скорость нагрева до 10 мин. В отличие от экспериментальных данных, модель предсказывает, что видеомагнитофон 2,93 будет демонстрировать самую высокую внутреннюю температуру через 60 минут, с 4.88 Видеомагнитофон по-прежнему самая низкая температура. Согласно прогнозам, все видеомагнитофоны будут иметь сравнимую внутреннюю температуру через 60 минут, но выше, чем их экспериментальные аналоги, со значениями в диапазоне от 193 до 200 ° C.

В отличие от модели 45 PPI, модель 10 PPI имеет достаточно хорошее согласие с экспериментальными данными, давая тот же порядок от самой высокой до самой низкой конечной внутренней температуры. Точно так же для модели пены 45 PPI окончательные расчетные внутренние температуры были выше, чем экспериментальные, и находились в диапазоне от 184 до 199 ° C.Скорость нагрева снова была предсказана выше, чем у экспериментальных аналогов, хотя VCR 4,88 и 3,91, как предполагалось, будут иметь более низкую скорость нагрева до 30 и 10 минут соответственно.

Когда область исследования была расширена до площади поперечного сечения, был отмечен неоднородный профиль нагрева (рис. 7). Во всех моделях тепловое равновесие между пеной и источником тепла предсказывается быстрее, чем ближе к источнику тепла, и уменьшается с расстоянием. По мере увеличения времени нагрева местная температура в любой заданной точке увеличивается до тех пор, пока не будет достигнуто тепловое равновесие.

Рисунок 7

Прогнозируемое распределение температуры по оси x в центре образца в зависимости от времени для: ( a ) 45 PPI и ( b ) пенопластов 10 PPI с объемным сжатием 4,88.

В целом, пена 45 PPI будет нагрета быстрее, чем ее аналоги 10 PPI, в то время как более низкий VCR предсказал более высокую скорость нагрева, которая замедляется по мере увеличения VCR. Предполагая, что температура размягчения составляет 150 ° C, на что указывает изменение градиента в данных ДСК (рис.8), VCR 2,93, по прогнозам, достигнет самых быстрых температур размягчения по всему телу образца за время 17 и 20 мин для пен с 45 PPI и 10 PPI соответственно. Лишь через 36 мин все комбинации параметров превысили температуру размягчения, необходимую для создания ауксетической структуры.

Рис. 8

Анализ DSC, выполненный на полученных пенополиуретанах, нагретых в диапазоне температур от 25 до 550 ° C со скоростью 10 ° C мин. -1 , где изменение градиента происходит примерно при 150 ° C , что указывает на начало размягчения.

Объемная степень сжатия (VCR)

На рисунке 9 показана относительная плотность в заданном месте по отношению к расстоянию от конца образца по оси z для каждой комбинации VCR и пористости. Все графики демонстрируют отчетливые ступенчатые изменения и являются прямым результатом стандарта ISO50, рассчитывающего разные пороговые значения между частями объемов. В настоящее время влияние смещения частичного объема на изменение неизвестно. Сравнение с обычными пенами (сплошная зеленая линия) указывает на увеличение общей относительной плотности образца примерно на величину установленного VCR.Было показано, что изменение относительной плотности неоднородно, при этом плотность колеблется в зависимости от расстояния от краев образца. Как правило, самая высокая относительная плотность существует на расстоянии от 0 до 33 мм от краев образца пенопласта (по обе стороны от вертикальных пунктирных линий). Когда расстояние от концевых блоков превышает примерно одну треть объема, происходит уменьшение относительной плотности, которое сходится к самому низкому значению в центре образца.

Рисунок 9

Относительная плотность в заданном месте по отношению к расстоянию от края образца с использованием CT: ( a ) 45PPI и ( b ) пенопластов 10 PPI для объемных степеней сжатия 2.93 (синяя линия), 3,91 (красная линия) и 4,88 (черная линия), где обычные пены представлены зеленой линией.

Таблица 2 показывает среднюю плотность, рассчитанную на основе средней относительной плотности CT и расчетной внутренней плотности. Преобразование относительной плотности в истинную плотность путем умножения на плотность твердого полиуретана, обнаружило, что средняя плотность образца составила 447, 359 и 288 кг м -3 и 139, 112 и 104 кг м -3 для 45 PPI и Пены 10 PPI соответственно.Интересно, что при сравнении с расчетной плотностью образцов при сжатии (исходный объем, деленный на объем внутри формы), было обнаружено, что эти значения значительно различаются.

Таблица 2 Средняя плотность для каждой комбинации VCR и пористости, полученной методом ГНКТ и расчетными методами.

Статистический анализ

Множественный регрессионный анализ 55,56 был проведен для того, чтобы: (1) установить, в какой степени дисперсия коэффициента Пуассона связана с параметрами, которыми манипулируют в данном эксперименте; (2) оценить уникальный вклад каждого отдельного параметра в прогнозирование самого низкого коэффициента Пуассона, зафиксированного в настоящем исследовании; и (3) изучить взаимодействие между экспериментальными параметрами.Важно отметить, что изготовление с трехосным сжатием приводит к отклонениям от целевых VCR 4,88, 3,91 и 2,93, как показано в Таблице 3. Хотя также вероятно, что могут существовать небольшие отклонения в точности изготовителя PPI и в точность измерения времени нагрева, такие данные для статистического сравнения в настоящее время отсутствуют.

Таблица 3 Изменчивость степени сжатия.

Для учета отклонений видеомагнитофона за пределы целевых соотношений (т. Е. 2,91, 3,91, 4.88) были проведены два анализа множественной регрессии с проверкой частных коэффициентов корреляции. В первом использовались целевые видеомагнитофоны, взятые из литературы и включенные в исследование, а во втором — фактические измерения видеомагнитофона. Был проведен предварительный анализ, чтобы исключить нарушения параметрических статистических допущений (например, нормальности, линейности, мультиколлинеарности и гомеоскедастичности), которые могут подорвать статистические результаты.

Выходные данные множественной регрессии показывают, что PPI, VCR и время нагрева вместе составляют 54% изменчивости коэффициента Пуассона ( r 2 (3, 188) = 0.54, p ( p = вероятность ложной идентификации экспериментальных эффектов. Уровни вероятности меньше или равные () 0,05 считаются приемлемыми 57 .) <0,001) при исследовании целевых параметров изготовления видеомагнитофона и 57% изменчивости коэффициента Пуассона ( r 2 (3, 188) = 0,57, p <0,001) с учетом фактических измерений видеомагнитофона. Изучение квадратов коэффициентов корреляции было использовано для определения уникальной предсказательной силы экспериментальных параметров изготовления, систематически изменяемых в настоящем исследовании (рис.10).

Рисунок 10

Прогнозирующая сила производственных параметров на основе: ( a ) целевого видеомагнитофона и ( b ) фактического видеомагнитофона.

Обе регрессионные модели указывают на заметную часть необъяснимой дисперсии, которая может быть отнесена на счет экспериментального шума и других случайных производственных параметров, не отраженных в настоящих данных. Если дисконтировать дисперсию коэффициента Пуассона, которая не может быть отнесена к параметрам изготовления пенопласта, которыми в настоящее время манипулируют экспериментально (необъяснимая дисперсия), видеомагнитофон неизменно является самым большим предиктором (наименьшего) коэффициента Пуассона, составляя 32% уникальной дисперсии в целевой модели видеомагнитофона. и 35% уникальной дисперсии в реальной модели видеомагнитофона ( p <0.001 в обоих случаях). Дальнейшая проверка аналитических выходных данных дает различные интерпретации предсказательной силы PPI и времени нагрева на основе изменчивости видеомагнитофона (цель против . Фактический видеомагнитофон). При рассмотрении целевой модели VCR и время нагрева, и PPI объясняют значительную долю уникальной дисперсии NPR (16% и 5% соответственно, p <0,001 в обоих случаях). Однако ни один из этих параметров не учитывает уникальную вариацию коэффициента Пуассона в реальном анализе видеомагнитофона (время нагрева p = 0.69, и PPI p = 0,45). Вместо этого оставшаяся дисперсия NPR, относящаяся к текущим экспериментальным параметрам, представляла собой общую дисперсию, представляющую взаимодействие между PPI и временем нагрева. Этот результат, вероятно, является результатом сопоставления фактических (то есть точных) измерений VCR с производителем PPI и предварительно установленным экспериментальным временем нагрева (произвольные категориальные данные), точная изменчивость которых не может быть выведена или протестирована в рамках настоящего набора данных.

Альтернативный статистический подход, анализ дискриминантной функции, был предоставлен для категориальных параметров изготовления пенопласта (т.е., целевые параметры), включенные в настоящий экспериментальный план. Этот дополнительный анализ с использованием статистики согласия по критерию хи-квадрат (χ 2 ) подтвердил, что вариация обозначенных параметров значительно предсказывала, будет ли получено NPR (χ 2 (3) = 134,30, p <0,001). Это также подтвердило, что VCR был лучшим предсказателем ауксетических исходов, за которым следовало время нагрева и, наконец, PPI. Количественная оценка вероятности (выраженная в процентах (%)) того, что заданная комбинация производственных параметров позволила успешно произвести ауксетическую пену, представлена ​​в таблице 4.

Таблица 4 Расчетная вероятность успешного производства ауксетической пены, где процент успеха, превышающий 90%, выделен курсивом.

Обсуждение

Ауксетические пены были произведены с использованием ряда комбинаций параметров изготовления: включая VCR, PPI и время нагрева, причем каждый параметр играет значительную роль в термомеханическом процессе. Показано, что объемная степень сжатия является основным параметром при определении ауксетичности образца пены, в то время как время нагрева определяет стабильность образца.Эти результаты были подтверждены статистически, с множественной регрессией, демонстрирующей, что систематические вариации PPI, VCR и времени нагрева в совокупности составляют большую часть дисперсии коэффициента Пуассона (54–60%) и анализа дискриминантной функции, точно определяющего уровни производственных параметров с большей вероятностью. производства ауксетических пен. Что касается индивидуальных производственных параметров, статистический анализ последовательно выявил видеомагнитофон как наиболее надежный показатель того, был ли достигнут NPR.Регрессионный анализ дал смешанные данные относительно предсказательной силы PPI и времени нагрева, но показал, что время нагрева было более важным, чем PPI. Анализ дискриминантной функции подтвердил этот вывод.

Анализ дискриминантной функции использовался для определения процентной вероятности успеха различных комбинаций производственных параметров при получении ауксетических выходов. Представляя новый вклад в научную область, дальнейшие результаты дискриминантного анализа показывают, что из 48 уникальных комбинаций параметров производства пен, изученных в настоящее время, только девять (19%) имели более чем 90% шанс получения ауксетичных пен.Обсуждение теперь переходит к поведению отдельных производственных параметров.

Когда VCR уменьшился, образцы показали более низкие NPR, пока не вернулись к положительному коэффициенту Пуассона, поведение в соответствии с 30 , и было прямым результатом деформации ребер ячейки. На более низких видеомагнитофонах происходит только минимальная деформация ребер ячеек из-за ограничений внутреннего пространства ячеек. При увеличении сжатия ребра продолжают деформироваться произвольно вогнутым образом, занимая ограниченное пространство 12 .Если видеомагнитофон становится слишком высоким, все внутреннее пространство ячеек, вероятно, будет занято деформированными ребрами ячеек, и дальнейшее сжатие не может быть выполнено; таким образом, подтверждая рекомендуемое соотношение между 2 и 5, о котором сообщается в открытой литературе 24,37 .

При сравнении с более широкой литературой 3,13,16,58,59,60,61 , было обнаружено, что значения NPR, указанные в пределах, обычно были сопоставимы. Наиболее ярким примером является 16 , когда цилиндрическая пена 45 PPI существенно меньшего объема (до 2.7 раз) подвергались воздействию видеомагнитофонов в диапазоне от 5,0 до 19,1, что приводило к NPR от -0,63 до -0,09. Эти значения были почти идентичны значениям, указанным для того же самого PPI в данном документе (от -0,10 до -0,67), но были достигнуты при использовании температуры нагрева и времени, намного более низких, чем указанные здесь (135–150 ° C и 12–15 мин). Хотя четкая разбивка окончательного NPR для каждого видеомагнитофона не была предоставлена, авторы приходят к тому же статистическому выводу, что видеомагнитофон является наиболее важным фактором между всеми производственными параметрами, даже несмотря на то, что производственные параметры между их исследованием и этим исследованием сильно различаются. .Такое же поведение можно вывести из 13,59,61 , где дальнейшие изменения в параметрах изготовления (включая геометрию образца, PPI, температуру нагрева и время) показывают, что по мере уменьшения VCR уменьшается и NPR.

Это поведение было дополнительно подтверждено с помощью компьютерной томографии и подтверждено документом 19,62 , где увеличение относительной плотности было показано на более высоких видеомагнитофонах. Было показано, что относительная плотность неоднородна по всему телу образца и является максимальной на концах трети образца.Это потенциально связано с локальным схлопыванием (зонами смятия) ребер ячеек, ближайших к поверхности пены, контактирующих с концевыми блоками, как сообщалось ранее 63,64 . Интересно, что это поведение отличается от того, о котором сообщили Elliot et al. 63 , где наибольшая относительная плотность находится в центре образца. Хотя неясно, почему существуют эти различия, вероятно, это результат различных методов сжатия, используемых в разных исследованиях.

Когда относительная плотность была преобразована в обычную плотность, значения были выше по сравнению с рассчитанной плотностью образцов при сжатии.Вычисленным значениям была оказана уверенность, поскольку сопоставимые плотности были измерены после изготовления. Есть подозрения, что несоответствие является побочным продуктом метода томографического анализа, особенно фазы бинаризации. Если перед бинарным анализом присутствуют какие-либо артефакты (например, плесень, складки пенопласта и т. Д.), Они могут быть отнесены к категории материалов и, таким образом, увеличивают относительную плотность. Стандарт ISO50 также способствует такому поведению, поскольку он определяет порог того, что считается материалом.

Было также показано, что уменьшение времени нагрева снижает отрицательный коэффициент Пуассона. В отличие от видеомагнитофона, который сжимает ячейки в ауксетическую вогнутую структуру, время нагрева влияет на стабильность образца. Однако время нагрева само по себе может считаться параметром, вводящим в заблуждение при оценке ауксетического производства, поскольку оно часто относится к конкретному экспериментальному исследованию, а не к ауксетическому производству в целом. Это лучше всего демонстрируется большим разбросом параметров изготовления, описанных в литературе, которая позволила получить успешные ауксетические образцы.Например, если параметры, указанные в 16 , использовались с геометрией образцов, реализованной в этом исследовании, маловероятно, что ауксетические образцы будут получены, поскольку температура размягчения вряд ли будет превышена. Чтобы решить эту проблему, необходимо разработать взаимосвязь между материалом образца, объемным сжатием, временем нагрева и геометрией формы. Однако такое своевременное начинание может оказаться проблематичным при рассмотрении более сложной геометрии.

В целом пеноматериалы с 45 PPI были более эффективны при ауксетической конверсии (57%) по сравнению с 10 PPI, у которых коэффициент конверсии составлял только 26%, и обычно согласуются с Wang et al. 24 , которые сообщают, что пеноматериалы с меньшими размерами ячеек требуют более короткого времени обработки, чем их более крупные аналоги. Предполагается, что такое поведение может быть связано либо с эффектами поверхностного натяжения внутри меньших ячеек, либо с возможной разницей в химическом составе материала. Статистически вариация PPI оказалась наименее действенным предиктором коэффициента Пуассона из всех исследуемых в настоящее время параметров. Частично это может быть связано с наличием только двух уровней PPI (10 и 45). Потребуются дальнейшие эксперименты, исследование более широкого набора уровней PPI, чтобы более убедительно определить предсказательную силу пористости по коэффициенту Пуассона.

В тех редких случаях, когда измерялись анизотропные NPR, предполагается, что это поведение является результатом неоднородной структуры пенопласта. Для всех испытанных образцов направление подъема пены было по боковой оси. Поскольку поры в направлении подъема часто имеют удлиненную форму, при воздействии VCR эти поры, вероятно, будут испытывать большее сжатие в боковом направлении, чем в осевом, из-за того, что удлиненные стенки ячеек имеют меньшее сопротивление набуханию (из-за соотношение их длины / ширины).Когда затем прикладывается растягивающая осевая нагрузка, тогда будет измеряться большее расширение в поперечном направлении. Если ячейки в пределах измеряемой боковой плоскости испытывают высокие уровни местного сжатия, может возникнуть анизотропный NPR. Это представление поддерживается в 65,66 , где локальные NPR были измерены с использованием корреляции цифрового объема. Экспериментальная ошибка, такая как неравномерная нагрузка во время испытания, при правильном закреплении образца, неточности измерения изменения размеров или наличие локальных складок также могут иметь значение.

При более длительном нагревании образцы более стабильны, поскольку они подвергаются большему тепловому воздействию, что, в свою очередь, вызывает нагрев сжатой пены до более высоких температур. Если время нагрева будет достаточным по продолжительности, пена превысит температуру размягчения 12 и, таким образом, зафиксирует ауксетическую структуру. В течение недостаточного времени пена не сможет достичь температуры размягчения и не закрепит ауксетическую структуру. Такое поведение подтверждается данными как термопары, так и расчетов, где центральные образцы превышают температуру размягчения в разы до 17 минут, соответственно.Хотя неясно, почему модели переоценивают характеристики нагрева, есть подозрения, что основным фактором является однородность вспененного материала, смоделированного в COMSOL. В отличие от настоящей пены, которая состоит из беспорядочно распределенной сетки ячеек пены, предполагается, что COMSOL гомогенизирует пористую среду в единую среду 46 .

Когда модель была расширена, чтобы учесть нагрев всего тела, было предсказано неравномерное распределение температуры по всем образцам и предполагалось, что внешние области образцов достигают температуры размягчения быстрее, чем центр.Вполне возможно, что это неравномерное распределение температуры может объяснить переходный период, описанный в этом исследовании. В переходный период пена, вероятно, испытает три различных участка; ауксетический, ослабленный ауксетический и условный. Клетки с ослабленной ауксетической структурой, скорее всего, не достигли температуры размягчения, но будут близки. Таким образом, их ауксетическая структура нестабильна, так как снятие напряжения клеток еще не произошло. Таким образом, когда они подвергаются механическим растягивающим стимулам, напряжения внутри клеток преодолевают ауксетическую структуру и навсегда возвращаются к ненапряженной традиционной клеточной структуре.Если достаточное количество ослабленных ауксетических клеток вернется в обычную форму и соотношение ауксетических и обычных клеток возрастет в пользу обычных клеток, вероятно возникновение положительного коэффициента Пуассона. Ожидается, что соотношение неауксетических и ауксетических клеток влияет на ауксетическое поведение и NPR, демонстрируемое образцом.

Неоднородный нагрев может объяснить изменения нестабильности, наблюдаемые в литературе 3,17 . В этих образцах, если область температуры размягчения больше, чем область отсутствия размягчения, увеличенная жесткость ауксетической области должна быть достаточной, чтобы противостоять изменению объема.Однако, если возникает альтернативный сценарий, то вполне вероятно, что сжатые клетки преодолеют жесткие ауксетические клетки, тем самым вызывая изменение объема с течением времени.

Прежде чем делать выводы, важно рассмотреть уровни необъяснимой дисперсии, указанные в рамках множественного регрессионного анализа — 46% и 43% дисперсии в целевом и фактическом сравнении видеомагнитофонов соответственно (как показано на рис. 10). Хотя часть дисперсии будет являться следствием шума экспериментальных измерений, существует также вероятность того, что дополнительные факторы изготовления могут быть задействованы.Не удалось получить данные по следующим факторам:

  • Изменение комнатной температуры (21–23 ° C), влияющее на время охлаждения образца;

  • Относительная влажность;

  • Образец биговки;

  • Колебания времени / температуры печи (незначительные изменения времени, необходимого духовке для достижения заданной температуры после того, как формы для изготовления были вставлены в печь.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *