Из табл. 2 видно, что HCFC-22 и HFC-152a обладают коэффициентом диффузии на два порядка большим, чем «долговечные» ВА, т.е. эти два газа не задерживаются надолго в ячейках XPS. На рис. 1 сравнивается теплопроводность идентичных плит XPS (толщина 50 мм, плотность 32 кг/м3), вспененных различными газами. Плиты были «состарены» при 15 °С и нормальной влажности. Как видно из графика, скорости диффузии таких ВА, как CFC-12, HCFC-142b и HFC-134a, остаются очень близкими по значению в течение 50-летнего периода, однако CFC-12 обладает более низким значением теплопроводности.

Рис. 1. Сравнительная диаграмма долгосрочных показателей теплопроводности плит XPS для различных типов ВА

CFC-12, HCFC-142b и HFC-134a, как видно из рисунка, прекрасно удерживаются в материале в течение десятилетий в результате низкой скорости диффузии этих газов (менее 1 % в год). Транспортные характеристики газов, приведенные в табл. 2, использовались для создания компьютерной модели, позволяющей довольно точно прогнозировать термическое сопротивление плит XPS, вспененных различными ВА и находящихся в эксплуатации продолжительное время.

Несколько образцов XPS, вспененных с помощью CFC-12, были выбраны из разных приложений (крыш, стен и перекрытий). Плиты были изготовлены в разное время в период между 1972 и 1989 г. одним из известных производителей XPS. Образцы обладали различной плотностью (32–36 кг/м3) и толщиной (25–100 мм). Концентрация ВА измерялась дважды (1997 и 2003 г.) Плиты, вспененные с помощью HCFC-142b, были изготовлены в 1989 г. и хранились на складе предприятия-изготовителя.

Рис. 2. Зависимость долгосрочной теплопроводности XPS от остаточной концентрации вспенивающего агента

По теории, чем больше концентрация ВА, тем меньше теплопроводность плит XPS. Экспериментальные кривые (рис. 2), подтверждают это. Снижение концентрации ВА не является линейной функцией времени (возраста XPS). Непосредственно после изготовления скорость потери ВА оказывается очень высокой, однако со временем она снижается и стабилизируется. Скорость потери ВА в соответствии с физическими законами зависит от толщины материала и от транспортных свойств ВА. Например, чем тоньше материал или (и) выше коэффициент проницаемости вспенивающего агента, тем быстрее происходит потеря ВА из плит XPS.

В конце 1980-х гг. Национальный исследовательский совет Канады (NRC) разработал методологию оценки долговременных теплотехнических характеристик вспененной теплоизоляции [5]. Целью проекта – разработка лабораторной экспресс-процедуры, в результате которой стало бы возможным предсказать долговременные теплотехнические показатели полимерной теплоизоляции, в частности, изготовленной из XPS, с использованием любого ВА. Подобная лабораторная процедура помогла бы сильно сократить время и стоимость разработки новых вспененных продуктов. Проект применялся для проверки компьютерной модели сплошной среды с распределенными параметрами, которую использовали для оценки жесткой кровельной теплоизоляции.

Испытательные конструкции были смонтированы с участием образцов различных вспененных продуктов, которые подвергались воздействию основных природных факторов в течение 2,5 лет. Образцы периодически снимались с кровли для измерения термического сопротивления в лабораторных условиях. В дальнейшем на ряде образцов термическое сопротивление измерялось и в полевых условиях.

Для разработки методологии оценки долговременных теплотехнических показателей, которая бы могла применяться ко всем видам XPS, независимо от условий их эксплуатации, типа используемого ВА, необходимо узнать следующие аспекты оценки:

• Систематические вариации физических свойств ячеистых пластиков, производимых промышленно. Из-за них характеристики материала, полученные на малых образцах, могут неверно характеризовать продукт.

• Систематическая разница в характеристиках материала, измеренных на образцах, взятых с поверхности или «в глубине» исследуемого материала. Из-за неоднородной структуры материала характеристики, определенные на образце, взятом в «ядре» материала, могут неадекватно представлять продукт в целом.

• Возможное воздействие факторов окружающей среды на процесс старения вспененной теплоизоляции. Из-за этого эффекта теплотехнические характеристики, измеренные в изотермических условиях, могут неверно представлять реальные характеристики материала, находящегося в полевых условиях. Таким образом, факторы окружающей среды могут вызвать еще большую разницу между теплотехническими показателями XPS, прогнозируемыми компьютерной моделью, и показателями, измеренными в процессе натурных испытаний.

Результаты исследования показали, что факторы окружающей среды не оказали заметного влияния на процесс старения плит XPS .

С подробным анализом развития рынка XPS, с анализом текущей и потенциальной конкурентной среды, с оценкой регионов, в которых является перспективным открытие производства XPS можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок теплоизоляции из экструдированного пенополистирола (XPS) в России». 

 Смотрите также: 
 
ТЭО производства экструдированных полистирольных плит (XPS)
 
Бизнес-план организации производства теплоизоляционных плит из экструдированного пенополистирола (XPS)

Литература

1. Suh K., Killingbeck G. Styrene Polymer Foam and Preparation Thereof // Patent GB 1, 537, 421 (1978),
2. Harvey L.D. Net Climatic Impact of Solid Foam Insulation Produced with Halocarbon and Non-halocarbon Blowing Agents //  Building and Environment, vol. 42, p. 2860–2879 (2007).
3. Gendron R., Huneault M., Tatibouet J., Vachon C. Foam Extrusion of Polystyrene Blown with HFC-134a // J. Cellular Polymers, vol. 21, p. 315–341 (2002),
4. Vo С.V., Paquet A.N. An Evaluation of the Thermal Conductivity of Extruded Polystyrene Foam Blown with HFC-134a or HCFC-142b // J. Cellular Plastics, vol. 40, p. 205–228 (2004).
5. Bomberg M., Kumaran M. Procedures to predict long-term thermal performance of boardstock foam insulations // NRC-IRC (1995).
Ю.Н. Орлов, начальник Технического отдела Primaplex

www.polymery.ru