ПОЛИМЕРНЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ПОЛУЧЕНИЕ ПЕНОПОЛИУРЕТАНОВ МЕТОДАМИ ЗАЛИВКИ И НАПЫЛЕНИЯ

Методом заливки пенополиуретаны можно получать периодическим или непрерывным способом, методом на­пыления — непрерывным способом. Технологические процессы заливки или напыления пенополиуретана со­стоят из следующих операций: подготовка формы или поверхности для напыления; расчет и приготовление компонентов; смешение компонентов; залнвка или напы­ление реакционной смеси; отверждение пенопласта. Тех­нологические операции подготовки формы или поверхно­сти, расчет и приготовление компонентов при заливке и напылении имеют много общего. Кроме того, заливку н напыление ведут на однотипных машинах.

Подготовка формы для заливки или поверхности для напылении?.тпо ншемис шцелни и ш конструкции мо IV I бы II. IX »Г» I HI I СО Ml" 1 pllMl'l'K' HI формы' Обьем KOIICI рукцпй практически может быть не ограничен, однако толщина пенополиуретана при разовой заливке не дол­жна превышать 100—120 мм при площади не более 0,5 м2 для пены объемным весом до 100 кг/м3 и 50— 70 мм толщины пены для больших объемных весов. По­следующий слой пены заливается после двухчасовой вы­держки.

При заполнении изделий (конструкций) с замкнутым контуром внутренние поверхности должны быть обезжи­рены, обработаны наждачной бумагой. Для предохра­нения форм от деформации и для выхода газа, образу­ющегося при вспенивании, в верхней части конструкции должны быть предусмотрены технологические отверстия диаметром 5 мм и, если необходимо, заливочные отвер­стия диаметром 30—50 мм. В дальнейшем технологиче­ские и заливочные отверстия можно заделать шпаклев­кой, резьбовой пробкой и т. п. Для предохранения запол­няемых форм от деформаций (при вспенивании давлена достигает 2—3 кгс/см2) боковые поверхности форм уси­ливают временными или постоянными ребрами жестко­сти.

Для получения формованных изделий из пенополи­уретана применяют разъемную форму с отполированны­ми или хромированными внутренними поверхностями. Для предохранения от прилипания пенополиуретана внутренние поверхности форм покрывают бумагой, а формы сложной конфигурации смазывают следующими смазками: ПВСГ, СКТ, Ц-221 или Ц-22 [56, 57, 60].

Перед напылением ППУ металлические поверхности необходимо обезжирить (ацетоном, этилацетатом). За­грунтованные поверхности могут быть лишь очищены от пыли, грязи и масляных пятен. Поверхности из алюми­ниевых сплавов должны быть опескоструены или загрун­тованы любой грунтовкой, кроме грунтовок на основе нитросоединений. Необходимость грунтовки алюминие­вых сплавов объясняется слабой адгезией ППУ к этим сплавам. Неметаллические поверхности, если на них нет жировых наслоений, должны быть сухими и очищенными от пыли и грязи. Места, не подлежащие изоляции ППУ, закрывают бумагой, картоном или смазывают тавотом, солидолом или смазкой Ц-221. Поверхности для напы­ления ППУ должны иметь температуру не ниже 18- 20° Г..

Дап1пиы для шлпики и напылении ППУ. 1,ля м. ыи ки и напыления ППУ применяются установки типов ПУУН и «Пена», которые разработаны ВНИИСС. Наи­более широко распространена передвижная установка для напыления и заливки пенопластов «Пена-1» (рис. 50).

Установка предназначена для напыления и заливки жесткого пенополиуретана по двухкомпонентной систе­ме. Объем каждой емкости для компонентов 30 л (Ураб —22 л). Радиус действия установки — до 15 м. Установка снабжена набором рукавов по 5 м. Установ­ку обслуживают 2 человека. Предусмотрена возмож­ность дистанционного управления электродвигателем привода напыляющего агрегата непосредственно с ме­ста напыления.

Работать на установке можно только при наличии вентиляции с кратностью обмена воздуха в зоне напы­ления 10—15 раз в 1 ч. Возможные соотношения между полиэфиром и изоцианатом составляют от 1 :2,6 до 1:0,38 и устанавливаются сменными шестернями напы­ляющего агрегата. Объемный вес напыляемого н зали­ваемого пенополиуретана 35 кг/мЛ и более толщина иа - пыляемого слоя—б—50 мм. Общая потребляемая мощ­ность установки 6,35 кет. Полный вес установки при работе с радиусом действия 15 м — 475 кг, с радиусом действия 5 м — 359 кг.

Получение ППУ методом заливки. Пенополиурета­ны методом залИвки можно получить периодическим

ТАБЛИЦА 42. РЕЦЕПТУРА ПЕНОПЛАСТОВ ПУ-101 И ПУ-101А

(в веч. ч.)

(ручная заливка) и непрерывным (машинная заливка) способами. В обоих случаях форму или конструкции, подлежащие заполнению, готовят по описанному спо­собу.

Методом заливки в настоящее время получают не­сколько различных марок пенополиуретана, из которых наибольший интерес для строительства представляют марки ПУ-101, ППУ-3 и ППУ-305 (рецептуры разрабо­таны во ВНИИСС). В рецептурах этих марок использу­ются различные виды сырья (табл. 42—44) [10, 56, 60].

ТАБЛИЦА 43 РЕЦЕПТУРА ПЕНОПЛАСТА ППУ-3 (в веч. ч.)

При введении в состав рецептуры ППУ-З 42 вес. ч. трнхлорэтилфосфата получают самозатухающий пено­пласт марки ППУ-ЗС.

ТАБЛИЦА II РЕЦЕПТУРА ПЕНОПЛАСТОВ ППУ-305 и ППУ-305А

(в веч. ч.)

ППУ-305А

Ofii. CMin. iil noc п кг/м3

.15—55 180—220 300 -350 35—55

Полиэфир ППК-800 Катализаторы:

Уксуснокислый натрий трнэтаноламнн. . . уксуснокислым калин

Вода.......................................

Эмульгатор (Si) . . . . Эмульгатор (ОП-7 или

ОП-Ю) . . . . . Фреон-113 ...— ... Полиизоцнанат — ....

По расчету (Q)

Количество изоцианатов с учетом требуемого избыт­ка 10% к стехиометрии рассчитывают по следующим формулам:

Для пенопласта ППУ-З, в рецептуре которого исполь­зуется ДУДЕГ или ДУДЕГ-2,

О = 271-0/оОН+ 512 (W + C)

% NCO ' ( '

Где Q —■ количество изоцианатов « вес. ч. на 100 вес. ч. полиэфира П-3; % ОН—количество гидроксильных групп в П-3 в % по пас­порту; W — влажность полиэфира П-3 по паспорту в %; С — навес­ка воды в вес. ч. на требуемый объемный вес; % NCO — количест­во изоцнаиатных групп в продукте ДУДЕГ нлн ДУДЕГ-2 по пас­порту;

Для пенопласта ППУ-305, в рецептуре которого нс - по.'п> »уетеи полни шцпаиат, 272

Q = в/ NCQ [% ОН + 2 (W + С) + 0,35К,. (43,а)

Где К — количество катализатора п пес ч

Перед заливкой, а также при использовании каждой новой партии исходных материалов необходимо прово­дить технологическую пробу на вспенивание. Для этого беру г 100 г полиэфира и в механической мешалке сме­шивают с необходимым количеством актина горной емс-
с» в течение 2—3 мин. Затем добавляют соответствую­щий диизоцианат в расчетном количестве, перемешива­ют 5—10 сек и выливают в форму из картонной бумаги. Определяют вспениваемость рецептуры, получаемый об - емный вес материала и усадку. Если смесь не вспенива­ется или оседает после вспенивания, то проводят пов­торное вспенивание. В случае недовлетворительного ре­зультата исходные продукты передаются на анализ для определения их соответствия требованиям ТУ.

Исходя из объема изделия или формы, требуемого объемного веса и количества потерь, рассчитывают не­обходимое количество пенополиуретана:

P = kVy0, (44)

Где Р — требуемое количество композиции в кг; V—объем, подле­жащий заполнению, в ж3; у0 — требуемый объемный вес „ кг/м1; k — коэффициент потерь композиции, учитывающий механические потери и выделившийся газ (~1,1).

Приняв сумму всех компонентов рецептуры за S. Y. можно рассчитать навеску каждого компонента

Где Р—требуемое количество пенополиуретана в кг; п — количест­во компонента в вес. ч. « рецептуре.

Из рассчитанных навесок компонентов рецептуры приготовляют две смеси: первую из изоцианата и заме­щенного изоцианата (если он имеется в рецептуре); вто­рую — из полиэфира и всех остальных компонентов, входящих в рецептуру. Смеси приготовляют при нор­мальной или повышенной (50—80°С) температуре тща­тельным перемешиванием в механической мешалке (800—1600 об! мин). Если в исходном сырье имеются осадки, то их растворяют путем нагревания и фичьтра - ции в теплом виде.

Ручную заливку применяют обычно в тех случаях, когда необходимо залить одну форму или изделие слож­ной конфигурации и небольшого объема. Для переме­шивании смесей полиэфира с добавками и нзоцнаната - ми применяют обычно механические рамные мешалки с 800—1600 об/мин. Реакционную массу в течение 0,5— 2,5 мин перемешивают в металлических стаканах, а за­тем быстро выливают в форму или изделие. Вспенивает­ся и огверждается пенопласт в форме При больших объемах форм н изделий заполнение ведут по частям с интервалом между заливками примерно I мин.

Бели пенопласт пс должен обладать повышенной теплостойкостью, его окончательное отверждение прово­дят при сравнительно низких температурах (20—60°С) в течение нескольких суток: для ППУ-305 при нормаль­ной температуре для окончательного отверждения тре­буется не менее 5 суток; для ПУ-101 при 50—60°С — 4—G ч и т. д Для ускорения процесса отверждения и повышения "теплостойкости пенопласты прогревают: ПУ-101 — при температурах от 80 до 150°С в течение 4—6 ч; ППУ-305 — при 70°С в течение 4—8 ч, при 100 110°С в течение 2 ч; окончательное отверждение ПУ - 101 Т проводят по одному из следующих режимов: 100°С —20 ч, 150°С — 12 ч. 200°С - Л ч.

Машинную шливку ведут непрерывным методом при помощи машин тина 11YY1I пли Пена - со смесительной головкой. Перед пуском машины руководители работ и аппаратчики, обслуживающие машину, проверяют рабо­ту прпточно-вытяжпой вентиляции в помещении, обору­дованном для заливки, исправность коммуникаций энергосистемы и контрольно-измерительных приборов, а также всех узлов машины при работе на холостом ходу. После проверки одну емкость заполняют смесыо поли­эфира с добавками, а другую — пзоцпанатом После за­полнения емкостей устанавливают производительность насоса на одной из линий (линии полиэфира или линии изоцианата), а затем согласно рецептуре подбором смен­ных шестерен устанавливают производительность на другой липни (в г! мин). Производительность насосов в отдельности и производительность по всей машине про­веряются по секундомеру.

После установки и проверки производительности ма­шины определяется время заливки в формы:

Где Р — количество пены, необходимое для полного заполнения из­делия, в г; N — производительность. машины в г/мин.

Подготовленные к заливке формы устанавливают около машины, затем включают привод мешалки, смеси­тельной головки и насосов Начальная порция массы, смешанной в течение 5—10 сек, сливается в любую про­межуточную емкость, затем струю массы направляют з заполняемую форму. Смешанную массу можно заливать в технологическое отверстие при. ыкрытой форме пли в открытую форму равномерным разливом по всей форме

Время заливки контролируют секундомером Зали­тые формы выдерживают при температуре помеще­ния или в термошкафу согласно технологической инст­рукции. Изделия или конструкции извлекают из ограни­чительной формы после охлаждения (в случае термоста - тирования). Готовые изделия направляют в эксплуата­цию не ранее как через 40—48 ч после их извлечения и.) формы.

Получение ППУ методом напыления. Методом напы­ления ППУ получают непрерывным способом с исполь­зованием машин ПУУН или «Пена» с пистолетом-распы­лителем. Подготовку поверхности, на которую напыля­ется пенопласт, ведут по описанному способу.

Методом наиылеппя в настоящее время получают несколько различных марок пенополиуретанов; наиболь­ший интерес для строительства представляют марки ППУ-ЗН и ППУ-304Н, которые получают на различных видах пзоцианатного сырья. Рецептуры этих марок раз­работаны во ВНИИСС и приведены ниже (в пес. ч.) [54, 57].

На основе полиэфира П-9 и хлорсодержащего диизо­цианата в присутствии катализатора, стабилизатора пе­ны и антипирена разработана рецептура пенопласта ППУ-9Н (ТУ В-79-67).

В МИСИ им. В. В. Куйбышева разработаны рецеп­туры для напыления ППУ на основе фосполиолов и по- липзоцнапата, которые позволяют получать самозату - хающне или трудносгораемые пенопласты.

Количество изоцианатов рассчитывают по следую­щим формулам:

Для получения пенопласта ППУ-ЗН, в рецептуре ко­торого используется ДУДЕГ или ДУДЕГ-2.

270- % ОН + 530 (Wj + Г2 + WJ

Q =

% NCO

Где %ОП — содержание гидроксильных групп в .полиэфире в % (по паспорту); %NCO— содержание NCO — групп в ДУДЕГ-2 в % (по паспорту); 117, — навеска воды для расчетного объемного ве­са ППУ:

Объемный вес ППУ в г/см3

11^1 в г ил 100 г полиэфира

№2 — содержание влаги в полиэфире (по паспорту) в %; W3 — со­держание влаги в ализариновом масле в %;

Для получения пенопласта ППУ-304Н, в рецептуре которого используется полиизоцнанат,

270 (0,0-1% ОН. |- 0,5% Oil,,) | 1830 |- 53011/ Q=--------- %NCO ' <47а>

Где % ОНА и % ОНв—содержание гидроксильных групп соответ­ственно в полиэфире н фосполноле в % (по паспорту); % NCO — содержание NCO-групп в полиизоциапатев % (по паспорту); W — содержание влаги в полиэфире и фосполноле в %.

Перед напылением, а также при использовании каж­дой новой партии исходных материалов необходимо, как п при получении ППУ методом заливки, проводить технологическую пробу на вспенивание.

Необходимое количество пенопласта Р рассчитыва­ют по формуле (48), исходя из величины поверхности, подлежащей напылению, объемного веса пенопласта и толщины напыляемого слоя;

P = feS/iYo. (48)

Где k — коэффициент, учитывающий потерн при напылении (~1,2); S — площадь, подлежащая напылению, н м"* h — требуемая толщи­на напыляемого слоя пенопласта в м; о — требуемый объемный пес попопласта в кг/м3.

Приняв сумму вес. ч. компонентов рецептуры за ZN, определяют навеску каждого компонента

Рп

*= W <49)

Где Р — требуемое количество пенопласта в кг; п — количество ком­понента н pciU'ii туре hi нес ч.

Пз рассчитанных навесок компонентов рецептуры, как и в случае шлнпкн, приготовляют дне смеси: одна полтфпр с опальными компонентами; вторая и. чоцп - апнгы. Приготовление смесей аналогично описанному.

Устанавливают определенной соотношение смеси 1 к смеси 2 при помощи сменных шестерен и общую подачу смесей. Емкости через загрузочные люки заполняют смесью 1 и смесью 2. Если требуется, то смеси подогре­вают до 50—60°С при периодическом перемешивании их мешалкой

Включают насосы подачи смесей для рецир­куляции их с целью прогрева шлангов. Рециркуляция смесей продолжается 3—5 мин. Собирают пистолет-рас­пылитель и подсоединяют его к шлангу воздушной ли­нии.

Перед пуском установки все работающие (два-три аппаратчика) надевают спецодежду, резиновые перчат­ки п защитные очки, а проводящий напыление аппарат чпк — респиратор марки Т. Затем шланги подачи смесей подсоединяют к пистолету-распылителю и включают воздух на смешение и распыление компонентов (5— 6 атм). Первые порции массы наносят на картон или на фанеру Убедившись, что масса, выходящая из пистоле - та-распылителя, однородна и равномерно вспенивается, факел переносят на изолируемую поверхность. Факел регулируют с помощью колпака на ппстолете-рлспьпп - теле.

Напыление ведут сверху по горизонтали с вертикаль­ным перемещением. Расстояние пистолета-распылителя до изолируемой поверхности — в пределах 40—50 см. Толщина слоя, напыленного за один проход, обратно пропорциональна скорости движения руки с пистоле­том, т. е. чем больше скорость движения, тем тоньше слой ППУ, и наоборот. Максимальная толщина слоя 8—.10 мм. Повторные слои наносятся сразу же после вспенивания предыдущего слоя. Когда напыление закан­чивается, факел переносят на картон или на фанеру, прекращают подачу смесей и отключают воздух на рас­пыление. п смешение [54, 57]