Теплопроводность

  Основное достоинство пенополистирола - его теплопроводность! Проводимые испытания на теплопроводность пенополистирола в соответствии с требованием ГОСТ 15588-86 подтверждают, что вне зависимости от марки используемого сырья и предприятия-изготовителя пенополистирол обладает теплопроводностью в пределах 0,037- 0,041 Вт/(м*К).  Теплопроводность каждой конкретной марки пенополистирола зависит от его плотности, но не линейно. Ошибочно мнение, что чем выше плотность, тем теплее пенополистирол, равно как и ошибочно противоположное мнение. От плотности пенополистирола напрямую зависит лишь его прочность на сжатие: выше плотность - лучше прочность. Теплопроводность в материалах зависит от трёх факторов: излучение, конвекция, теплопередача. Материалу который состоит из воздуха и твердого вещества формирующего структуру, все три вида передачи тепла присущи. Утеплителю, на 98% состоящему из воздуха, особо свойственна конвекция, как основной вид теплопроводности. Соответственно уменьшая плотность мы снижаем теплопередачу но повышаем конвекцию и излучение, и соответственно наоборот. Именно поэтому пенопласт ПСБ-С 15 имеет теплопроводность выше, чем ПСБ-С 25, а ПСБ-С 25й выше, чем ПСБ-С 35. Однако плотность ПСБ-С 50 уже начинает оказывать влияние на теплопередачу, уменьшая конвекцию, и его теплопроводность становится выше, чем у всех предыдущих марок.

Водопоглощение

   Пенополистирол способен незначительно поглощать воду при непосредственном контакте. Проникновение воды непосредственно в пластмассу составляет менее 0,25 мм за год, поэтому водопоглощение пенополистирола зависит от его структурных особенностей, плотности, технологии изготовления и длительности периода водонасыщения. Водопоглощение экструзионного пенополистирола даже через 30 суток нахождения в воде не превышает 3 % (по объёму), что обусловливает его широкое применение как утеплителя для подземных и заглубленных сооружений.

Паропроницаемость

  Пенополистирол является паропроницаемым материалом, как бы это странно ни звучало. Особенностью паропроницаемости пенополистирола является то, что она не зависит от его степени вспенивания и плотности пенополистирола и всегда равна 0.05 Мг/(м*ч*Па), что примерно эквивалентно паропроницаемости деревянного сруба из сосны, ели или дуба. То есть стена, утеплённая пенополистиролом, как говорят в народе - "дышит"!

Биологическая устойчивость

   Несмотря на то, что пенополистирол не подвержен действию грибков, микроорганизмов и мхов, они способны образовывать на нём свои колонии. В пенополистироле могут селиться насекомые, обустраивать гнёзда птицы и грызуны. Проблема повреждений конструкций из пенополистирола грызунами была предметом специальных исследований. По результатам произведенных тестов пенополистирола на серых крысах, домовых мышах и мышах-полевках установлено следующее:

• Пенополистирол, как материал, состоящий из углеводородов, не является питательной средой для грызунов.

• В принудительных условиях грызуны воздействуют на экструзионный и гранулированный пенополистирол равно, как и на всякий другой материал, в тех случаях, когда он является преградой (препятствием) для доступа к пище и воде или для удовлетворения других физиологических потребностей животного.

• В условиях свободного выбора грызуны воздействуют на пенополистирол в меньшей степени, чем в условиях принуждения, и только в том случае, если им необходим подстилочный материал или существует потребность в стачивании резцов.

• При наличии выбора гнездового материала (мешковина, бумага, пенополистирол), пенополистирол привлекает грызунов в последнюю очередь.

Результаты экспериментов с крысами и мышами показали также зависимость от модификации пенополистирола, в частности экструзионный пенополистирол в сравнении с гранулированным пенополистиролом повреждается грызунами в гораздо меньшей степени.

    Проблемы "Пенопласт и грызуны" не существует! Есть проблема "грызуны и утеплители". Именно утеплитель грызуны при наличии доступа могут повредить, нарушив теплоизоляцию дома. Не важно, какие стены или перекрытия утепляются - кирпичные, деревянные или каркасные, и какой утеплитель используется. Все современные эффективные утеплители не устоят против зубов грызунов без надлежащих мер защиты.

   Но даже самые яростные критики утеплителей не акцентируют внимание на этой проблеме. А зарубежные производители пенополистирола всегда подчеркивают непривлекательность ПСБ для грызунов. Дело в том, что проблема грызунов снимается довольно просто - доступ грызунов к утеплителю закрывается или затрудняется. Это так называемые конструктивные методы защиты. И, конечно же, необходимо заниматься профилактикой. Без профилактики мыши заведутся в любом доме. Даже на верхних этажах бетонных многоэтажек. Обсуждая проблему грызунов, следует помнить, что последние предпочитают использовать в качестве материала своих гнезд мягкие утеплители на основе волокон, включая каменную вату и стекловату. В пенополистироле мыши гнезда не устраивают, но могут сделать в нем ходы. Поэтому пенополистирол, как и любой утеплитель, необходимо защищать. 

     Грызуны, как и пожары, не есть проблема материала ограждающих конструкций или утеплителя индивидуального дома. Это прежде всего вопрос профилактики. Если относиться безответственно - не помогут и каменные стены. Использование эффективных утеплителей и древесины подразумевает повышенное  внимание к противопожарной безопасности и санитарии, что очень даже хорошо.

Долговечность

   Одним из способов определения долговечности пенополистирола является чередованием нагревания до +40 °C, охлаждения до −40 °C и выдерживанием в воде. Каждый такой цикл принимается равным 1 условному году эксплуатации. Утверждается, что долговечность изделий из пенополистирола по данной методике испытаний составляет не менее 60 - 80 лет.

Устойчивость к действию растворителей

  Пенополистирол мало устойчив к растворителям. Он легко растворяется в исходном стироле, ароматических углеводородах (бензол, толуол, ксилол), хлорированных углеводородах (1,2-дихлорэтан, четырёххлористый углерод), сложных эфирах, ацетоне, сероуглероде. В то же время он нерастворим вспиртах, алифатических углеводородах и простых эфирах.

Высокотемпературная деструкция

     Высокотемпературная деструкция пенополистирола начинается уже при 160 °C (механохимическая деструкция). С повышением температуры до +200 °C начинается фаза термоокислительной деструкции. Выше +260 °C преобладают процессы термической деструкции и деполимеризации до исходного мономера - стирола.

    Модифицированный пенополистирол со специальными добавками отличается по степени высокотемпературной деструкции согласно сертификационному классу. Модифицированные пенополистиролы, сертифицированные по классу Г1 (слабогорючие), не разрушаются более чем на 65% под воздействием высоких температур.

Низкотемпературная деструкция

  Вспененный полистирол, как и некоторые другие углеводороды, способен к самоокислению на воздухе с образованием пероксидов. Реакция сопровождается деполимеризацией. Скорость реакции определяется диффузией молекул кислорода. Ввиду значительно развитой поверхности пенополистирола он окисляется быстрее, чем полистирол в блоке.

Пожароопасность. Химическая, токсическая и прочая опасность

   Перед тем, как написать много текста в этом разделе, я хочу поделиться с читателями ссылкой на проведённый нашими соотечественниками натурный эксперимент по горючести различных видов пенопластов, продаваемых в Беларуси и их свойству к самозатуханию. Как говорится, лучше один раз увидеть, чем сто раз прочитать.

  Немодифицированный пенополистирол - легковоспламеняющийся материал, воспламенение которого может произойти от пламени спичек, паяльной лампы или от искр автогенной сварки. Пенополистирол не воспламеняется от прокаленного железного провода, горящей сигареты. Пенополистирол относится к синтетическим материалам, которые характеризуются повышенной горючестью. Он способен сохранять энергию от внешнего источника тепла в поверхностных слоях, распространяя огонь и инициируя усиление пожара.

  Температура воспламенения пенополистирола колеблется от +210°C до +440°C в зависимости от добавок, используемых производителями. Температура воспламенения конкретной модификации пенополистирола определяется согласно сертификационному классу.

  При воспламенении обычного пенополистирола в короткое время развивается температура 1200°C, при использовании специальных добавок температура горения может быть снижена согласно классу горения. Горение пенополистирола проходит с образованием дыма различной степени токсичности в зависимости от примесей, добавленных к пенополистиролу для снижения дымообразования.

  Горение пенополистирола сопровождается образованием сажи и некоторых токсичных продуктов: моноксида углерода (угарный газ), моностирола, бромоводорода. Некоторые источники утверждают (в том числе и wikipedia), что в продуктах горения пенопласта содержится фосген. Тут нужно сделать акцент на определениях! Реч идёт о пенопластах - это целый класс материалов! Полиуретановые, поливинилхлоридные, фенол-формальдегидные, карбамидо-формальдегидные, полистирольные и прочие - это всё пенопласты и каждый из них имеет свой состав, свои добавки и свои характеристики. Возможно, какой-то из этих пенопластов действительно может выделять при горении фосген. Но, в общепринятом понимании пенопластом обычно называют пенополистирол! Для образования фосгена необходим хлор, которого в полистироле (хим. формула: (C8H8)n) нету ни атома, а антипирены для пенополистирола содержат в составе не хлор, а бром, из-за чего в результатах испытаний и выявляется бромоводород. И даже более того, слева я выложил протокол исследования пенополистирольного пенопласта конкретно на содержание фосгена, хлора и гидрохлорида. В НИИ метрологии имени Д.И. Менделеева этих элеемнтов не обнаружили.

   Необработанный пенополистир не имеют сертификатов допуска для применения в строительных работах и в наше время не выпускается в качестве утеплителя. Производители используют исключительно модифицированный пенополистирол, который имеет различные классы по воспламенению, горючести и дымообразованию.

     Вместе с этим, при корректном монтаже, пенополистирол не представляет угрозы для пожаробезопасности зданий. Технология "мокрого фасада" (WDVS, EIFS, ETICS), которая подразумевает применение пенополистирола в качестве утеплителя в ограждающей конструкции, находит большое применение в строительстве.

     Для снижения пожароопасности пенополистирола при его получении к нему добавляют антипирены. Полученный материал называется самозатухающим пенополистиролом и обозначается у ряда российских производителей дополнительной буквой «С» в конце (например — ПСБ-С).

    Снижение горючести пенополистирола в большинстве случаев достигается заменой горючего газа для «надувания» гранул на углекислый газ. Для того, чтобы такой пенопласт воспламенился, требуется температура в +491°C. Для сравнения, температура возгорания древесины составляет +260°C, бумаги - +230°C. Современные самозатухающие пенопласты не поддерживают распространение огня и затухают через 3 - 5 секунд после устранения источника открытого огня. Кроме того, при горении пенополистирол выделяет около 1000 МДж/м.куб. тепловой энергии, сухая древесина - 7000 - 8000 МДж/м.куб.

    Пенополистирол ПСБ-25 на 98% состоит из воздуха. Горючего полистирола в ПСБ-25 очень мало - всего 2%. Поэтому при горении пенополистирол выделяет в 7-8 раз меньше тепловой энергии, чем сухая древесина того же объема. Пенополистирол менее пожароопасен, чем древесина, поскольку он воспламеняется при большей (почти в 2 раза) температуре.

 При пожаре все горючие материалы выделяют токсичный дым. Даже стекловата. При пожаре дым модифицированного пенополистирола менее токсичен по сравнению с дымом древесины, шерсти, кожи, пенополиуретана и многих других строительных материалов. Утешение слабое, хотя и не всё так страшно, как стараются представить некоторые критики пенополистирола.

  При горении пенополистирол ПСБ-С не выделяет каких-то боевых отравляющих веществ типа "фосгена". При открытом горении полистирола выделяется густой черный дым из-за большого содержания в нём сажи. Сажа - это свободный углерод, который не является токсичным.  Вообще, при сжигании полистирола образуется двуокись углерода (CO2), окись углерода (CO — угарный газ) и сажа - всё! Остальные же вещества, в том числе и токсичные, выделяемые  при сжигании пенополистирола, являются продуктом горения различных добавок, процент содержания которых относительно полистирола невелик, а последнего - всего 2% от объёма пенополистирола. 

   Сладковатый запах при плавлении пенополистирола - это стирол. Большие концентрации стирола (>600 ppm) в воздухе вызывают раздражение глаз и тошноту, но запах стирола становится для человека невыносимым уже при концентрации >200 ppm, т.е. до того, как его концентрация становится опасной. Порог ощущения запаха составляет 0,07мг/м.куб, или 0,02ppm. Этот непереносимый запах предупредит о необходимости срочной эвакуации людей. Летальный исход от вдыхания паров стирола при пожаре не наступит (показатель острой токсичности по стиролу LD50 после 30 минут (!) воздействия - 10000 ppm). Для понимания: 1 ppm - это больше 2 тысяч ПДК для воздуха. Более полная информация по токсичности стирола дана в этом документе Европейской ассоциации производителей. Для конверсии единиц по стиролу: 1 ppm=4,26 мг/м.куб.   Стирол   признан  слабо  токсичным  веществом,  относящемся к III классу (умеренно-опасные) веществ. К этому же классу относятся, например, этиловый спирт, соединения алюминия, меди, серебра. К примеру, аммиак и метан относятся к IV классу (малоопасные вещества).

При развитии пожара выделившийся из пенополистирола стирол подвергается дальнейшему разложению на окись углерода, углекислый газ и воду. Вывод исследователей однозначный: при пожаре основную токсическую опасность от горения пенополистирола, как и при горении древесины, представляет окись углерода (угарный газ).

     Угарный газ в отличие от стирола не имеет ни запаха, ни вкуса, не является раздражающим. Из-за этого угарный газ получил название «молчаливого убийцы». Действует он, в первую очередь, на центральную нервную систему, и угоревший не в состоянии оценить, что с ним происходит что-то не то. Кстати, количество выделяемого при горении пенополистирола угарного газа в десятки (!) раз меньше, чем при горении хвойной древесины и в сотню раз меньше, чем при горении ДСП (основного материала мебели).

   В качестве современного утеплителя используется пенополистирол типа ПСБ-С (самозатухающий, класс SE по международной классификации). Время самостоятельного горения современного самозатухающего пенополистирола не превышает 1 секунды. Пенополистирол далеко не порох. Из-за пенополистирола пожар не возникнет. Спичкой или непотушенным окурком ПСБ-С не поджечь (видео,видео,видео,видео,видео). ПСБ-С не является активно горючим материалом. Чтобы самозатухающий пенополистирол горел, необходим источник открытого пламени, такой как уже возникший пожар. 

 Самозатухающий пенополистирол соответствует группе горючести Г3 (нормальногорючий), группе воспламеняемости В2 (умеренновоспламеняемый), по дымообразующей способности Д3 (высокая), токсичность Т2 (умеренная). Сами по себе эти характеристики выглядят не лучшим образом, но необходимо их с чем-то сравнивать для оценки опасности. Для сравнения у древесины - Г4 (сильногорючая), В3 (легковоспламеняемая), Д2 (умеренная), Т3 (высокоопасная)! Если ориентироваться на классификацию, то деревянный сруб куда опаснее для жизни, чем пенопластовый утеплитель даже без отделки! 

   Изучение научной информации по стиролу можно начать с сайта американского исследовательского центра SIRC, который уже 25 лет занимается изучением влияния стирола на здоровье человека и на окружающую среду.

С 2007 года использование химических веществ в странах ЕС регулируется регламентом REACH(Регламент Европейского сообщества по регистрации, оценке, авторизации и ограничению производства и использования химических веществ). В рамках REACH за 2 года создано техническое досье по стиролу. В результате изучения и систематизации всех имеющихся в настоящее время научно-исследовательских данных по стиролу принята следующая классификация и маркировка: стирол не является мутагенным, канцерогенным веществом, и не оказывает воздействие на репродуктивную деятельность организма.

   Вопрос токсичности стирола - это вопрос опасной для здоровья концентрации. В больших дозах вредно всё. Некоторые продукты, содержащие стирол,  мы употребляем в пищу - земляника, орехи, киви, виноград и т.д.

   Российские гигиенические нормативы определяют предельно допустимую концентрацию в воздухе (ПДК) около семи сотен веществ. Для стирола установлена максимальная разовая ПДК 0,04 мг/м3, среднесуточная ПДКсс - 0,002 мг/м3.

    Однако  наименьшая  концентрация,  при  которой  отмечено  какое-то  воздействие  стирола  на   человека составляет 84 мг/м3. Это в 2000 раз больше максимальной разовой и в 42000 раз больше среднесуточной ПДК для атмосферного воздуха! Производственные концентрации: ПДК (TLV) для рабочей зоны в США установлена на уровне 85 мг/м3, в России - 10-30 мг/м3 (ГН 2.2.5.1313-03). То есть, работать разрешается при концентрациях в десятки тысяч раз бóльших, чем установленная нормами ПДК.

     По американским данным концентрация стирола 34 мг/м3 - это уровень NOAEL (no observed adverse effect level), при котором не наблюдается вредное воздействие стирола на человека (подробнее). В отечественной литературе аналогом термина NOAEL является термин "максимальная недействующая доза".

   Официальный уровень RfC (референтная безопасная концентрация, выбранная на основе углубленного анализа международных и зарубежных уровней безопасного воздействия) для стирола - 1 мг/м3. Это в 500 раз выше российской среднесуточной ПДК для атмосферного воздуха.

   Глупость о накоплении стирола в организме человека распространяется в Рунете критиками пенополистирола, причем со ссылками друг на друга по замкнутому кругу. Так называемые, "кумулятивные свойства" стирола научными исследованиями не подтверждаются! Обследование рабочих в США, работающих по 8 часов в условиях концентрации стирола 160 мг/м3, а это 80 тысяч!!! российских ПДКсс, накопления стирола в организме не выявило. Нетрудно подсчитать, что по так называемой линейной концепции 8 часов при такой концентрации соответствует 73 годам жизни в условиях ПДКсс. А наши "теоретики"  на основании предположения о применимости "линейной концепции" к стиролу предлагают уменьшить ПДКсс ещё в 600 раз! Известно, если "концепция" не описывает экспериментальные данные, то сама концепция и выводы из неё есть лженаука. Для члена общества РАЕН простительно (там таких много).

РАЕН - это типичный бренд-имитатор, такой же как  Abibas, Malboro, Naik, Levins, Rebok и многие другие. Для полноты имитации члены общества РАЕН, как и действительные члены Российской академии наук (РАН), называют себя академиками. Некоторые члены общества РАЕН используют этот бренд-имитатор по прямому назначению -  для получения прибыли. Наш критик пенополистирола усердно проталкивает на рынок свои чудо-грунтовки. Другой скандальный "академик" РАЕН до суда неплохо заработал на продаже бессмертия.

    Ещё одна ложь, которую как попугаи  повторяют все противники пенополистирола: "Стирол оказывает сильное воздействие на печень, вызывая среди прочего и токсический гепатит." Некоторые критики настолько увлеклись, что уже называют стирол не иначе как "печеночным ядом"!

     Ученые не смогли обнаружить влияние стирола на печень человека даже при производственных концентрациях. Ещё бóльшие концентрации проверяли на животных. Опыты на мышах под воздействием 160 ppm стирола в течение 2 лет никаких изменений в печени не выявили (no liver effects were observed at 160 ppm after 2 years of exposure). А 160ppm стирола - это огромная концентрация. Это 340 тысяч российских ПДКсс. При такой концентрации человек запах стирола с трудом переносит даже в течение короткого времени. Те, кто пугает влиянием стирола на печень, имеют в виду в миллионы раз меньшие концентрации. По "линейной концепции" накопления стирола в организме 2 года при 160 ppm - это 680 тысяч лет в условиях ПДКсс. Чтобы разрушить печень, человеку необходимо стирол не нюхать, а пить.

   Пенополистирол ПСБ (EPS) - это вспененный полистирол. Именно пенополистирол суспензионный беспрессовый (ПСБ) в обиходе называют пенопластом.

   На сегодня ПСБ считается самым лучшим утеплителем. Это самый востребованный утеплитель в развитых странах. Не только из-за невысокой цены, а по совокупности показателей, включая срок службы и экологичность. В Японии из пенополистирола начали строить дома и уже называют его конструкционным материалом 21 века (i-domehouse.com) Японцы (мировые лидеры по продолжительности жизни) предлагают дома из пенополистирола для восстановления здоровья (for Health Recuperation)! Это совсем не увязывается с мнением противников пенопласта, называющих дома, утепленные пенополистиролом, "газовыми камерами".

  ПСБ - материал неидеальный. Основной недостаток пенополистирола - горючесть, которая накладывает ограничения на его использование в строительстве. Антипирены вместе с конструктивной защитой позволяют решить проблему горючести пенополистирола на 100%.

     ПСБ - это воздух. Полистирола в ПСБ-25 меньше 2% объема. Современный ПСБ содержит очень мало остаточного стирола, поэтому не излучает его в опасном для человека количестве. А деполимеризация пенополистирола возможна только при очень высоких температурах. Это научный факт. Байки про постоянно выделяющийся стирол распространяются умышленно заинтересованными людьми, которые никогда не занимались научным исследованием пенополистирола.

     Можно встретить утверждения, что пенополистирол запрещен в жилищном строительстве в развитых странах. Это дезинформация, скорее всего имеющая корни в непонимании терминологии. Как я уже упоминал, зачастую пенополистирол просто называют пенопластом, и вероятно, какой-то из видов пенопласта действительно запрещён (например, фенол-формальдегидный). В развитых странах пенополистирол (EPS) считается одним из самых экологичных материалов, применяемых в строительстве. У пенополистирола самый высокий экологический рейтинг (подробнее). По данным французской ассоциации восемь из десяти индивидуальных домов в Европе утеплены пенополистиролом (promo-pse.com)! В Германии вспененный пенополистирол стабильно является приоритетным материалом для теплоизоляции зданий, покрывая 87 % всех теплоизоляционных нужд этой развитой европейской страны (минеральная вата используется лишь в 12 % случаев). При этом доля вспененного пенополистирола среди других теплоизоляционных материалов во всём мире неуклонно растет, что, конечно, вызывает тревогу у производителей минваты и других теплоизоляционных материалов

    Ну еще одну ссылочку на статью о "вреде" пенополистирола я хочу вам дать - чётко и по делу всё написано! 

   Вокруг пенополистирола возникло (сфабриковано, распространено) несколько слухов, связанных с использованием этого уникального по своим свойствам материала в строительстве. В Великобритании компания по борьбе с ложной информацией о пенополистироле идет под девизом “EPS – Economy, Performance, Sustainability (ПСБ – это экономичность, высокие эксплуатационные характеристики и производительность)”.

  Пенополистирол ПСБ имеет самый высокий итоговый рейтинг A+ по всем  показателям, проверяемым в соответствии с последней и наиболее жёсткой Инструкцией по выбору экологичных материалов из представленных на мировом рынке (BRE Global Green Guide to Specification), изданной Ведомством по исследованиям в строительстве в Великобритании (подробнее).