Теплоизоляционные свойства пенопласта: Такой страницы не существует • ООО «Стройтеплокомплект» (г. Набережные Челны)

Однако теплопроводность пенополистирола крайне зависима и от толщины используемых слоёв. Более очевидным образом это заметно в сравнении с иными утеплителями.

К примеру, лист из минеральной ваты толщиной в 100-120 мм вполне можно вытеснить менее габаритным 50-60 мм пенополистирольным вариантом (соотношение 1:2). Эти же 50 мм полностью равноценны 8.5 см кирпичной закладки и 21 см бетонного слоя.

С другой стороны, те же 100 мм «Пеноплекса» покажут ещё более низкую теплопроводность по сравнению с пенопластом. Для равных показателей потребуется соотношение 100 мм первого к 125 мм второго (1:1.25).

Решающий коэффициент теплопроводности

В расчётах этого параметра используется греческий символ λ, размерность которого определяется как Вт/(м*К):

• Вт – это то количество энергии (Ватт), которое материал способен предавать через себя;
• м – в метрах измеряется расстояние, на которое тепло проходит через какой-либо материал;
• К – определённый перепад температур (Кельвины), при котором происходит передача энергии.

Среди всего множества строительных материалов особенно стоит отметить пенопласт ПСБ-С 15/25/35, пробковую мелочь и пенополиуретан – они заметно выделяются своим низким коэффициентом теплопроводности. Экструдированный пенополистирол в сравнении со своим обычным аналогом также выглядит довольно привлекательно: 0.03 Вт/(м*К) против 0.038.

Подробнее о габаритах приобретаемого пенополистирола

Эффективное применение любой теплоизоляции напрямую связано с правильным подбором размеров материала. За эти вычисления отвечает достаточно простой алгоритм, который без труда способен освоить любой гражданин со школьным аттестатом за плечами.

Общий порядок действий таков:

1. Узнать общее теплосопротивление в условиях своего региона проживания. Эта величина климата постоянна. Для Юга России, к примеру, она составляет 2,8 кВт/м2. Для Средней полосы это значение равняется 4,2 кВт/м2.
2. После этого необходимо выяснить значение теплосопротивления самой стены дома. Для этого потребуется знать её толщину p и λ материала, из которого она состоит (значение этого коэффициента для любого материала можно без труда найти в сети Интернет).

Уже на основе этих сведений находим R стены по формуле p/λ:

1. Вычислить необходимое значение сопротивления для пенополистирола по формуле: R общее — R стены.
2. Наконец, остаётся лишь узнать необходимую толщину пенопласта. Её находим по формуле p = R изоляции * λ. Обратите внимание, что в качестве λ здесь обозначен расчётный коэффициент теплопроводности материала.

Наглядный пример: резиденту одного из регионов Средней полосы нужно выяснить, какой толщины подобрать слой пенопласта, плотность которого составляет 30 кг/м3. Стена его дома состоит только из силикатного кирпича (утепляется участок длиной в 50 см).

Из всего набора условий выявляем начальные сведения:

• Общее теплосопротивление в регионе = 4,2 кВт/м2
• λ пенопласта = 0,047 Вт/(м*К)

Далее вычисляем R стен. Т.к. коэффициент теплопроводности силикатного кирпича составляет 0,7 Вт/(м*К), его значение сопротивления будет следующим:

R стены = 0,5/0,7 = 0,71 кВт/м2

Аналогичную величину рассчитываем и для пенопласта:

R пенополистирола = 4,2 – 0,71 = 3,49 кВт/м2

И уже на основе полученных данных узнаём необходимую для своих нужд толщину изоляционного слоя:

p = 3,49 * 0,047 = 0,16 м

Подобный алгоритм вычислений несомненно пригодится и в любой другой местности. Главное – правильно выяснить начальные данные. Всегда помните, что грамотный подбор пенопласта в необходимых размерах заведомо избавит от лишних материальных и временных затрат.

При этом итоговый результат окажется гораздо более лучше всех ожиданий. Сравните сами: 10 см пенополистирола способны заменить целую кладку в один кирпич (но только при условии 15-17 кг/м3 плотности). Однако листы с ещё более плотные листы дадут возможность обойтись уже без пары рядов камней. Наконец, даже вычисления доказывают, что пара сантиметров пенопласта полностью эквивалентны 50 см кирпичной стены.

Теплопроводность и плотность пенопласта

• Как плотность пенопласта влияет на его стоимость?
  • Как изменение теплопроводности пенопласта влияет на его плотность?
• Какой плотностью использовать пенопласт?
  • Свойства теплоизолятора ПСБ-С-15 и его применение
  • Как применять утеплитель ПСБ-С-25?
  • Как пользоваться пенопластом ПСБ-С-35?

Пенопласт считается наиболее эффективным строительным материалом, используемым для утепления строений внутри и снаружи. Причиной широкой распространенности в строительстве вспененного полистирола или ППС являются отличные звуко- и теплоизоляционные свойства, плотность пенопласта.

Пенопласт это материал для утепления, который обладает хорошими звуко- и теплоизоляционными характеристиками.

Стоимость пенополистирольных плит значительно ниже, чем на другие утеплители. Использование плит из пенополистирола в строительстве сопутствует сокращению эксплуатационных расходов на отопление либо охлаждение коммерческих или жилых помещений в десятки раз.

Как плотность пенопласта влияет на его стоимость?

Производство пенопласта.

Существует несколько точек зрения, связанных с понятием плотности. Единицей измерения данного параметра является килограмм на метр в кубе. Эта величина вычисляется из отношения веса к объему. Нельзя со стопроцентной точностью определить качественные характеристики пенополистирола, связанные с его плотностью. Даже вес утеплителя не влияет на его способность к сохранению тепла.

Задумываясь над вопросом покупки утеплителя, покупатели всегда интересуются его плотностью. На основе этих данных можно судить о прочности материала, его весе и теплопроводности. Значения плотности пенопласта всегда относятся к определенному диапазону.

В процессе производства плит из пенополистирола производитель определяет себестоимость продукции. Исходя из формулы определения плотности, вес утеплителя будет влиять на данную величину. Чем больше вес материала, тем он плотнее, поэтому его стоимость выше. Это связано с тем, что полистирол, как сырье для плит теплоизолятора, играет важную роль. Он составляет около 80% от общей себестоимости готовой продукции.

Как изменение теплопроводности пенопласта влияет на его плотность?

Пенопласт изготавливается из шариков пенополистирола, содержащих воздух.

Любой теплоизоляционный материал содержит воздух, находящийся в порах. Улучшенный показатель теплопроводности зависит от количества атмосферного воздуха, содержащегося в материале. Чем его больше, тем меньше коэффициент теплопроводности. Производство пенопласта осуществляется из шариков пенополистирола, содержащих воздух.

Отсюда можно сделать вывод, что плотность пенополистирола не оказывает влияние на его теплопроводность. Если эта величина изменяется, то изменения теплопроводности происходят в пределах процентных долей. Стопроцентное содержание воздуха в утеплителе связано с его высокой теплосберегающей способностью, так как для воздуха характерен наиболее низкий коэффициент теплопроводности.

За счет низкой теплопроводности утеплителя обеспечивается высокая степень энергосбережения. Если сравнивать пенопласт с кирпичом, то их энергосберегающая способность будет существенно отличаться, поскольку 12 см толщины теплоизолятора соответствует 210 см мощности стены из кирпича или 45-сантиметровой деревянной стены.

Коэффициент теплопроводности пенопласта, выраженный в цифровом значении, принадлежит интервалу 0.

Какой плотностью использовать пенопласт?

Схема применения различных марок пенопласта.

Выпускаются следующие основные виды пенополистирола, отличающиеся по своей плотности и другим характеристикам:

1. ПСБ-С-15, плотность пенопласта до 15 кг/куб.м.
2. ПСБ-С-25, от 15 кг/куб.м до 25 кг/куб.м.
3. ПСБ-С-35, от 25 кг/куб.м до 35 кг/куб.м.
4. ПСБ-С-50, от 35 кг/куб.м до 50 кг/куб.м.

Обозначение марок плит представляет буквенно-цифровой код. Например, ПСБ расшифровывается как беспрессовый полистирол. Цифры указывают на значение верхнего предела плотности. Буква С в обозначении кода ПСБ-С расшифровывается как самозатухающий.

Свойства теплоизолятора ПСБ-С-15 и его применение

Плиты пенополистирола ПСБ-С-15 позволяют создавать ненагружаемую теплоизоляцию. Это связано с отсутствием нагрузок на утеплитель, теплопроводность и плотность которых составляет не больше 15 кг/куб.м.

Характеристики ПСБ-С-15.

Среди пенополистиролов цены на ПСБ-С-15 являются наиболее доступными. Основными свойствами утеплителя марки ПСБ-С-15 выделяют следующие:

1. Величина прочности на сжатие ПСБ-С-15 составляет 10% деформации >,0.05 МПa.
2. Значение предела прочности при изгибе >,0.07 МПa.
3. Теплопроводность марки ПСБ-С-15 составляет не более 0.042 Вт/мК.
4. Водопоглощение за 24 часа должно быть не боле 3% от общего объема.

Другое неоспоримое достоинство, которым обладает пенополистирол ПСБ-С-15, связано с его низкой деформируемостью, удобной укладкой, экономичностью. Пенопласт ПСБС-15 широко применяют с целью теплоизоляции бытовок, контейнеров, вагонов и иных конструкций, используемых в строительстве.

Как применять утеплитель ПСБ-С-25?

Плотность пенопласта рассчитывается по аналогии с определением плотности кирпича.

В зависимости от обозначения пенопласта, он применяется в различных строительных сооружениях, что не вызывает ухудшения его качественных характеристик.

Характеристики плит ПСБ-С-25.

Например, пенопласт ПСБ-С-15 можно использовать, чтобы утеплять им фасады домов. Данный тип утеплителя в строительстве практически не используется. Он применяется в конструкциях, прилегающих к сооружениям. Это могут быть веранды или открытые балконы, выполняющие декоративную функцию. С помощью пенопласта данного вида создают фигуры для фасадов, что позволяет:

• обрамлять окна, углы дома,
• разделить этажи с помощью карниза.

Пенопласт плотностью 25 используют, чтобы утеплить фасад дома. За стандарт принимают пенопласт, который имеет толщину 5 см. Такой вид утеплителя используется для многих целей. Его толщина изменяется, что зависит от предпочтений заказчика.

Пенопласт наибольшей толщины применяют с целью утепления стен, подверженных влиянию масс атмосферного воздуха. Им можно изолировать стены, что препятствует образованию грибка.

Как пользоваться пенопластом ПСБ-С-35?

Характеристики плит ПСБ-С-35.

С целью идеального выравнивания стен можно изменить толщину пенополистирольной плиты. Злоупотреблять размером толщины материала не следует, поскольку это вызовет определенные трудности с закреплением системы водоотливов на углах строения.

Перед выбором утеплителя необходимой толщины следует посмотреть, какое количество запаса от газовой трубы имеется, поскольку ее нельзя закрывать категорически, так как это нарушит эстетику вида строения.

Утеплителем плотностью 35 можно изолировать фасады строений, откосы окон и дверей. Он имеет цену в два раза больше, чем материал из полистирола плотностью 25. Последним можно утеплять гаражи и нежилые конструкции, если его толщина равна 5 см. При толщине такого утеплителя в 7 см его можно применять при теплоизоляции жилых помещений.

За счет нормального уровня плотности можно использовать теплоизолятор с наименьшей толщиной, что не связано с ухудшением качества утепления. Если теплоизолятор из пенополистирола является более твердым, то с помощью него можно идеально проводить утепление подвальных помещений, стен и фундаментов.

Если пенополистирол хранился долгое время вне помещения, то его структура могла претерпеть изменения из-за атмосферных осадков и солнечного излучения. Плиты становятся желтыми, а их полезные свойства исчезают.

Теплопроводность пенопласта, сравнение с Пеноплексом, цена листов разных марок

Эффективность – первое, что мы ищем, выбирая утеплитель. Разнообразные материалы изначально оцениваются именно по этому критерию, и только потом в дело вступают другие характеристики, особенность монтажа и стоимость. Сегодня мы рассмотрим теплопроводность пенопласта как самого доступного по цене и потому востребованного, а также сравним его с иными видами изоляции.

Оглавление:

1. Что такое теплопроводность?
2. Характеристики пенопласта разных марок
3. Сравнение с другими материалами и расценки

Определение

Теплопроводность – величина, обозначающая количество тепла (энергии), проходящего за час сквозь 1 м любого тела при определенной разнице температур с одной и другой его стороны. Она измеряется и рассчитывается для нескольких исходных условий эксплуатации:

• При 25±5 °С – это стандартный показатель, закрепленный в ГОСТах и СНиП.
• «А» – так обозначается сухой и нормальный режим влажности в помещениях.
• «Б» – в эту категорию относят все прочие условия.

Собственно теплопроводность гранул пенопласта, спрессованных в легкую плиту, не так важна сама по себе, как в связке с толщиной утеплителя. Ведь основная цель – добиться оптимального уровня сопротивления всех слоев стены в соответствии с требованиями для конкретного региона. Для получения первоначальных цифр достаточно будет воспользоваться самой простой формулой: R = p÷k.

• Сопротивление теплопередаче R можно найти в специальных таблицах СНиП 23-02-2003, к примеру, для Москвы принимают 3,16 м·°С/Вт. И если основная стена по своим характеристикам недотягивает до этого значения, разницу должен перекрыть именно утеплитель (минвата или тот же пенопласт).
• Показатель р – обозначает искомую толщину изолирующего слоя, выраженную в метрах.
• Коэффициент k – как раз и дает представление о проводимости тел, на которую мы ориентируемся при выборе.

Теплопроводность самого материала проверяют с помощью нагрева одной стороны листа и измерения количества энергии, переданной методом кондукции на противоположную поверхность в единицу времени.

Показатели для разных марок пенополистирола

Из приведенной упрощенной формулы можно заключить, что чем тоньше лист утеплителя, тем меньшей эффективностью он обладает. Но кроме обычных геометрических параметров на конечный результат оказывает влияние и плотность пенопласта, хоть и незначительно – всего в пределах 1-5 тысячных долей. Для сравнения возьмем две близкие по марке плиты:

• ПСБ-С 25 проводит 0,039 Вт/м·°С.
• ПСБ-С 35 при большей плотности – 0,037 Вт/м·°С.

А вот с изменением толщины разница становится куда более заметной. К примеру, у самых тонких листов в 40 мм при плотности 25 кг/м³ показатель теплопроводности может составлять 0,136 Вт/м·°С, а 100 мм того же пенополистирола пропускают всего 0,035 Вт/м·°С.

Зависимость нелинейная, что связано с особенностью кондуктивной передачи. Но поскольку коэффициент высчитывается в единицу времени, а плотность материала остается неизменной, разница температур с внешней поверхностью при «продвижении» энергии сквозь плиту становится все меньше. И если толщина пенополистирола оказывается значительной, тепло просто не успевает передаться обратной стороне, что, в общем-то, и требуется от хорошей изоляции.

Сравнение с другими материалами

Средняя теплопроводность ПСБ лежит в пределах 0,037-0,043 Вт/м·°С, на него и будем ориентироваться. Здесь пенопласт в сравнении с минватой из базальтовых волокон, кажется, выигрывает незначительно – у нее примерно те же показатели. Правда, при вдвое большей толщине (95-100 мм против 50 мм у полистирола). Также принято сопоставлять проводимость утеплителей с различными стройматериалами, необходимыми для возведения стен. Хотя это и не слишком корректно, но весьма наглядно:

1. Красный керамический кирпич имеет коэффициент теплопередачи 0,7 Вт/м·°С (в 16-19 раз больше, чем у пенопласта). Проще говоря, чтобы заменить 50 мм утеплителя понадобится кладка толщиной около 80-85 см. Силикатного и вовсе нужно не меньше метра.

2. Массив дерева в сравнении с кирпичом в этом плане получше – здесь всего 0,12 Вт/м·°С, то есть втрое выше, чем у пенополистирола. В зависимости от качества леса и способа возведения стен, эквивалентом ПСБ толщиной 5 см может стать сруб шириной до 23 см.

Куда логичнее сравнивать стиролы не с минватой, кирпичом или деревом, а рассматривать более близкие материалы – пенопласт и Пеноплекс. Оба они относятся к вспененным полистиролам и даже изготавливаются из одних и тех же гранул. Вот только разница в технологии их «склеивания» дает неожиданные результаты. Причина в том, что шарики стирола для производства Пеноплекса с введением порообразователей одновременно обрабатываются давлением и высокой температурой. В итоге пластичная масса приобретает большую однородность и прочность, а пузырьки воздуха равномерно распределяются в теле плиты. Пенопласт же просто обдается паром в форме, как поп-корн, поэтому связи между вспученными гранулами оказываются слабее.

Как следствие, теплопроводность Пеноплекса – экструдированного «родственника» ПСБ – тоже заметно улучшается. Она соответствует показателям 0,028-0,034 Вт/м·°С, то есть 30 мм хватит, чтобы заменить 40 мм пенопласта. Однако сложность производства увеличивает и стоимость ЭППС, так что на экономию рассчитывать не стоит. Кстати, здесь есть один любопытный нюанс: обычно экструдированный пенополистирол немного теряет в эффективности при увеличении плотности. Но при введении в состав Пеноплекса графита эта зависимость практически исчезает.

Впрочем, если вопрос высокой прочности на повестке дня не стоит, и вам нужен просто хороший утеплитель, проще и дешевле действительно купить пенопласт. В сравнении с такими материалами, как минвата, дерево и керамический кирпич, он безусловно хорош. Главное – не использовать его на пожароопасных объектах и всегда стараться выполнять теплоизоляцию снаружи зданий.

Цены на листы пенопласта 1000х1000 мм (рубли):

Пенопласт как утеплитель: все что нужно знать

Автор Михаил Стахов На чтение 6 мин. Просмотров 38.7k. Опубликовано

Что такое пенопласт?

Пенопласт — это группа материалов, относящаяся к классу вспененных пластических газонаполненных масс. «Газонаполненность» определяет низкую плотность этого материала, что объясняет высокие теплоизоляционные и звукоизоляционные качества материала.

Исходным материалом для пенопластов могут быть самые разнообразнейшие пластмассы, которые в «содружестве» с технологическими особенностями процесса изготовления определяют конечные свойства пенопласта (плотность, стойкость к окр. среде) и его профпригодность для различных целей.

Тот пенопласт, который мы привыкли видеть в качестве упаковки для бытовой техники, является беспрессовым пенополистиролом.

Историческая справка! «Стиропор» — это фирменное название беспрессового пенополистирола, изобретенного и полученного в 1951 году фирмой Basf путем полимеризации стирола с добавлением пентана (порообразователя). Широкую известность получил благодаря своим высоким теплоизоляционным качествам — он на 98% состоит из газа.

Пенополистирол — это продукт нефтепереработки с очень низким расходом исходного сырья природного происхождения.

«Позитивные» качества пенопласта!..

В пользу данного материала говорит ряд его свойств. А именно…

Свойства пенопласта, как утеплителя!

Теплоизоляция. Это свойство пенопласта как утеплителя обусловлено «воздухонаполненной» средой материала, так как воздух уже хороший теплоизолятор, а «заключенный» в пористых ячейках, не способен к конвективному теплообмену. Результат — низкая теплопроводность материала, что определяет их высокие теплоизоляционные качества. Ближайший конкурент пенопласта в сфере теплоизоляции — минеральная вата, но у пенопласта есть преимущества в простоте обработки и монтажа.

Чем ниже плотность пенопласта, тем выше его теплоизоляционные качества. Слой пенопласта низкой плотности в 10 см по теплоизоляционным качествам эквивалентен 40-см стене из сосны, 60-см стене из газобетона, 1м керамзитобетона или 4 м бетона. Это весомый аргумент в пользу использования пенопласта как утеплителя.

«Лояльная» совместимость пенополистирола с другими строительными материалами, что позволяет использовать оштукатуривание, утепленных пенополистиролом стен, различными видами штукатурных смесей. Также пенопласт не оказывает агрессивного воздействия на другие материалы.

Жизнестойкость материала в биологически активных средах, невосприимчивость к гниению, действию грибков, бактерий. Но!.. Пенопласт может прийтись по вкусу грызунам.

Большой срок эксплуатации в критически-переменчивых условиях до 20 лет, в нормальных климатических средах — более 50 лет сохранения своих свойств пенопласта как утеплителя.

Пожароустойчивость полистирола обеспечивается добавлением в состав его сырья специальных ингредиентов — антипиренов, которые препятствуют активному горению материала.

Хорошие звукоизоляционные качества пенопласта в сфере акустики определяются плотностью пенопласта, а также видом пористости материала. Поговорим о звукопоглощающих свойствах и о звукоотражающих свойствах материалов.

Закрытая пористость большинства пенопластов (пенополистирольных, поливинилхлоридных, экструзионного полиэтилена) способствует качественному поглощению звука в диапазоне от 1600 до 2000 Гц (например, шум вентилятора), но в тоже время они хорошо отражают звук в широком диапазоне. Это определяет их применение в качестве звукоизоляционных материалов.

Открытая пористость присутствует у таких пенопластов, как поролон полиуретановый. Такая структура определяет отличное звукопоглощение материала во всем звуковом диапазоне, и фактически полное отсутствие отражающего эффекта у материала. Это определяет применимость такого материала для организации отличной акустики в помещении, звуковых колонках и пр.

Пенопласт способен сохранять свою форму и размеры в диапазоне температур от -60 ^ОС до +95 ^ОС., и, не смотря на свою малую плотность, выдерживать довольно большие механические нагрузки.

«Вредность» пенопласта существует?..

Окружая себя в современной жизни синтетическими материалами, мы не всегда задумываемся, а не опасен ли этот привычный предмет для нашего здоровья?

Относительно качественного пенопласта в обычных условиях его применения можно быть спокойными, так как он не выделяет вредных для человека веществ в опасных концентрациях.

Пенопласт также благоприятно влияет на экологический баланс в теме строительства, так как он способен к вторичной переработке в качестве термоизоляционного наполнителя бетонных смесей, блоков с внутренними пустотами. Также он может быть использован для улучшения структуры почвы

Важно! Применяйте качественный материал проверенных сертифицированных производителей.

Какие пенопласты бывают?

За словом пенопласт сегодня «скрывается» большая группа полимерных материалов, сходных по способы производства и основным свойствам. Как определиться в выборе необходимого пенопласта в утеплении или звукоизоляции дома? Попытаемся разобраться!..

Основные виды сырья для производства пенопластов:

• полистирол;
• полиэтилен;
• поливинилхлорид;
• полиуретан.

Полистирольные пенопласты

Полистирольный пенопласт — всем знакомый пенопласт, который можно легко увидеть, открыв коробку с какой-либо бытовой техникой. Похож на пчелиные соты на срезе.

Он состоит из сцепленных между собой маленьких шариков и может быть прессовым и беспрессовым. Разница в силе связи гранул между собой, что определяет механическую прочность пенопласта на излом и разрыв.

Пример маркировка пенопластов отечественных производителей:

ПС-4 или ПС-1 — это плиточный пенопласт с замкнутоячеистой структурой, изготовленный по прессовой технологии. Плотность от 40 кг/м³ до 600 кг/м³;

ПСБ-С — беспрессовый пенопласт с самозатухающей способностью.

Вреден ли пенопласт как утеплитель? Относительно токсичности пенополистирольных материалов нет однозначного мнения. Полистирол, в принципе, не токсичен. Опасность может представлять остаточный стирол, который в определенных условиях может выделяться с пенопласта и негативно влиять на самочувствие людей, контактирующих с ним.

Поэтому при выборе таких материалов следует отдать предпочтение качественным и сертифицированным материалам, проверенных производителей.

Высокая горючесть данных материалов также говорит не в пользу экологической безопасности оных. Но введение в состав сырья специальных добавок позволило получить самозатухающий пенопластовый утеплитель . Но, все равно пенополистирольные плиты рекомендуют использовать при внешнем утеплении.

Экструдированный пенополистирол характеризуется более высокими показателями прочности, теплоизоляции, экологической безопасности. Имеет более высокую цену.

Пенопласт из полиэтилена

«Полиэтиленовый» пенопласт — эластичный, мягкий на ощупь, полупрозрачный материал. Преимущественно используется для изготовления продуктовой упаковки.

Поливинилхлоридный пенопласт

Данный вид пенопласта относится к негорючим, эластичным, малотоксичным материалам.

Полиуретановые пенопласты

Поролон — это типичный пример полиуретанового пенопласта. Вспоминаем… Эластичный материал, легко пропускает воздух, впитывает воду и водяные пары и «боятся» воздействия солнечных лучей, желтея и постепенно разрушаясь при контакте с ними. Используется в изготовлении мебели и утеплительно-изолирующих материалов для окон и дверей. При горении выделяют токсичный дым.

Использовать пенопласт как утеплитель стен — это экономически выгодный и удобный способ утепления.

Пенополистиролом могут быть утеплены стены, потолок, крыша, пол, фундамент, балкон, лоджия…

Пенополистирол при утеплении стен снаружи не только не портит внешний вид здания, но и «предоставляет» возможности моделировать фасад по своему усмотрению.

Видео: мифы и реальность о пенопористероле

Свойства пенопласта – Incompen

Теплофизические свойства твердого пенопласта

Теплостойкость. Критерием теплостойкости пенопластов является их формостабильность, характеризующая поведение этих материалов при повышенных температурах. На теплостойкость полистирольных пенопластов влияет природа газообразователей. Пенопласт ПС-1, изготовляемый с помощью органических газообразователей, оказывающих пластифицирующее воздействие на полимер, имеет рабочую температуру до 65 С, а пенопласт ПС-4, изготовляемый на минеральных газообразователях, -70 С. Поливинилхлоридные пенопласты имеют рабочую температуру до 60 С.

Теплопроводность.

Теплоизоляционные свойства пенопластов характеризуются, главным образом, коэффициентом теплопроводности. Пенопласты на основе полистирола и поливинилхлорида имеют наименьшее значение коэффициента теплопроводности. Уплотненная корка, имеющаяся на поверхности плиты пенопласта, увеличивает стабильность данного коэффициента.

Наличие в структуре мелких ячеек благоприятно влияет на теплоизоляционные свойства пенопластов, в то время как наличие крупных ячеек, особенно сквозных, обусловливает возможность возникновения в ячеистой структуре конвективных газовых потоков, снижающих теплоизоляционные свойства.

Более полную информацию об использовании твердого пенопласта в качестве термоизоляции вы можете из статьи “Прессовый пенопласт – универсальный утеплитель” и таблицы “Сравнение свойств прессового пенопласта и других материалов“.  

Устойчивость к атмосферным воздействиям

Пенопласты являются стойкими материалами к атмосферным воздействиям.

Пенопласты ПС и ПХВ обладают очень высокой погодоустойчивостью и способны длительное время эксплуатироваться на открытом воздухе. В работах отечественных и зарубежных исследователей отмечается тенденция повышения прочностных характеристик пенопластов при длительном пребывании в естественных условиях.

Пенопласты хорошо противостоят процессам замораживания-оттаивания, обладают малым водопоглощением, высокой биостойкостью т.к. они водостойки и в их составе отсутствует питательная среда для грибков.

Водостойкость

Пенопласты ПС-1, ПС-4, ПХВ при действии влаги увлажняются незначительно. При продолжительном увлажнении интенсивность влаго и водопоглощения пенопластов зависит от характера их структуры. Для пенопластов с закрытой ячеистой структурой оно происходит в первые 5-10 суток, а затем меняется незначительно. При продолжительном (в течение нескольких лет) пребывании в воде пенопласты с закрытой ячеистой структурой хорошо сохраняют первоначальную плавучесть. Атмосферные воздействия существенно не влияют на их влаго и водопоглощение. пенопласты ПС и ПХВ обладают несомненными преимуществами по сравнению с другими типами пенопластов, т.к. их деформация от увлажнения весьма незначительна.

Биостойкость

При использовании пенопластов в конструкциях возможны случаи увлажнения, в связи с чем создаются благоприятные условия для развития различной микрофлоры. Пенопласты ПС-1, ПС-4, ПХВ обладают высокой устойчивостью к действию различных видов плесени, не поражаются грызунами и устойчивы к действию микроорганизмов.

Плавучесть

Обладая низким объемным весом (0,04-0,25 г/см3) и системой замкнутых пор, пенопласты ПС и ПХВ отличаются высокой плавучестью и водонепроницаемостью. При продолжительном (в течении нескольких лет) пребывании в воде пенопласты с закрытой ячеистой структурой, полученные прессовым методом, хорошо сохраняют первоначальную плавучесть. По плавучести и грузоподъемности в воде пенопласты ПС и ПХВ имеют существенные преимущества перед пробкой и, следовательно, могут с успехом ее заменять в рыбной промышленности и производстве спасательных средств.

Химическая стойкость

Пенопласты ПС и ПХВ обладают высокой химической стойкостью, определяемой инертностью полимерной основы. Наличие на поверхности плит уплотненной пленки (корки) снижает поглощение агрессивных сред, повышая тем самым устойчивость пенопластов. Полистирольные пенопласты устойчивы к воздействию слабых и сильных минеральных кислот (кроме концентрированных азотной и соляной), а также к слабым и сильным щелочам. Они сильно набухают в бензине и имеют значительный привес в маслах. Сложные эфиры, кетоны, ароматические и хлорированные углеводороды оказывают на них разрушающее воздействие.

Поливинилхлоридные пенопласты противостоят воздействию кислот и щелочей. По сравнению с полистирольными, ПВХ пенопласты более стойки к органическим растворителям. Выдерживание образцов пенопласта ПХВ-1 в бензине и керосине лишь незначительно изменяет их размеры и весовые показатели. Высокую стойкость имеет этот пенопласт и в маслах.

При проектировании изделий, в которых пенопласты соединяются с другими материалами, необходимо учитывать возможность коррозирующего действия на другие материалы (главным образом на металлы).

Полистирольные пенопласты ПС-1 имеют нейтральную реакцию, не содержат щелочных агентов и мало содержат отрицательных ионов. Они не коррозируют другие материалы. Пенопласт ПС-4 имеет слабощелочную реакцию и коррозирует оцинкованные стали.

Пенопласты ПХВ имеют щелочную реакцию и могут коррозировать алюминиевые сплавы и стали.

Электроизоляционные свойства

Электроизоляционные свойства пенопластов характеризуются комплексной диэлектрической пронизаемостью, тангенсом угла диэлектрических потерь и пробивной электрической прочностью. Диэлектрические показатели пенопластов зависят от природы используемых газообразователей. Использование минеральных газообразователей, как правило, ухудшают электроизоляционные свойства пенопластов. Высокие значения тангенса угла диэлектрических потерь свойственны пенопласту ПС-1.

Акустические свойства

Акустические свойства пенопластов характеризуются коэффициентом звукопоглощения, который зависит от частоты звука, толщины образца и характера ячеистой структуры.

Пенопласты слабо поглощают звук низких частот и имеют сравнительно высокий коэффициент в области частот 1000гц и более. На акустические свойства пенопластов в областях низких частот заметно влияет толщина образца.

Теплопроводность пенопласта разных марок: какие факторы оказывают влияние

При выборе утеплителя в первую очередь обращают внимание на такую характеристику, как теплопроводность, напрямую зависящую от процентного содержания воздуха в его структуре. Среди доступных покупателям вариантов лидирует пенопласт, так как эта величина для него достигает 98 %. Оставшиеся 2 % — тончайшие стенки пенополистирольных герметичных ячеек, с диаметром от 2 до 8 мм. Такая уникальная особенность строения делает пенопласт превосходным теплоизолятором, выигрывающим по толщине, в сравнении с другими стройматериалами: кирпичом, минватой, штукатуркой.

Оглавление:

1. От чего зависит величина показателя?
2. Выбор вида, исходя из области эксплуатации
3. Значения коэффициентов теплопроводности разных марок

Значение теплопроводности

Эта характеристика представляет собой перенос тепловой энергии от нагретого участка к холодному. В численном выражении количество переданной теплоты определенного слоя материала в единицу времени представлено коэффициентом теплопроводности. Чем ниже его значение, тем выше теплоизоляционные свойства утеплителя, для пенопласта эта величина в среднем составляет 0,033–0,037 Вт/м∙К. Для сравнения: у кирпича — 0,56, у минваты — 0,045, при этом распределение воздуха внутри пенополистирола более равномерное, благодаря уникальной ячеистой структуре. В отличие от волоконных, он сохраняет форму даже после долгой эксплуатации и практически негигроскопичен, что позволяет использовать утеплитель для фасадов и фундаментов (при условии наличия защиты от внешних повреждений). Кроме того, термоизолирующие свойства пенополистирола не зависят от температуры окружающей среды.

Распространенная ошибка — связывание значения теплопроводности пенопласта с такой характеристикой, как плотность. На первый показатель влияют многие факторы:

• Толщина. Зачастую для улучшения энергосберегающих свойств приходится выбирать более толстую теплоизоляцию.
• Структура. Пористые (ячеистые) разновидности имеют преимущество перед остальными.
• Влажность. Пенополистирол выдерживает кратное погружение в воду (ему присуще минимальное водопоглощение), но хранить в сыром месте в течение длительного срока недопустимо.
• Средняя температура эксплуатации (ее рост приводит к ухудшению характеристики).

Подобрать самый эффективный утеплитель можно, просчитав общее теплосопротивление конструкции. Расчет ведется с учетом климатических условий, требуемых мероприятий по защите от скапливания влаги и целевого назначения строительного объекта.

Сфера применения

Современные виды экструдированного полистирола, в частности — марки с высокой плотностью (ПСБ-С-35, ПСБ-С-50) с минимальной теплопроводностью 0,033 Вт/м∙К, обычно используются внутри помещений: для защиты кровли, стен, подвалов, потолков и перекрытий. Они незаменимы в качестве теплоизоляции в системе «теплый пол» (толщина слоя при этом редко превышает 5 см). Виды со средним значением коэффициента (0,037 Вт/м∙К, например — ПСБ-С-25) стоят дешевле и предназначены для утепления наружных фасадов.

При необходимости толстые плиты пенопласта выбираются в качестве ветрозащиты стен. Изделия марки ПСБ-С-15, с теплопроводностью 0,042 Вт/м∙К, используются в декоративных целях: как прилегающие конструкции для обрамления углов, карнизов, колонн. Толщину слоя можно изменять (материал легко поддается обрезке), но это приводит к трудностям при финишной обработке.

Таблица теплопроводности пенополистирола

Показатель обычных видов зависит от плотности изделий, но разница значений варьируется в пределах процентных долей:

Для высококачественного экструдированного пенополистирола с графитовыми добавками (улучшенный вид) величина теплопроводности почти неизменна:

Средняя плотность при этом составляет 45 кг/м3. Экструдированные виды выигрывают по толщине, в сравнении с другими утеплителями. Слой в 2 см сохраняет столько же тепла, как минвата в 5 см или кладка из кирпича в 40. Для обычного пенопласта эта величина чуть больше — 3 см.

Какие у пенопласта физические, химические свойства и технические характеристики?

Какие свойства имеет пенопласт

Повсеместное использование пенопласта в строительстве, утеплении, при производстве и хранении различного вида продукции объясняется его доступностью. Лист пенополистирола стоит намного меньше, чем его современные конкуренты. Но дело не только в сэкономленных гривнах — пенопласт обладает набором качеств, которые позволяют ему быть незаменимым в некоторых областях применения.

Однако, часть свойств пенополистирола ограничивает возможности его применения или требует соблюдения правил эксплуатации. Рассмотрим физические и химические свойства пенопласта и определим, как и где его можно применять, а в каких случаях лучше предпочесть другой теплоизолятор.

Что такое пенопласт

Впервые пенопласт был создан в Германии в 1839 г. С тех пор он прочно вошел в мировую строительную и промышленную индустрию. В 1951 г. был изобретен беспрессовый пенополистирол (стиропор), который на сегодняшний день является самым востребованным на строительном рынке.

Пенополистирол — материал, состоящий из отдельных газонаполненных полистирольных ячеек. Он легкий, плавучий, демонстрирует высокие тепло-, звуко-, электроизоляционные характеристики. Его свойства зависят от степени вспенивания, строения ячеек, химической составляющей полимера.

Химическая формула пенопласта говорит об его экологической чистоте. Материал состоит из углерода и водорода([-СН2-С(С6Н5)Н-]n-).

Технология получения пенопласта

Изначальный размер гранул сырья предопределяют качество и сферу применения готового пенопласта. Наиболее плотные листы получаются из самых маленьких гранул. Добавление вторичного сырья также отражается на конечном продукте.

В зависимости от первоначального размера гранул во многом зависят прочностные качества конечного продукта. Чем меньше размер гранул, тем плотнее материал получится на выходе. При этом качество впрямую зависит и от добавок вторичного сырья. Сам процесс состоит из нескольких этапов.

Процесс изготовления пенопласта

1. Многократное воздействие паром под высоким давлением на полистирол. В этот момент из сырья выходит фреон. Сырье увеличивается в объеме, в среднем, в 50 раз, получаются гранулы.
2. Полученные шарики проходят этап кондиционирования в силосе при специальной температуре и интенсивной продувке воздухом.
3. Из гранул в блок-форме прессуют блоки материала, которые потом охлаждают с помощью вентиляторов.
4. Блоки кондиционируют и раскраивают на станках на листы нужной толщины и размеров.

Физико-механические свойства

В первые 24 часа пенопласт поглощает жидкость примерно в количестве 1-2% от объема материала. За эти сутки наполняются открытые на срезе ячейки. Затем объем водопоглощения замедляется и в течение 30 дней сходит на нет.

Пенопласт на 98% состоит из воздуха, который находится в замкнутых полистирольных ячейках. Воздух в ограниченном пространстве гранул остается в них и постоянно демонстрирует высокие теплоизоляционные показатели.

Теплопроводность материала при 200 С — 0,033-0,038 Вт/м*К, в зависимости от марки.

Пенопласт часто применяется для повышения звукоизоляции комнат, если уровень звука из соседних помещений не бьет рекорды, которые ставят болельщики при шумовой поддержке на трибунах. Подробнее о звукоизоляции пенопластом мы говорили в этой статье.

Пенопласты отличаются высокой механической прочностью при нагрузках короткой, средней длительности.

Пенопласт относят к относительно пожаробезопасным стройматериалам. Он не поддерживает горение, воспламеняется при температуре 3460 С при непосредственном контакте с огнем. Для самовозгорания материала требуется температура 4910 С.

При прекращении контакта с огнем, пенопласту достаточно 4 секунд, чтобы затухнуть самостоятельно.

При продолжительных температурных нагрузках свыше 100 градусов, пенопласт размягчается и деформируется. При этом он выдерживает краткосрочные воздействия температур выше этого показателя. Например, при склеивании горячим битумом.

Пенополистирол не создает благоприятных условий для развития микроорганизмов, устойчив к образованию плесени из-за сухой внутренней среды.

Средний срок службы пенопласта — не менее 50 лет.

Сводная таблица физико-механических свойств пенопласта

Химические свойства материала

Пенопласт демонстрирует стойкость к воздействию большинства химических веществ. Но нужно помнить о возможных повреждениях при контакте с растворителями, красками и агрессивными веществами. Подробнее стойкость к химикатам представлена в таблице.

Безопасность материала

Пенопласт, произведенный с соблюдением европейских стандартов, экологически безопасен. Материал может использоваться для производства упаковки для пищевых продуктов, так как соответствует требованиям министерства здравоохранения Украины.

Нецелевое использование пенопласта

Пенополистирол — материал с широким спектром возможностей. Но его поведение при эксплуатации зависит от условий применения. Нецелевое использование материала не может гарантировать сохранение пенопластом своих первоначальных свойств.

Так, например, при покраске необходимо использовать только водно-дисперсионные краски, чтобы сохранить целостность структуры пенополистирола. Распространенные виды краски на масляной основе имеют в составе растворитель, контакта с которым пенопласт не выдержит.

При утеплении пенопластом внутренних стен нужно понимать, что его воздухопроницаемость низкая. Поэтому необходимо устраивать системы принудительной вентиляции помещения.

В ассортименте производственной компании “ВIК БУД” есть различные виды пенопласта, произведенные по европейским стандартам. У нас можно заказать плиты различной плотности и размеров с оперативной адресной доставкой по городам Украины. Каждая гранула пенопласта бережет Ваше тепло и бюджет.

Что такое изоляция из пенопласта? Узнайте о свойствах и преимуществах

Полиуретановая пена (аэрозольная пена) — отличный вариант для утепления зданий. Значение r для распыляемой пены 3,2–3,8 на дюйм для пенополиуретана с открытыми порами и 5–6,5 для пенопласта с закрытыми порами, что означает, что он обеспечивает впечатляющие свойства термостойкости. Кроме того, напыление полиуретана обеспечивает защиту от влаги и звукоизоляцию.

Что такое аэрозольный пенополиуретан?

Полиуретановый спрей или спрей полиуретановая пена (SPF) — это химический продукт, состоящий из изоцианата и полиоловой смолы.В сочетании эти два компонента вызывают химическую реакцию и расширяются в 30-60 раз по сравнению с жидким объемом.

Напыление полиуретана часто используется в качестве альтернативы традиционной изоляции (например, стекловолоконной изоляции) в строительстве. Распылите его прямо на черепицу или бетонные плиты, в полости стен или в отверстия, просверленные в стенах. Чаще всего он используется для кровли и утепления стен.

R-Value для аэрозольной пены

R-Value — это длительное термическое сопротивление (LTTR) распыляемой пены.Проще говоря, значение r демонстрирует способность материала сопротивляться тепловому потоку. Чем выше значение r, тем лучше термическое сопротивление. Значение r распыляемой пены зависит от типа пены и составляет приблизительно от 3,2 до 6,5 на дюйм.

(изображение SVG R-Value)

Два типа SPF

подразделяется на две категории: с закрытыми порами и с открытыми порами.

Пена для спрея с закрытыми ячейками средней плотности

(ccSPF), также известная как пена 2 фунта, плотная и жесткая.Он может похвастаться довольно впечатляющими свойствами и преимуществами. Например, его значение r (тепловое сопротивление) составляет примерно 5-6,5 на дюйм. Для сравнения, коэффициент сопротивления традиционной стекловолоконной изоляции составляет около 3-4 на дюйм. Кроме того, при установке на толщину не менее 2 дюймов он становится барьером как для воздуха, так и для парообмена. Это предотвращает передачу тепла через воздух и проблемы с плесенью или плесенью, которые могут возникнуть из-за нежелательной влажности. Кроме того, жесткость распыляемой пены с закрытыми порами делает ее отличным вариантом для использования на открытых стенах или других открытых объектах. Он достаточно прочен, чтобы выдерживать регулярный износ без необходимости ремонта. Недостатком является то, что с ccSPF может быть сложно работать. После процесса утепления внести какие-либо изменения могут быть затруднительно.

Легкая пена для спрея с открытыми ячейками

Легкая пена для распыления с открытыми порами (ocSPF), обычно называемая пеной ½ фунта, является полужесткой; Хотя он очень хорошо держит форму, он похож на губку и после установки может быть раздавлен в руке. По мере того, как он расширяется и высыхает, он создает небольшие открытые ячейки, которые заполняются углекислым газом.Хотя его коэффициент r не такой высокий, как у пенопласта с закрытыми порами, он по-прежнему обладает отличными термостойкими свойствами с коэффициентом r около 3,2–3,8 на дюйм. При нанесении толщиной не менее 3 дюймов он действует как воздушный барьер. В отличие от своего аналога с закрытыми ячейками, ocSPF не может стать пароизоляцией. Пена с открытыми порами не такая термостойкая, как пена с закрытыми порами, но более шумопоглощающая. Поскольку он менее плотный и наносится более толстым слоем, он эффективно поглощает больше звуковых волн.

Преимущества

Поскольку аэрозольная пена обладает такими высокими термостойкостью, она дает довольно впечатляющие преимущества.Преимущества использования изоляционной пены вместо традиционной стекловолоконной изоляции:

Экономия на энергозатратах

По данным Министерства энергетики США, 40% потерь энергии в доме происходит из-за проникновения воздуха через стены, дверные проемы и окна. Распыляемая пена создает воздушный барьер, который сводит к минимуму проникновение воздуха.

Лучшая изоляция

Изоляция из аэрозольной пены обеспечивает изоляцию на 50% лучше, чем традиционная изоляция. Блокирует кондуктивную, лучистую и конвективную теплопередачу; это облегчает поддержание в комнатах комфортной температуры.Как упоминалось ранее, величина r (термическое сопротивление) распыляемой пены составляет приблизительно 3,2-3,8 на дюйм для пенопласта с открытыми порами и 5-6,5 для пены с закрытыми порами.

Защита от влаги

обеспечивает отличную защиту от влаги, поскольку заполняет все уголки и щели в помещении. Защита от влаги предотвращает дорогостоящие проблемы и повреждения, такие как плесень, грибок и гниение древесины.

Снижение шума

Полиуретановый спрей обеспечивает эффективный барьер для воздушного шума.При использовании в качестве утеплителя стен он препятствует распространению звука из комнаты в комнату.

Получение максимальной отдачи от пены для спрея

Когда материалы и оборудование из распыляемой пены становятся слишком горячими или слишком холодными, это может привести к отходам продукта и неисправности оборудования. Давление в баллоне с пеной для распыления колеблется в зависимости от температуры; когда давление становится слишком высоким или слишком низким, цилиндр перестает работать оптимально. Особенно неприятны холодные условия. Давление падает при понижении температуры, и даже если кажется, что осталось много продукта, недостаточное давление сделает его непригодным для использования. Хранение вещей при идеальной температуре помогает распылить полиуретановый спрей как можно дальше.

Powerblanket помогают устранить проблемы с температурой и давлением в вашем оборудовании. Они покрывают весь баллон с распылительной пеной, что обеспечивает максимальную эффективность поддержания температуры. Позвоните нам по телефону 888.316.6324, чтобы максимально увеличить доход.

Теплоизоляция пластмасс: технические свойства

Почему пластик — хороший изолятор?

Теплоизоляционная способность пластика оценивается путем измерения теплопроводности. Теплопроводность — это передача тепла от одной части тела к другой, с которой она контактирует.

• Для аморфных пластиков при 0-200 ° C теплопроводность находится в пределах 0,125-0,2
  Вт · м ^-1 K ^-1
• Частично кристаллические термопласты имеют упорядоченные кристаллические области и, следовательно, лучшую проводимость

1. Понимания процесса переработки материала в конечный продукт
2. Установить соответствующие области применения материала e. грамм. пенополимерные для изоляции

Узнайте больше о теплоизоляции:

»Как измерить теплопроводность пластмасс?
»Как материалы ведут себя — Механизм
» Факторы, влияющие на теплоизоляцию
»Значения теплоизоляции некоторых пластмасс

Как измерить теплопроводность полимеров

Устройство с защищенной горячей плитой обычно признано основным абсолютным методом измерения теплопередающих свойств гомогенных изоляционных материалов в виде плоских плит.

Охраняемая плита — Твердый образец материала помещается между двумя плитами. Одна пластина нагревается, а другая охлаждается или нагревается в меньшей степени. Температура пластин контролируется до тех пор, пока она не станет постоянной. Для расчета теплопроводности используются установившиеся температуры, толщина образца и подвод тепла к горячей пластине.

Следовательно, теплопроводность k рассчитывается по формуле:

• Q — количество тепла, проходящего через основание образца [Вт]
• Площадь основания образца [м ² ]
• d расстояние между двумя сторонами образца [м]
• T ₂ температура более теплой стороны образца [K]
• T ₁ температура на более холодной стороне образца [K]

Механизм теплопроводности

В качестве альтернативы, уменьшение длины пути между связями или факторы, вызывающие увеличение беспорядка или свободного объема в полимерах, приводят к снижению теплопроводности, следовательно, к повышению теплоизоляции.

Также упоминалось выше, наличие кристалличности в полимерах приводит к улучшенной упаковке молекулы и, следовательно, к повышенной теплопроводности.

• Аморфные полимеры показывают увеличение теплопроводности с повышением температуры до температуры стеклования , Tg . Выше Tg теплопроводность уменьшается с повышением температуры
° С.

• Из-за увеличения плотности при затвердевании полукристаллических термопластов теплопроводность в твердом состоянии выше, чем в расплаве. Однако в расплавленном состоянии теплопроводность полукристаллических полимеров снижается до теплопроводности аморфных полимеров

Теплопроводность различных полимеров
(Источник: Обработка полимеров Тима А. Оссвальд, Хуан Пабло Эрнандес-Ортис)

Факторы, влияющие на теплоизоляцию

1. Органический пластик — очень хороший изолятор. Теплопроводность полимеров увеличивается с увеличением объемного содержания наполнителя (или содержания волокон до 20% по объему).
   1. Более высокая теплопроводность неорганических наполнителей увеличивает теплопроводность наполненных полимеров .
   2. Полимерные пены демонстрируют заметное снижение теплопроводности из-за включения в структуру газообразных наполнителей.Увеличение количества закрытых ячеек в пене сводит к минимуму теплопроводность за счет конвекции, дополнительно улучшая изоляционные свойства.


2. Теплопроводность расплавов увеличивается с увеличением гидростатического давления.


3. Сжатие пластмасс оказывает противоположное влияние на теплоизоляцию, поскольку увеличивает плотность упаковки молекул


4. Другими факторами, влияющими на теплопроводность, являются плотность материала , влажность материала и температура окружающей среды. С увеличением плотности, влажности и температуры увеличивается и теплопроводность.

Значения теплоизоляции нескольких пластмасс

Название полимера	Мин. Значение (Вт / м.К)	Максимальное значение (Вт / м · К)
ABS — Акрилонитрилбутадиенстирол	0,130	0,190
Огнестойкий ABS	0,173	0,175
АБС для высоких температур	0.200	0,400
Противоударный АБС	0.200	0,400
Смесь АБС / ПК, 20% стекловолокна	0. 140	0,150
ASA — Акрилонитрилстиролакрилат	0,170	0,170
Смесь ASA / PC — Смесь акрилонитрил-стиролакрилата / поликарбоната	0,170	0,170
Огнестойкий ASA / PC	0,170	0,700
CA — Ацетат целлюлозы	0,250	0,250
CAB — бутират ацетата целлюлозы	0.250	0,250
CP — пропионат целлюлозы	0,190	0,190
ХПВХ — хлорированный поливинилхлорид	0,160	0,160
ECTFE	0,150	0,150
EVOH — Этиленвиниловый спирт	0,340	0,360
FEP — фторированный этиленпропилен	0.250	0,250
HDPE — полиэтилен высокой плотности	0,450	0,500
HIPS — ударопрочный полистирол	0,110	0,140
HIPS огнестойкий V0	0,120	0,120
Иономер (сополимер этилена и метилакрилата)	0,230	0,250
LCP — Жидкокристаллический полимер, армированный стекловолокном	0. 270	0,320
LDPE — полиэтилен низкой плотности	0,320	0,350
ЛПЭНП — линейный полиэтилен низкой плотности	0,350	0,450
MABS (прозрачный акрилонитрилбутадиенстирол)	0,170	0,180
PA 11 — (Полиамид 11) 30% армированный стекловолокном	0,330	0,330
PA 11, проводящий	0.330	0,330
PA 11, гибкий	0,330	0,330
PA 11, жесткий	0,330	0,330
PA 12, гибкий	0,330	0,330
PA 12, жесткий	0,330	0,330
PA 46 — Полиамид 46	0,300	0,300
PA 6 — Полиамид 6	0.240	0,240
PA 6-10 — Полиамид 6-10	0,210	0,210
PA 66 — Полиамид 6-6	0,250	0,250
PA 66, 30% стекловолокно	0,280	0,280
PA 66, 30% Минеральное наполнение	0,380	0,380
PA 66, ударно-модифицированный, 15-30% стекловолокна	0.300	0,300
PA 66, ударно-модифицированный	0,240	0,450
PAI — полиамид-имид	0,240	0,540
PAI, 30% стекловолокно	0,360	0,360
PAI, низкое трение	0,520	0,520
PAR — Полиарилат	0,180	0,210
PARA (Полиариламид), 30-60% стекловолокна	0.300	0,400
PBT — полибутилентерефталат	0,210	0,210
PBT, 30% стекловолокно	0,240	0,240
ПК (поликарбонат) 20-40% стекловолокно	0,220	0,220
ПК (поликарбонат) 20-40% стекловолокно огнестойкое	0,210	0,390
ПК — Поликарбонат, жаростойкий	0.210	0,210
PE — Полиэтилен 30% стекловолокно	0,300	0,390
PEEK — Полиэфирэфиркетон	0,250	0,250
PEEK, армированный 30% углеродным волокном	0,900	0,950
PEEK, армированный стекловолокном, 30%	0,430	0,430
PEI — Полиэфиримид	0.220	0,250
PEI, 30% армированный стекловолокном	0,230	0,260
PEKK (Полиэфиркетонекетон), с низкой степенью кристалличности	1,750	1,750
PESU — Полиэфирсульфон	0,170	0,190
ПЭТ — полиэтилентерефталат	0,290	0,290
ПЭТ, 30% армированный стекловолокном	0.330	0,330
PETG — полиэтилентерефталат гликоль	0,190	0,190
PFA — перфторалкокси	0,190	0,260
PI — полиимид	0,100	0,350
PLA — полилактид	0,110	0,195
PMMA — Полиметилметакрилат / акрил	0.150	0,250
ПММА (акрил), высокотемпературный	0,120	0,210
ПММА (акрил) Ударно-модифицированный	0.200	0,220
ПОМ — Полиоксиметилен (Ацеталь)	0,310	0,370
ПОМ (Ацеталь) с низким коэффициентом трения	0,310	0,310
PP — полипропилен 10-20% стекловолокно	0.200	0,300
ПП, 10-40% минерального наполнителя	0,300	0,400
ПП, наполненный тальком 10-40%	0,300	0,400
PP, 30-40% армированный стекловолокном	0,300	0,300
Сополимер PP (полипропилен)	0,150	0,210
Гомополимер PP (полипропилен)	0.150	0,210
ПП, модифицированный при ударе	0,150	0,210
PPE — Полифениленовый эфир	0,160	0,220
СИЗ, 30% армированные стекловолокном	0,280	0,280
СИЗ, огнестойкие	0,160	0,220
PPS — полифениленсульфид	0,290	0.320
PPS, армированный стекловолокном на 20-30%	0,300	0,300
PPS, армированный 40% стекловолокном	0,300	0,300
PPS, проводящий	0,300	0,400
PPS, стекловолокно и минеральное наполнение	0,600	0,600
ПС (полистирол) 30% стекловолокно	0,190	0.190
ПС (полистирол) Кристалл	0,160	0,160
PS, высокая температура	0,160	0,160
PSU — полисульфон	0,120	0,260
Блок питания, 30% армированный стекловолокном	0,300	0,300
PTFE — политетрафторэтилен	0,240	0,240
ПТФЭ, армированный стекловолокном на 25%	0.170	0,450
ПВХ, пластифицированный	0,160	0,160
ПВХ, пластифицированный наполнитель	0,160	0,160
Жесткий ПВХ	0,160	0,160
ПВДХ — поливинилиденхлорид	0,160	0.200
PVDF — поливинилиденфторид	0,180	0.180
SAN — Стиролакрилонитрил	0,150	0,150
SAN, армированный стекловолокном на 20%	0.200	0,320
SMA — малеиновый ангидрид стирола	0,170	0,170

(PDF) Теплоизоляционные свойства пенополистирола как строительных и изоляционных материалов

4. РЕЗУЛЬТАТЫ

При определении значений теплопроводности строительных материалов, которые будут использоваться для теплоизоляции здания

, зная физические свойства материалов (структура,

прочности на кручение и т. Д.) И использование соответствующих методов позволит получить более

правильных результатов.Определение коэффициентов теплопроводности после этапа производства строительных материалов

заставит производителя производить высококачественные материалы, а также

будет удовлетворять соответствующие экономические условия за счет уменьшения толщины изоляционных материалов

, используемых в зданиях

Определено в ходе испытаний Для изделий из пенополистирола коэффициент теплопроводности

изменяется обратно пропорционально плотности. Таким образом, можно сделать вывод, что уменьшение коэффициента теплопроводности

обеспечивается увеличением количества зерен EPS в единице объема

приводит к уменьшению объема пустот между зернами, а также к увеличению количества пор в зернах EPS

.Тем не менее, это снижение коэффициента теплопроводности действительно до оптимального значения

, поскольку уменьшение общего количества пустот в EPS

приведет к увеличению плотности, таким образом, значение коэффициента теплопроводности может увеличиться на

. .

В литературе и стандартах приводится только одно значение коэффициента теплопроводности

пенополистирола, и предлагается любой метод изменения этого значения в зависимости от веса единицы.

Будет более подходящим изменить значение коэффициента теплопроводности, например, способ

, указанный в PrEn 12524, в зависимости от количества образцов, чтобы разработать новые

и более качественные материалы, используя результаты, полученные в ходе экспериментов, с использованием рассчитанного значения

умножив значение коэффициента теплопроводности на коэффициент безопасности.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Брайант, С., Люм, Э., 1997. Система Брайанта Уоллинга. Concrete ’97 для конференции

Future, проводимой раз в два года, конференц-центр Аделаиды, 641-649.

2. Алдер, Г., 1999. Вызов 21 века. Компьютерная графика (ACM), 33 (3), 19-22.

3. Эдремит А., 1997. Проведение экономического анализа изоляционных материалов с помощью

Определение физических свойств; Магистерская работа, Технический университет Йылдыз

Стамбул, стр. 114, Турция. (На турецком языке)

4. Манселл, У. К., 1995. Стенные конструкции с фиксированным креплением революционизируют дом

Строительство. Concrete Construction, The Aberdeen Group, 12 стр., США.

5. Фиш, Х., июль 2002 г. Пластмассы — инновационный материал в строительстве и строительстве

, EUROCHEM — конференция 2002 / TOULOSUE

(http://www.apme.org). 30 апреля 2003 г.

6. Линч, Г., 1999. Combat Cold. Компьютерная графика (ACM), 33 (3), 24-25.

7. Шрив Н., Бринк А. Дж. (Перевод на турецкий язык Чаталташ И. А.), 1985. Chemical

Process Industries, p. 350, Стамбул, Турция.

8. Общество производителей полистирола, 2003.(http://www.pud.org.tr). 30 апреля

2003, Стамбул, Турция. (На турецком языке)

9. Йылмаз, К., Колип, А., Касап, Х., 1997. Несущий полистирол с превосходной изоляцией

Панели, помещенные в стальную сетку, Симпозиум по изоляции’97, с. 75-82, Элязыг, Турция.

(на турецком языке)

Почему пенополистирол — хороший изолятор?

Когда на улице холодно, лучший способ согреться — это закутаться в несколько слоев одежды. Это хорошо работает, потому что каждый слой задерживает воздух и снижает количество потерянной тепловой энергии.Чем толще слои и чем больше слоев вы носите, тем лучше изоляция. Тот же принцип применим ко всем объектам, от огромных зданий до чашки кофе на вынос.

TL; DR (слишком длинный; не читал)

Пенополистирол Пенополистирол состоит из захваченных пузырьков воздуха, которые препятствуют прохождению тепловой энергии через него. Это предотвращает потерю тепла, что делает пенополистирол отличным изолятором.

Что такое пенополистирол

Пенополистирол — это товарный знак, используемый для обозначения пенополистирола, пластика на нефтяной основе.Он принадлежит компании Dow Chemical. Пенополистирол исключительно легкий, отличный амортизатор и эффективный изолятор, что делает его одним из наиболее распространенных пластиков, используемых при производстве упаковочных и изоляционных материалов. Пенополистирол также термопластичен, что означает, что он переходит из жидкого состояния в твердое при определенной температуре. Это позволяет изготавливать мелкие детали для изготовления материалов для рукоделия и одноразовых контейнеров.

Как течет тепловая энергия

Тепловая энергия теряется — она ​​перемещается от более горячего объекта к более холодному — одним из трех способов.Проводимость — это передача тепла, возникающая при столкновении крошечных частиц внутри тела. Ложка в горячем напитке проводит тепло, делая ручку теплой на ощупь. Конвекция — это передача тепла из-за объемного движения молекул в жидкостях, таких как жидкости и газы. Когда жидкость расширяется, она создает конвекционный ток при повышении температуры. Это объясняет, почему более теплый воздух поднимается вверх, а более холодный — падает. Радиация — это испускание энергии в виде электромагнитных волн или движущихся субатомных частиц; он нагревает все твердое тело, через которое проходит, что поглощает его энергию.Чтобы сохранить что-то теплое, нужно прекратить передачу тепла от одного объекта к другому. Так работает изоляция.

Как изолирует пенополистирол

Пенополистирол состоит в основном из воздуха, что означает, что он плохо проводит тепло, но является отличным конвектором. Он задерживает воздух в небольших карманах, блокируя поток тепловой энергии. Это снижает как проводимость, так и конвекцию, и делает пенополистирол хорошим изолятором. С другой стороны, такие проводники, как металл, являются плохими изоляторами, потому что через них течет энергия.Стекло и воздух — другие примеры хороших изоляторов. Пенополистирол закладывают в полости стен, чтобы внутри зданий было тепло. Он задерживает воздух и снижает передачу тепловой энергии, сохраняя тепло внутри здания.

Пенополиуретан — теплоизоляция

Пример — изоляция из пенополиуретана

Основной источник потерь тепла из дома — через стены. Рассчитайте скорость теплового потока через стену площадью 3 м x 10 м (A = 30 м ² ).Стена толщиной 15 см (L ₁ ) изготовлена ​​из кирпича с теплопроводностью k ₁ = 1,0 Вт / м · К (плохой теплоизолятор). Предположим, что температура внутри и снаружи составляет 22 ° C и -8 ° C, а коэффициенты конвективной теплопередачи на внутренней и внешней сторонах h ₁ = 10 Вт / м ² K и h ₂ = 30 Вт / м ² К соответственно. Обратите внимание, что эти коэффициенты конвекции сильно зависят, особенно от внешних и внутренних условий (ветер, влажность и т. Д.).).

1. Рассчитайте тепловой поток ( тепловых потерь ) через эту неизолированную стену.
2. Теперь предположим, что теплоизоляция на внешней стороне этой стены. Используйте изоляцию из пенополиуретана толщиной 10 см (L ₂ ) с теплопроводностью k ₂ = 0,028 Вт / м · К и рассчитайте тепловой поток ( теплопотери ) через эту композитную стену.

Раствор:

Как уже было написано, многие процессы теплопередачи включают композитные системы и даже включают комбинацию теплопроводности и конвекции.С этими композитными системами часто удобно работать с общим коэффициентом теплопередачи , , известным как коэффициент U . Коэффициент U определяется выражением, аналогичным закону охлаждения Ньютона :

Общий коэффициент теплопередачи связан с общим тепловым сопротивлением и зависит от геометрии проблемы.

1. голая стена

Предполагая одномерную теплопередачу через плоскую стенку и не принимая во внимание излучение, общий коэффициент теплопередачи можно рассчитать как:

Тогда общий коэффициент теплопередачи равен:

U = 1 / (1/10 + 0.15/1 + 1/30) = 3,53 Вт / м ² K

Тепловой поток можно рассчитать просто как:

q = 3,53 [Вт / м ² K] x 30 [K] = 105,9 Вт / м ²

Суммарные потери тепла через эту стену будут:

q _убыток = q. A = 105,9 [Вт / м ² ] x 30 [м ² ] = 3177 Вт

2. композитная стена с теплоизоляцией

Предполагая одномерную теплопередачу через плоскую композитную стенку, отсутствие теплового контактного сопротивления и без учета излучения, общий коэффициент теплопередачи можно рассчитать как:

Тогда общий коэффициент теплопередачи равен:

U = 1 / (1/10 + 0.15/1 + 0,1 / 0,028 + 1/30) = 0,259 Вт / м ² K

Тепловой поток можно рассчитать просто как:

q = 0,259 [Вт / м ² K] x 30 [K] = 7,78 Вт / м ²

Суммарные потери тепла через эту стену будут:

q _убыток = q. A = 7,78 [Вт / м ² ] x 30 [м ² ] = 233 Вт

Как видно, добавление теплоизолятора приводит к значительному снижению тепловых потерь. Его надо добавить, добавление следующего слоя теплоизоляции не дает такой большой экономии.Это лучше видно из метода термического сопротивления, который можно использовать для расчета теплопередачи через композитных стен . Скорость устойчивой теплопередачи между двумя поверхностями равна разнице температур, деленной на общее тепловое сопротивление между этими двумя поверхностями.

Анизотропное, легкое, прочное и сверхтермоизолирующее нанодревесина с естественно выровненной наноцеллюлозой

Аннотация

Из-за преобладающих энергетических проблем и неудовлетворенных потребностей в области теплоизоляции наблюдается растущий интерес к материалам для управления теплообменом.Мы демонстрируем исключительные возможности терморегулирования крупномасштабного иерархического выравнивания нанофибрилл целлюлозы, непосредственно изготовленных из древесины, далее именуемой нанодревесиной. Нанодревесина проявляет анизотропные термические свойства с чрезвычайно низкой теплопроводностью 0,03 Вт / м · К в поперечном направлении (перпендикулярно нанофибриллам) и примерно в два раза более высокой теплопроводностью 0,06 Вт / м · К в осевом направлении из-за иерархической выровненные нанофибриллы внутри высокопористой основы.Анизотропия теплопроводности обеспечивает эффективное рассеивание тепла в осевом направлении, тем самым предотвращая локальный перегрев на освещенной стороне, обеспечивая улучшенную теплоизоляцию вдоль задней стороны, которую нельзя получить с помощью изотропных теплоизоляторов. Нанодревесина также показывает низкий коэффициент излучения <5% в солнечном спектре и способность эффективно отражать солнечную тепловую энергию. Более того, нанодревесина легкая, но прочная благодаря эффективному соединению между выровненными нанофибриллами целлюлозы с высокой прочностью на сжатие 13 МПа в осевом направлении и 20 МПа в поперечном направлении при 75% -ной деформации, что превосходит другие теплоизоляционные материалы. такие как кремнезем и полимерные аэрогели, пенополистирол и шерсть.Превосходное управление температурой, обилие, способность к биологическому разложению, высокая механическая прочность, низкая массовая плотность и масштабируемость производства нанодревесины делают этот материал очень привлекательным для практических применений в области теплоизоляции.

ВВЕДЕНИЕ

Поиск высокоэффективных, легких и механически прочных теплоизоляционных материалов является ключом к экономии энергии как для жилых, так и для коммерческих зданий, что приводит к снижению выбросов углекислого газа, как это продвигается U.S. Министерство энергетики ( 1 , 2 ). Хорошая теплоизоляция также очень желательна для многих электрических, оптических и космических приложений, в которых необходимо жестко регулировать теплопередачу. Материалы для теплоизоляции требуют сложной комбинации характеристик, таких как низкое поглощение / излучение тепловой энергии, хорошая механическая прочность и низкая массовая плотность, а также способность к биологическому разложению и экономическая эффективность ( 2 — 4 ). Современные теплоизоляционные материалы обычно изотропны, что не идеально для эффективного управления температурным режимом.Кроме того, разработка изотропных теплоизоляционных материалов достигла плато, когда дальнейшее снижение теплопроводности приводит к нежелательным компромиссам в механической прочности, сложности изготовления и нестабильности рабочих характеристик ( 5 — 8 ). Типичные теплоизоляционные материалы, включая шерсть, пенополистирол и древесную пробку, часто имеют теплопроводность, близкую к воздуху (~ 0,03 Вт / м · К) ( 3 , 6 , 9 , 10 ), что является изотропным по своей природе.Низкое значение k ~ 0,02 Вт / м · К было получено с помощью кремнеземных аэрогелей. Однако аэрогели диоксида кремния хрупкие, и их трудно приготовить в больших размерах.

Разработка анизотропного терморегулирующего материала вызвала значительный интерес ( 6 , 11 — 15 ). Значительный прогресс достигнут в создании многослойных материалов (сверхрешеток) и наноматериалов с анизотропной теплопроводностью ( 6 , 8 , 14 — 22 ).Перенаправление тепловой энергии в анизотропных теплоизоляторах может помочь (i) предотвратить локализацию тепла и (ii) уменьшить тепловой поток в направлении более низкой теплопроводности, что, таким образом, приводит к улучшенной теплоизоляции, которая не может быть достигнута с помощью изотропных материалов. Однако эти типы анизотропных материалов обычно требуют сложной конструкции и энергоемких производственных процессов, что препятствует их широкому применению в крупномасштабных системах.

Наноцеллюлоза — это богатый землей ресурс биомассы, обладающий большим потенциалом для производства экологически чистых продуктов с низким риском для окружающей среды, здоровья человека и безопасности ( 23 — 32 ).Существует значительный интерес к непрерывной разработке продуктов на основе наноцеллюлозы с добавленной стоимостью, которые могут вытеснить их существующие аналоги, таких как устройства на бумажной основе и гибкие покрытия для управления светом ( 23 , 33 — 35 ). Однако создание продуктов на основе наноцеллюлозы, таких как пена целлюлозы, основанное на подходе «снизу вверх», включает в себя ряд механических и химических процессов, а также последующую сборку нанофибрилл целлюлозы ( 36 ).Кроме того, современные методы повторной сборки нанофибрилл целлюлозы часто приводят к образованию фибрилл со случайной ориентацией ( 23 , 30 , 37 — 39 ). Получаемые в результате продукты часто демонстрируют плохие механические свойства, что запрещает их применение в качестве изоляционных материалов для крупномасштабных применений в строительстве и в аэрокосмической отрасли. Например, Бергстрём и др. . ( 6 ) продемонстрировал первый анизотропный нанокомпозитный супертепловой изолятор методом сублимационной сушки.Однако дальнейшее улучшение механической прочности и процесса изготовления необходимо для крупномасштабных и реалистичных применений (<200 кПа в осевом направлении и <50 кПа в поперечном направлении при деформации 90%).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Здесь мы разрабатываем простой, но эффективный подход «сверху вниз» для приготовления анизотропного теплоизоляционного объемного материала путем прямой химической обработки натуральной древесины, которая называется «нанодревесиной». Унаследовав расположение натурального дерева, нанодревесина состоит из упорядоченных нанофибрилл целлюлозы, что приводит к анизотропной теплопроводности с чрезвычайно низким значением ~ 0.03 Вт / м · К в поперечном направлении (перпендикулярно выравниванию нанофибрилл целлюлозы) и ~ 0,06 Вт / м · К вдоль направления выравнивания целлюлозы. Эта анизотропия может позволить теплу распространяться в направлении нанофибрилл, что предотвращает локальное разрушение из-за накопленной тепловой энергии ( 11 ) и уменьшает тепловой поток в поперечном направлении. Выровненные нанофибриллы целлюлозы также обеспечивают высокую механическую прочность ~ 13 МПа, что намного выше, чем у других материалов с низкой теплопроводностью, таких как пенополистирол, вспененная целлюлоза и аэрогель кремнезема ( 40 , 41 ).Мы также обнаружили, что нанодревесина обладает уникально низким коэффициентом излучения, что делает его высокоэффективным блокатором теплового излучения Солнца.

Как показано на фиг. 1A, при нагревании источником радиационного нагрева (фиг. 1A) слоистая структура выровненных нанофибрилл целлюлозы эффективно отражает поступающую радиационную энергию, перенаправляя поглощенное тепло в плоском направлении. На рис. 1В показан большой кусок нанодревесины с массовой плотностью 0,130 г / см ³ . Естественно выровненные деревянные каналы (сосуды и фибриллярные просветы трахеид) способствуют эффективному извлечению лигнина, в значительной степени сохраняя исходную микро / наноструктуру.Длина как показано на рисунке составляет около 15 см, что демонстрирует масштабируемость нашего нисходящего процесса производства нанодревесины.

( A ) Схема теплоизоляционных свойств нанодревесины. ( B ) Цифровая фотография нанодревесины и соответствующих свойств, полезных для изоляции зданий.

ОБСУЖДЕНИЯ

Мезопористая структура нанодревесины

Три основных компонента клеточных стенок древесины, агрегаты паракристаллических фибрилл целлюлозы, аморфная гетерополисахарид гемицеллюлоза и разветвленный лигнин на основе полифенолпропана, переплетаются друг с другом, образуя прочную и функциональную структуру. переносят воду, ионы и питательные вещества от корней к листьям во время фотосинтеза ( 42 — 44 ). Нанодревесина изготавливается непосредственно из натуральной американской липы.Обратите внимание, что мы используем американскую липу в качестве демонстрации, и что можно использовать и другие породы дерева. Образец вырезан по направлению роста (рис. S1). Исходный кусок дерева был обработан смесью NaOH и Na ₂ SO ₃ , нагретой до температуры кипения, с последующей обработкой H ₂ O ₂ для удаления лигнина и большей части гемицеллюлозы из природного материала. дерево (рис. S2) ( 45 , 46 ). Микроструктура древесины и иерархическая структура хорошо сохраняются во время этого процесса, и образец впоследствии подвергается сублимационной сушке (рис.S3) ( 47 ) для сохранения нанопористой структуры делигнифицированной древесины. Потеря массы и изменение содержания лигнина для образца размером 12 мм × 30 мм × 120 мм во время химического процесса также показаны на рис. S2. Полученные нанодревесины состоят в основном из нанофибрилл целлюлозы в виде агрегатов фибрилл. Эффективность удаления лигнина и гемицеллюлозы также демонстрируется высокой яркостью изготовленных нанодревесин (рис. 1 и 2C, а также фиг. S1-S3 и S7).

( A ) Схемы выровненных нанофибрилл целлюлозы в нанодревесе до и после удаления смешанных аморфного лигнина и гемицеллюлозы. ( B ) Концентрация лигнина, гемицеллюлозы и целлюлозы в натуральной древесине и нанодревесе. ( C ) Фотография образца нанодревесины, которая демонстрирует чистый яркий цвет и выровненную текстуру. ( D ) Нанодревесина демонстрирует большую пористость, иерархическое структурное выравнивание агрегатов фибрилл и поддерживаемое выравнивание агрегатов фибрилл.( E ) СЭМ-изображение микроскопических пористых и выровненных каналов внутри нанодревесины, вид сбоку. ( F ) СЭМ-изображение стенок пористых каналов, состоящих из ориентированных нанофибрилл. ( G ) СЭМ-изображение сверху каналов нанодревесины с разделенными концами нанофибрилл.

На рис. 2А показаны схемы образцов натурального дерева и нанодревесины. В исходных образцах натуральной древесины аморфный лигнин и гемицеллюлоза вплетены между нанофибриллами целлюлозы ( 42 — 44 ).Хотя лигнин и гемицеллюлоза в значительной степени удаляются в нановоде (рис. 2, A и B), полученная структура имеет повышенную пористость и лучшее выравнивание нанофибрилл благодаря удалению лигнина, не связанного с выравниванием, и потенциальному процессу самовыравнивания во влажном состоянии. Это также соответствует более ранним моделям, показывающим, как целлюлоза, лигнин и гемицеллюлоза располагаются в стенке фибрилл ( 48 , 49 ). Стенки ячеек древесины первоначально состоят из первичных и вторичных стенок ячеек, причем последние далее делятся на три слоя, а именно S1, S2 и S3 ( 50 ).Ячейки связаны друг с другом средней ламелью. Среди слоев клеточной стенки средний слой S2 во вторичной клеточной стенке является самым толстым и состоит из параллельных агрегатов нанофибрилл целлюлозы, выровненных под небольшой разницей под углом к ​​оси длины. Угол фибрилл в слое S2 варьируется от 10 ° до 15 ° и может помочь определить выравнивание клеточной стенки ( 43 ). После химической очистки агрегаты нанофибрилл целлюлозы в слое клеточной стенки можно непосредственно наблюдать в поперечном сечении фибрилл с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) (рис.2, Г и Ж). На этих изображениях очевидно, что стенки фибрилл изолированы друг от друга из-за удаления основной части богатой лигнином средней ламеллы и лигнина в первичной и вторичной клеточной стенке, как показано при сравнении структуры нативной древесины. с SEM на фиг. S4 и S5. Частично изолированные фибриллы помогают еще больше снизить поперечную теплопроводность. Из-за естественного выравнивания фибрилл в древесине отдельные нанофибриллы целлюлозы, составляющие клеточные стенки, упаковываются и выстраиваются параллельно друг другу, что приводит к иерархическому выравниванию в нанодревесе.Каждый агрегат фибрилл состоит из выровненных нанофибрилл кристаллической целлюлозы с высокими пропорциями (диаметр ~ 30 нм и длина приблизительно> 1 мкм), которые упакованы несколькими десятками глюкановых цепей в кристаллическом порядке и удерживаются вместе межмолекулярными водородными связями. и силы Ван-дер-Ваальса ( 51 ). Молекулярное выравнивание целлюлозных цепей может быть отображено с помощью характеристики малоуглового рассеяния рентгеновских лучей (рис. S6). Лигнин и гемицеллюлоза имеют аморфную структуру, но гемицеллюлоза может располагаться вдоль фибрилл.Однако количественная оценка этого очень ограничена, по крайней мере, насколько известно авторам. Удаление лигнина и гемицеллюлозы также увеличивает пористость структуры стенки фибрилл ( 49 ) при условии, что делигнифицированные фибриллы сушат осторожно, чтобы избежать разрушения стенки фибрилл и отделить агрегаты фибрилл друг от друга. Кроме того, эффективная экстракция лигнина и гемицеллюлозы естественным образом снижает плотность нанодревесины (0,13 г / см ³ ) (рис.S1).

Анизотропная теплопроводность нанодревесины

Нанодревесина обладает четырьмя ключевыми характеристиками, необходимыми для превосходной теплоизоляции. Во-первых, исходя из оценки результирующей массовой плотности и плотности сухих стенок ячеек, пористость нанодревесины увеличивается до ~ 91% [плотность сухой ячеистой стенки липы составляет 1,491 г / см ³ ( 52 )], что намного больше, чем у оригинальной липы (около 60%). Большая пористость приводит к гораздо меньшей теплопроводности (теоретическая оценка теплопроводности в дополнительных материалах).Во-вторых, удаление смешанного лигнина и гемицеллюлозы в значительной степени снижает связь между фибриллами целлюлозы и агрегатами фибрилл внутри стенки фибрилл, что приводит к гораздо более слабому взаимодействию между фибриллами и снижению теплопроводности в поперечном направлении. В-третьих, выровненные агрегаты нанофибрилл с высоким аспектным соотношением приводят к анизотропному тепловому потоку вдоль направления выравнивания нанофибрилл. Наконец, большинство пустотных каналов (фибриллы и элементы сосудов) в нанодревесе имеют диаметр от 10 до 100 мкм, тогда как отдельные фибриллы целлюлозы в агрегатах фибрилл клеточной стенки демонстрируют расстояние между агрегатами между фибриллами в нанометровом диапазоне.Когда расстояние между ними меньше, чем длина свободного пробега воздуха, теплопроводность через воздух будет затруднена. Однако в мезопористых нанодревесах преобладают поры микропористого размера, и влияние наноразмерных пор на дальнейшее снижение теплопроводности незначительно. Дальнейший анализ влияния микропор и наноразмерных пор на теплопроводность делигнифицированной древесины как в осевом, так и в поперечном направлениях можно найти в обсуждении S3.

На рис. 3 (A и B) показаны инфракрасные изображения анизотропных процессов теплопередачи в образцах при облучении падающим лазером на длине волны излучения 820 нм со знаком 0.95 Вт / мм ² интенсивность и размер пятна 0,5 мм. Для образца нанодревесины, разрезанного поперек направления роста, тепловая энергия проходит в основном параллельно деревянным каналам и остается ограниченной в поперечном направлении. Для образца нанодревесины, вырезанного вдоль направления роста древесины, профиль градиента температуры имеет эллиптическую форму из-за анизотропии теплопроводности в поперечном и осевом направлениях.

( A ) Схематическое изображение теплопроводности вдоль стенок деревянных ячеек в виде осевой теплопередачи, тогда как ( B ) теплопроводность по стенкам ячеек и полым каналам (то есть просвету и наноразмерным порам внутри стенок фибрилл. ) называется поперечной теплопередачей. ( C ) Измеренная теплопроводность нанодревесины от комнатной температуры до 65 ° C. ( D ) Измеренная теплопроводность исходной древесины от комнатной температуры до 80 ° C.( E ) Сравнение теплопроводности натурального дерева и нанодревесины при комнатной температуре.

Теплопроводность в радиальном направлении составляет 0,032 ± 0,002 Вт / м · К при 25,3 ° C и 0,056 ± 0,004 Вт / м · K при 24,3 ° C в осевом направлении (рис. 3C). Для сравнения, натуральная американская липа показывает теплопроводность 0,107 ± 0,011 Вт / м · К в радиальном направлении и 0,347 ± 0,035 Вт / м · К в осевом направлении при 22,7 ° C (рис. 3D). Теплопроводность натурального дерева остается практически постоянной от комнатной температуры до 80 ° C.Однако для нанодревесины теплопроводность в поперечном направлении медленно увеличивается с 0,03 до 0,055 Вт / м · К при более высоких рабочих температурах, тогда как в осевом направлении значение медленно изменяется от 0,056 до 0,10 Вт / м · К.

Механические и оптические свойства нанодревесины

Мы сравнили теплопроводность нашей нанодревесины (в поперечном направлении) и других типичных теплоизоляционных материалов, таких как пенополистирол, пенополистирол (EPS), шерсть и дерево (рис.4А). Нанодревесина имеет более низкую теплопроводность по сравнению с большинством имеющихся в продаже теплоизоляционных материалов ( 53 , 54 ). На рис. 4В приведены механические свойства, включая напряжение сжатия существующих теплоизоляционных материалов с теплопроводностью менее 0,05 Вт / м · К. Также для сравнения добавлены характеристики натурального дерева ( 55 ). Прочность на сжатие проверяли в поперечном и осевом направлениях.Механические испытания в поперечном направлении показывают экспоненциально возрастающее напряжение (рис. S8) при сжатии из-за уплотнения (показано на вставке на рис. 4В). Максимальное напряжение сжатия в осевом направлении приближается к 13 МПа (рис. S8). Насколько нам известно, прочность наших нанодревесин представляет собой наивысшее значение среди доступных супер изоляционных материалов ( 6 , 40 , 41 , 56 , 57 ). Строительные блоки нашего нанодревесины состоят из длинных и выровненных агрегатов фибрилл с большим отношением поверхности к объему и высоким соотношением сторон.Поскольку химическая обработка нанодревесины удаляет почти весь лигнин и большую часть гемицеллюлозы, стенки фибрилл более пористые, и между фибриллами больше промежутков. Это приводит к более низкой прочности на сжатие нанодревесины по сравнению с древесиной в направлении толщины волокон. Это также улучшает гибкость образцов, как показано на фиг. 4C. Однако из-за сохраняющейся ориентации фибрилл в стенке фибрилл (то есть изгиба вдоль оси фибрилл) делигнифицированные образцы обладают значительной прочностью как в направлении толщины фибрилл, так и в большей степени в направлении длины. фибрилл, поскольку механические свойства фибрилл сохраняются благодаря сохранению ориентации кристаллической структуры молекул целлюлозы, которая является несущим элементом стенки фибрилл.Таким образом, свойства при растяжении и сжатии, естественно, изменяются по-разному из-за различий в механизмах разрушения для этих ситуаций нагружения. Более подробное обсуждение механических свойств нанодревесины можно найти в обсуждении S1 дополнительных материалов.

( A ) Сравнение теплопроводности существующих теплоизоляционных материалов. Нанодревесина демонстрирует очень низкую поперечную теплопроводность наряду с высокой анизотропией.( B ) Механические свойства нанодревесины по сравнению с другими материалами с теплопроводностью менее 0,05 Вт / м · К, а также с натуральной липой. ( C ) Фотографии большого куска нанодревесины и тонкой и раскатываемой нанодревесины. Стрелки указывают направление выравнивания. ( D ) Отражение нанодревесины. Нанодревесина демонстрирует больший коэффициент отражения, покрывающий спектр солнечного излучения (то есть более низкий коэффициент излучения, взвешенный по солнечной энергии, по сравнению с деревом).Синяя кривая — это воздушная масса 1,5 солнечного спектра. а.е., условные единицы. ( E ) Инфракрасное изображение натурального дерева и нанодревесины при освещении лазером с длиной волны 820 нм. ( F ) Температурный профиль образцов в (E).

Для оценки излучательной способности нанодревесины был проведен тест в ультрафиолетовой и видимой области (LAMBDA 35, PerkinElmer) для образца толщиной 3 мм. Образец показывает в среднем ~ 95% отражения в диапазоне длин волн от 400 до 1100 нм (рис.4D). Коэффициент пропускания ниже базового уровня шума (<0,1%). Коэффициент излучения (коэффициент излучения ≈ поглощающая способность; приближение серой поверхности) рассчитан как ~ 5%, что указывает на эффективное отражение тепловой энергии от радиационного источника тепла (Newport Standard Solar Simulator). Для сравнения, натуральное дерево поглощает в среднем 50% света в видимом спектре света. Это уникальное широкополосное всенаправленное отражение яркого нанодревесины является результатом плотных наноразмерных центров рассеяния на его поверхности ( 30 , 31 ).Коллимированный источник тепла 820 нм с размером пятна 1 мм и входной мощностью 0,95 Вт / мм ² падал перпендикулярно поверхности нанодревесины и образцов натуральной древесины. Как показано на рис. 4 (E и F), максимальная температура составляет 36 ° C при полной ширине на половине высоты (FWHM) 5,2 мм для нанодревесины, по сравнению с 99,4 ° C для натуральной древесины с FWHM 4,0. мм, благодаря (i) меньшему поглощению и (ii) лучшему отводу тепла нанодревесиной.

Теплоизоляция нанодревесины по сравнению с другими изоляторами

Чтобы продемонстрировать возможности терморегулирования разработанной нами нанодревесины, мы протестировали образцы как под токопроводящим, так и под излучательным источником тепла и сравнили его с другими теплоизоляционными материалами, включая кремнезем. аэрогель (изотропный), пенополистирол (изотропный) и натуральная американская липа (анизотропный).Экспериментальная установка для кондуктивной и радиационной схем теплопередачи показана на рис. 5 (D и G, соответственно). Коммерческий аэрогель диоксида кремния (www.buyaerogel.com) имеет толщину 0,7 см, и мы приготовили блок нанодревесины того же размера, что и аэрогель диоксида кремния, для справедливого сравнения. Температура измерялась термопарой типа К. При нагревании токопроводящим источником тепла до 160 ° C было показано, что стабилизированная температура задней стороны кремнеземного аэрогеля составляет 36,5 ° C, тогда как температура нанодревесины составляет 30.5 ° C (рис. 5E). Затем мы сравнили изоляционные характеристики образца делигнифицированной древесины с пенополистиролом и натуральным деревом (рис. 5F). Были применены три различных температуры, и результаты показывают, что нанодревесина дает самую низкую температуру задней стороны из-за низкой теплопроводности в поперечном направлении в сочетании с предпочтительным рассеиванием тепла в осевом направлении из-за его анизотропии. Кроме того, изоляционные свойства различных материалов были оценены при воздействии на них лучистого источника тепла.При воздействии солнечного спектра кремнеземный аэрогель поглощает ~ 20% и передает ~ 60% лучистого тепла. Для сравнения, ~ 95% энергии излучения было отражено, тогда как было обнаружено, что только ~ 2% поглощается нанодревесиной, как показано на рис. 5C. Температура тыльной стороны аэрогеля диоксида кремния и нанодревесины составляла 49,9 ° и 22,8 ° C, соответственно, ниже 320 мВт / см ² (фиг. 5H). Это представляет собой гораздо большую разницу в характеристиках теплоизоляции по сравнению с испытаниями с источником тепла на основе теплопроводности.Температуры тыльной стороны образцов натурального дерева, пенополистирола и нанодревесины толщиной 2 мм при мощности менее 500 мВт / см ² составляли 57,1 °, 39,3 ° и 29,9 ° C соответственно (рис. 5I). Чтобы дополнительно проиллюстрировать эффект анизотропной теплопроводности при применении теплоизоляционных материалов, моделируемый температурный профиль для изотропной пены целлюлозы (или пенополистирола / пенополистирола) и нанодревесины под излучением источника тепла показан на рис. S11. Пенополистирол имеет изотропную теплопроводность 0.03 Вт / м · К, аналогично нанодревесе в поперечном направлении. По сравнению с изотропным изолятором приготовленные нанодревесины могут перенаправлять поступающую тепловую энергию в осевом направлении, что приводит к гораздо более низкой температуре передней и задней стороны изоляционного материала.

( A ) Фотография образца нанодревесины толщиной 1 мм.( B ) Вид сбоку на СЭМ каналов нанодревесины, состоящих из ориентированных нанофибрилл целлюлозы. ( C ) Оптическое отражение, пропускание и поглощение кремнеземного аэрогеля и нанодревесины, освещенных стандартным имитатором солнечного излучения. ( D ) Схематическое описание нанодревесины, освещаемой поперечно (перпендикулярно нанофибриллам). ( E и F ) Сводка результатов, показывающих стабилизированные температуры задней стороны теплоизоляторов, когда верхняя поверхность находится в прямом контакте с проводящим источником тепла через термопасту.( G ) Схематическое описание измерительной установки с использованием источников лучистого тепла (имитатор солнечной энергии). ( H и I ) Сводка результатов, показывающих стабилизированные температуры задней стороны каждого теплоизолятора, при этом верхняя поверхность получает энергию излучения от имитатора солнечного излучения.

Мы также провели анализ затрат на материалы для производства нанодревесины, включая сырье и обрабатывающие химикаты (таблица S1), которые могут составлять всего 7,44 долл. США / м. ² .Нанодревесина может быть переработана в различные формы и размеры, подходящие для различных применений, требующих теплоизоляции, от паровых и химических труб до строительных конструкций. Обратите внимание, что при толщине менее 1 мм ломтик нанодревесины можно скручивать и складывать, что делает его подходящим для сценариев, требующих гибкости, таких как трубопроводы на химических заводах и электростанциях. Кроме того, теплоизолирующие материалы обычно состоят из компонентов микроскопических размеров и стекловаты, которые могут вызывать проблемы со здоровьем, поскольку вдыхаемые фибриллы могут проникать в легкие людей и животных при вдыхании без разложения.С другой стороны, целлюлоза является биоразлагаемой, что делает ее экологически чистой при использовании в качестве изоляции. Следует также подчеркнуть, что целлюлоза не вызывает аутоиммунных реакций при контакте с тканями человека и не может разлагаться организмом человека.

ВЫВОДЫ

Полностью полученный из натурального дерева, мы сообщили о термически анизотропном нанодревесе, состоящем из иерархически выстроенных нанофибрилл целлюлозы. Недавно разработанная нанодревесина демонстрирует отличные теплоизоляционные свойства.Вместо использования сложных процессов изготовления наноразмерного анизотропного термоизолятора, такого как сверхрешетки или реконструированные слоистые низкоразмерные материалы, нанодревесина может быть изготовлена ​​с помощью масштабируемого нисходящего подхода с помощью простой химической обработки. В качестве доказательства концепции масштабируемости мы продемонстрировали куски нанодревесины длиной более 15 см и толщиной более 2 см. Нанодревесина демонстрирует уникальные анизотропные термические свойства с низкой поперечной теплопроводностью, равной 0.03 Вт / м · К с анизотропией 2 (более высокая осевая теплопроводность ~ 0,06 Вт / м · К). Нанодревесина также обладает следующими уникальными свойствами: (i) высокая механическая прочность 13 МПа благодаря кристаллическому упорядочению глюкановых цепей фибрилл целлюлозы, что в ~ 50 раз выше, чем у пены целлюлозы, и в> 30 раз выше, чем у в продаже самые прочные теплоизоляционные материалы; (ii) низкая массовая плотность; (iii) низкий коэффициент излучения от 400 до 1100 нм; и (iv) обильные, устойчивые и потенциально низкие затраты.Недавно разработанная нанодревесина в качестве супертеплового изолятора с низкой теплопроводностью потенциально может найти применение в энергоэффективных зданиях, теплоизоляции для космических применений и изоляции электрических устройств.

МЕТОДЫ

Механическое испытание

Испытания образца на сжатие были выполнены с использованием испытательной машины Tinius Olsen h35KT. Два образца были сжаты в поперечном и осевом направлениях соответственно. Образцы шириной 5 мм были испытаны при длине контура 25 мм и скорости ползуна 5 мм мин. ^–1 .

Прямое измерение температуры при различных источниках нагрева

Используется токопроводящий источник тепла с площадью контакта 4 мм × 4 мм в прямом контакте с теплоизоляционными материалами через токопроводящую термопасту. Имитатор солнечной энергии из Ньюпорта использовался для обеспечения теплового излучения, которое падает перпендикулярно верхней поверхности изоляторов с размером светового пятна 5 мм. Во время проведения измерений температура окружающей среды составляла 21 ° C.На измерительную термопару типа К наносили теплопроводную термопасту. Устойчивое состояние было достигнуто до того, как данные были записаны.

Измерение теплопроводности

Камера температуры и влажности использовалась для хранения образца в течение минимум 24 часов при 25 ° C и влажности 20% перед измерением. В нашем измерении влажность контролировалась на уровне 20%, при этом регистрировалась температурная зависимость теплопроводности. Устройство лазерной вспышки (LFA) — это бесконтактный переходный метод измерения температуропроводности материалов, который применялся для тестирования подавляющего большинства объемных материалов, в том числе органо-неорганических гибридных композитов ( 58 — 60 ) и металл-полупроводник. нанокомпозиты ( 61 ).Согласно Feng и др. . ( 62 ) и Винер и др. . ( 63 ), LFA можно использовать для измерения аэрогелей, теплопроводность которых составляет всего 0,01 Вт / м · К. Во время измерения мгновенный лазерный импульс использовался для нагрева одной стороны образца, а температурный отклик на другой стороне регистрировался детектором. Здесь Netzsch LFA (LFA 457) использовался для измерения температуропроводности. Теплопроводность k образца затем может быть рассчитана по следующему уравнению: k = αρCp, (1) где α (мм ² / с) — измеренный коэффициент температуропроводности в определенном направлении, ρ — плотность, а ° C _p — теплоемкость.Для определения теплоемкости использовали метод дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). Используя Netzsch DSC 204 F1 Phoenix, теплоемкости были получены в три этапа: (i) определение скорости теплового потока на нулевой линии с двумя пустыми тиглями, один из которых является эталоном, а другой — образцом; (ii) измерение стандартных образцов с известной теплоемкостью в тиглях для образцов; и (iii) измерение образцов. В наших измерениях в качестве эталонного материала использовался сапфир, поскольку его теплоемкость, как известно, находится в диапазоне от 70 до 2500 К.Шесть образцов нанодревесины (одинаковой плотности) были измерены в диапазоне температур от 22 ° до 65 ° C, три в поперечном направлении и еще три в осевом направлении. Планка погрешностей была создана на основе разброса выборки и ошибки оборудования. Используя данные о температуропроводности и теплоемкости, полученные выше, на рис. 3C показана теплопроводность образцов нанодревесины, рассчитанная по формуле. 1. Шкала погрешности теплопроводности была рассчитана на основе данных измерений и шкалы погрешности теплоемкости, коэффициента диффузии и массовой плотности после тестирования шести различных образцов (0.13 ± 0,03 г / см ³ ).

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Дополнительные материалы к этой статье доступны по адресу http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/4/3/eaar3724/DC1

рис. S1. Нанодревесина состоит из иерархически выровненных массивов нанофибриллярной целлюлозы, полученной из натурального дерева.

рис. S2. Содержание и внешний вид лигнина между химическими процессами.

рис. S3. Процесс сушки нанодревесины.

рис. S4. СЭМ изображения натурального дерева.

рис. S5. СЭМ изображения нанодревесины.

рис. S6. Выравнивание молекулярного уровня в иерархическом выравнивании нанодревесины.

рис. S7. Образцы нанодревесины могут быть изготовлены в широком диапазоне размеров.

рис. S8. Испытание нанодревесины на сжатие в осевом и радиальном направлениях.

рис. S9. Прочность на растяжение нанодревесины и исходной древесины.

рис. S10. Сравнение коммерчески доступного аэрогеля диоксида кремния и нанодревесины.

рис.S11. Температурные зависимости изотропного и анизотропного теплоизоляционных материалов от точечного источника тепла.

рис. S12. Два уровня пористости (микропористые и наноразмерные поры) в нанодревесах.

рис. S13. Термогравиметрический анализ.

рис. S14. Цифровые изображения делигнифицированной деревянной детали после> 1 года пребывания в окружающей среде.

рис. S15. Испытание на воздухопроницаемость нанодревесины.

рис. S16. Промышленный метод резки древесных плит.

рис.S17. Нанодревесина состоит из ориентированных нановолокон целлюлозы с мезопористой структурой.

рис. S18. Сравнение отражательной способности между плоскостью вертикального и горизонтального разреза нанодревесины.

рис. S19. Теплопроводность в поперечном и осевом направлении при влажности 20% и 80% соответственно.

рис. S20. Прочность нанодревесины на разрыв при влажности 20 и 80%.

таблица S1. Стоимость материалов для производства нанодревесины.

таблица S2. Сравнение нанодревесины, бумаги и сотовой бумажной обертки.

обсуждение S1. Анализ механических свойств нанодревесины

обсуждение S2. Численное моделирование изотропных и анизотропных теплоизоляторов

обсуждение S3. Оценка теплопроводности

обсуждение S4. Термическая стабильность нанодревесины

обсуждение S5. Проницаемость нанодревесины

обсуждение S6. Масштабируемое производство

обсуждение S7. Сравнение со стопкой бумаги и сотовой оберточной бумаги

обсуждение S8.Влияние влажности

Ссылки ( 64 — 70 )

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution, которая разрешает использование, распространение и воспроизведение на любом носителе. при условии, что в результате будет использовано , а не для коммерческой выгоды и при условии, что оригинальная работа правильно процитирована.

ССЫЛКИ И ПРИМЕЧАНИЯ

1. ↵
2. ↵
3. ↵
4. ↵
5. ↵
6. ↵
8. ↵
9. ↵
10. ↵
11. ↵

12. Y.Лан, З. Рен, Термоэлектрические нанокомпозиты для преобразования тепловой энергии, в Наноматериалы для устойчивой энергетики , Q. Li, Ed. (Springer, 2016).

14. ↵
15. ↵

21. S. Volz, Тепловые наносистемы и наноматериалы (Springer, 2009).

22. ↵

    К. Х. Ли, Г. П. Петерсон, Двойная роль наночастиц в повышении теплопроводности суспензий наночастиц, на Международном конгрессе и выставке по машиностроению ASME 2005 (IMECE2005) , Орландо, Флорида, 5-11 ноября 2005 г.

23. ↵
30. ↵
31. ↵
32. ↵
33. ↵
35. ↵
36. ↵
37. ↵
39. ↵
40. ↵
41. ↵rom 9002
Wood Chemistry (Elsevier, ed.2, 2013).
42. ↵
43. ↵

    Р. М. Роуэлл, Справочник по химии древесины и древесным композитам (CRC Press, изд. 2, 2012 г.).

44. ↵
45. ↵
46. ↵
47. ↵
48. ↵
49. ↵

    Т.А. Табет, Ф. А. Азиз, Угол микрофибриллы целлюлозы в древесине и его динамическое механическое значение, в Целлюлоза — фундаментальные аспекты , Т. ван де Вен, Л. Годбаут, ред. (InTech, 2013).

50. ↵

    Э.-л. Халт, «CP / MAS 13C-ЯМР-спектроскопия, применяемая для изучения структуры и взаимодействия волокон древесины и целлюлозы», диссертация, Королевский технологический институт KTH, Стокгольм, Швеция (2001).

51. ↵
52. ↵
53. ↵
54. ↵

    Д. У. Грин, Дж. Э. Винанди, Д.Э. Кречманн, Механические свойства древесины, в Справочнике по древесине : Древесина как инженерный материал (Министерство сельского хозяйства США, Лесная служба, Лаборатория лесных продуктов, 1999).

55. ↵
56. ↵
57. ↵
59. ↵
60. ↵
61. ↵
62. ↵
63. ↵

65. М. Г. Каганер, Теплоизоляция в криогенной технике (Израильская программа научных переводов, 1969).

69. ↵

Выражение признательности: Мы благодарим Мэрилендский наноцентр и его лабораторию AIMLab за поддержку.Мы благодарим J.Y. Чжу из Лаборатории лесных товаров США по анализу состава исходной и делигнифицированной древесины. Мы также благодарим Р. Дж. Боненбергера и Х. Хао из Мэрилендского университета за помощь в проведении механических испытаний. Финансирование : Авторы признают, что они не получали финансирования в поддержку этого исследования. Вклад авторов: T.L. и Л.Х. придумали идею и спланировали эксперименты. J.S., T.L., C.J. и A.G.способствовал подготовке проб и оптимизации масштабирования. X.Z., T.L., Z.Y., R.Y., B.Y. и T.F. провели измерение и моделирование теплопроводности, а также определение характеристик теплоизоляции. T.L., J.S., J.D., C.C., G.P. и Y.Y. отвечали за SEM-изображения, композиционный анализ и механические испытания. T.L., F.J., S.X. и L.W. способствовал обсуждению и характеристике делигнифицированной древесины. Конкурирующие интересы: L.H. and T.L. являются изобретателями по заявке на патент, относящейся к этой работе (раскрытие информации об изобретении Университета Мэриленда PS-2017-117, поданной 9 января 2017 г.).Все остальные авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов. Доступность данных и материалов: Все данные, необходимые для оценки выводов в статье, представлены в документе и / или дополнительных материалах. Дополнительные данные, относящиеся к этой статье, могут быть запрошены у авторов.

• Copyright © 2018 Авторы, некоторые права защищены; эксклюзивный лицензиат Американской ассоциации содействия развитию науки. Нет претензий к оригинальным работам правительства США. Распространяется по некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY-NC).

Диаграмма теплопроводности изоляционного материала | Инженеры Edge

Связанные ресурсы: теплопередача

Диаграмма теплопроводности изоляционного материала

Теплообменная техника

Таблица теплопроводности различных изоляционных материалов

R-значений на дюйм в единицах СИ и британской системе мер (Типичные значения являются приблизительными и основаны на среднем значении имеющихся результатов.Диапазоны отмечены знаком «-».

Пробка

Пробка, вероятно, является одним из старейших изоляционных материалов, используемых в коммерческих целях, а в прошлом она была наиболее широко используемым изоляционным материалом в холодильной промышленности.В настоящее время из-за нехватки деревьев для производства пробки его цена относительно высока по сравнению с другими изоляционными материалами. Поэтому его использование очень ограничено, за исключением некоторых машинных оснований для уменьшения передачи вибрации. Он доступен в виде вспененных плит или плит, а также в виде гранул, его плотность варьируется от 110 до 130 кг / м 3, а среднее механическое сопротивление составляет 2,2 кг / м 2. Его можно использовать только при температуре до 65 ° C. Он обладает хорошей теплоизоляционной эффективностью, довольно устойчив к сжатию и трудно поддается горению.Его основным техническим ограничением является тенденция к поглощению влаги со средней проницаемостью для водяного пара 12,5 г см м -2 день -1 мм рт. Ст. В таблицах A и B приведены некоторые типичные характеристики пробки.

ТАБЛИЦА A
Значения теплопроводности и плотности при 0 ° C стекловолоконной изоляции

Источник : Подготовлено авторами на основе данных из Melgarejo, 1995.

ТАБЛИЦА B
Значения теплопроводности и плотности пробковой изоляции при 20-25 ° C

Источник : Подготовлено авторами на основе данных из Melgarejo, 1995.

Связанные ресурсы:

© Copyright 2000-2021, Engineers Edge, LLC www.engineersedge.com
Все права защищены
Отказ от ответственности | Обратная связь | Реклама | Контакты

Дата / Время: