2.15 Пенопласты

Пенопласты — это газонаполненные пластмассы, представляю­щие собой систему замкнутых или сообщающихся между собой ячеек, стенки которых состоят из твердой пластмассы, а внутрен­ние полости заполнены газом. Их отличительные особенности — небольшая плотность (от 10 до 200 кг/м³), низкая теплопровод­ность и достаточная для них прочность. Сочетание этих свойств позволяет эффективно использовать пенопласты плотностью 30— 100 кг/м³ в трехслойных панелях в качестве среднего слоя, выпол­няющего одновременно несущие и теплоизоляционные функции.

Для изготовления пенопластов могут использоваться термо­пластичные и термореактивные полимеры. На основе термопластов наибольшее распространение получили пенопласты полистирольные (ПС-1, ПС-4, ПСБ) и поливинилхлоридные (ПХВ-1), а на ос­нове термореактивных смол — феноло-формальдегидные (ФЛ-1, ФРП-1) и полиуретановые (ПУ-101).

В зависимости от технологии изготовления различают пено­пласты прессовые и беспрессовые.

При изготовлении прессовых пенопластов требуется оборудо­вание, обеспечивающее высокое давление (до 15 МПа). Размеры готового блока пенопласта, как правило, не превышают 2001307 см. По прессовой технологии получают пенопласты на основе термопластичных смол, например ПС-1, ПС-4, ПХВ-1.

Беспрессовая технология имеет много вариантов, объединенных одной общей особенностью — отсутствием высокого давления при формовании изделия из пенопласта. Другими достоинствами бес­прессового метода являются: возможность изготовления изделия сложной конфигурации и больших размеров (например, целого блока для среднего слоя панели); меньшая, чем при прессовой технологии, стоимость; возможность вспенивания термореактив­ных смол, на основе которых получают более теплостойкие пено­пласты. Вместе с тем беспрессовые пенопласты менее проч­ны, чем прессовые.

Для строительных конст­рукций представляет интерес беспрессовый полистирольный пенопласт, вспениваемый из за­ранее изготовленных гранул (шариков).

Не менее эффективной яв­ляется технология заливочных пенопластов, к которым отно­сятся пенопласты ФРП-1 и ПУ-101. Процесс изготовления состоит в том, что в требуемый объём (например, в полость трех­слойной панели) заливают смесь двух компонентов, которые, всту­пая в реакцию, вспениваются. Химическая реакция идет с выделе­нием тепла, способствующего отверждению вспененной термореак­тивной смолы.

Механические свойства пенопластов зависят от вида полимера, технологии вспенивания и плотности. Чем выше плотность пенопласта, тем больше его прочность, модуль уп­ругости и модуль сдвига.

По сравнению с другими конструкционными пластмассами ме­ханические характеристики пенопластов невелики — прочность при сжатии 0,2— 1,1 МПа (2—11 кгс/см²), при сдвиге 0,15—0,7 МПа (1,5—7 кгс/см²). Однако особенность работы этих материалов в конструкции такова, что этого оказывается достаточно для выполнения пенопластом отведенных ему несущих функций. При этом в зависимости от конструкционных требований использу­ют пенопласт соответствующей плотности и марки. Так как плот­ность пенопласта по толщине изделия неодинакова — в средней части пенопласт имеет меньшую плотность, а ближе к поверхности плотность материала выше (рис. 2.17), то вслед за плотностью изменяются по толщине и механические свойства пенопласта.

Теплостойкость пенопластов зависит от типа полимера. Тепло­стойкость пенопластов на основе термопластов составляет 60— 70° С, на основе термореактивных смол — 100 —130°С. С повышени­ем температуры снижаются механические показатели пенопластов (особенно у пенопластов из термопластичных полимеров) и не­сколько возрастает теплопроводность. Возгораемость пенопластов зависит от природы полимера и введенных в материал добавок. Так, пенопласты ПСБ-С и ФРП-1 являются трудносгораемыми, самозатухающими.

Рис. 2.17 Изменение плотности пеноплас­та по толщине блока