Історія теплоізоляційних матеріалів: від палеоліту до сьогодення

Теплоізоляційні матеріали почали використовувати перші люди виду Homo sapiens у часи палеоліту, коли наші первісні пращури тільки вчилися освоювати кам’яні знаряддя. Давайте заглянемо у далеке минуле та подивимося, що вони застосовували для захисту своїх споруд від холоду та спеки. Потім – розберемося, як еволюціонувала теплоізоляція, коли та як з’явились сучасні матеріали.

Читати далі

Перші теплоізоляційні матеріали

Житла первісних людей

Ізоляційні матеріали з’явились одночасно з першим житлом історичних людей, однак вони ще не були окремим шаром конструкції. Наші пращури використовували шкіри тварин, хутро, вовну та рослини, такі як очерет, льон, солома, комиш, висушене листя зостери. Коли вони перейшли до осілого способу життя, то стали зводити будинки з міцнішої сировини: каменю, деревини, землі. Їх могли утеплювати перерахованими природними матеріалами та глиною, а у землянках роль ізоляції грала сама земля, завдяки високій щільності.

Скара-Брей - поселення часів неоліту у Шотландії

З цієї точки зору цікаве найдавніше житло такого роду, яке зберіглося. У 1850 році на Оркнейських островах у Шотландії сталася буря, яка очистила непримітний пагорб від верхнього шару землі з травою. Під шаром породи виявилося поселення Скара-Брей часів неоліту. Будинки зводили на основі земляних курганів зі слюдистого пісковику. Ґрунт грав роль теплоізоляції та надійно захищав древніх людей від суворого шотландського клімату.

Перший крок у еволюції початкових ізоляційних матеріалів – це зміна їх форми та властивостей. Первісні люди стали робити з природної сировини полотна, циновки, з вовни – повсть. З глини виготовляли невипалену цеглу.

Саман – перший рукотворний матеріал з пористою структурою

Будинок із саману

А тепер перенесемося у 5-4 тис. до н.е. в Стародавній Єгипет. Уявіть єгиптян з бронзовою засмагою, які старанно набирають глинистий ґрунт з Нілу. Потім вони інтуїтивно додають у сировину для цегли-сирця солому та кострицю, збільшуючи її пористість і термоізоляційні властивості. Так вони отримують саман – унікальну цеглу, будови з якої зберіглися і до сьогодення. Відкриття пористості як одного з головних способів зниження теплопровідності – велике досягнення в історії теплоізоляції.

Композиційні матеріали на основі очерету та корка

Наступний стрибок у розвитку ізоляційних матеріалів відбувається у часи промислової революції у XIX столітті. З’являються та широко використовуються у будівельних роботах чавун, скло, сталь, цемент. Стає очевидним, що без додаткового шару теплоізоляції вони швидко старіють і руйнуються через погодні умови. З тих пір вчені та інженери починають активно винаходити ізоляційні матеріали, спочатку з природної сировини, а потім – зі штучно створеної.

Панелі з очерету

У XIX столітті виробляють перші термоізоляційні панелі з очерету, корка, костриці льону. Їх головний мінус був у їх гігроскопічності – вони відмінно вбирали вологу та швидко руйнувались, втрачаючи свої властивості. Тому в кінці сторіччя та на початку ХХ століття з’являються композиційні матеріали. Панелі з очерету покривають бітумом, однак продукт не отримує широкого розповсюдження через високу займистість і низьку якість у цілому.

Реклама полотен із зостери (ліворуч)

Цікавий ще один з перших композиційних теплоізоляційних матеріалів – сендвіч-панелі із зостери. Висушену рослину розміщували між двох шарів високоміцного обгорткового паперу або азбесту.

Також для ізоляції використовували зовнішню частину кори дерев – корок, з якого виробляли панелі. Однак вони були занадто схильними до впливу цвілевих грибів і комах. Тоді з’являється продукт із подрібненого корка, вапна та глини.

Спінені полімери – революція на ринку теплоізоляції

На початку ХХ століття винаходять перші теплоізоляційні матеріали зі штучної сировини та виявляють їх переваги порівняно з панелями з природної сировини: вогне-, волого- та зносостійкість. У 1930-1940-х роках відбувається революція на ринку ізоляції – вчені відкривають властивості спіненого полістиролу та поліуретану.

Отіс Рей Макінтайр із Санта Клаусом, зробленим зі спіненого полістиролу

Перший у світі продукт з пінополістиролу в 1941 році виготовляє в США Отіс Рей Макінтайр – інженер-дослідник The Dow Chemical Company. За основу він взяв запатентований метод спінювання полістиролу шведських винахідників Карла Мунтерса та Джона Тандберга. Макінтайр взяв гранули полістиролу та нагрів їх до 200 С з використанням хлорметану в якості агенту, що спінює. У результаті він отримав полотно пінополістиролу з закритокомірчастою структурою. На підставі цих винаходів у 1950-1970-х роках з’явились нові матеріали зі спінених полімерів: пінополіуретан, пінополіетилен і пінополіестер.

Винахід спіненого каучуку

Винахідник спіненого каучуку Едвард Мерфі

Приблизно в один час з відкриттям пінополістиролу винаходять спінений каучук. У 1929 році британський вчений і працівник каучукової лабораторії компанії Dunlop Tires у Бірмінгемі Едвард Мерфі робить першу партію спіненого каучуку. Цікаво, що для цього він використовує звичайний кухонний міксер, яким збиває натуральний каучук. Винахід не вразив його колег, поки не став широко застосовуватися у безлічі сфер людської діяльності. У часи Другої світової війни на основі досліджень Мерфі створюють спінений синтетичний каучук із бутадієн-стирольної композиції.

За тисячоліття теплоізоляція пройшла шлях розвитку від природних матеріалів до створених у лабораторних умовах. Сьогодні 95% ринку теплоізоляційних матеріалів займають штучні матеріали, і лише 5% – натуральні. При цьому близько 50-55% від загального числа – це спінені полімери, розповсюджені завдяки своїм низьким показникам теплопровідності, високій водостійкості, пожежній безпеці, довговічності.

Останні новини