ПОЛИМЕРНАЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННАЯ ПАНЕЛЬ

Полезная модель относится к строительству, в частности к теплоизоляции строительных конструкций.
Известны изделия для теплоизоляции строительных конструкций в виде пенополистирольных плит [ГОСТ 15588-86 «Плиты пенополистирольные. Технические условия»]. Пенополистирол (ППС) - легкий газонаполненный материал класса пенопластмасс на основе полистирола и его производных. В настоящее время ППС наиболее популярен, поскольку обладает рядом преимуществ: низкой стоимостью; высокими теплоизоляционными свойствами;
низкой степенью абсорбирования влаги; простатой транспортировки и монтажа. Коэффициент теплопроводности ППС в среднем составляет 0,04 Вт/(м·°С).
Однако ППС имеет немало отрицательных качеств. В первую очередь - неизбежность деструкции, что обусловлено самой сущностью полимеризационных пластмасс. С течением времени и под воздействием внешних факторов (тепло, излучение, биологическое воздействие и др.) изменяются химические, механические и эксплуатационные свойства ППС плит.
Кроме того, согласно ОСТ 301-05-202-92Е, ППС относится к числу легкогорючих материалов. В силу специфики своего химического строения, развитой поверхности и большому содержанию воздуха плиты из ППС горят с большой интенсивностью: скорость сгорания в 4 раза выше скорости сгорания дерева. Уже через 2 минуты горения ППС достигается температура 1200°С и горение протекает с высокой токсичностью и образованием жидкого вещества. ППС различных марок относится к группам горючести: ГЗ (нормальногорючий), Г4 (сильногорючий).
С экологической точки зрения нет однозначного мнения на применение ППС в жилищном строительстве. Однако многие ученые в России и за рубежом, опираясь на данные проведенных исследований, подтверждают отрицательное влияние ППС на человека. Установлено, что даже при комнатной температуре образцы систем утепления с тонкослойными штукатурками и теплоизоляцией из ППС исторгают недопустимое количество стирола, превышающее предельно допустимую концентрацию в 4-10 раз, а при температуре 80°С, до которой способны нагреться внешние слои стен летом, зафиксировано 169-кратное превышение.
Другим популярным видом теплоизоляционных материалов в строительстве является минеральная вата (MB) [ГОСТ 52953-2008 «Материалы и изделия теплоизоляционные. Термины и определения»]. MB -теплоизоляционный материал, состоящий из длинных волокон неорганического материала, подверженный расплаву. К ним относят следующие разновидности: стеклянная вата; каменная вата; шлаковая вата и др. К преимуществам MB следует отнести высокие теплоизоляционные свойства (коэффициент теплопроводности в среднем составляет 0,05 Вт/(м·°С)), способность не менять своих физико-механических и теплоизоляционных свойств при температуре до 700°С, негорючесть, длительный срок службы, химическая и биологическая стойкость.
Среди недостатков применения минеральной ваты в качестве утеплителя строительных конструкций стоит отметить сложность ее монтажа, поскольку ватная пыль обладает ранящими свойствами. Кроме того, MB без упаковки и пропитки дополнительными веществами обладает высокой паропроницаемостью и требует дополнительной защиты. С течением времени минеральная вата дает усадку до 15% и более, при неблагоприятных условиях эксплуатации - способна впитать значительное количество влаги. Эти обстоятельства приводят к образованию мостиков холода и потере значительной доли теплоизоляционных свойств. Кроме того, MB значительно дороже многих теплоизоляционных материалов.
Следует отметить, что качество и характеристики теплоизолирующих изделий как из ППС, так и MB весьма зависят от производителя и технологии производства.
Наиболее близким аналогом для предлагаемой полезной модели является сотовый поликарбонат (СПК) [ТУ 2256-001-54141872-2006 «Лист сотового поликарбоната. Технические условия»]. СПК - листовой пластик, облегченный за счет призматических пустот, состоит из двух или более тонких параллельных пластин и тонких перемычек (ребер жесткости) между ними. К преимуществам СПК стоит отнести сравнительно низкую стоимость, большую конструктивную надежность при небольшом весе. Листы изготавливаются из гранулированного поликарбоната.
Листы СПК не используются в качестве теплоизоляционного материала. Их применяют в качестве конструкционного материала для изготовления светопрозрачной кровли, навесов, архитектурных элементов, теплиц и других светопрозрачных элементов, не требующих восприятия большой нагрузки.
Коэффициент теплопроводности поликарбонатных листов равен 0,2 Вт/(м·°С), что практически исключает возможность его применения в качестве теплоизоляционных панелей.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение теплоизоляционных свойств изделия, долговечности, прочности и жесткости, улучшение противодействия намоканию и снижение материале-емкости. Указанный технический результат достигается тем, что полимерная теплоизоляционная панель (ПТИП) содержит параллельные наружные пластины, установленные поперек теплового потока, при этом пространство между ними заполнено перегородками. Перегородками между наружными пластинами образована структура воздушных прослоек, не создающая прямого взаимодействия между наружными пластинами через единый воздушный слой. Наружные пластины и перегородки выполнены из полимеров, не поддерживающих горение. Грани прямолинейно-полигонально очерченных воздушных прослоек, образованные перегородками, ориентированы либо параллельно, либо перпендикулярно, либо под углом к наружной плоскости панели, образуя шахматную, либо сотовую, либо ромбическую внутреннюю структуру.
На рис.1 изображены схемы поперечных сечений ПТИП с ячеистыми структурами: а - шахматного типа, б - сотового типа, в - ромбического типа.
В табл.1 даны некоторые геометрические и теплофизические характеристики ПТИП и их сопоставление с СПК, ППС и MB.
Шахматный тип ячеистой структуры ПТИП (рис.1, а) представляет собой набор перегородок, параллельных наружным пластинам, соединенных перемычками. Ячейки, образованные перегородками имеют прямоугольный контур. ПТИП с данным типом ячеистой структуры предназначена для утепления вертикальных поверхностей и имеет наибольшее сопротивление теплопередаче.
Сотовый тип ячеистой структуры ПТИП (рис.1, б) представляет собой набор перегородок, образующих ячейки с полигональным контуром. Грани ячеек расположены параллельно, перпендикулярно и под углом к наружным пластинам. По очертания ячейки напоминают пчелиные соты. ПТИП с данным типом ячеистой структуры предназначена для утепления как вертикальных, так и горизонтальных поверхностей. По теплотехническим характеристикам ПТИП с сотовой структурой занимает промежуточной положение между шахматной и ромбической структурой.
Ромбический тип ячеистой структуры (рис.1, в) представляет собой набор перегородок, расположенных под углом к наружным пластинам, образующих четырехугольные ячейки в форме ромба. ПТИП с данным типом ячеистой структуры предназначена для утепления горизонтальной поверхности, поскольку обладает наибольшей несущей способностью на воздействие внешней нагрузки.
Улучшению прочностных свойств предлагаемой полезной модели способствует ее внутренняя структура, перераспределяющая нагрузку от внешнего воздействия между элементами структуры. Предлагаемая к изготовлению ПТИП обладает большим запасом прочности и жесткости (по сравнению с ППС и MB), а также меньше подвержена усадке.
В сравнении с ППС и MB, долговечность ПТИП обусловлено меньшей площадью поверхности, что замедляет скорость эрозийных процессов в материале.
Конструкция предлагаемой полезной модели исключает намокание изделий. Применяемый полимерный материал не способствует распространению вредных биологических организмов в объеме и на поверхности ПТИП.
ПТИП обладают незначительным удельным весом для утепления вертикальных поверхностей. Пригодны как для утепления наклонных, так и горизонтальных поверхностей со способностью восприятия значительной внешней нагрузки.
Изделия со структурой предлагаемых ПТИП достаточно индустриальны, в качестве сырья могут быть использованы продукты вторичной переработки с условием обеспечения огнестойкости и экологичности в соответствии с действующими государственными стандартами.