книги из ГПНТБ / Павлов В.А. Пенополистирол

Толщина слоя утеплителя составляет 15%, его масса — 0,9% от общей толщины и полной массы крыши, соот­ ветственно, а доля утеплителя в общем термическом соп­ ротивлении равна 84%•

Результаты испытаний подтвердили, что в условиях Москвы толщину слоя пенополистирола в крышах мож­ но уменьшить до 5—б см; при этом общее термическое сопротивление будет достаточно высоким — 2,0—2,2 м2-ч-град/ккал. Однако, уменьшая массу 1 м2 совмещен­ ных крыш, необходимо предусматривать конструктивные мероприятия по предохранению от перегрева воздуха по­ мещений, окрашивать поверхность крыши в светлые цвета, применять материалы с малым коэффициентом светопоглощения, предусматривать воздушные прослойки и т. д.

Учитывая, что масса слоя утеплителя из плит пено­ полистирола чрезвычайно мала — 1,0—3,0 кг/м2, несу­ щие конструкции крыши (плиты, балки, фермы) можно проектировать значительно меньших сечений с меньшим расходом стали и бетона 204.

Экономические расчеты показали 204 целесообраз­ ность применения отходов пенополистирола ПСБ для утепления совмещенных крыш. Стоимость 1 кг отходов пенополистирола с кажущейся плотностью 30—70 кг/м3

то время как стоимость 1 м2 пеностекла равна 6,0 руб. Таким образом, применяя пенополистирол при строи­ тельстве здания, которое имеет крышу общей площадью 1100 м2, удается сэкономить ~ 6 тыс. руб. и уменьшить массу крыши на 20 т. Еще одним преимуществом та-

180

181

кой совмещенной крыши является возможность приме­ нения в качестве утеплителя пенополистирола неболь­ шой прочности.

Пенополистирол ПСБ широко применяется в конст­ рукциях наружных стеновых панелей домов из тонко­ стенных кассетных панелей и виброкирпичных крупно­ панельных жилых домов. Это обусловлено низким тер­ мическим сопротивлением конструкций, утепленных пли­ тами из минеральной ваты, пеностеклом и т. д. В табл. VI. 1 показан расход материалов и стоимость несущих панелей продольных стен при строительстве типового жилого дома.

Строительные конструкции из пенополистирола мож­ но склеивать при помощи цементных, асбестоцементных и гипсовых растворов, холодной .или горячей битумных мастик, мастик марок ДВК-7П, ДВК-ЗН, поливинилацетатных эмульсий и т. д.

Применение пенополистирола ограничено его высо­ кой линейной усадкой при 70—90°С. Его можно пропа­ ривать вместе с бетоном, гипсобетоном и другими мате­ риалами, но это требует дополнительных устройств для терморегулирования, установки терморедукторов и т. д. При этом продолжительность твердения пропариваемого бетона несколько увеличивается. В табл. VI.2 приведе­ ны теплофизические показатели пенополистирола до и после термообработки, а в табл. VI.3 — результаты ис­

182

В табл. VI.4 показано, какие типы пенополистирола рекомендуются для применения в качестве теплоизоля­ ционного материала в строительной промышленности 205.

Т а б л и ц а VI.4. Пенополистирол, рекомендуемый в качестве теплоизоляционного материала при изготовлении

различных панелей

50 кгс/см3

Применение пенополистирола в холодильной технике

Пенополистирол применяется в холодильной технике в виде плит, оболочек для труб, профилированных де­ талей и готовых изделий при строительстве холодиль­

.183

ных помещений, витрин, морозильных установок, емко­ стей для глубокого холода, холодильников, вагонов-хо­ лодильников, емкостей для транспортировки сухого льда, складских помещений и т. д. Почти на всех предприя­ тиях холодильной техники и холодильных установках применяют для изоляции пенополистирол.

При применении пенополистирола в холодильной технике основным показателем является его коэффици­ ент теплопроводности. В сухом состоянии коэффициент теплопроводности пенополистирола очень высок 206' 207■209; и при 0°С составляет, как уже было сказано, 0,028 ккал/(м-ч-град). Поэтому при применении пенополи­ стирола 20ь толщина изоляционного слоя меньше, чем при использовании других материалов, приблизительно на 20—30%- Толщина изоляционного слоя тем больше, чем ниже рабочая температура изолируемого помеще­ ния. Практика показала, что стоимость изоляции и расходы по эксплуатации холодильной установки наи­ более низки при толщине слоя изоляции 5 см на каж­ дые 10° С разности внутренней и внешней температу­ ры210. Рекомендуемые толщины изоляционного слоя210

Все изоляционные материалы постепенно впитывают влагу, что оказывает сильное влияние на эффективность изоляции. Поэтому конструкции стен, перекрытий по­ мещений и емкостей должны быть выполнены таким образом, чтобы изоляция в течение длительного време-

184

ии оставалась сухой. Разность температур на внутрен­ ней и внешней поверхностях стен помещения обусловли­ вает постоянный приток влажного воздуха. Для изоля­ ционных материалов с высоким сопротивлением диффу­ зии водяных паров этот приток невелик и им можно пренебречь, особенно тогда, когда водяные пары высту­ пают на холодной стороне установки и конденсируются. Если выделение'влаги на холодной стороне затруднено (стенные покрытия, плотная цементная штукатурка), то внешнюю сторону необходимо изолировать от проникно­ вения влаги защитным влагонепроницаемым слоем. Для этой цели применяют материалы с очень высоким коэф­ фициентом диффузионного сопротивления, например алюминиевую фольгу, расплавы и эмульсию битума, смоляную замазку (каменноугольная смола в смеси с пробковой мукой):

185

Т а б л и ц а VI.6. Характеристика изоляции из [пенополистирола

диффузионного сопротивления и низким показателем максимального водопоглощения — даже в жестких ус­ ловиях эксплуатации происходит лишь незначительное повышение теплопроводности. Поэтому иногда при ис­ пользовании комбинированной изоляции холодильных помещений можно не делать влагозащитного покрытия, но правильнее все-таки покрывать теплую сторону вла­ гозащитным слоем. Так, например213, в емкостях (d — = 190 мм, /і= 370 мм, толщина стенки 40 мм), изолиро­ ванных изнутри пенополистиролом и наполненных су­ хим льдом2І3, наблюдались следующие значения поте­ ри массы при 16—20°С.

Хорошие показатели полученьі при использовании пе­ нополистирола в качестве изоляционного материала в рефрижераторах. В таких рефрижераторах хранилища, холодильные установки, морозильные помещения, уста­ новки для помола рыбы, консервные фабрики, варочные цеха, машинные и другие помещения находятся в непо­ средственной близости друг от друга. Поэтому хорошая

186

теплоизоляция является обязательным условием для нормальной работы.

Теплоизоляционный материал для морозильных ка­ мер должен быть достаточно плотным и иметь малую кажущуюся плотность при достаточной прочности. Коэф­ фициент теплопроводности должен равняться 0,035 ккал/

и снаружи -J—25°С. Всем этим требованиям отвечает пе­ нополистирол. Данные об экономической эффективности замены в холодильной технике экспанзита и мипоры пенополистиролом приведены в табл. VI.7.

Применение пенополистирола

влитейном производстве

Впоследние годы большое промышленное примене­ ние получило литье по газифицируемым моделям из пе­ нополистирола 215~220. Сущность метода заключается в следующем. Модель с литниковой системой, изготовлен­ ную из пенополистирола, способного газифицироваться, помещают в опоку-контейнер на слой формовочной сме­ си или сухого кварцевого песка (без связующих). Опо­ ку полностью засыпают сухим песком или формовочной смесьіо. При заливке формы металлом модель из пено­ полистирола газифицируется, освобождая полость фор­

187

мы для расплавленного металла. Полученная таким об­ разом отливка точно соответствует конфигурации моде­ ли. Особенностью литья по газифицируемым моделям является то, что модель из пенополистирола не извле­ кается из неразъемной формы. Это — основное преиму­ щество данного способа. Кроме того, при литье по га­ зифицируемым моделям исключается смещение полуформ и стержней, повышается точность отливки, отпада­ ет необходимость применения отъемных частей моделей, литейных уклонов, припусков на механическую обработ­ ку и т. д. По газифицируемым моделям получают отлив­ ки из стали, чугуна, алюминиевых и медных сплавов при индивидуальном и серийном производстве.

Опыт освоения производства отливок по газифицируе­ мым моделям из пенополистирола позволяет сформули­ ровать некоторые требования к пенополистиролу как модельному материалу221:

пенополистирол при минимальной кажущейся плот­ ности должен обладать достаточной прочностью, для того чтобы сохранять размеры и конфигурацию моде­ лей в процессе их изготовления, хранения и формовки; модели, изготовленные из пенополистирола, должны

иметь хорошее качество поверхности; усадка пенополистирола на всех стадиях технологи­

ческого процесса изготовления моделей и их формовки должна быть минимальной и стабильной;

пенополистирол должен хорошо обрабатываться ре­ занием;

пенополистирол должен точно воспроизводить конфи­ гурацию рабочих полостей прессформ, не прилипать к поверхности и не взаимодействовать с материалом прессформ;

технологические свойства пенополистирола не долж­ ны ухудшаться при его хранении;

температура газификации пенополистирола должна быть ниже температуры заливаемого металла;

скорость газификации пенополистирола должна быть достаточной для того, чтобы расплавленный металл до кристаллизации мог заполнить полость формы;

при взаимодействии с жидким металлом пенополи­ стирол должен разлагаться с выделением минимального количества газообразных продуктов;

І88

зольность пенополистирола должна быть незначи­ тельной;

пенополистирол должен быстро растворяться или вы­ жигаться, если по технологическому процессу предусмо­ трено предварительное удаление модели из полости фор­ мы;

пенополистирол должен иметь низкую стоимость.

Рис. VI. 1. Зависимость выхода газа ( а ) и жидких про­ дуктов ( б ) при деструкции пенополистирола от темпе­ ратуры и кажущейся плотности (цифры на кривых — кажущаяся плотность в г/см3).

Пенополистирол ПСБ, применяемый в основном для теплоизоляции и упаковки изделия, не отвечает полно­ стью этим требованиям. Неоднородность структуры это­ го материала затрудняет изготовление моделей с чис­ той поверхностью; вследствие большой кажущейся плот­ ности пенополистирола при взаимодействии расплавлен­ ного металла с моделью повышается газовыделение и увеличивается содержание негазифицируемого остатка, что вызывает возникновение дефектов на отливках. По­ этому необходимы специальные марки пенополистирола для литейного производства.

При контакте с жидким металлом в пёнополистирбле протекают деструкционные процессы, сопровождающие' ся выделением газа и жидких продуктов (рис. VI.1 и VI.2). При деструкции пенополистирола при 700°С газ

189