ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЗВУКОИЗОЛЯЦИОННЫЕ КАЧЕСТВА ОГРАЖДЕНИЙ ДОМОВ ПОВЫШЕННОЙ ЭТАЖНОСТИ

ПОЛИСТИРОЛЬНЫЙ ПЕНОПЛАСТ

Полистирольный пенопласт, являющийся одной из разно­видностей газонаполненных пластмасс, изготовляется, глав­ным образом, из суспензионного полистирола.

Владельцем мирового патента па производство суспен­зионного (бисерного) полистирола является западпогерман екая фирма «BASF» (Badische Anilin Und Soda Fabrii<), ко­торая экспортирует полистирол в разные страны. Для произ­водства полистиролыюго пенопласта используется полисти­рольный бисер, содержащий гюрообразующие вещества - нзопентан или гексан [4]. Находясь в твердом растворе поли­стирола в количестве 3—5%, порообразователь хорошо удер­живается при стеклообразном состоянии полимера даже при температуре несколько выше точки кипения ( + 28° С). При нагревании полистирола выше точки размягчения (до 6,RV- 70° С) бисер (стнропор) сильно увеличивается в объеме п приобретает микропористую структуру. Образование пор основывается на переходе порообразующего вещества и.) жидкого состояния в газообразное со значительным увеличе­нием в объеме при повышенных температурах. Порообразую - щее вещество имеет тенденцию улетучиваться, так что после продолжительной выдержки пористый полистирольный пено­пласт содержит наполненные воздухом поры.

В настоящее время фирма «BASF» [5] выпускает суспен­зионный полисгпрол-стпропор нескольких марок Р, К, F и Н. Отличающихся друг Or друга как гранулометрическим соста­вом, так и теплостойкостью.

Стиропор Р—общего назначения; стнропор Я—бензомасло- стойкий и теплостойкий бисер (до 95° С); стнропор К—крупно­зернистый материал, служащий для декоративных нелеп, и стиропор F—самозатухающий бисер.

Переработкой стиропора в изделия занимается большое количество фирм в ФРГ и в ряде других стран [5, 7, 8, 9]. Тех­нология производства изделий состоит из предварительного п окончательного вспенивания стиропора.

Для нагревания стиропора в качестве теплоносителя при­меняется горячая вода с температурой 95—98° С или водяной пар с температурой 100—110° С.

Предварительное вспенивание стиропора производят для того, чтобы снизить объемный вес пенопласта и получить ста­бильную структуру. После вспенивания плотность стиропора уменьшается почти в 40 раз (рис. 1). Материал представляет собой сеть тончайших мембран, разделенных несообщающи­мися порами.

Структура вспененного полистирола зависит/в значитель­ной степени от метода его переработки и от вида теплоносите­ля (горячая вода, пар, горячий воз тух, диэлектрически,, нагрев и др.). Материал получается с мелкими закрытыми по­рами. Диаметр пор в среднем составляет 50—150 мк [6].

Предварительное вспенивание ш ■■ а^шпствляться как периодически, так и непрерывно с применением различных теплоносителей.

При выборе оборудования и вйд£ тепаеноситадя можно ру­ководствоваться работами по иссичедованию технологических параметров производства полистиролыюго пенопласта [7].

Исследованиями по устадавлеНню эффективности действия различных теплоносителей <Ьыло установлено, что для предва - рцтедншого вспенивания лучше всего применять пар, посколь­ку он обладает большой скоростью диффузии. Использование паровоздушной -смеси несколько снижает вкорость диффузии и степень расширения обьема гранул. Увеличение содержанья воздуха сверх WDjo нерационально, несмотря на то что воздух в отличие от пара устраняет необходимость выдержки гранул после вспенивания.

Было установлено также, что увеличение давления внеш­ней среды при вспенивании выше атмосферного понижает ско­рость расширения объема гранул, тогда /сак вакуум ускоряет Э1=»т процесс.

В;пэнивание материала в воде требует последующей суш - ки грянул и более длительного их выдерживания

Применение аппаратов непрерывного допепшм п*йволнег получить предварительно вспененный материал с более низ­Ким объемным весом по сравнению с матери июм, получаемым В аппаратах периодического дайствия, при этом снижаемся расх«д пара п»а единицу продукции.

Кроме того, в аппаратах непрерывного действия время пребывания гранШ ^зличиых р-азмеров не постоянно, что приводит г некоторому различию в их объемном весе »осле вспепивани1#?|].

Для предварительного вспенивания стироиора еа рубежом применяется различного вида оборудование.

При большом объеме производства для предварительного вспенивания е горячей воде применяют горизонтальные шне­ки длиной от 2 до 20 м и диаметром 0,3—I м [8]. Эти шпеки наполовину или па две трети заполнены вод^й, Смесительные лопасти перемешивают пвлпетирельнып бисер, заставляя плавающие на поверхности гранулы перемещаться до тех пор, пока не будет получена желаемая степень вспенивания мате­риала

Для вспенивания посредством пара применяют автоклавы, в которых бисер лежит па обтянутых тнаныо решетчатых пол­ках [11]. Лрицесс предварительного вспенивания при примене­нии горячей, веды длится обычно 8—в, а при применении па­ра—«1—3 мин.

Вспениватель непрерывнаго действия предотапяг'г собой горизонтальный барабан. вращаюшнйоя qo скорвчтыо 2,2 об/мин [1щ, Гранты полнелчфола, подаюГия в барабан па ровым инжектором. В работай части 6»g#Saiia расположены вращающиеся п - неподвижные гребенка, предотвращающие слипание вспененных гранул. Грен у «ы #ыгружй1«+1я на дру­гом конце барабана п пявямогдо^портом в бун­кера или формы.

Нагревапиг горя1чй воды характеризуется низшими рас­ходами тепла и большей продолжительностью вспенивания Этот способ позволяет по^учниь материал с объемным весом и пределах 15—1/сг/лг3.

Метод вспенивания паром является более эаавомичным так как пар обладаем относительно большей теплоотдачей Вспенивание паром требует меньше времени, при этом дости­гается ма.»1Й объемный вес и г£щ®/чаецг практически сухом материал. Схема апвврат* для предварительного •вспенивания паром првд&ьаилена па рис. 2.

Способ предварительного вспенивания в горячем воздухе [13] менее целеевобрадсн, тан с^я требует в 4—5 раз блгьиж времеин. При этом возникает потери порообразуюшего веще­ства, в результате чего повышается объемный в-ес пенопласта Вспененные частицы лщк^ве такой обработки имеют Kpff^tyio н ■■CTeH^wefijuaзW паж'рхиость.

Фирмой *Miiler Van Winnel» (США) разработана конст­рукция автоматизированного пспеппиате.Iя, состоящего из большою вращающегося барабана с карманами. В карманы загружаются определенные псршш гранулированного сырья, и под давлением пара 1 —1,7 ати гранулы приводятся в дви­жение. Для удаления пара и влаги применяется вакуум, а для стабилизации вспененных гранул—горячий воздух. На таком аппарате м-ожно получить материал с объемным весом от 8 до 160 кг/м

РизреI Д 5

Эта же фирма выпускает и другой автоматический вспеин- ватель [15], представляющий собой вертикальную емкость, в нижнюю часть которой с помощью парового эжектора пода­ются гранулы полистирола. В аппарате происходит постоян­ное вихревое движение гранул, что исключает возможность их слипания. Регулируя скорость подачи гранул в аппарат и температуру паровоздушной смеси, можно получить материал с различным объемным весом.

Фирма «F. Slocomb. Corp.» (США) разработала установку для предварительного вспенивания полистирола, в которой гранулы во время продвижения по конвейеру прогреваются инфракрасными лучами [16]. Эта установка малопроизводи­тельна и не позволяет получить насыпной объемный вес гра­нул ниже 32 кг/м3.

Агрегат фирмы «Expanders Corp.» (CILIA) осуществляет вспенивание бисерного полистирола циркулирующим горячим воздухом. Он имеет автоматическое управление. Полученный Материал не нуждается в сушке и выдсрЖишанни перед фор­мованием.

Французским патентом № 120'0-12 ппечла! at'THi автома­тическая установка для непрерывного вспенивания. Длк ^той цели используют камеру, преимущественно вертикалы^вго ти­па, которая обогревается равномерно по всей высоте. BnyrjH камеры находится ковшовый элеватор, шторьш обеспечивает постоянный подъем материала в камере по мере ее загрузки и разгрузки. Все опе. ранпп tm ЗагрузЖЬ и разгрузке камеры автомат нзироваиы.

В Англии с Н)Ц> 1 выпускают йеной, тает из полнелприла под фпрм-оппым п^энышем «IIs^ineUds» [17 Гранулы по/'изот. содержат порооиразующее вещество, вспенивающее его при температуре GO—ЮСг С. Перед формованием гранулы подвер­гаются предварительному вспениванию. Предварительное вспенивание и формование производят при нагреве паром

В Чехослоиекии полистирольный пенйлласт изг©тавлп1|»т - ся е 1961 г. Промышленность выпускает суспензионный мркн - стнрол дву#с марок: «Умапор 9» (обычного типа) и «Уматюр SN» (самоаат)%ающпй). Jlga-i предварительного зеишипшнпя примешяцтся аппарат, предйТ*«а>я№Дии» ообой бяр. чфаД диамет­ром 3Q0 п дЛнявГц BOOfl лщ из пер. ка нноц. и стали. Барабан вращаете* со скфроШью 10 иб/мин. д внутренней стеш'е бара­бана up una роле греб&нкш дл»Р разрыхления слипающих ||а - нул. Вспелнипиив omlbpifero полистирола прэизввдится паром под давлением 0,3 ати в чечише 3 мин. Загрузка и выгрузка барабана оеущ* стелется пвсредШГйо:|! воздух;:, захватываю­щего гра I у л ы и тр ад I mo р те р у кипе го и р оупкора для вы­держки.

В I оллаидии HjTO'fOB.'WHOr полистирольный •♦ронласт «Сннпротвкс» [19]. 1Трелптарнтелы»»й Л1г:п«*геание гюопепфола производится napaw is апш*раг®, имеющем проив-оюдстве*нчо ■мощность, в зависимости от заданного о£Жмпо^ веф! вспе­ненных грануя 200-^400 кг/чвы (рис. 3).

Японской фирмой <STono Кикай-4нпзоку Ко., ЛДТ» вы­пускается песколнцо ^еоиариши-стиивапиая модель американ­ского вертикального вшепннателя Я4]. Аппарат пепр(рывно - го действия и веч операции по яагрузда, выгрузие п контролю автоматизированы. Произвадителыюоьь установки в зависи­мости w ие«бходнмт>со <|бъемного веса вспененных гранул 30—120 Tfejnac. При этом коэффициент вспенивания гранул может варьироваться в пределах fcj^-75. Подача материале для вспенивания и вспенивание осуществляются с помощью пара давлением 1,2—1^8 ати. Bcns-Ланные лтЛну ты («ршктиче - ски й|'хн»)(, поднимаясь вверх, высыпаются из аппарата. Стои­мость аппарата, по данным фирмы, составляет 1 665 долл. Сырье для производства пенопласта поставляет фир1# «BASF».

Вспененные любым способом гранулы полистирола подвер­гаются выле*.пннппю, во Iiрс МП которого благодаря диф(|)у. зии воздуха из них исчезаем вакуум образовавшимся за счел быстрого охлаждения и кондамиции nfcpgn. Вр^мя вылежива ния зависит от степени влажности вспененных гранул, от их насыпного объемного веса и оставляет от 6 ч до 6 дней [13]. Промежуточное вылеживание производится обычно в еилосе, куда постоянно поступает воздух.

После вылежнвапня грану'лы постуиакМ - в формы (рн*. 1« где производится их «копча гель4с% неп%ипваппе и спекание в блок. cooTBGTCfBVionuifi конфигурации п |№?мграм формы. Формы изготовдяюте* из нержавеющем стали, алюминия, цин ка и имею» перфорацию (рис. ,5). Спекание происходит под действием теплопоенгеля с гсыпфраrypoii 90 -11(j С.

Для п'згото&леяпя индол и й прил!«н»«гг стационарные и ::: передвижные ра-зъемпые формы [3, 11, 16, 19, 20. Стационар­ные формы (рпс. 0) снабжены рубашками, в которые прп фирмовапнп подается пар, а прп ох. лждсппи -!*зда или воздух. Закрывапп £ и открывание Ф^рмы, а тй-Юмс извлечение изделий in нее осунйРетчжч.'и. к зависимости от размеров формы п осиепп се мехашмаипи, г-рчп:.> пли с помощью гидравлического и чп. пп^има гнческого привода.

Для (|)ормоваипя блоков в подвижных формах приме­няют ускшош. и 171, в которых формы, заполненные предвари тсльно вспененными грЛиулами, передаются конвейером в па­ровые камеры. Прогрев <рорм осуществляется паром с темпе­ратурой 110 120 С, поступающим ш форму ч#рез (лперечня • ее стенках. После прогрева ферма конвейером подается в ка­меру, где сшмждается водой ьлп воздухом.

За последнее время процесс формования полнетироль■ ного пенопласта, производившийся раньше вручную, пол­ностью автоматизирован [21]. Это еггало возможным благодаря иазработке оборудования для осуществления автоматического и непрерывного вспенивания грану полис п+рола; автоматиче­ского заполнения формы; полностью автоматизированного формования вспененных частиц; авто. митизнроваиного копт - роля производства

Японская фирма «Экнсуй Спондзе Индустрия» [20] изготав­ливает блоки полисгиролыюро пе^г тайга в разнообразных формующих машинах, в которых внутренний металлический кожух формующей камеры изготовлен из специального сплава высокой прочности. Паровая камера окружена водяной pv - башкой, чтВ исключает смешнвашк пара с ох таждающей водой. Загрузка формы пре. !арнтещ но вспенепп1.1м полисти­ролом производится в^ртую млн автоматически. Прогрев ма­териале осуществляется наром давлешк м 1- -1,5 чти. Изделия и формы охлаждаются водой. Подача пара, вытержка, пре­кращение подачи пара, охлаждение, подача и вып^чк охтаж - дающей воды per лируются автоматически с помощью реле 12 времени. Оошпп i u i к I фор ЧИИМШ1Ч мзде. i (tf составляет 15—20 шик.

Бо.'гыной шперл' преде ивл ист разработанная фирмой «Токио Кикаи 1инзе>»;у Ко., 1ТД» лпогосекциоппая формо­вочная машина типа «SSBM» [14], позволяющая формовать за один рабочий цш-.т одновременно 6 плит размером 0,91 X 1,®К0,025 (0, 050) ш каждая (рис. 7). Отформованные изделия имеют гладкую и ровную поверхность.

Управление аашипои автоматизировано, что позволяет об­служивать ее одному рабочему. Нагрузка предварительно вспененного материала в формы пронвво, лИтс+'1 с помощью эжекционной установки паровоздушной смесыо. Прогрев ма­териала осуществляется паром давлением до 5 ати. Охлажда- ются нзяьаия холодной »одой.

. Машина комплектована специальной rfftTlvii. iioii yetaaou - кой, обеспечивающей подачу пара давлением до 7 ати с рас­ходом в 1,5 т/ч аппаратом д я пр^ шарит ельпого вспсннвапия и бункером для выдерживания материала в течение 24 ч, а^зкже оборудованием для йхлаждепия водой

Работа вспомогательного оборудования (котла, воздушно­го компрессора и оборудования для охлаждения) определяет производительность устаповли в целом, так как оно влияет па продолжительность циклов прогрева, охлаждения и загрузки. Стопмосп, машины, пц данным фирмы, соРтавлясГг 27 тыс. ДОлл

В ФРГ разработаны и применяйся аппараты ле+жодшк ского и непрерывного действия для спекания вспененных гра­нул в блоки больших размеров [5,21]. Установка для непре­рывного формования блоков M пенополнетпрола (рис. 8) позволяет получить материал и виде непрерывной лйпты, ко­торая затем разрезается на плнты необходимых размеров'. В этой установке прямоугольная камера J|i9 формования об­разована 4 ленточными конвейерами. Дейты 2 конвейеров рас­положены горизонтально, образуя дне и верх камеры, а ленты 2 других конвейеров—вертикально, образуя боковые стенкн камеры По длине установка состоит из 2 зон: паровой, в ко­торую подается пар под давлением 4—i ати, и о^лаж таюшей, в кот^о?! движущийся блок охлаждался водой.

Непрерывный процесс формования издетпй из иенополи - стирола разработан также в Швеции [6]. Установка BWM со­стоит из системы архимедова винта, подающего предваритель­но вспененные гранулы в квадратную полость машины, обра­зованную 4 бесконечными стальными транспортерами, лги транспортеры, продвигающие вспененный материал, преходят через зоны пропаривання и охлаждения. Бесконечный блок из спекшихся гранул. пепополистирола имеет в поперечном сече­нии размер 2,1 Х0,3 м.

В США первая установка для прошаодства полистироль - иого пенопласта п^тем непрерывного формования вступила в строй па заводах фирмы «Styrens Products Ltd» [17]. Пено­пласт выходит из машины в виде бруска толщиной 254 и ши­риной 609,6 мм со скоростью 152,4 см! мин. Затем брус разре­зается ча части соответствующей длины.

Голландская фирма «.Industrie Holland» [22, 23] изготов­ляет для формования изделии агрегат карусельного типа, представляющий собой периодически вращающийся горизон - 14 Тальпый круглый oTtvi. lla с иоле ус i лпрплсш* 'i фо^м с шк-i магическим устройством /щи подтема и опускания ьрышк*:. Предвари 14 п. но игчепеппыс грлплы засыпаются и фарту k помощью (гакуума. Шй%ле эвполпенпя форма закрываемся крышкой, поворачивается имеет* w столо. м на определенный угол и входит в зону парового прргрева После прогрева и охлаждения Сто* поворачивается на 1 цикл. Затем с формы снимается крышка, и lowijoe изделие выталкивается ив фор­мы. Время #;тм«ро оборот* Цф»1 140- 280 сек. . Машина снаб­жается формами 4 размеров.

В последите время разработан метод спекания предвари­тельно велепенных гранул с аовержаннем адагн от 0,01 до 0,1% путем нагрева их томами выьокой часчиты. Спекают гра - пулы в <]|нрмах из древесины, молпя^жрпы. х пластиков и т. д. [8, 2Ц.

Гак как полис i..роя имеет небольшой "аигенс у мл дивлек - трических потерь, в наго добавляют вещества (25], обладаю­щие высокой эдектропроводнvicwn*)^ которые лучше всего ввотпть в процесс полимеризации стирола.

В качшиве агентов, способствующий вспениванию, приме­няют воду (от 3 до 6 г на 1 л гранул), содержащую до 0,5% поваренной соли и 0,2% смачивающего вещества [26]. Нагре­вание производится при напряженности электрического поля от 500 до 1 000 в/см и частотах от 6 до 27 Мац. При вспенива­нии гранул давление достигает 1 кГ/см-. По патенту США [27], предварителен® напененные гранулы полистирола смачивают 1%-ным равгиором таурилсульфата натрия. Время прогрева материала при напряжении 000 в и частоте 80 Мгц состав­ляет 5 мин.

В другом патенте [28] предлагают но тучи*, облицованный с обеих сторон полисгпртйррдай паиапласг непрерывным спо­собом. VcTanoBKa состоит из 2 демточньи конвейеров, расшв - ложешшл один над другим и помещенных между пл*стинчя - тымн электродами, которые яоединвны с выс. окочасввтпым генератором. Облпповочиый листовой материал сматывается с 2 рулонов, промазывается клеем и поступает на оба конвейе­ра. Между лотами облнцов#чнви> материала загружают гра­нулы предварительно вспененного пйиистнрола, покрытые слоем вещества с большим коэффициентом ди:)Л«ктричшжпх потерь. Это вещество нагревается в поле, токов вышяой ча^Ро - гы и переда®^ тепло гранулам. Окончатввьное вспенивание гранул приводит к образованию непрерывно спекающегося адоя пенопласта, прочно склеенного с облицовочным материа­лом. ААощнееть установки '5 кет, чадтота колебаний высоко­частотна» генератора 70 Мгц.

Фирма «J(eslral Corp.» изготовляет установки для формо­вания диэлятрическлм методом в формах из ткани, представ­ляющих собой общючку готдаого изделия г24

Австрийская фирма «Aupviv (17| ш. шу «(uir оо дои. ппн для производства многослойных панелей с внутренней про­слойкой из полнстпрольного пенопласта. В основу г-ехннчее! их решений при разработке эт#го оборудования заложен прин­цип работы ранее известных установок по производству поли - стиролы101'0 пенопласта и различных пластмагсовых оболо чек, в основном из поливинилждорида. Для производства трех­слойных панелей в качестве покровного слоя применяются листы из жесткого поливинилхлорида с разнообразной поверх­ностью. Можно также применять листы и пленки из полисти­рола, слоистого прессоьаипого материала на основе феполь - нон нли мадаминовых смол, фанеры, а также твердые волок­нистые плиты, асбестоцемент, металл и керамику. Плотность и толщина прослойки пз пенопласта устанавливается в зави­симости от назначения конструкции

Основные узлы установки фшрмы «Anger» состоят пз агре­гатов, позволяющих проивводить предварительное вспенива пне гранул суспензионного полистирола и представляющих собой вертикальный паровой вспенивагель с полностью авто­матизированным процессом производства. Вспененные грану лы выдерживаются 24 ч в си юсах из ткани (рис. 9).

С помощью дозировочного и транспортирующего устройств (пневмотранспорт) вспененные гранулы передаются в бункер сборочного и формующего агрегата.

Для повышения диэлектрической проводимости вспенен­ные гранулы полистирола смачивают электролитом а затем 16

ПОД. МОГ И »Ч1рЦП.1.111.ПСИ' I' 1 plli'k' I'lUl i' ЛИ I'UM. I 1 П'ЦЧ'КШ! .'UVIIlpt**

Кой, с помощью к&горого происходит засыпка форм 11а уло­женный и форму нижний слои оочппноночпоге материала па нивптеи посреДк гном ра'пы. чп те. п ииго шило. чета клеющпн есштав, па него насыпают слон вспененных гранул н по­

Крывают слоам облицовочного листа, предварительно смазан­ного ияеем. Заполненная форма по рольгангу недодается в агрегат термообработки, работающий па токах высокой часто­ты (рис. 10).

Изделии 11 jHJi рl'ваI''гси «гёЫгя .'> мин прп силе игка о и и на­пряжении 10 л'л Вггтем пзче. чия сон ж чаются r. Rjun'i. шпаг-;1 юи в руйаш vY аи^ьегата в •Ажчше 1(1 М1Ш.

ОГгьемный вес напч. чжЯГ^ 10 м*. lUbJii.- - лощение 0,1—QpT'/I] но объему пр* b-,ji*uuofi выдержке в воде в 1 я® atf'MKfv прп i4jpe*Qii выдержке г. шде.

Й Полипе пиН'уггкнсгея полип нрильпыч педлиласт ire гра­ну, ч ^Styiftyfena:^ яиготавпяемых по технологии раи-рвботап - вси"| Институтом пластмасс в Варилве. Изготовление гран) i и их пф^чараб^ка в прнппппе не отд веются (*• технологии, разработанной фирмой «fiAy». QobSMiibiii i»e пенопласта находите® в пределах Ш—40 т/м'^^Щ.

Все Sfe*iuee fiacnpocrpaHenne за рубежом получай* метод формовашря тонкослойных изделии и.! пепополпечн^ола. .чи­сто», труб и стержней 83, 32Ц. Сущность этого метой за.- ключиется в том, чтр полтир с добавкой ]—5% газиобрцьги - ватеМт wftcr-jnacT в вкстредер, в кото]юя происходят пцЯшееиу упчотмения, нагрева п расТыавлшня полимера. |4зщженви газеобр а мед-геля t распределением ш^дечичицет^ся газа в 2. вин. 2iЖ 17 Массе полимера и формопапие изделия и головке жструдера. Сразу же по выходе из экструдера в связи с резким измене­нием давления происходит вспенивание материала.

Этот метод дает возможность получать изделия с объемным весом, меньшим чем у обычного полистирола, а тем самым до­стигать снижения стоимости изделий. Самый низкий объем­ный вес пенопласта, получаемый этим методом, 40 кг/м3, а са­мый высокий—560 кг/м3. .

Изделия, получаемые методом экструзии, могут быть эластичными. Экструдировапный лист можно дублировать с бумагой или с высокопрочным полистиролом.

Объемный вес экструдированного полистирола зависит, главным образом, от температуры производства [31]. При вы­соких температурах экструзии повышается объемный вес, полистирол имеет низкую вязкость и большую текучесть. Давление паров порообразователя при этом высокое, вслед­ствие чего он свободно уходит из массы полистирола.

При низких температурах, наоборот, полистирол обладает высокой вязкостью, а давление паров углеводорода становит­ся низким. В этом случае давление достаточно для того, что­бы удержать порообразователь в расплаве полистирола до выхода его из мундштука.

Ведущие зарубежные фирмы в США, ФРГ, Италии, Япо­нии и других странах проводят исследовательские работы по получению изделий из полистирола методом экструзии [32, 33]. По патенту США № 2 911 382, методом экструзии получают эластичный полистирольный пенопласт с порами одинакового размера. Полистирол с газообразователем пентаном смеши­вают с центратом натрия в виде гидрата, и смесь пропускают через экструдер. Плиты пенопласта получают при температу­ре 163° С и давлении 31,5 ати. Пенопласт имеет объемный вес 65 кг/м3 и средний диаметр пор 0,38 мм. Плиты полистпроль - пого пенопласта прочны и эластичны, они могут изгибаться под углом в 180° без излома.

В настоящее время процесс экструзии используется в США, в основном, для получения 2 типов изделий: изоляционных плит и тонких листов [30].

Экструзия плит в промышленном масштабе производится в США по методу фирмы «Dow» при помощи обычного экетру­дера, снабженного специально сконструированным щелевым мундштуком, позволяющим изготовлять изделия различного размера по сечению: шириной от 50 до 125 см и толщиной от 5 до 20 см. Минимальный объемный вес пенопласта при этом составляет 32 кг/м3. Обычно средний объемный вес изделий находится в пределах 40—50 кг/м3.

Экструдированный материал обладает сравнительно боль­шой открытой пористостью. В связи с этим при экструдирова - нии пенопласта в полистирол добавляют агенты, способные 18

НЫДСМ1Я'! I. И K.-Hlt'CIMC T.'.kllN ;llVlllli|] |||>11МГИЯН>Г (ШК.фГю

Нат натрия и. лимонную кислоту. Рецепты лп добавок запатептона и ы. I') злппсимосгп от применения различных до бавок закрытая пористость пенопласта повышается то 70—90% [6].

Другая американская фирма [34] изготовляет полистироль­ный пенопласт методом экструзии под фирменным названием «РооГша1е F К». В отличие от «Styrofoam», изготавливаемого обычным методом, этот материал имеет неоднородную пори­стость по сечению плиты. В середине плиты плотность пено­пласта ниже, чем у поверхности. Средний показатель плот­ности пенопласта составляет 40 кг/м3.

Большой интерес представляет изготовление топкого экс - трудированного листа или пленки из пенополистирола толщи­ной 0,25—1,52 см. Эти изделия выпускаются в виде рулонов, окрашенных в различные цвета. Тонкие листы пенопласта могут подвергаться термоформованию, гравировке, печата­нию. Они употребляются для дублирования с бумагой п дру­гими материалами. Производство такого материала в США и Англии еще сравнительно невелико [6].

Листовой пенополистирол марки «Сантофом» разработан в США фирмой «Moncanto Kemical Со» [35]. Он представляет собой вспененную пластичную ячеистую полпетирольную пленку белого цвета с зернистым рисунком поверхности. Бла­годаря низкой стоимости, незначительно превышающей стои­мость бумаги, легкости термоформоваипя, стойкости к воз­действию влаги и масел он нашел широкое применение для упаковки. При толщине до 0,63 мм сантоформ отличается вы­сокой пружинящей способностью. Этот материал обладает химической стойкостью, низким коэффициентом теплопровод­ности и теплостойкостью от —40 до - f 71,1° С. Объемный вес его 123 кг/л/л. Вес 1 м- листа при толщине 0.25 мм -0,033 Ыг.«-'. При толщине 0.63 мм—0,082 кг'м-.

Слоистые листы из сантофома и полистирольной пленки изготовляются путем дублирования в процессе экструзии. Постоянное соединение достигается за счет остаточного тепла экструдированного листа (при этом клея не требуется).

По французскому патенту № 1 305 053 от 6/11 1961 г. пред­лагается рациональный способ получения .полистирольного пе­нопласта методом экструзии. Экструзию осуществляют из гер­метически закрытого сосуда под давлением, которое можно получать с помощью пара, газа или механическим путем. Выдавливание можно производить через форсунку или мунд­штуки различной формы с отверстиями, размеры которых соответствуют консистенции, давлению и количеству перера­батываемого материала. Все процессы получения пористого материала объединяются в одну операцию. Процесс может протекать непрерывно с регулярной подачей материала. Пу-

Тем варьирования формы отверстии (для выдавливания) мож­но получать различные профили у изделий, например, плос­кий, круглый, полукруглый и т. д.

Ряд фирм выпускает экструдеры для производства пленки из пепополистирола. Спедуех «тметнть работы зарубежны исследователей по экструзии пенопластов баз применения газообразоватедей В этом случае газ под высоким давлением подается непосредственно в винтовой капал экструдера через отверстия в цилиндре или червяке.

Большой интерес представляет непрерывный способ полу чеппя пепопяшистпрола непосредственно из мономера атнрола [361.

Основным сырьем для производства пепополистирола яв ляется стирол и порофор «CCHZ-57*, который действует одно­временно Аяк инициатор полимеризации и вспенпвающш агент.

Технологический процесс осуществляется следующим об разом. Стирол поступает из хранилища в смеситель, в кото­ром растворяется порофор (3—7% от веса мономера). Для непрерывпйго произв^ргва применяются 2 смесителя, из ко­торых композиция поступает в промежуточный' сооуд—подо­грев а таи». Нагретая до температуры 60—W С смесь под дав­лением 10 ати выдавливается из подогре. П-ател i в полпмерпза - нноппый аппарат змеевикового типа, размеры которого опре­деляют?* требуемой производительностью и временем поли­меризации, вставляющем 10—13 ч пртп температуре 30—60 С

Иол'.мернааншо можп > провопим, также г. аппаратах Га шешюгр типа, ебычыо исчошлуеммх для бдрчщэп полимера Зввим стирала. Температура доля*иа нве. ышатьоя при этом от 80 в первой секции до 100 С —в последней.

11олуч«пный полиетирв* вместе с вспенивающим агентом и га^ом, образовавшимся от частичного разложения порицфо - ра, поступает в шприцмашину, где при температуре 120 -140 С п^зрофор окончательно разлагайся. Шприцмашина подает материал в коническую головку, работающую как рег^иягор. которая улучшает етрукту^/ материала. Установив на машине соотве.'»ствуюп'уго головку, можчзо шприцевать листы, гЮА»сы, трубы н дff>£гне изделия. вспененный материал характеризует­ся однородной меляоиорпстой структурой, высакой проч­ностью н очень малым водопоглощепнем.

Подбирая количество порофора и конусность готовок, можно регулировать плотность пенопласте от 50 до 100 кг/м2. Плотность вспененного материала можно снизить до 0 02—0 01 г/см3 созданием вакуума в головке порядка SBC^-ввО мм рт. ст. Добавляя в композицию компоненты тшщ дибромэтилбензола, можно получать негорючий пенополисти рСм

С 1959 г. фирма «BASF» при дожила применяй гранулы полис! нрап. пйг?! пенопласта it качестве легкого зшт. япнтелн и бетоне Щ7, 38j.

Hj^cviiih с наполнителем пз acfieiicnni i г^щл стпдопора отличаются повышенной прочностью по сравнений» ф вСпучеп - ным полш Л1ро»ом, вместе с тем они сохраняют высокие теплоиголяцпвкпые качества последнего п обладают значи­тельно Меньшим водопоглощепмем по сравщшпо с бетоном iw, других hi i*x легки* «Шчлпп i е. ,еп.

Для нзгсй'»)клеппя таких издечпч r произиздеттчрнпых усло­виях мо/ircI быIь использована лопастная машин» емкоелтш 20Q л I! машина для вертикальной формовки плнт с автоыатн - чезднм внбра. ором. 11 р о дол ж 11 ге. ч шость перечепн валив см®смУ-5 мнн.

В зависимости от требовании, объемный be. с стцрЯввбвтс - па может (шЧъ повучав в предках 436—1 <тЭ£> кг/м* «ходя из экопомшгеккпх соображений, риксШвувтуИЕя njrofiu i изделия пз cvuponopfeTMia, совМзйИГгиуюпиге. по размерам стандарту ФРГ па ^гапов^е огронт£ль«ые пинты DJ. 1-8168, а именно: формяч» # (750рЦОЗК60 м. н) и фсцщмят f (49()Х£2()ХПП мм).

Э«номичпее применять всленеиньм цвлиетнрол с обьем ным весом 17—18 пф/т3.

F)jWr материал может применяться с цементом, магнезиальным цементом и ру.-пмп вяжущими

Рекомендуемые составы смабвп приведены ц Иол. зико-мехаппчесм!*: показа i hi полчеппы iij аах в табл.8.

Влияющих на эти свойства, посвящен ряд работ, проводимых исследовательскими лабораториями различных зарубежных фирм [41—44].

Для установления рационального технологического про­цесса производства полистиролыюго пенопласта производи­лось микроскопическое исследование вспененных гранул поли­стирола и полистиролыюго пенопласта [40]. Исследованию подвергались гранулы суспензионного полистирола 2 различ­ных фирм-изготовителей, различные по размеру и форме. При рассмотрении микрофотографий гранул было установлено, что каждая гранула имеет сотовую структуру, образующуюся за счет расширения газа. На поверхности гранул не образует­ся плотной оболочки, но в отдельных случаях образуются ячейки, меньшие по размеру, чем ячейки в центре гранул.

Пенопласт, полученный из вспененных гранул, представ­ляет собой двухкомпонентную систему из тонкоячеистых сфе­рических частиц, спекшихся друг с другом. Внутри каждой частицы заключены микропоры, а между частицами—пустоты различных размеров. Объем последних Составляет 2—4%, а объем микропустот 96—98%. При недостаточной степени спекания частиц объем пустот увеличивается, что влечет за собой повышение водопоглощепия материала [9].

Существует определенная зависимость между размерами ячеек и объемным весом пенопласта. Пенопласт более высо­кого объемного веса имеет ячейки меньшего размера. Средний диаметр ячеек составляет приблизительно 80—150 мк. Тол­щина стенок ячеек варьируется от 1 до 2 мк. Вокруг отдель­ных гранул нет оболочек, в месте контакта соседних гранул имеются чрезвычайно маленькие ячейки. В тех местах, где нет контакта между отдельными гранулами, находятся пусто - 22

ТЫ. В Iieili-II. Ml'IV НИЗКИХ см") ылм И |>Г ШЧ-ОК ПУСТОТЫ 111).II, ПИК' 110

Размеру ч г. большем количсс тпе.

Для улучшения свойств пепопллсiчш п повышения их ка­чества изучалось влияние па них продолжительности каждой операции переработки [17, 41]. Однако теоретические предпо­сылки и практические наблюдения показывают, что все опе­рации переработки взаимосвязаны, поэтому изменение одной ступени, нельзя рассматривать в отрыве от других.

Предварительное вспенивание полистирола при одной и той же температуре во многом зависит от количества вспе­нивающего агента, который содержится в сырье. Однако сте­пень расширения гранул зависит и от молекулярного веса полимера. Материалы с высоким молекулярным весом вспени­ваются значительно медленнее, чем полимеры с низким моле­кулярным весом при одном и том же содержании летучего ве­щества. Интересно отметить, что в США чаще используют суспензионный полистирол с высоким молекулярным весом и С высоким содержанием летучего вещества, а в европейских странах—наоборот.

Исследования, проводимые Skinner [7], имели целыо уста­новить влияние диффузии паров и газов при вспенивании на плотность получаемого материала.

В результате проведенной работы было выявлено (рис. 11), что плотность пенопласта повышается, если теплоноситель представляет собой медленно диффундирующее вещество. В связи с этим рекомендуется производить вспенивание в атмосфере пара, причем увеличение давления сверх атмосфер­ного нерационально, так как это снижает скорость вспенива­ния объема гранул. Применение вакуума позволяет снизить объемный вес материала и повысить скорость вспенивания.

Это обстоятельство объясняется гем, что при вакууме нар - ннопалыюе давление за пределами ьрапул низкое, т. е. гра - днеит концентрации iаза невелик. Однако траднепг концент­рации порообразователя в гранулах полистирола остается неизменным, что вызывает вспенивание материала. При уменьшении толщины стенок ячш скорость диффузии может повыситься, что приводит к выравниванию скоростей диффу­зии порообразователем окружающей среды, т. е. к достиже­нию минимальной плотности.

Кривая вспенивания полистирола имеет реамо выраженный максимум, после которого Наблюдается увеличение плотности материала (опадение) в связи с тем, что избыточное давление н порах пенопласта етаповится недостаточным для сопротпв - твния вщупнем давлению.

При этом необходимо отметить, что бо#%е высокое содер жание летучих веществ приводит к болей высокой начальной с]Л|()остп потери порообразуюшего вещества.

На рпс. 12 показано влияние содержания пентана па ха­рактер предварительного ■вспенивания полистирола. С увелн - чением содержания пентана снижается мишпальпая " плот­ность полистирола. При высовдм содержании пепИша мини­мальная плотность достигается быстра потому что градиент концентрации газа увеличивается и диффузия» Покоряете*.

11а время вылеживания полистирола после предваритель­ного вспенивания оказывает влияние температура. При гоены - ше#ни температуры уменьшается время выле*нвания. Однако высшие температуры влияют па качество изделия, гак как при такой выдержке суспе««ионного полистирола не только попощается воздух но и улетучивается вспенивающий агент. Я

On гимняныя . см пера i ;ра хранения iioncd пого полистирола раппа 22 -2(Г Г.

При формовании изделий I очоке Очип. чает вошпкап неравномерность плотности пенопласта по всему сечению блока. В центре блока, к ж правила, плотность шже, чем у его краен. Это происходят от того, что вспененный бнсар, не абсорбировавший возцух, имеет тенденцию к <рй а д s vi п!•) (усадке). Вели блцжайшне к поверхности частицы уже охлаж­даются, а частицы в центре находятся еше под, а^еннем, го пару бисер может опаеггь при охлажлелищ а внутрен­

Ний—рйсш-ярит ьея.

• Установлено, что чем ниже температура пара, т»м бол о-, равномерную плотноетт имеет и аелие [1st Пачгому не сле­дует стремиться к применению высоких темперагур с целью ускорении пропес-са формования. обеспечить равно­

Мерное вспетниваппе по всему объему формы н получить пено­пласт гвдттмонои плолццун, wcwfflo применять Gcrppfft г ВЫСОКО!^ ДНВЛСППЯ, ВВОДИМЫЙ в форму при помоиш ИОДВ1 пых зондов i2_!. После 'вагрузкн грап)л зон т вд innO* • ф р- му и впрыскивают пар. Затем зонд бьп*рв отвод;": из фор]мы. Гранулы по всему «бъ^му формь расширяют, н одинекочо благодаря равномерному подв(? ц - т енЛМтосп геля.

Качеств изделии в большей степени зависн от размероа предварительно вспененных гранул. Чем крупнее гранулы, тем выше качество отформованного изделия, особенно если мел<ду процессами прс-чварнтелького всиепивгшпЯ и формопання и дошиц прошло дли тельное время. Объясняется ^то тем, что пр i храпеннн. гранулы меньшего размера быстрее теряют сОдер - жащн кг» в них вспенивающий агепг. чем более крупные гра­нулы. Вместе с тем более мелки Г' размер ячеек еиосвб1стз|*т нёшторому у.,, чшепию физических Лом-етв пенопласт*!.

Объемный вес полистиролмчого пенопласта коя€б|1етои б весьма широких пределах—15—100 кг/м Соответствен;!.) этому изменится и свойства пенопласта: водопоглощеш. е. паропроппнаемлс^ь, прочность и долговечность.

^'1аблр;п орпт (|)нр, мы B ASlJi прель щпы бо. п шпе исс ic чогапня по Р'арх^делепию качественных показа гелеп пвлиетн рольного шчтплаета «ст нропор.> под донС-Твпсм различных ач чосферлых воздействий. 15 результате уги. ч исслсдоайпнп было установлено, что щкопласт »айначптель;ь> поглощае: влагу ив йтмосферьь ПэкЛвтели во'югтоглошении ес»»адэ»т с вдйлввтжийми, полученными пулч. м пеп^уедст вРшого погру­жения iRS*)fl часта в воду (рис. 13Г.

Ьыла г («же мс след органа способность пенопласта погло­тать воду при повышенных давлениях (до 0-1 ати) и /Лцпиодп - чес;1)вы изNKHienпи температура водь-! игЯ до 60'С и тампс - р. аг>чн>! материала — от 70 до 2'! С. Было установлено, что ьчаголагл пнущие стиропора не зависит[12] <Jt условий его кондл-
циопчровапия. Приведенные значения влагопоглощспия (см. рис. 13) относятся к условиям, когда материал не подвергает­ся механическому воздействию. В условиях вибрации влаго - поглощение несколько повышается. В этих условиях пено­пласт с объемным весом более 40 а^м3 обладает незначи­тельной способностью к поглощению влаги и повышенными механическими свойствами.

'•—пеиотлет с объемпьнч гм?«ум 20 л,'/-»3; 2—пснотасг с об-,T-мным Ijc.Com 50 кг/м 3—пет пл^ст с о#»ьамным весом 100

>а 8 лет «вплуаташш под водой пейоплаат не претерпел изменений в отношении поглощения влаги и не потерей плаву­чести. Эти характеристики пе изменяются существенным обра­зом под влиянием атмосферных воздействий в условиях обыч­ного климата

Влияние тепловых воздействий па стиропор определяется свойствами пояи#тир<ыа. Верхний предел температуры ис­пользования стиропора—70—75" С (в течение 8 недель при 75J С пе изменяется размер образи*»). Кратковременное на­гревание выше этой температуры па 10—15° С не оказывает влияния па размеры образцов, однако при нагрузке 0,5 кГ/см2 Размеры изменяются рке при температуре 70° С.

Пенопласт испытан также непосредственно в строительных конструкциях [44]. Установлено, что во/шпоглошение поли­стиролыюго пенопласта в конструкции составило менее 8% по или 0 16% по объему. Низкая паропропицаемос^ь пено­пласта к объемным весом 20 ке/м3 объясняемая закрытой структурой пор. Для полного исклютення паропроницаемо«ти пенопласта на него наносят покрытие или дополнительно изо­лируют его листами бумаги, картина или металлической фоль - ■T'I
••ой. В ycJioiHWix эксплуатации при iiiijmi. n 1ч>мн«4>аrvpax, когда возможны Ггдаьщчвй in-репад температуры н образуйте кон­денсационной luiain, пенопласт cjnyiyer пукрывап, более тол­стым тse:c •! защитных материалов.

На основании пров( репных измерений ко. эф^вшманта теп - топроводпосш полпстпролыюгв пепоп lacra с объемным несом 15, 20 и 25 кг/м3 при температура: 10, 20 и 26° С установлено, что паииемьшей теплопрогюдностыо обладает :1№и®ласт с йб-ммлным весом 20—25 *£/.#3И£

По своей теплоизоляционной способности 2.5 см ипропора [451 чквипллентиы 250 ам грапптя, 150 см железобетон. и трам­бованного Истона, 18 см. пенобетона, 15 см деревянных конст­рукции и 8 см древесно-волокиистых плпт.

Коэффициент теплопроводности пепополистирола при 0 С составляет 0,020- 0,027, а при 50J С -0,039 ккал'м-ч ерад [16].

Исследованием свойств щетруаионного полистирол*>наг(-о пенопласта занималась паучке-нсследователбе*я*1 физическая яабаратория фирмы «Dow».

Согла?*да данным этой лаборатории [81 пенопласт «S<гоГоапт» не влагопронпцав»".:, накопление влаги в течепш 20 лет Э'коллуатацин в самых жЖЛг. н* условие* составляет менее 1.35% по объему. Такое содержание води приводи1 к повышению уделаЛтоп теплопроводности материала менее чем па 10%. ПрнмОдятая сравнительные данные испытания физико-мехаиичшмчих свойств яевопластов, изготовленных из грануа и ш»нопл*§стов. п«лученных эшлфузпонным методов (табл.4).