فوم اکس پی اس XPS:‌ هر آنچه باید بدانید

یکشنبه ۱۸ دی ۱۴۰۱ توسط تحقیق و توسعه

فهرست محتوا

پلی استایرن اکسترود شده (XPS) چیست؟

فوم اکس پی اس XPS یک ماده ترموپلاستیک سفت و سخت است که از پلی استایرن ساخته شده است. پلی استایرن یک پلیمر مصنوعی و هیدروکربنی است که از بنزن و اتیلن، دو فرآورده نفتی مشتق شده است.

فوم اکس پی اس اغلب برای عایق قسمت های بالایی سازه مانند دیوارها، سقف ها، اتاق زیر شیروانی و سقف ها و همچنین برای قسمت های پایین تر مانند فونداسیون ها و زیرزمین ها استفاده می شود. هنگامی که از این فوم برای قسمت های بالایی استفاده می شود، می تواند پل های حرارتی را کاهش دهد و بهره وری انرژی را بهبود بخشد.

فوم XPS چگونه ساخته می شود؟

فرآیند تولید محصولات فوم پلی استایرن اکسترود شده (XPS) مشابه فرآیند تولید محصولات فوم پلی استایرن منبسط شده (EPS) است. هر دو با یک ماده اولیه شروع می شوند. اما در مورد پلی استایرن اکسترود شده، دانه ها یا گرانول های رزین پلی استایرن به یک اکسترودر وارد می شوند و در آنجا در دمای بسیار بالا حرارت داده می شوند تا مذاب شوند. در آن مرحله، افزودنی های مختلفی به مخلوط مذاب اضافه می شود. یکی از آن افزودنی ها ممکن است یک عامل رنگی باشد. فوم XPS معمولاً در رنگ های مختلفی تولید می شود تا به عنوان یک برند خاص شناخته شود. یک عامل دمنده نیز اضافه می شود تا محصول را قادر می سازد پس از فرآیند اکستروژن منبسط شود. با استفاده از حرارت و فشار به دقت کنترل شده، مخلوط پلاستیکی از طریق یک قالب (اکسترود شده) عبور داده می شود، سپس خنک شده و به شکل دلخواه منبسط می شود. سپس فوم به دست آمده به ابعاد محصول نهایی بریده می شود. از آنجایی که این فوم به جای ریختن در قالب هایی مانند فوم EPS، اکسترود می شود، ضخامت محصول XPS محدود است.

خواص حرارتی

ارزش R یا همان R valueاندازه گیری مقاومت یک ماده در برابر انتقال حرارت است. بستگی به ضخامت و چگالی مصالح ساختمانی دارد. هر چه مقدار R بالاتر باشد، توانایی ماده برای مقاومت در برابر انتقال حرارت رسانا بیشتر است و عملکرد آن به عنوان یک ماده عایق بهتر است. فوم دارای ساختار سلول بسته با توزیع یکنواخت است که به آن کمک می کند تا ارزش R اولیه حدود R-5 در هر اینچ (25 میلی متر) را بدست آورد. فوم XPS تا دو برابر بیشتر از سایر مواد عایق با همان ضخامت مقاومت حرارتی دارد.

فرآیند اکستروژن پیوسته مورد استفاده برای تولید فوم اکس پی اس XPS یک مقطع همگن و ساختار سلولی بسته ایی را ایجاد می کند که هر سلول کاملاً توسط دیواره های پلی استایرن محصور شده است و هیچ فضای خالی باقی نمی گذارد. این به ارزش R فوم XPS کمک می‌کند تا درجه حرارتی R-5 یکنواخت و قابل اعتماد را برای درازمدت، بدون توجه به چگالی آن، حفظ کند. با این حال، سلول‌های XPS علاوه بر هوا، حاوی گازهای عایق یا عوامل دمنده هستند که در نهایت از سلول‌ها پخش می‌شوند.

این فرآیند «پیری» نامیده می شود. در واقع، فرآیند پیری می تواند ارزش عایق فوم برد XPS را در طول زمان کاهش دهد و مقاومت حرارتی طولانی مدت آن را کمتر از مقدار R اولیه اعلام شده کند. به دلیل خواص حرارتی بالا، استفاده از فوم XPS در ساخت و ساز ساختمان می تواند به کاهش میزان انرژی مورد نیاز برای گرمایش و خنک سازی ساختمان کمک کند.

مقاومت در برابر جذب رطوبت

درجه نفوذ یا «perm» معیار استاندارد نفوذپذیری بخار آب یک ماده است. بر خلاف R-value که در آن هر چه عدد بیشتر باشد بهتر است، ماده ای با درجه پرم پایین تر، در به تاخیر انداختن حرکت بخار آب بهتر است. مقاومت در برابر جذب رطوبت مهم است زیرا آب رسانای عالی گرما است. آب بسیار کمی می تواند در ساختار سلول بسته فوم XPS نفوذ کند و باعث می شود فوم XPS مقاومت حرارتی نسبتاً ثابتی ایجاد کند. به طور معمول، فوم XPS دارای مقاومت کافی در برابر آب برای مقابله با سطوح معمولی رطوبت زیرزمین و فوندانسیون است، مگر اینکه خانه در دشت سیل واقع شده باشد.

فوم XPS بدون روکش با ضخامت ۲٫۵ سانتی‌متر، دارای درجه حرارت حدود ۱٫۰ است که آن را به یک کندکننده بخار نیمه تراوا کلاس ۲ تبدیل می کند. اما آزمون واقعی یک عایق، توانایی آن نه تنها در مقاومت در برابر رطوبت، بلکه در آزادسازی آسان رطوبتی است که جذب می کند، که به آن «پتانسیل خشک کردن» می گویند. پتانسیل خشک شدن برای عایق حرارتی برای حفظ مقاومت حرارتی سازه حیاتی است. برخی از آزمایش‌ها نشان داده‌اند که با گذشت زمان فوم XPS ممکن است رطوبت بیشتری را در قسمت های پایینی سازه جذب کند و این رطوبت را برای مدت زمان طولانی‌تری نسبت به محصولات فوم EPS حفظ کند. پتانسیل حفظ رطوبت می تواند ارزش R اولیه فوم XPS را در طول زمان کاهش دهد و ارزش R و اثربخشی طولانی مدت آن را به عنوان ماده عایق کاهش دهد.

سایر خواص

تاب فشردگی: فوم XPS یک ماده سفت و سخت با مقاومت فشاری بسیار بالا است. سطح مقطع همگن و سلول بسته این فوم، با فقدان فضای خالی و همچنین این واقعیت که هر سلول کاملاً توسط دیواره های پلی استایرن محصور شده است، به استحکام چشمگیر آن کمک می کند. ساندویچ پانل های فوم اکس پی اس در طیف وسیعی از مقاومت های فشاری برای پاسخگویی به کاربردهای مختلف در دسترس هستند.
توانایی جلوگیری از رشد آلاینده های بیولوژیکی هوا: رطوبت باعث رشد بسیاری از ارگانیسم ها مانند کپک، قارچ و سایر باکتری ها می شود. فوم XPS در برابر آب مقاوم است و می تواند از رشد این موجودات جلوگیری کند.
دوام: از آنجایی که فوم XPS یک ماده ترموپلاستیک است، به مرور زمان پوسیده یا تجزیه نمی شود. همچنین در برابر میکروارگانیسم های موجود در خاک مقاوم است. و برای موش ها و سایر حیوانات موذی به عنوان منبع غذایی جذاب نیست. طول عمر آن تا ۵۰ سال است.
بی اثری شیمیایی: فوم XPS به عنوان یک ماده نسبتاً بی اثر شیمیایی در نظر گرفته می شود. در برابر اکثر اسیدها، بازها و محلول های آبی نمک ها و قلیاها مقاوم است. با این حال، بسیاری از حلال های آلی مانند استون، حلال های کلردار و حلال های هیدروکربنی معطر می توانند به فوم حمله کرده و باعث حل شدن آن شوند.
اندازه و تراکم: فوم XPS را می توان با یا بدون روکش پلاستیکی تولید کرد. با توجه به محدودیت‌های فرآیند تولید اکسترود شده، اغلب فقط در ابعاد استاندارد و به شکل ورق (تخته) در دسترس است و فوم‌برد معمولاً در ورق‌های 4 فوت در 8 فوت تولید می‌شود. فوم برد XPS کاملا متراکم است - به طور متوسط 2.18 پوند در هر فوت مکعب. که آن را بسیار بادوام می کند.
هزینه: فوم برد XPS یکی از مقرون به صرفه‌ترین فوم بردهای سفت و سخت موجود در بازار است.
بهره وری انرژی: فوم XPS یک مصالح ساختمانی کم مصرف است. انرژی بسیار بیشتری در طول عمر ساختمان عایق بندی شده با فوم برد XPS نسبت به مصرف انرژی در طول فرآیند تولید برای تولید محصول صرفه جویی می شود. مطالعه ایی این را در طول عمر 50 ساله خانه ای که از عایق فوم XPS استفاده می کرد، نشان داد.
ثبات ابعادی: فوم برد XPS به طور قابل توجهی منبسط می شود و در دماهای بالاتر تاب می یابد.
پایداری: نشان داده شده است که هنگامی که به عنوان عایق برای خانه یا ساختمان استفاده می شود، فوم برد XPS مقدار انرژی مورد نیاز برای حفظ گرمایش و سرمایش را کاهش می دهد، در نتیجه مصرف منابع طبیعی ما را کاهش می دهد و از آنجایی که رزین پلی استایرن، یک ماده ترموپلاستیک، در ساخت فوم XPS استفاده می شود، فوم برد را می توان ذوب کرده و مجدداً برای تولید عایق XPS جدید استفاده کرد. مهمتر از آن، این رویه رایج امروزی است. با توجه به انجمن فوم پلی استایرن اکسترود شده، کارخانه های تولید XPS هیچ "ضایعات" یا مواد زائدی ایجاد نمی کنند زیرا ۱۰۰٪ از ضایعات صنعتی صفحات فوم XPS بازیابی شده، به مواد رزین تجزیه می شوند و در فرآیند تولید فوم XPS مجددا استفاده می شوند.

اثرات زیست محیطی

همانطور که دیدیم، فوم XPS یک محصول پایدار است که می توان آن را ذوب کرد و دوباره برای تولید محصولات بیشتر استفاده کرد. همچنین این فوم یک محصول کم مصرف است و انرژی بسیار بیشتری نسبت به تولید آن صرفه جویی می کند. و با R-value اولیه ۵ در هر اینچ، استفاده از فوم XPS می تواند میزان انرژی مورد نیاز برای گرمایش و خنک سازی ساختمان را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. این به حفظ منابع طبیعی ما کمک می کند.

فوم XPS دارای اکثر ویژگی های کلیدی مصالح ساختمانی «سبز» است. انرژی کارآمد، پایدار، مقاومت حرارتی خوب و مقاومت در برابر جذب آب است، و بادوام و ماندگار است - تا ۵۰ سال. و از آنجایی که این ماده ساخته دست بشر است، استفاده از منابع طبیعی را کاهش می دهد.

اما همه جنبه های محصولات فوم XPS با محیط زیست سازگار نیستند. برای مثال، فوم XPS معمولا حاوی رنگ هایی برای رنگ آمیزی محصول است تا آن را بر اساس برند متمایز کند. بسته به نوع رنگ مورد استفاده، می تواند به طور بالقوه برای محیط زیست مضر باشد. عوامل دمنده مورد استفاده در فرآیند تولید اکسترود نیز می توانند لایه اوزون را تخریب کرده و به گرمایش جهانی کمک کنند.