4. 13.2. Полистирольный пенопласт.

Полистирольный пенопласт – это материал в виде плит или полуцилиндров, состоящий из склеенных между собой гранул вспученного зернистого (бисерного) полистирола.

Плиты выпускают двух видов – с добавкой антипирена и без него. Плиты с добавкой антипирена не должны гореть в течение более 5 секунд после удаления источника огня.

Полуцилиндры выпускают только с добавкой антипирена.

Размеры плит, мм: длина 900…2000 (с интервалом 50мм), ширина 500…1200 (с интервалом 50мм), толщина 25, 33, 50, 100.

Полуцилиндры имеют длину 1000мм, внутренний диаметр 16…428мм при толщине стенки 50…90мм.

По средней плотности изделия подразделяют на марки 15, 25, 35 и 50 (кг/м³).

Сущность более простой, беспрессовой технологии полистирольного пенопласта состоит в том, что при нагревании выше 80⁰С полистирол переходит из стеклообразного в эластичное состояние, а изопентан-газообразователь, входящий в состав гранул полистирола, при температуре выше 28⁰С переходит из жидкого в газообразное состояние.

Под давлением газа размягченные гранулы полистирола увеличиваются в объеме в 10…20 раз. Степень увеличения объема гранул зависит от температуры и становится максимальной при 100⁰С.

Теплоносителем для разогрева служит вода, пар, горячий воздух.

Технология производства пенополистирола состоит из двух стадий (см.рис.): предварительное вспенивание, после которого материал сохраняет сыпучее состояние, и окончательное вспенивание в форме, при котором гранулы в замкнутом объеме склеиваются между собой.

Формирование изделий может производиться периодическим либо непрерывным способами.

Исходное сырье – бисерный полистирол поступает на склад в мешках или контейнерах, где хранится при температуре не ниже +10⁰С. с помощью пневмотранспорта полистирол поступает в расходный бункер, а затем – в предвспениватель.

Предварительное вспенивание (для снижения средней плотности изделий и сокращения продолжительности вспучивания в формах) производится паром в шнековых или барабанных аппаратах непрерывного действия при температуре до 100⁰С в течение 6…7мин.

С успензионный полистирол

П редварительное вспучивание

Выдержка и сушка вспученных гранул

З агрузка форм или формующих устройств

Окончательное вспучивание полистирола

О хлаждение изделий

Разрезка блоков на плиты

Складирование

После предварительного вспучивания гранулы охлаждаются и выдерживаются для выравнивания давления с окружающей средой не менее 16 часов с одновременным подсушиванием материала при температуре не выше 40⁰С.

После предварительного вспучивания средняя насыпная плотность гранул составляет около 15 кг/м³, поэтому для снижения плотности до 10 кг/м³ иногда применяют повторное вспучивание.

Окончательное вспучивание гранул производят как на оборудовании периодического действия – формы, автоклавы, так и на оборудовании непрерывного действия – карусельные установки, пакетировщики, конвейеры. Температура формования 95…105⁰С, время вспучивания 1…2 мин.

13.3. Пенополиуретан.

Пенополиуретан получают при взаимодействии гидроксилсодержащих полиэфиров с изоционатами в присутствии катализаторов, стабилизаторов пены и вспенивающих агентов.

В качестве вспенивающих агентов применяют легкокипящие жидкости, например, фреоны, которые в процессе реакции, проходящей с выделением большого количества тепла, вскипают и вспенивают полимерную массу.

При введении в композицию воды в результате ее взаимодействия с изоционатом выделяется СО₂, также вспучивающий смесь.

Для понижения горючести вводят фосфорсодержащие добавки.

В зависимости от модуля упругости пенополиуретаны могут быть эластичные (мягкие), полужесткие и жесткие. Эластичные поролон имеют напряжение сжатия при 10%-ной деформации менее 0,01 Мпа, жесткие – более 0,15Мпа, полужесткие занимают промежуточное положение. В строительстве в основном применяют жесткие пенополиуретаны, которые служат для изоляции ограждающих конструкций, низкотемпературного оборудования, трубопроводов.

Жесткие пенополиуретаны получают заливочным способом и способом напыления. Первый способ применяется, в основном, для производства изделий, второй – для монолитной теплоизоляции больших поверхностей на месте выполнения теплоизоляционных работ.

Выгодная особенность производства пенополиуретанов – способность вспениваться и отверждаться при комнатной температуре или при незначительном нагреве до 40…50⁰С.

Изделия в виде плит или фасонных изделий изготавливают на стационарных и непрерывных линиях. Подогретые до 20…25⁰С компоненты дозировочными насосами подаются в смесительную головку заливочной машины, где они в течение 3…5с перемешиваются. Смесь заливают на непрерывно движущуюся ленту конвейера или специальные формы. Чтобы пеноуретан не прилипал, ленту и формы выстилают бумагой (полиэтиленовой пленкой) или покрывают жировой смазкой.

Начало вспучивания наступает через 10…70с, время подъема пены составляет 75…240с. При непрерывном формовании отвержденная лента пенопласта разрезается на изделия с помощью дисковой пилы. Из формы или формовочного конвейера изделия извлекаются после охлаждения через 15…30мин. Объем композиции при вспенивании увеличивается в 10…20 раз.

Жесткие пеноуретаны характеризуются следующими основными свойствами: средняя плотность 35…80 кг/м³, предел прочности при сжатии 0,15…0,4 Мпа, водопоглащение за 24 часа 1…2,8% по объему, теплопроводность 0,025…0,042 вт/(м*⁰С), температура применения –160…180⁰С.