ПОЛИМЕРНЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ПОЛУЧЕНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА БЕСПРЕССОВЫМ МЕТОДОМ

Впервые беспрессовый метод получения пенополисти - рола был разработан в 1951 г. фирмой «BASF» (ФРГ). За сравнительно короткое время этот метод широко рас­пространился почти во всех промышленио развитых странах благодаря простоте аппаратурного оформления технологической схемы. Кроме того, вспенивание от­дельных гранул имеет ряд преимуществ перед вспенива­нием большого блока: из гранул можно изготовлять из­делия очень сложной конфигурации, что невозможно сделать из блока; ввиду плохой теплопроводности поли­стирола отдельные гранулы можно вспенивать в 5— 10 раз быстрее; при вспенивании блока поверхностные слои пенопласта подвергаются воздействию тепла более длительное время, чем внутренние, что ведет к разрывам стенок элементарных ячеек поверхностных слоев и нару­шению структуры материала [10, 12].

В СССР этот способ получил широкое распростране­нно п 1958 1959 гг., копа."Пешни радским IIIП Mill раз­работал технологию получения суспензионного полисти­рола и организовал его промышленный выпуск на Кус ковском химическом заводе. В 1961 г. этот институт раз­работал способ получения самозатухающего суспензи­онного полистирола. В 1965 г. суспензионный полистирол начали выпускать на Горловском азотнотуковом комби­нате, а в последующие годы и на других предприятиях.

Для строительных целей пеиополистирол, получаемый беспрессовым методом, начали выпускать с 1959 г. на мытищинском комбинате «Стройпластмасс». В настоящее время он выпускается на ряде заводов (Минском, Киль - динском, Гаргждайском, Костеревском и др.). Уровень его производства в 1970 г. доведен до 415 тыс. ж3 в год.

Сырьем для производства пенополистирола беспрес­совым методом ПСБ является суспензионный (бисер­ный) полистирол, который получают суспензионной по­лимеризацией стирола в присутствии изопентана [32].

С 1963 г. в СССР выпускается суспензионный поли­стирол с пониженной горючестью (самозатухающий). Горючесть полистирола, а следовательно, и пенопласта на его основе снижается при введении в стирол 4—5% тетрабромпараксилола.

Свойства гранул определяются молекулярным весом полистирола, содержанием в них незаполимеризовавше - гося стирола и изопентана, а также их гранулометриче­ским составом. Молекулярный вес (не менее 35 000) оп­ределяет прочностные и реологические свойства полиме­ра. От содержания остаточного мономера зависит тепло­стойкость и долговечность материала. Содержание изо­пентана и гранулометрический состав гранул влияют на объемный вес получаемого материала.

Суспензионный полистирол для вспенивания должен отвечать требованиям МРТУ 6-05-959-66 и МРТУ 6-05-1019-66 (самозатухающий) (табл. 16).

Размер гранул суспензионного полистирола колеблет­ся в пределах 0,5—3 мм. Молекулярный вес суспензион­ного полистирола, который определяется по относитель­ной. вязкости, должен находиться в пределах 35 000— 45 000. При меньшем молекулярном весе гранулы сли­паются при предварительном вспенивании, а при боль­шем — вспениваются недостаточно вследствие высокой температуры размягчепня [35].

Сущность процесса получения пенополистирола бес­прессовым методом (ПСБ) заключается в том, что под
влиянием нагрева выше 80°С полистирол переходит из стеклообразного состояния в вязко-текучее, а изопентан при температу-ре выше 28°С вскипает и давлением паров вспенивает гранулу полистирола [71].

ТАБЛИЦА 1С ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПОЛИСТИРОЛУ

Показатели

Суспензионный

Внешний впд.......................................................

Влажность в %, не Более.......

Содержание в %

Мономера, не более..................................

Порообразователя, не Менее.... Относительная вязкость, не менее. . . Дисперсность (ociaroit после просева на

Не MiMici-

Сиге по ГОСТ.>>М

С сеткон № 1 ..........................................

З • № О, Г)...........................................

Ласыпная масса1 в г]я, по более. . . Слппаомоеть грану л по классам 0. 1,2,.'}

Самозатухаю щий

Внешний вид.......................................................

Влажность в %, не более.................................

Содержание в %:

Мономера, не более...................................

Пороо(>разователя, не менее. . . Относительная вязкость, не менее. . . Дисперсность (остаток после просева на сите по ГОСТ 35S4 Г>.'3) в %, не менее:

С сеткой № 1 ..............................................

» » № 0,5.....................................................

Насыпная масса в г/л, не Более.... Слипаемость гранул по классам 0, 1, 2, 3 Время самозатухания2 в сек, не более. Потери массы в %, не более. . .

Бесцветные гранулы 1

0,25 I 0,4 4,5

1,6

45

Факультативно 20 | 20 I 35 I 50 0 III 2-3

Мутноватые гранулы

0,25 | 0,4 | 0,4 4

1,5

1 Навеску полистирола (4 t) помещают и капроновый ковш, ко­торый выдерживают и течение 10 мин при 97—98°С в водяной бане. Затем вспененные гранулы подсушивают на но. щухе, помещают в мерный цилиндр и определяют насыпную массу.

2 Время самозатухания 11СБ-С определяют па образцах разме­ром 140Х30ХЮ мм. Образец иносят н пламя и иыдержнвают о те­чение 5 сек, а затем фиксируют время, и течение которого на образ­це сохраняется пламя после удаления огня.

Основным фактором, позволяющим получить пепопо - листирол беснреосовым методом, является способность гранул такого i пдрофобпого материала, как полистирол.

Свариваться друг с другом в присутствии. воды при срав­нительно низких температурах — 90—100°С.

Технологический процесс производства пенополистн - рола ПСБ состоит из следующих операций:

1) предварительное вспенивание гранул (первичное вспенивание);

2) сушка вспененных гранул (при необходимости);

3) выдержка гранул;

4) спекание* или формование изделий (вторичное вспенивание);

5) охлаждение отформованных изделий или блоков;

6) - резка блоков на плиты или изделия требуемых размеров.

Характерной особенностью технологии производства пснополистирола беспрессовым методом является двух- стадийный процесс вспенивания.

При первичном вспенивании в гранулах образуются равномерно распределенные ячейки, заполненные пара­ми изопенташа, имеющие форму многогранников. Размер ячеек 50—150 мк. Толщина стенок ячеек не превышает нескольких микрон, что сравнимо с размерами молекулы

П

Полистирола (~100А), которые в сгенках ячеек находят­ся в ориентированном состоянии, образуя анизотропные пленки, что повышает агрегативную устойчивость вспе­ненной гранулы. Первичное вспенивание характеризует­ся коэффициентом предварительного вспенивания К, ко­торый определяется соотношением объема вспененных Vi и исходных V0 гранул:

Величина К подбирается в каждом отдельном случае так, чтобы обеспечить заполнение вспененными гранула­ми всего объема формы и получить пенопласт заданно­го объемного веса [32]. Значение К зависит от молеку­лярного веса, гранулометрического состава и содержа­ния изопеитана в суспензионном полистироле, а также ■от температуры и продолжительности его вспенивания.

Исходные гранулы суспензионного полистирола име­ют насыпной вес 450—550 кг/м3. а после предваритель­ного вспенивания 15—100 кг/м5. Для каждой партии сус­пензионного полистирола имеется оптимальное время вспенивания при определенной температуре, при котором устанавливается равновесие между парциальным чаиле нием внутри гранулы и внешним давлением. Более дли­тельное время вспенивания ведет к разрушению гранул, образованию пористой структуры и повышению объем­ного веса.

Гранулы расширяются при нагрева пни за счет давле­ния паров изопентана только в начальный период, а за­тем на вспенивание большое влияние оказывает диффу­зия паров воды в образовавшиеся ячейки [322J.

Водяные пары обладают значительной проницаемо­стью через пленки полистирола: например, при нормаль­ной температуре проницаемость водяных паров в 4100 раз превосходит проницаемость азота. При повы­шении температуры проницаемость несколько снижает­ся, но продолжает оставаться значительной. Поэтому по сравнению с диффузией паров изопентана из ячейки проникание пара внутрь ячейки более интенсивно. В этом случае стенку ячейки можно рассматривать как полупроницаемую перегородку. Поэтому диффузия во­дяного пара способствует дальнейшему расширению гра­нул. Предполагается, что 50% расширения гранулы происходит за счет проникания водяного пара [322].

На процесс предварительного вспенивания гранул кро­ме температуры и продолжительности влияет еще и дав­ление. При повышенном давлении при предварительном вспенивании замедляется скорость вспенивания гранул и снижается их объемный вес, и наоборот, в вакууме мож­но получать гранулы с наиболее низким объемным ве­сом. Поэтому предварительное вспенивание при повы­шенном давлении не проводится.

Снизить объемный вес вспененных гранул, как пока­зали исследования, проведенные авторами в МИСИ им. В. В. Куйбышева, можно также вводя в воду при вспенивании поверхностно-активные вещества (ПАВ) или увлажняя гранулы раствором ПАВ, если в качестве теплоносителя применяется пар или вспенивание ведет­ся токами высокой частоты. Как показали исследования, .в качестве ПАВ следует применять гидрофильные веще­ства, например с. с. б.—сульфитно-спиртовую барду. Для каждого ПАВ существует своп оптимальная кон­центрация, при которой объем гранул увеличивается максимально. Например, для с. с.б. эта концентрация па - хочнтся п и ре nvtax 0 При мой концентраций обь ем неш'нешшч ipaiiv. u уиелнчшисг> ч мл 11% (рис.11)
при вспенивании их в горячей воде. Кроме того, грану­лы, вспененные в присутствии ПАВ, обладают большей агрегативной устойчивостью, что можно объяснить, оче­видно, улучшением условий ориентации молекул поли­стирола на поверхности гранул и снижением диффузии паров изопентаиа. Это приво­дит к улучшению физико-ме­ханических свойств неноиоли - стнрола.

Цель предварительного вспенивания заключается в том, чтобы снизить количество вводимого в полистирол изо­пентаиа. Исследования [35] показали, что для создания нужного давления газа и по­лучения вполне оформившего­ся изделия с объемным весом 20—30 кг/м3 необходимо 10— 12% изопентана. Фактически же в гранулах полистирола содержится 4—4,5% изопентана. Необходимое давление газа при окончательном вспенивании достигается тем, что во время выдержки (6—24 ч) сухих гранул после предварительного вспенивания атмосферный воздух за­сасывается в гранулы, в которых образовался вакуум при конденсации изопентана.

Если гранулы имеют большую влажность (более 25%), их перед выдерживанием желательно подсуши­вать, потому что при охлаждении гранул в ячейках кон­денсируются пары изопентана и воды, в результате чего образуется вакуум. Необходимо, чтобы воздух проник внутрь ячейки и давление внутри гранулы сравнялось с атмосферным. Пленки воды на поверхности гранул уве­личивают продолжительность выдержки гранул. Однако они могут быть затянуты вакуумом внутрь ячеек и при окончательном вспенивании (формовании) изделия вла­га будет конденсироваться в момент остывания изделий, когда полистирол будет находиться еще в вязко-текучем состоянии. Это вызовет деформацию гранулы, и изделие получится мятым, недооформнвшнмея. Сушку желатель­но вести при температуре не более 40°С.

Гранулы выдерживают при температурах не выше 22 28°С, так как диффузия изопентана из ячеек грану
лы интенсифицируется с повышением температуры. Про­должительность выдержки зависит от объемного насып­ного веса гранул и составляет при 20—30 кгмг пример­но 6—24 ч. Снижение насыпного веса вызывает увели­чение срока выдержки.

Для формования изделия вспененные гранулы поме­щают в форму, где они занимают 60—70% ее объема. Остальной объем приходится на меж гранульное прост­ранство. При вторичном нагревании полистирол опять размягчается н переходит в вязко-текучее состояние В ячейках гранул создается парциальное давление паров изопентана, воды и воздуха, в результате чего гранулы увеличиваются в объеме.

Увеличение объема гранул ветет к полному заполне­нию объема формы. Гранулы, уплотняясь деформируют­ся и превращаются п многогранники. В местах контакта отдельные гранулы свариваются (сплавляются), в ре зультате чего образуется монолитное изделие.

Во время вторичного вспенивания стенки формы ис­пытывают давление, величина которого в основном зави­сит от объемного веса пенопласта

Р = а + Ру«. (42)

Где Р величина. давления разливаемого при формовании в Кгс! см- 'о — объемный пес пенопласта в г}см а н р—коэффи­циенты. зависящие от объемного леса пенопласта и свойств иг хотиого материала: в интервале. 20—100 кг[м3 а» 1.1, а P«6,3 [32)

Кривая давления, оказываемого вспенивающей мас­сой гранул па стенки формы, в зависимости от времени вторичного вспенивания имеет резко выраженный макси­мум. По достижении этого максимального давления можно фиксировать время окончания процесса формо­вания. Следует отметить, что своевременное окончание процесса формования решающим образом влияет на ка­чество пспополистнрола. При преждевременном оконча­нии гранулы недовспеннваются. плохо сплавляются. При излишнем времени формования ячейки гранул разруша­ются и возникают усадочные явления. В обоих случаях наблюдается резкое снижение механических показате­лей и качества изделия [19. 32"].

При охлаждении пенопласта после окончательного вспенивания в ячейках гранул, так же как и при охлаж­дении после предварительного вспенивания, создается n. iKVVM Остом иеппп. пп.! толж. ш сопротивляться раз пит uii. Ti'iiiiii и мишках и itmoi |м"риог<> (о ivjs пор, по

10Г> Ка воздух не заполнит ячейки. Поэтому полученные из делия из пенополистирола постепенно охлаждают в фор­мах до температуры 40—50'С, после чею их извлекаю г.

Полученные изделия желательно подсушивать, тик как затянутая вакуумом в ячейки гранул влага будет повышать объемный вес и снижать коэффициент тепло­проводности материала.

Получить изделия из пенополистирола L оиье. миым несом более 10 кг/м3 можно одностадийным способом, так как давление паров изопентана и воды становится достаточным для заполнения материалом всего объема формы, его уплотнения и склеивания.

Технология получения. Производство пенополистиро Ла в СССР организовано по описанной технологическом схеме, которая предусматривает двухстадийную тепло­Вую обработку суспензионного иолиС1ирола. Организация производства на различных предприятиях различается конструкциями применяемого оОорудования. Ьыоор обо­рудования определяется в основном требуемой конфиг) - рацией и объемным весом изделий, получаемых из пено­полистирола. Кроме того, пенополистирол можно нзю - товлять непосредственно в строительных конструкциях.

Предварительное вспенивание ведут при помощи ю - рячей воды, пара, воздуха или токов высокой часю ты, иа! ревая бисерный полистирол до У0 121ГС. При J том объем гранул увеличивается в 10—30 раз в зависи­мости от свойств исходною суспензионного полиежрола.

Для этой операции используют различные виды всиеии - вателей периодического и непрерывного действия с раз­личными теплоносителями. Выбор теплоносителя и кон­струкции в-спенивателя определяется обьемом производ­ства пенополистирола [32J: при небольших объемах бо­лее рационально вести предварительное вспенивание в периодических вспенивателях при помощи горячей воды, так как в этом случае оборудование весьма несложно. При вспенивании горячим воздухом отпадает необходи­мость сушки и выдержки гранул, но низкий коэффициент теплопередачи затрудняет эффективное проведение про­цесса, что приводит к неравномерному вспениванию гра­нул.

При значительных объемах производства пенополи­стирола наиболее выгодно применять водяной пар, кото­рый позволяет автоматизировать процесс предваритель­ною вспенивания. При этом гранулы увлажняются ис-
значительно и необходимость их сушки отпадает. Этот метод получил наибольшее распространение.

Процесс предварительного вспенивания ускоряется в поле токов высокой частоты. Недостатком этого метода является низкое значение тангенса угла потерь сухих гранул полистирола. Поэтому необходимость увлажне-

> V ■ '''"

Збуннер Хоанигиии

RNliijJ

Рис. 32. Схема механического испеннпанпи

Ния гранул и их последующей сушки делает этот метод нецелесообразным [32].

К периодическим вспенивателям относятся водяные ванны, куда бисерный полистирол загружают из расчета около 500 г на 1 м2 поверхности ванны. Вспенивание ве­дут при 95—98°С в течение 2—5 мин. Имеются также периодические вспениватели, например, конструкции ЦНИИСК [32], представляющие собой вертикальные круглые резервуары из стали, снабженные мешалкой. Теплоносителем служит вода, подогреваемая паром. Гра­нулы загружают вручную или через механические за­слонки. На паровой линии установлен автоматический клапан, сблокированный с реле времени. С помощью реле задают режим предварительного вспенивания в за­висимости от качества гранул и требуемого объемного веса пенопласта. Процесс контролируют визуально через смотровое стекло.

К непрерывным вспенивателям относятся механиче­ские, шнековые, барабанные, У11В и др. Механический вспеииватель (рис. 32) представляет собой прямоуголь­ный бак 1, обогреваемый паром через барботер 2, про­ложенный по днищу бака. В верхней части бака помещен металлический шпек 3, служащий для удаления вспенен­ных гранул.

Бисерный полистирол загружают в бак для всиспп - паппи нп бункера I через дозатор 5 в раструб 6. П.; Ho­

Les
Следнего гранулы выталкиваются в подогретую до 90— 95°С воду нагретым до 70—80°С воздухом, подаваемым вентилятором. Всплывшие гранулы разрыхляются лопа­стной мешалкой, захватываются шнеком 3, поступают в люк 7 и на сетку для стока воды [35].

Шнековый вспениватель конструкции мытищинского комбината «Стройпластмасе» (рис. 33) представляет со

Бой трубу диаметром 200 мм, внутри которой суспензи­онный полистирол с помощью шнека движется с опре­деленной скоростью от загрузочного отверстия до выхо­да. Трубчатый корпус шнека имеет паровую рубашку, куда поступает пар под давлением 0,9—1,1 атм. Через отверстия в корпусе пар поступает внутрь канала вспе - иивателя, благодаря чему там создается температура 95—102°С. Время прохождения суспензионного полисти­рола, в зависимости от свойств, устанавливается в 1—2 мин, благодаря чему гранулы вспениваются и вы­ходят из вспенивателя с 16—20%-ной (по весу) влаж­ностью. Производительность шнекового вспенивателя со­ставляет 1—2,5 м?!ч. Мощность электродвигателя 4,5 кет.

Разработана также конструкция шнекового вспенива­теля, в котором гранулы вспениваются при помощи воды с температурой 90—95°С. Мощность электродвигателя 1 кет, производительность 90—110 кг/ч при полном цик­ле работы 6 мин [47, 71].

Барабанный вспениватель конструкции проектного института Гипростройматериалы предусматривает вспе­нивание бисерного полистирола паром под давлением 0.7 0,9 итм. подаваемым но вращающийся барабан 1»исср поступает через ячейковый дозатор и с помощью пара вдувается во вращающийся барабан через. паровой эжектор. Время вспенивания в зависимости от заданно­го объемного веса вспененных гранул составляет 3—6 мин и регулируется скоростью вращения барабана при помощи вариатора скоростей. Производительность пспсиивателя — 4,5 5,5 л/3/'', расход пара—150 кг/ч. Из барабанного вснспивателя гранулы выходят с влаж­ностью 30—50% [47, 71].

В установке для предварительного вспенивания мар­ки УПВ-1, разработанной ленинградским проектным ин­ститутом № 1, предварительное вспенивание суспензи­онного полистирола ведут в турбулентном потоке воды. Такое движение воды создается воздухом, подаваемым компрессором. Водп нагревается при помощи паровых регистров. Производительность УПВ-1 —65 кг/ч, расход пара на вспенивание— 22—43 кг/ч; воздуха — 42— 84 м3/ч воды — 0,7 м3/ч. Установка предварительного вспенивания УПВ-2 предусматривает вспенивание сус­пензионного полистирола при помощи паровоздушной смеси [10, 71].

Вспененные гранулы сушат обычно при помощи воз­духа с температурой 40—60°С >во время транспортирова­ния гранул. в бункере вылеживания. Применяют также пневматические сушилки.

Выдерживают гранулы в бункерах в течение 6—24 ч И более. Максимальный срок выдержки вспененных гра­нул— не более 14 суток: при большем времени .выдержи­вания изопентан улетучивается и способность гранул к вспениванию снижается.

Вторичное вспенивание (формование изделия), в за­висимости от требуемой конфигурации и объемного веса изделий из пенополистирола, можно вести на различ­ном оборудовании периодического и непрерывного дейст­вия, с использованием различных теплоносителей. Вы­бор того или иного способа формования изделия, как и при предварительном вспенивании, определяется необхо­димым объемом производства и имеющимися энергети­ческими ресурсами.

К формовочным агрегатам периодического действия следует отнести переносные и стационарные формы раз­личных конструкций Переносные формы, обычно не­большого размера (например, 900Х650ХЮ0 мм), изго - гоплиют in иержашчощеп стали или алюминия с плот но шкрыплющпмиси Крышками Формы имеют перфп

По

Рацию Для выхода воздуха и воды. Вторичное вспенива­ние гранул в переносных перфорированных формах ве­дут в горячей воде или в среде пара.

Некоторые конструкции форм имеют ложное днище, куда подается острый пар для вторичного вспенивания. Параметры вторичного вспенивания в переносных фор­мах приведены в табл. 17.

При использовании для вторичного вспенивания то­ков высокой частоты применяют деревянные или другие токонепроводящие формы. При формовании изделия в форму закладывают предварительно вспененные грану­лы полистирола с влажностью 30—50%. Заполненную форму помещают в поле токов высокой частоты. Ввиду низкой диэлектрической проницаемости полистирола, основная часть энергии идет на разогрев воды до кипе­ния. Образовавшиеся пары воды нагревают гранулы, в результате чего происходит их вспенивание и склеивание. После испарения основного количества воды показа­тель диэлектрических потерь (tgЈ) системы сильно сни­жается и в результате уменьшается потребляемая мощ­ность. Можно считать, что процесс вторичного вспени­вания на этом заканчивается.

Стационарные формы позволяют получать блоки зна­чительных размеров. Они оборудуются обычно гидрав­лическими затворами для смыкания и раскрытия стенок формы и выталкивателями. Материал прогревают обыч­но перегретым паром, охлаждают — водой. Некоторые конструкции стационарных форм имеют пустотообра - зователи, которые могут располагаться как в продоль­ном, так и в поперечном направлении. Эти формы позво­ляют изготовлять пустотелые блоки из пенополисти­рола.

Пустотообразователи представляют собой металли­ческие перфорированные трубки различного сечения, по которым водяной пар подается в массу гранул.

При изготовлении трехслойных панелей в стационар - пых формах во время вторичного вспенивания происхо­дит одновременно приформование пенополистирола к листам обшивок и обрамление панели [32].

Формы конструкций Гипропласта позволяют полу­чать одновременно четыре блока размером 1000X750 X XI86 мм. Материал прогревают паром под давлением 1,6—1,7 атм. Охлаждают изделия водой. Общий цикл формования блоком составляет 30 мип

In

Поступает пар с давлением около 4 атм. Расстояния меж­ду инъекторами подобраны таким образом, чтобы посту­пающий пар равномерно прогревал всю толщу пенопо­листирола. Автоматическое устройство регулирует время выдержки инъекторов и приводит в действие гидравли­ческие домкраты, раздвигающие стенки камеры. При этом газовая фаза в пенопласте адиабатически расши­ряется, что вызывает очень быстрое охлаждение блока по всему объему одновременно. Затем следует подпрес - совка вспененного материала. После извлечения инъекто­ров образовавшиеся отверстия заплывают под действием внутреннего давления, развиваемого пенопластом. Рабо­та установки автоматизирована.

Время вспенивания и спекания блока 60—120 сек. Полный технологический цикл изготовления блока со­ставляет 10 мин: засыпка навески предварительно всне - пенных гранул полистирола в форму после первичного вспенивания — 2 мин подача пара через инъекторы в форму по всей массе материала (формование) —2 мин; Охлаждение при адиабатическом расширении 3 мии; Подпрессовка изделий 1 мин открывание формы и из­влечение изделия I мин Производительность агрегатi 3 к1'/Ч (шесп. блоков рашером 10(ЮЧ Ю()0Г>0 1/1/) При полной автоматизации процесса возможно сокращение цикла до 5 мин [10, 12, 38, 71].

Формы конструкции Центрального научно-исследова­тельскою института строительных конструкции (Ц1ШИСК.) позволяют изготовлять блоки размером 1920Х1460Х(142—182) мм. Они имеют ииъекторы для ввода пара и пустотообразователи; вибростол для виб­рирования формы при загрузке; нагреваемые верхние и нижние плиты, которые создают противодействие пено­пласту при вспенивании, и агрегат для извлечения пу - стотообразователей и инъекторов. Процесс формования блоков состоит из следующих операций: засыпки перво­го слоя гранул и вставки нижнего ряда инъекторов; за­сыпки второго слоя гранул и вставки пустотообразова - телен; дальнейшей засыпки гранул и вставки верхних инъекторов с последующей досыпкой последного слоя пенополистирола. При этом ведут непрерывное вибри­рование формы. Форма прогревается паром, а затем ох­лаждается водой. После охлаждения ннъекторы и пусто­тообразователи извлекаются и готовый блок пенополи­стирола выталкивается из формы. Производительность установки 6—12 болоков в 1 ч.

К формовочным агрегатам для вторичного вспенива­ния непрерывного действия относятся конвейерные линии, карусельные машины, установки по получению пенополистирола непрерывным методом горизонтально­го и вертикального типа и др.

Конвейерная линия состоит из форм, движущихся по замкнутой линии. Непрерывное формование ведут в не­сколько стадий: загрузка вспененных гранул в форму, замыкание формы, тепловая обработка в пропарочной камере, остывание, размыкание формы и извлечение из­делия [10].

Карусельная машина конструкции инсгит>та Гипро- стройматериалы представляет собой круглый стол, на ко­тором размещается шесть форм (рис. 35). Время пово­рота стола на 60°, т. с. на одну форму, составляет 10 сек. Операции загрузки, прогрева, охлаждения и выгрузки форм осуществляются последовательно после каждого очередного поворота стола карусельной машины. Термо­обработку материала ведут перегретым паром с темпе­ратурой 110—120°С и давлением 1,7 атм в течение 4 мин, Охлаждение — водой. Конечная температура охлажде­ния форм Г)0рС. Отформованный блок освобождается от формы при помощи гидравлического выталкивателя.

П.?

Максимальный размер формуемых изделий 1000Х X юоохзоо мм. Производительность карусельной маши­ны 7,5 шт/ч, или 2,25 м3/ч. Вес одного блока полистироль - ного пенопласта 6 кг при объемном весе 20 кг/м3. Расход пара 250 кг/ч. Мощность электродвигателя 7 кет

Практика эксплуатации карусельных машин показа­ла, что их конструкция требует доработки, в частности, чтобы увеличить срок выдержки готового изделия, не­обходимо реконструировать узел охлаждения [47, 71].

Установка непрерывного действия конструкции ПК. Б Управления промышленности стройматериалов БССР позволяет получать непрерывную лепту пенополистирола объемным весом 20—40 кг/м3, шириной 1200 мм и тол­щиной 100 мм (рис. 36). Формующий агрегат состоит из четырех основных узлов: цепного транспортера, который является формующим органом, ленточного транспортера, предназначенного для охлаждения готового бруса; мунд­штука, связывающего оба транспортера, и резательного устройства. Пар с температурой 99—102°С подается в верхнюю и нижнюю паровые камеры. Брус пенопласта охлаждается вакуумом 200 мм вод. ст., который способ­ствует испарению влаги. Время полного технологическо­го цикла составляет 77,5 мин. Производительность ус тановкн 9,22 м3/ч [71].

Установка для непрерывного получения пенополисти­рола конструкции Владимирского научно-исследова­тельского института синтетических смол (НИИСС) со­стоит из ленточных транспортеров: две ленты располо­жены горизонтально друг над другом, образуя верх и дно камеры; две другие создают переднюю и заднюю стенки камеры. Скорость движения лент 1,5 м/сек. Че­рез перфорацию в верхней и нижней лентах подается острый пар. Длина машины 3 м, ширина ленты 0,35 м. Высота слоя пенопласта 10 см. Производительность ма шины 0,3—0,5 м3)ч [10, 12, 71].

Установка для. получения пенополистирола непрерыв­ным методом конструкции Научно-исследовательского института химического машиностроения (рис. 37) пред­ставляет собой горизонтальный конвейер 1, смонтиро­ванный на раме 2, закрытой щитами 3. Привод конвейе­ра обеспечивает плавное изменение скорости конвейера. Конвейер состоит из 49 тележек 4 и двух барабанов - ве­дущего 5 и натяжного ведомого 6. Тележки размером 250X500 мм шарнирно соединены между собой осями, на которые надеты ролики. С помощью роликов тележки катятся по направляющим рельсам, расположенным пот верхней ветвью конвейера. Тележки имеют боковые стенки, поэтому верхняя ветвь конвейера образует не­прерывный желоб прямоугольного сечения. Желоб за­крыт сверху неподвижной плитой 7, снабженной рубаш­кой. По длине установка разделена на три зоны: зону нагрева 8, зону охлаждения 9 и переходную johv, раз­деляющую две последние. Участок плиты, закрытый ру­башкой, в зоне нагрева имеет перфорацию по ширине конвейера, п которую подается пар. В зоне охлаждения в рубашку плиты поступает холодная вода, а под рабо­чей ветвыо конвейера и около боковых стенок тележек

PIic. 36 Схема установки непрерывного действия / — бункер «сходного сырья; 2 — тарельчатый питатель; 3—ншек предварительного вспенивания. 4 — бункср-смеситель; 5—ценной кон­вейерный спекатель (цепной транспортер); 6 — леигочный конвейерный охладитель (ленточный транспортер), 7 — резательное устройство. 8 — Бак приготовления смазкн; 9 — плнга пенопласта

Рис. .1/' Силы Vi-I.IIHIIIKII Iiicipjbiiiiii 11Н11Ч11АЛЛ111

Til.

Установлены перфорированные трубы 10, из которых диища и боковые стенки тележек орошаются водой. Вода стекает в лоток 11, а оттуда на слив. Для отвода кон­денсата, образующегося внутри желоба при формовании блока, в тележках предусмотрены отверстия. Для рав­номерного распределения по сечению желоба вспенен­ных гранул, поступающих самотеком из бункера 12 па конвейер, и их уплотнения в начале желоба установле­на вертикальная пластипа, совершающая возвратно-по­ступательное движение. От непрерывного блока плиты нужной длины отрезают дисковой пилой.

Средняя производительность установки 2,66 м3/ч, Средний расход пара с давлением 1—1,5 атм на 1 мъ из­делий 61 кг. Готовые блоки из пенополистирола объем­ным весом 20—25 кг/м3 имеют размеры: сечение 500ХЮ0 мм, длину от 800 до 6000 см [1,71].

Установка непрерывного действия вертикального ти­па конструкции Всесоюзного научно-исследовательского института новых строительных материалов (ВННИНСМ) позволяет получать блоки пенополистирола объемным весом 30—100 кг/м3, минуя операцию предварительном вспенивания. Она представляет собой шахту, две боко­вые стенки которой неподвижны, а две другие — непре­рывно движущиеся ленты транспортера. Шахта по вы­соте разделена на три зоны: нагрева, где происходит предварительное вспенивание; спекания, куда подается пар с температурой 105—110°С; охлаждения (водяного).

На установке можно получать панели шириной 1200 мм и толщиной до 100 им. Габариты установки, высота 5000 мм, ширина 2000 мм, длина 3000 мм вес ее 6 т. На этой установке непосредственно при формо­вании можно отделывать панели различными атмосферо - стойкими покрытиями.

Технологические параметры вторичного вспенивания (формования изделия) приведены в 1абл. 17.

Отформованные изделия или блоки при необходи­мости сушат в сушильных камерах при 40—60°С, выдер­живая их примерно 1—3 суток. Окончательная сушка изделий проходит на складе готовой продукции. При этом за первые 10 суток проходит максимальное высу­шивание до весовой относительной влажности 30- -40%, а затем в последующее время влажность постепенно до­ходит до 12—20%.

Плокп па плиты нлн п. щелпи требуемых размеров релчуг при помощи дисковых пил или иа калибровочных

Станках горячен струной (ннхромопой проволокой), по которой пропускают электрический ток напряжением до

Вторичное вспенивание или получение иепоиолпегиро - ла можно вести непосредственно. в строительных конст­рукциях. Во ВНИИНСМ, ЦНИИЭП жилища и других организациях разработаны способы и отработаны опти­мальные технологические параметры спекания отдельных гранул в конструкциях:

1) получение монолитного слоя пенополистирола в конструкции лри совместной тепловой обработке свеже- отформованного бетона и предварительно вспененного суспензионного полистирола.

2) получение монолитного слоя полистирольного утеплителя на готовой железобетонной конструкции.[32, 71, 289].

Процесс производства пенополистирола беспрессо­вым методом не требует больших затрат труда, он может быть непрерывным и автоматизированным [47, 71].

Промышленное производство пенополистирола ПСБ для строительства освоено в 1959 г. на мытищинском комбинате «Стропил астм лес». Технологическая схема производства на этом комбинате заключается в следу­ющем (рис. 38).

Сырье с цехового склада 1 на электрокарах подают в бункер 2. С помощью вакуума, который создастся прн помощи макуум насоса суспепиюпнып полистирол но д. пог п бункер /, огкv'i.:i 'icpe. t тарельчатым питатель.1

Он поступает в шнек 6 для предварительного вспенива­ния. В шпеке поддерживается температура 96—98°С с помощью нагрева паровой рубашки и острого пара, по­даваемого внутрь шнека через перфорацию. Кратность вспенивания регулируют скоростью прохождения сырья в канал шнека и подачей пара. Из шнека вспененные гранулы подаются в приемный бункер 7. Затем гранулы поступают в шнековый смеситель <§, где их смешивают с

Рис. 39. Технологическая схема производства ПСБ с

Раздробленными отходами пенополистирола, которые добавляют в количестве 10—15%. Время перемешивания 60 сек. Предварительно вспененные гранулы поступают в дюралюминиевые формы, предварительно смазанные мыльной эмульсией. Заполненные формы укладывают на вагонетки 9 в два ряда: размером 100 мм по 5 шт. в ряд и по 50 мм по 8 шт. в ряд. Формы на вагонетке укрепляются рамой, жестко скрепленной с вагонеткой стальными болтами. Вагонетки собирают в состав, кото­рый загружают в автоклав 10. Автоклав герметически закрывают л подают в него острый пар в течение 20— 50 мин. В автоклаве происходит вторичное вспенившие и формование изделия. После снятия давления состав вагонеток выгружают, охлаждают в цехе в течение 30 мин, а затем остывшие вагонетки распалубливают и вынимают из форм готовые изделия //. Формование плит производится также н иа поточной машине непрерывного ченствия 12 Масть плит поступает па резку. При помо щи ножа /.? выходящий 6pvc разрезается па плиты, ко­торые поступают на рязбракопочнын стол 14. Образовав­шиеся в результате резки плит отхоты, а также брак поступают и пробил к v lr> и иогле нше льчеиич шчлютп и с 1 1п, г|> 10

По схеме получения пенопласта, показанной па рис. 39, окончательное вспенивание ведут в стационар­ной форме конструкции Гипропласта. Бисерный поли­стирол, распакованный из мешков на наклонном столе /, поступает в шлюзовой затвор 2, а затем в трубопровод 3. Необходимое давление воздуха для перемещения бисер­ного полистирола создается вентилятором 4. В трубопро­воде предусмотрен отклоняющий клапан 5, который даег

Возможность направлять бисерный полистирол или в бункер запаса 6, или в расходный бункер 7 через цикло­ны 8 и рукавные фильтры 9. По этому же трубопроводу бисерный полистирол подается из бункера запаса 6 в расходный бункер 7, а затем в установку 10 для предва­рительного вспенивания, которое ведут в воде при тем­пературе 98—100°С в течение примерно 6 мин. Для это­го в УПВ-1 непрерывно подают пар.

Вспененные гранулы через сито транспортера 11 и шлюзовой затвор 12 транспортируются воздухом в пнев матическую сушилку 13, где они сушатся потоком восхо­дящего горячего воздуха при температуре 60°С. Из сушилки гранулы через циклон 5 и рукавный фильтр 9 Поступают в бункер 14 для выдержки гранул, где их выдерживают в течение 2,5 суток при 16—18°С для вы­равнивания давления внутри вспененных гранул. Из бун­кера 14 гранулы через циклоп 8 и рукавный фильтр 9 Пневмотранспортером загружаются в расходный бункер /5. Окончательное формование блокпв пропехочит в фор mi - Ш. Полученные блоки отравляют на вычержку. мог ■К - Mint па ленточном г гаи ке 17 с приспособленном для
резки в виде металлических нпгой, по которым пропу­скается электрический гок, распиливают на плиты нуж­ных размеров и отправляют на склад готовой продукции.

Отходы, полученные при распиловке, направляют в дробилку 18 и после размельчения по трубопроводу воз­вращают в расходный бункер 15 В предварительно вспе­ненные гранулы допускается добавлять до 10% отходов.

При получении ПСБ с помощью токов высокой ча­стоты первичное вспенивание осуществляется в шнеке. Увлажненные до 30—50% гранулы формуют при следу­ющих параметрах: напряжение на электродах — 6 кв, Частота тока — 15—25 Мгц, время обработки — от 8 до 270 сек, в зависимости от объемного веса, толщины из­делий и качества суспензионного полистирола [71].

В СССР имеется еще ряд цехов по выпуску пенополи­стирола ПСБ, технологические схемы которых представ­ляют различные комбинации из рассмотренного оборудо­вания. Например, на Гаргждайском комбинате стройма­териалов производство организовано по технологической схеме мытищинского комбината «Стройпластмасс»; на Минском заводе строительных изделий первичное вспе­нивание осуществляется в шнеке, а формование бло­ков—на установке конструкции ПКБ УСМ БССР; на Кильдинском кирпичном заводе первичное вспенивание ведут в барабанном вспенивателе, а формование бло­ков — в карусельной машине и т. д. Самозатухающий пенополистирол ПСБ-С получают по описанным техно­логическим схемам без изменения технологических параметров. Для получения самозатухающего пенополи­стирола из обычных гранул можно воспользоваться раз­работанным ВНИИСС способом, который заключается в обработке гранул после первичного вспенивания вод­ной суспензией антипирена. Антипирен состоит из трех - окнен сурьмы (0—8 вес. ч ), хлорированных парафинов ХП-70 (22—27 вес. ч.) и эмульгатора ОП-7. Дальнейшая технология остаетсяе без изменения.

Пенополистирол ПСБ и ПСБ-С изготовляют соглас­но ГОСТ 15588—70. Плиты должны иметь правильную прямоугольную форму. Отклонение от прямого угла не должно превышать 3 мм иа 500 мм длины грани плиты. На поверхности плит по допускаются впадины и выпук­лости глубиной (высотой) более 5 мм. Общая площадь впадин п выпуклое гей не должна превышать 2% плота­Ми пли ги В пли I ах чппугк.'пчся при гупленноеП, ребер ii углов па глубину не более 10 мм от вершины прямого угла и скосы по сторонам притуплённых углов не более 80 мм.

Плиты в зависимости от величины объемного веса (в кг/м3) делятся на марки 20, 25, 30 и 40 (ПСБ) и 23, 30, 40 (ПСБ-С).

Техника безопасности. Пожарная опасность при про­изводстве ПСБ существует как при хранении суспензи­онного полистирола, так и при изготовлении, хранении и обработке пенополистирола.

При хранении из суспензионного полистирола выде­ляется изопентан, который способен образовывать взры­воопасную смесь (нижняя граница взрыва 1,4 объемных процента; температура воспламенения 285°С). Кроме то­го, суспензионный полистирол склонен к образованию электростатических зарядов. Искровые или кистевые разряды от полистирола к стенкам резервуара могут вос­пламенить изопентан—воздушную смесь (минимальная энергия воспламенения изопентана 0,88 в-сек). Поэтому помещение для хранения суспензионного полистирола от­носится к категории взрывоопасных.

Как правило, со склада в производственные помеще ния сырье доставляют пневмотранспортом, который должен быть снабжен устройством для отвода статиче­ского электричества и пожарозащитными заслонками. Технологические операции (первичное и вторичное вспе­нивание), проводимые при помощи пара, пожарной опас­ности не представляют, так как при этом атмосфера на­сыщена водяными парами, кроме того, пары отсасыва­ются. Однако при первичном вспенивании гранул выде­ляется наибольшее количество паров стирола. В мень­шей степени он выделяется при окончательном вспени­вании и формовании изделий. Поэтому согласно нормам производственной санитарии необходимо устраивать в этих местах местные отсосы воздуха, а в цехе — приму дительиую вентиляцию.

При сушке и выдержке вспененных гранул следует учитывать, что образование взрывоопасной смеси завн оит от размера помещения и количества хранящегося продукта. При выдержке следует рассчитывать на выде­ление 20 кг изопентана из 1 т продукта [24]. Поэтому отделение выдержки требует специального помещения, отгороженного брандмауэром и снабженного стационар­ными сирпнклерными, паровыми или углекнслотнымп ог­нетушителями.

1?3

Пенополистирол ПСБ относится к числу легкогорю­чих материалов (температура воспламенения 485°С); он горит с большой интенсивностью (2,19 кг/мин-Ж3) с вы­делением 11 ООО ккал/кг тепла и большого количества дыма (267 м3/м3) с высоким содержанием токсичных продуктов, главным образом СО. ПСБ может быть вос­пламенен от спички или искр при автогенной сварке. Склады для хранения ПСБ оборудуются вытяжкой и стационарными огнетушителями. Кроме того, необходи­ма окантовка пола для предотвращения растекания го­рящего полистирола, так как при горении 1 м3 ПСБ об­разуется 23 л жидкого вещества.

Резка блоков ПСБ раскаленной проволокой с темпе­ратурой до 350°С пожарной опасности не представляет, однако следует считаться с опасностью воспламенения стружки. Необходимо следить за исправностью режуще­го инструмента, не допускать скопления ныли, отходов и готовой продукции.

Свойства и области применения. Пенополистирол марки ПСБ представляет собой тонкоячеистые сфериче­ские гранулы, спекшиеся друг с другом. Внутри каждой частицы имеются микропоры, а между частицами — пустоты различных размеров. Объем пустот составляет 3—6%, а

Объем мпкропустог 171].

Физико-механические свойства ПСБ зависят от каче­ства суспензионного полистирола, его гранулометриче­ского состава, методов и режимов первичной и окопча-
тельной термообработки. В табл. 18 приведены основные свойства ПСБ, изготовленного на различных заводах СССР по различным технологическим схемам [15]. На физико-механические свойства ПСБ, как показали ис­следования, проведенные авторами, влияет также нали­чие поверхностно-активных веществ в теплоносителе или иа поверхности гранул (рис. 40).

Физико-механические свойства ПСБ и ПСБ С зависят от объемного веса (рис. 41); опи должны соответство­вать показателям ГОСТ 15588—70 (табл. 19).

ТАБЛИЦА 10 ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПСБ И ПСБ-С

Нормы для марпК по объем­Ной массе п сухом состоянии

II К.-/М-1

Предел прочности при статическом изги

Бе в кгс/см2, не менее................................

Прочность при - ном сжатии в кгс/см

Не менее..................................................

Водопоглощение за 2) ч в % по общему

Не более...................................................

Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии при 2J±5'C в ккал/м ч-град, Не более

П р и м е ч а н и е. При несоответствии плит хотя бы одному из требований для данной марки они должны быть отнесены к более низкой марке, требованиям которой, за исключением объемной мас­сы, плиты полностью отвечают-

Плиты ПСБ-С при определении времени самостоя­тельного горения не должны поддерживать после уда­ления источника огня самостоятельного горения в тече­ние более 5 сек.

Влажность плит, отгружаемых потребителю, не долж­на превышать 15% по массе.

Относительное сжатие при 70°С (теплостойкость) под нагрузкой 0,05 кгс/см2 должно быть не более 5%.

Пенополистирол ПСБ, как и марок ПС-1 и ПС-4, в диапазоне частот 100—1000 гц имеет низкий коэффи­циент звукопоглощения, так как поры у него в основном закрытые. Коэффициент звукопоглощения ПСБ повы­шается только при частотах в диапазоне от 200 до 5О00 гц (рис. -12) [34].

Обжатие ПСБ, как п псиополтчнрола ПС-1 п ПС-1, снижает динамическим модуль упругости и обеспечивает
требуемые звукоизоляционные качества от ударных и воздушных шумов. Прочностные показатели пенополи­стирола ПСБ не снижаются после 25 циклов заморажи вания и оттаивания; он отличается хорошей воздухостои - костью и биостойкостью 1[34]. Физико-механические свойства ПСБ, как и у пенополистирола марок ПС-1 и ПС-4, зависят от температуры: при повышении темпера­туры прочностные показатели снижаются; кратковре­менные нагревания без нагрузки даже до температуры 100°С практически не вызывают объемных деформаций.

Однако нагрузки, даже в 0,5 кгс/см2, вызывают дефор мации уже при 70°С. С повышением температуры уве­личивается также и коэффициент теплопроводности: с 0,026—0,027 при 0°С до' 0,039 ккал/м ч-град при 50°С. Коэффициент теплоусвоения ПСБ равен 0,40— 0,43 ккал/м2-ч-град [71 ].

Исследования ПСБ на долговечность, проведенные во ВНИИНСМ [71], показали, что в условиях нормаль­ной эксплуатации (с учетом допустимых рабочих темпе­ратур и статических нагрузок) он практически устойчив в пределах срока амортизации жилого дома и промыш­ленного здания. Пенопласт ПСБ-С обладает сравнитель­но большей долговечностью, чем ПСБ (рис. 43).

Пенополистирол марок ПСБ и ПСБ-С стоек в прес­ной и морской воде, 36%-поп соляной, 95%-ной серной, 907о-поп фосфорной, 80%-пой муравьиной и 70%-noi'i
Уксусной кислотах; щелочах; спиртах; пеароматнческих маслах. Он нестоек в концентрированной азотной кисло­те, бензине, дизельном топливе, бензоле, сложных эфи­ра н органических растворителях, керосине.

Пенополистирол марок ПСБ и ПСБ-С довольно ши­роко применяется в строительстве для изготовления

Трехслойных панелей, угепленпя крыш, покры­тий и сфер различных конструкций, наружных стен н их стыков, внут - З ь 5 ренних стен и перегоро - Время б годах Д(Ж> полов> трубопрово-

Рпс. 43. Изменение прочности пс- Д°в " резервуаров, уст - Понолнетпрола Do Времени ройства дверей II Т. д. у-псв-с; 2 — 1 lei» (подробно о конструк­

Тивных решениях приме­нения немополнегпрола ПСБ в строительстве изложено в главе XII). Вснепепные и певенепепные гранулы сус­пензионного полистирола применяются в качестве за­полнителя легких бетонов, объемный вес которых может составлять от 150 до 1500 кг/м3. Из вспененных гранул можно образовывать теплоизоляционный слой непосред­ственно в строительных конструкциях или получать ог­раждающие конструкции, изготовленные по способу мо­нолитной укладки [71].

Следует отметить, что начиная с 1958 г. в СССР рядом организаций и институтов (САК. Б Мосгорисполко­ма, ВНИИНСМ, ЦНИИЭП жилища, ЦНИИСК. МНИИТЭП, Моспроект и др.) исследовались строитель­ные свойства, изучались возможности и эффективность применения ПСБ в строительстве, разрабатывалась но­менклатура изделий и конструкций на его основе. На основании этих работ составлены «Указания по приме­нению пенополистирола в строительстве». Однако при­менение ПСБ как сгораемого материала ограничивается требованиями органов пожарного надзора и СНиП II-A.5-62 «Противопожарные требования. Основ­ные положения проектирования». Исследования показа­ли, что ограничения по применению ПСБ в целом ряде конструкций необоснованны, а требования СНиП II-A.5-62 завышены. Анализ результатов этих исследований по­зволил выявить н составить рекомендации по изменению ряла положении действующих Clliill Изменения, вне­сенные в СПнП 11 А 5 (>2 н у гнер ж цепные приказом Гос­
строя СССР № 18 от 14 февраля 1967 г., открывают воз­можность более широкого применения пенополистирола в несущих и навесных стенах гражданских здании лю­бой этажности и промышленных сооружений I, II и III степени огнестойкости при условии защиты слоя пено­полистирола слоем железобетона толщиной 5 см (но торцам панелей слоем 2,5 см).

С 1967 г. введены единые по стране цены за 1 м3 плит­ного пенополистирола: 35 руб. для ПСБ и 45 руб. для ПСБ-С. Несмотря на довольно высокие отпускные цены, применение ПСБ и ПСБ-С дает значительный экономи­ческий эффект, так как стоимость конструкций и зданий в целом снижается. Кроме того, применение этих мате­риалов позволяет улучшить качество строительных кон­струкций, повышает культуру производства, способст­вует дальнейшему развитию технического прогресса [71].

Зарубежный опыт. Беспрессовый метод получения пенополистирола весьма широко распространен за рубе­жом; фирма «BASF», разработавшая этот метод, ее филиалы и фирмы, купившие у нее лицензии, только в 1965 г. выпустили более 150000 т, или 7,5 млн. м3 пено­полистирола [237].

Фирма «BASF» выпускает суспензионный полистирол четырех марок, различающихся по способу получения: Р — общего назначения, воспламеняющийся, не стойкий к действию бензина и нефтепродуктов; Н—воспламеня­ющийся, теплостойкий до 95°С, стойкий к действию бен­зина и нефтепродуктов; F — трудновоспламеняющпйся, стойкий к действию бензина и нефтепродуктов и К — крупнозернистый для декоративных целей [211, 212].

Технология получения стиропора (фирменное назва­ние пенополистирола, получаемого беспрессовым мето­дом) аналогична описанной выше и отличается лишь конструкцией применяемого оборудования. Агрегаты для предварительного вспенивания представляют собой в основном вертикальные круглые резервуары, с враща­ющимися внутри штанговыми мешалками периодическо­го н непрерывного действия и различной производитель­ности. В качестве теплоносителя чаще всего применяют ■пар, реже — горячий воздух. Агрегаты могут быть пол­ностью автоматизированы.

Па агрегатах предварительного вспенивания перио­дического действия получают гранулы с насыпным весом 12 пг/м3, благодаря вспениванию в две стадии с проме-

5 BnpoGi.Cn В. Л., Лндрилпоо Р. Л.

Жуточны'М выдерживанием в течение 12 ч. Шпековые вспснивателп выходят из употребления.

Для выдержки применяют силосные хранилища, стенки которых для повышения интенсивности цирку­ляции воздуха частично или полностью изготовляют из проволочной, пластмассовой или джутовой ткани. Сти - ропор формуют в виде блоков, плит или фасонных из­делий.

Дл я формования блоков применяют стационарные формы преимущественно размером 2000X1000X500 мм

Или 4000X1000X500 мм (рис. 44). Реже применяются более крупные формы — 6000X1000X1250 и 4000Х ХЮ00Х1250 мм. Вторичное вспенивание чаще всего ве­дут паром. Блоки формуют непрерывным методом в ка­нале, образующемся четырьмя движущимися стальными лентами. Теплоносителем является пар давлением 4— 5 атм.

Плиты, например, размером 1000X500X50 мм, изго­товляют на машинах, которые позволяют формовать од­новременно до 32 плит. Фасонные детали изготовляют на автоматических машинах вертикального и горизонталь­ного типа. Их формуют в разъемной форме при помощи пара.

Блоки разрезают с помощью ленточных пил, нагретой ироно. чокп или ленточных ножей (при получении топ­ких Плит — ТОЛЩИНОЙ ДО 3 CJtf).

Спфопор выпускается трех типов: тпп 1 — объемным весом более 13 кг/м3; тип 2 — более 16 кг/м3-, тпп 3 — более 20 кг/м3, а также в виде волнистых или эластифи- цированных плиток для звуковой изоляции с динамиче­ской жесткостью менее 3 кгс/см3. Физико-механические свойства стиропора различных марок примерно одинако­вы (табл.20) [237].

Применяется стиропор для теплоизоляции стен, при­чем изолирующий слой может находиться внутри или

Снаружи крыш «плавающих» полов, трубопроводов и резервуаров; изготовления панелей и плит покрытий; в качестве акустического материала; легкого заполнителя для бетонов и керамики; основания при сооружении автомобильных и железных дорог; при строительстве холодильников; в качестве декоративного материала и т. д.

В США производство стиропора осуществлено по лицензии «BASF».

Для первичного вспенивания в США в основном при­меняются вспениватели непрерывного действия, чаще всего вспениватель Родмана — вертикальный аппарат с мешалкой. Объемный вес гранул регулируется количест­вом материала, давлением пара, количеством дополни­тельно засосанного воздуха и уровнем сброса. Исходный материал засасынается вакуумом и через расположенное сбоку паровое сопло непрерывно подастся в агрегат у

Днища вместе со струен пара. Вспененные гранулы сво­бодно высыпаются через отверстия наверху. Производи­тельность агрегатов емкостью 250 л примерно 50—100 кг/ч, а емкостью 750 л—150—200 кг/ч при на­сыпном весе гранул 16 кг/м3.

Фирма «Millervan Winker» разработала конструкцию автоматизированного вспенивателя, состоящего из боль­шого вращающегося барабана с карманами. В карманы загружают определенные порции сырья и под давлением пара 1—1,7 атм приводят их в движение. Пар и влагу удаляют вакуумом; вспененные гранулы стабилизируют

4

Горячим воздухом. Насыпной объемный вес гранул от 8 до 160 кг/м3. Для первичного вспенивания применяется горячий воздух [70].

Разработана установка для предварительного вспе­нивания, в которой гранулы нагреваются во вращаю­щейся чаше с наклонной осью (рис. 45). При этом гра­нулы но мере вспенивания поднимаются на поверхность п оттуда удаляются перетеканием через край чаши (рис. 45,а) или отсасыванием (рис. 45,6). Вращающаяся чаша укреплена на оси, положение которой может изме­няться от горизонтального до вертикального. В зависи­мости от требуемого насыпного веса гранул варьируют температуру чаши (82—126,7°С), угол се наклона (60— 90°) и скорость вращения (1,5—16 об]мин). Насыпной вес получаемых гранул от 120 до 13,6 кг/м3 [316].

Блоки, плиты и фасонные изделия формуют на агре­гатах, по конструкции аналогичных применяемым в ФРГ. Установка для получения пенопласта непрерывным ме­толом работает на заводах фирмы «.Slvrnis Products l. l.lv Рашср бруска con ли.'пнч "J!> 1 X<»<>!>,6 мм. Hpoil. t
Водительиость 152,4 см! мин [268]. Развивается способ формования с применением токов высокой частоты [70].

В Японии для предварительного вспенивания исполь­зуют усовершенствованные модели вспеннвателя Род - мана производительностью 30—120 кг/ч. Для формова­ния применяют различные формовочные агрегаты, в большинстве случаев автоматизированные. Например, многосекцнонная формовочная автоматическая машина типа «SSBM» позволяет получать за один рабочий цикл одновременно шесть плит размером 910Х1820Х Х25 (50) мм [35].

Австралийская фирма «Anqer» выпускает оборудова­ние для производства многослойных панелей с внутрен­ним слоем из пенополистирола. Пенополнстрол объем­ным весом ~40 кг/м3 формуют внутри панели с по­мощью токов высокой частоты (ток 5 а, напряжение 10 кв, время прогрева 3 мин) [268].

В большинстве стран Европы: Англии [299], Фран­ции [319], Швеции [243, 299], Финляндии [286], Гол­ландии [241] производство пенополнстрола беспрессо­вым методом в основном организовано по техноло­гии и на оборудовании, аналогичных применяемым в ФРГ. Однако в печати появляются сообщения о разра­ботанных или применяемых агрегатах, отличающихся от описанных. Так, во Франции разработана автомати­ческая установка для предварительного вспенивания, представляющая собой вертикальную камер, внутри которой находится ковшовый элеватор [183].

В Голландии применяются установки для предвари­тельного вспенивания производительностью 200— 400 кг/ч [241], а в качестве формующего агрегата — карусельные машины [297].

В Чехословакии [70], Польше [267], Болгарин [235], ГДР и других социалистических странах производство ПСБ организовано по технологии, аналогичной рассмот­ренной. Например, в Чехословакии для предварительно­го вспенивания применяют барабанные аппараты диа­метром 300 и длиной 3000 мм.

Для производства пенополистирола беспрессовым ме­тодом в ряде стран применяют сырье, полученное не только суспензионной полимеризацией с применением изопентана в качестве газообразователя. В Англии про­изводство иенополнсгпрола «полпзот» организовано и 1913 г. п.! гранул, сочержащпч порообрамующее Be­щество, вспенивающееся при 60—100°С [293, 320]. Гра­нулы получают также, погружая бисерный полистирол в пенообразующнй агент, который вызывает набухание полистирола [104].

Вспенивающиеся гранулы получают насыщая грану­лированный полистирол низкокипящими органическими растворителями как при сравнительно низких [210, 134, 179, 180], так и при повышенных температурах и давле­ниях [213].

Основные физико-механические свойства зарубеж­ных марок пенополистирола, полученного беспрессовым методом, приведены в табл. 21 (кроме ФРГ).