БЕСПРЕССОВЫЕ ПЕНОПЛАСТЫ В СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ

Обшая характеристика пенопластов

Пенистые пластмассы (пепопласты) представляют собой легкие материалы ячеистой структуры [1—3]. Для них характерна физическая неоднородность стро­ения, обусловленная чередованием плотного полимер­ного вещества, из которого построены стенки ячеек, и газообразных продуктов, заполняющих эти ячейки. Структура пенопластов зависит от целого ряда факто­ров: прочность полимера, его поверхностного натяже­ния, способа получения, исходной рецептуры и т. п. Пенопласты отличаются благоприятным сочетанием физико-механических показателей Они имеют малый объемный вес, низкую теплопроводность и характери­зуются сравнительно высокими механическими показа­телями. В большинстве случаев пенопласты химически стойки, коэффициенты влаго - и водопоглошення у них низкие. Сравнение физико-механических показателей пе­нопластов с другими газонаполненными материалами (пеностеклом, пенобетоном) показывает целый ряд их пренм щсств тн отношении теплоизоляционных свойств, прочности и др. (табл. 1).

Производстве пенопластов освоено сравнительно исц'чпе. В краппом масштабе эти материалы выпе­кают в течение последних 15—18 лет. Сейчас производ­ство их развивается быстрыми тешмми и имеет зна­чительную сырьевую базу. В СССР выпускают разно­образные виды пенопластов, - среди которых наиболь­ший интерес для строительства представтяют полисти - рольные, сЬеноло-формальдегндные п полиуретачовые. Предполагается, что к 1970 г. строительство б"дет по­треблять 450—500 тыс. м3 полистирольных пенопластов.

Серьввяое внимание уделяется также развитию произ­водства феноло-форматьдегидпых и полиуретановых пемс/п ластов.

Эф рубежом наибольшее фимепепне 'находят нолн- сгпрольные и по. шурстаповые пеиопласты. Среди ка - мита. пистич«окнх стран первое место по. производству пенопласте® занимают США. В 1962 г. в СШ А было произведено 35 тыс. т полнетпрольных, и 8 тыс. т по­лиуретановых псион ластов. Предполагается, что в 1970 г, объе. м -производства полистпрольиых пеноила - сгов возрастет до 2-10 тыс. т, а полиуретановых — до 300 тыс. т Интенсивно развивается производство и феноло формальдегидных пенопластав. Ожидается, что к 1970 г. объем производства этих пепопласгов увели­чится до 10—2Ъ тыс. т. В строительств ' США исполь­зуется окало 25—30% проп (водимого (^йъема пено - пла®ов |4. 51.

Широкое распроор' пению полистнрольных иено - пластов объясняется лоелаточно большими запасами psip^h сравнительно простои технологией про».зг, одет - ва. о'п*0сптелыю ыпзкап сгвимостцв полпетиро/ш, его хорошими фнзнко-мехаппческнмп -^ci р а к т с р i г сп икамн. Отечественной промышленностью освоены npeccrmbimfi бедарессовын методы полу чении. утих попои ki^jtob.

Преесовын метод получения полистнрольны. х iicnft - пластов включает три осПовпы-е операции' приготовле­ние исходной i>o»niii<fepMOn ко. мпозпппп. ее таблстировя - ние при пов№п»1|НШ1 температуре и давлении, вспеипвв - пие готовок.

Исходную композицию из эмульсионного полисти­рола и различных газообразователен прессуют при температуре 130— 150 С и давлении 120—170 IJIc.U Выделяющиеся при прессовании продукты разложения газообраеователя насыщают полимер. Полученную Ш - пковку охлаждают и затем при вторичном нагревании получают готовые плиты пенопласта. Прессовым мето­дом потучают полнетирольные пенопласты марок ПЙ-1 (СТУ 9-91-61), ПС-4 (СТУ 9-92-61) и др.

Однако прессовая технологий изготовления полисти­рольных пенопластов, хотя и обеспечивает получение материалов с высокими механическими яарактериетика - мн, является довольно трудоемкой, малопрокзводнтель - ной и требует использования сложного оборудования. |се это обусловливает неэффективность использования прессовых полистирольных пенопластов в строитедьных конструкциях. По прессовой технологии можно выра­батывать плиты ограниченного размера (1 ООО -: 2000X X800-т - 1300X45-г70 мм) и практически нельзя полу­чить блоки размером на панель.

Беспрессовый метод заключается во вспенивании и сплавлении между собой отдельных полистирольных гранул, содержащих вспенивающий агент. Беспресс. о - выи »метод включает две основные операции - предвари­тельное вспенивание гранул и ил последующее фор­мование в изделие.

Промышленное производство беспрессового по ш- стиролыюго пенопласта впервые в СССР было орга­низовано на Мытищинском комбинате стройпластмасс. В 1961 г. Ленинградский НИИ полимеризацнонных г. чайгмасс разработал технологию самозлтухающееа нолнегпрольпого пеноп тасга марки ПСЖ-С. На Лытп - щнпоком комбинате стройпластмасс плиты полпети - ролыюго пенопласта подучают в металлический фор­ма к, нагреваемых водяным паром в автоктавах [6] (табл. 2).

Технология формования гранульного полуфабриката в ap*OKriaUS(x несовершенна и зачастую не обеспечивает получение материала с необходимыми физико-механп - ческими показателями. Эта технология i иеет сущест­веннее падаетатки: значительные затраты ручного тр,- да, необходимость - большого числа форм, повышенный расход водяного пара и др. Размеры получаемых плит пёиопплпетиро*]) так«ке ограничена (Ч60Ч - 100ЦХ"0-~0 -:- 700^<30 - f - 100 мы). СтоимЛЧь переработки беспрехсо- вого пс inстиролиного пенопласта « изделия слетавihct 45—55% стоимости материала. В этм отношении за­служивает предео чтение изготовлению бс. спре^соного полчетпролыюго пенопласта и виде фдуквв па «ДО се­чение копс'1 рукцин (пли к( лтюе ему) nyrtyu формова­ния гранул иного полуфабриката ;гю мершу тепл^жио удара водяным паром [7, 8], прорекаемым лелосред - ственпо в м&рву трэнул (-см. глз-ву И).

В. Московском инженерно-строительном институте им. Куйбышева рафаботап нбвын метод одиостад; ппогсг непрерывного поучения беснрессовопо иолистнрблынио пенопласта 1КЗпосредств<мшо из мономера [9]. Однако эмт метод не вышел пока из стадии лабораторных исследований.

8а рубежом пз числа гщдпетирольных пепопластов, изготовляемых па о он о не гранульного полуфабриката, получили распространение материалы различных фир­менных пазжапий стпропор (ФРГ), стпрофом (США), полпзот (Англия), уманор (Чехой^эвакия) и др. Западно­германская фирма В SF выпускает несколько марок стнропора: Р — общего назначения; К —крупнозер­нистый для декоративных цепей; Ф — самозатухающий; Н — беизнпо-м'аслостоикнй и теплостойкий (до 95°С).

Поливинилхюридные пепопласты получают как по прессовой, так и по беспрессовой технологии. Прессовая технология пвяивинилхлоридного пеиоплавта IIXB-1 (СТУ 9-90-61) принципиально не отличается от прессо­вой те. хпипогип иоднстирвльных пепопластов.

Нла. димпрскпм химическим заводом разработана тгиожх1ня беспрессового полпенни,-хлорпдного пено­пласта марки ПВ-1 (см. табл. 2) Основными тгхиотогн - чсскпяи операциями получения srwc пенопласта явля­ются: прпготовлш-ше клеевого раствора, состоящего из порхлорпипиловои смолы, метпювого эфира метакрп - нчюп кн^тоты и порофора ЧХЭ-57; приготовление фор - уч«.0±юон массм, состоящей из поливинилхлорпдпой ла - ково смолы, углекислого аммония и клеевого раство­ра: полимеризация и отверждение формовочной массы; 1пзпиванпс заготовки прн нагревании и получение пли - ]ы nefЛиласта.

Малая производительность и сложность оборгдова- 111 я, па котором изготовляют полпвичплхлоргдные пе - оптанты по прессовой технологии, сдерживают их прп - в строительстве. Беспрессовая технология из­готовления пенопластов этого нида также является по­ра трудоемком, многоопераинонной

Из зарубежных поливннилхлецмпных пеноптактов распространение получили следующие материалы кон - гпцелл (ФРГ), з«аиелл (ГДР), пластицелл ('нглпя), клежесель (Франиня).

Пенопласты на основе термореактнвпых полил еров с пространственной молекулярной структурой тдаготов - ляют путем вспенивания вязко-жидких смоляных ком­позиций, когда они це потеряли еще способности к вяз­кому течеипю при повышенных температурах и давле­нии п когда образовалось еще сравнительно маю по­перечных шолекулярпых связей Поопесс. вспенивания заканчивается с образованием трехмерной структуры полимера.

Методы получения пенопластов «а основе вязко-те - м чих смоляных композиций мояно классифицировать стсдующчм образом:

Вспенивание (при помощи газообразователей, раство­рителей млн веществ, выделяющихся поп нспо-гюй по - лпмерн'аиип или поликонденсаипп мономеров, с пос - ie, ivioimiM отверл^деннем композиции во вспененном состоянии:

Вспенивание вязких растворов подимеров путем на­гревания композиции до температуры разложения га­зообразна геля;

Вспенивание водных растворов, эмульсий или сус­пензий смолообразующих веществ или полимеров пу­тем механического диспергирования газа с одновремен­ным или последующим отверждением композиции.

Феноло-формальдегидные пенопласты получают пу­тем механического вспенивания водных дисперсий, вспенивания частично отверждемных смоляных компози­ций, вспенивания жидких композиций при помощи газов, выделяющихся в результате взаимодействия исходных компонентов. Для изготовления этих пенопластов ис­пользуют плавкие новолачиые и жидкие резольные фе­ноло-формальдегидные смолы.

На основе новолачной смолы получают пенопласт марки ФФ (ТУ 2-191-1-62). Однако этот пенопласт! вследствие жесткой пространственном молекулярной структуры феноло-формальдегидной смолы обладает повышенной хрупкостью. Совмещение новолачной фе - поло-формальдегидион смолы с лкрплнитрпльным ка­учуком (СКН-40) позволило получить группу пенопла­стов типа ФК, вспенивающихся по беспреесовому ме­тоду и имеющих меньшую хрупкость, чем пенопласты марки ФФ.

Технологический процесс получения пенопластов, ФФ-ФК состоит из следующих операций: приготовле­ние исходной композиции и загрузка ее в. ограничитель - , иую форму или во внутреннюю полость конструктивного элемента с последующим вспениванием и отверждением композиции. Отверждают композицию при температуре 110—150°С в течение 6,5—8,5 ч. Необходимость такой длительной термообработки материала при высоких температурах ограничивает использование пенопластов этого типа г, строительных конструкциях.

Разработаны рецептуры феноло-формальдегпдиых заливочных пенопластов, вспе'нива'ющихся и отвержда - ющихся без дополнительного нагревания композиции. На основе феноло-формальдегндиы. х смол резольного типа изготовляют пенопласты марок ФРП-1 и др. [10, 11). Для строительства представляет интерес пенопласт марки ФРП-1, разработанный Владимирским НИИ син­тетических смол (см. табл. 2). Технология получения Этого пенопласта описана в главе III.

Полиуретановые пенопласты изготовляют путем про - нгдпшл реакций при смешивании исходных 'компонен­тов ноли эфира, —изоциана та, воды в присутствии соответствующих катализаторов и эмульгаторов [12}.

Разработаны разнообразные рецептуры по. пнурета - поных пенопластов. Технологические особенности нзго - тоалсния этих пепопластов применительно к различным строительным конструкциям изложены в главе III.

Широкая сырьевая база, простота получения откры­вают возможности для использования феноло-формаль - дегидных заливочных пенопластов в строительных кон­струкциях. Технологичность полиуретановых пено­пластов, высокие физико-механические показатели, не­смотря па ограниченность сырьевой базы и дефицит­ность. позволяют рассматривать их как перспективные строительные материалы.

Зарубежный опыт, масштабы применения полиурета­новых пенопластов в строительстве ряда стран под­тверждают это положение. Наибольшее распростране­ние получили полиуретановые пенопласты следующих фирменных названий: мольтопрен (ФРГ), изофом (США) и др. Физико-механические показатели зару­бежных пепопластов приведены в табл. 3.

Таблица 3

Физико-механические свойства отечественных беспрес­совых пенопластов рассмотрены в главе IV.

При помощи различных приемов изготовляют так называемые армированные пенопласты, представляющие собой пенопласты с прослойками высокопрочных листо­вых конструкционных материалов (металла, фанеры, стеклопластиков) [13—15}. При соответствующем выбо­ре параметров армирующих элементов и их расположе­нии можно увеличивать в определенных направлениях прочность п жесткость армированного пенопласта. Ар­мированные пенопласты изготовляют, как правило, с учетом особенностей той или 'иной конкретной конструк­ции. В строительных конструкциях их пока применяют в незначительном количестве.

Специфика применения пенопластов в качестве стро­ительных материалов предъявляет особые требования к сырьевой базе, технологии производства, доступности этих материалов, стабильности физико-механических характеристик. По этим признакам не все производи­мые пенопласты могут найти применение в строитель­стве и, в частности, в строительных конструкциях. Для применения в строительстве перспективны пенопласты, изготовляемые по беспрессовой технологии на месте потребления [5, 13—16}.

)