ПОЛИМЕРНЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

БЕСПРЕССОВЫЙ МЕТОД

Беспрессовым методом пенопласты получают из но - волачных полимеров

Сн он

"-[тсП~о

Ч --

Где /1 = 4 -^8.

Эти полимеры имеют линейные или разветвленные молекулы различной длины. Огверждаться они могут лишь в присутствии уротропина, с которым взаимодейст­вуют, образуя пространственный полимер. При введении в композицию более 1,1% уротропина в полимере обра­зуется пространственная сетка, и отвержденный поли­мер теряет способность к вязкому течению. По мере увеличения количества уротропина температура стекло­вания сдвигается в сторону более высоких температур, одновременно возрастает модуль высокоэластической деформации. При добавке более 10% уротропина высо­коэластическая деформация не проявляется. Содержа­ние уротропина свыше 15% ухудшает водостойкость по­лимера. При нагревании с уротропином взаимодействует не только полимер, но и частично свободный фенол.

Сырье. В состав композиции для получения пенопла­стов на основе новолачных феноло-формальдегпдных полимеров входят кроме полимера отвердитель—уро­тропин, газообразователь — порофор ЧХЗ-57, а также каучук, сера и наполнители (стекловолокно, алюминие­вая пудра и др.).

Для получения пенопластов применяют новолачный феноло-формальдегидный торполимер № 18, получаемый конденсацией фенола и формальдегида в присутствии соляно - или щавелевокислого катализатора. Это твердый хрупкий продукт, от светлого до темно-корнчпевого цве­та, с удельным весом 1,2—1,25 г/смъ, хорошо растворя­ющийся в спирте н ацетоне. Он должен соответствовать требованиям ТУ МХП М-1-53:

Температура клплепадсипя но Убйе. глоде и <' 1(Ь

Illinium. Г)0%-по1'о спиртного рлегнорл но Осп нл.'Н. ду н пи. . 100 НИ)

Содержание в %:

Влаги, не более.............................

Свободного фенола, не более смазки (олеиновой кислоты)

В качестве отвердителя применяют уротропин (гекса - метилентетрамин) (CH2)6N4 (ГОСТ 1381—60) — белый кристаллический порошок с влажностью не более 0,5%.

Для снижения хрупкости пенопластов применяют ак - рилнитрильный каучук марки СКН-40 (ГОСТ 7738—55). Для его вулканизации используют серу.

0,1 4,5 1,5—2

Технология получения. Беспрессовый метод получе­ния пенопластов на основе феноло-формальдегидных по­лимеров состоит из следующих основных операций: смешение компонентов и приготовление композиции, за­грузка композиции в форму, ее вспенивание и отверж­дение (рис. 54) [10, 42].

БЕСПРЕССОВЫЙ МЕТОД

Газ ообра - зователь

НоВолочныи _ фенола тормаль­дегидный полимер

Тонное измельчение и смеше - ние компонентов 6 шароВой мельнице

FlpoceS

Вулканизатор

Вальцы смеси [смеше hue и гомоге­низацию

Синтерпи - чсскии каучук

Тонное измель, чение и смете 1 ние компонен­тов В шаровой, мельнице

'Рорт-ограни - читель или конструкций

Готобое изделие ' (плиты, трубы, конструкции)

Резка —

/

/1,

111

4

Шприцевание —Просе0------

Термошкаф или форма с •■эншнтны:л оЗагос! Ёпм

Рис. 54. Технологическая схема ночучення пенопластов

Гнп. ч ФК

Па основе этих полимеров изготовляют следующие виды пенопластов: ФФ — без каких-либо добавок; ФК— при сочетании новолачного полимера с акрил нитрил ьным каучуком; ФС — при введении стекловолокна (табл. 52).

При введении в композицию ФК-20 алюминиевой пудры ПАК-1 или ПА1 3 получается пенопласт ФК-20 А 20 При шмше части иоиолачною феноло

ТАБЛИЦА 52. РЕЦЕПТУРА ПРОМЫШЛЕННЫХ МАРОК ПЕНОПЛАСТОВ НА ОСНОВЕ ФЕНОЛО-ФОРМАЛЬДЕГИДНОГО ПОЛИМЕРА

Содержание компонентов в

Вес. ч.

Марка

Порофор

Пенопласта

Полимер

Уротропин

Каучук

Сера

Стеклрво-

№ 18

CKH-40

^локно

ЧХЗ-57

ФФ

100

10

1—2

ФК-20

100

10

20

0,6

2-5

ФК-40

100

10

40

1,2

3—7

ФС-7

100

15

7—10

5

Примечание Минимальное содержание газообразователя (порофора ЧХЗ 57) соответствует пенопласту объемным весом 300— 500 кг/м3; максимальное — пенопласту объемным весом 100— 200 кг/м3.

Формальдегидного полимера твердым фурфуролацетоно - вым полимером ФА-15 в композиции ФС-7 получается пенопласт ФС-7-2. Кроме стекловолокна в пенопласт ФС-7-2 в качестве наполнителя может быть введен вспу­ченный перлитовый песок.

Все компоненты, кроме каучука, — твердые вещества. При повышенной влажности их просушивают в камере с принудительной вентиляцией воздуха при 40—50°С в течение 3—5 ч. Феноло-формальдегидный полимер, посту­пающий в кусках, предварительно измельчают в молот­ковых дробилках до частиц размером 10—15 мм. Затем компоненты смешивают в шаровой мельнице, имеющей рубашку для водяного охлаждения, в течение 2—12 ч до получения однородной массы. Температура в шаро­вой мельнице не должна превышать 40°С.

Для пенопласта марки ФФ порошкообразная смесь полимера, уротропина и порофора ЧХЗ-57 является по­луфабрикатом, который поступает непосредственно на вспенивание.

Для получения композиции пенопластов типа ФК в предварительно пластифицированный на вальцах каучук вводят подготовленную в шаровой мельнице смесь по­рошкообразных компонентов (полимера, уротропина, га­зообразователя и серы) небольшими порциями в тече­ние 8—10 мин.

Общее время вальцевания навески — 20—25 мин. Вальцы при этом охлаждают водой, чтобы не допускать перегрева массы выше СО 70°С, так как иначе может начаться разложение газообразователя, а также иара - стать вязкость полимера от реакции с отвердителем. После вальцевания масса специальными ножами ре­жется на полосы и охлаждается в течение 10—15 мин до 12—15°С. При этом масса становится хрупко?! и может легко измельчаться в дробилках.

Различают три вида полуфабрикатов, из которых по­лучают пенопласты: пленочный (вальцованный), по­рошкообразный и шнуровой (шприцованный).

Насыпной вес полуфабрикатов зависит от степени из­мельчения, от формы и размеров частиц. Полуфабрикат пленочный выпускают в виде пленок толщиной 2—4 мм, свернутых в рулоны. Этот полуфабрикат целесообразно применять при заполнении несложных изделий сечением более 15 мм чля получения объемного веса в пределах 300—400 кг/м3. Полуфабрикат порошкообразный получа­ют дроблением пленок в дробилках или шаровых мель­ницах с последующим просеиванием через сито № 8 и 9. Это тонкодисперсный порошок с насыпным весом 450—500 кг/м3. Неудобство пользования порошкообраз­ной композицией заключается в том, что насыпной вес ее во многом зависящий от дисперсности порошка, велик и при получении изделия малого объемного веса полу­фабрикат занимает '/з или '/г часть заполняемого объе­ма. При последующей термообработке он оплавляется и объем его еще уменьшается.

Полуфабрикат шнуровой (шприцованный) изготовля­ют на шнек-машинах в виде сплошного или пустотелого шнура различного диаметра, который разрезают на ци­линдрики необходимой высоты или дробят в крошку. в за­висимости от того, какой объемный вес пенопласта нуж­но получить. Этот полуфабрикат наиболее удобен, так как позволяет подобрать нужный насыпной вес измель­ченного полуфабриката для полного заполнения по­лости изделия. Характеристика шнурового полуфабрика­та приведена в табл.53 [2].

ТАБЛИЦА Г)3. ХАРАКТЕРИСТИКА ШНУРОВОГО ПОЛУФАБРИКАТА

Шнур

ФК-20

ФК-40

Днлмстр п мм

Насыпной пгс в г/смг

Дияметр в мм

Насыпной вес в'г/см*

Наруж­ный

Внут­ренний

Наруж­ный

Внут­ренний

Пустотелый Сплошной.

6—1 1 7

3-8

0,12—0.2 0,22- 0.3

4—8 3 6

1,5—5

0,26—0,28 0,32-0,4

Шнуровой полуфабрикат целесообразно применять для изготовления изделий из пенопластов ФК-20 объем­ным весом 100—250 кг/м3, а из пенопластов ФК-40 — объемным весом 150—350 кг/м3.

Полуфабрикаты вальцованные и шприцованные вы­пускаются согласно СТУ 9-463-62 «Пенопласт термореак - тивный марок ФК-20, ФК-40 и ФК-20-А-20 (полуфабри­кат вальцованный и шприцованный)».

Все полуфабрикаты должны храниться в помещении с нормальной влажностью воздуха при температуре не выше 25°С. Полуфабрикаты порошкообразные должны храниться в герметически закрытых емкостях.

Композиции на основе новолачпого феноло-формаль - дегпдпого полимера в процессе вспенивания и отверж­дения обладают способностью склеиваться с различны­ми материалами. Поэтому при получении штучных изде­лий (плит, скорлуп и т. д.) для предотвращения прили­пания вспенивающегося материала к стенкам формы и рекомендуется смазывать специальными смазочными ма­териалами (например, ЦИАТИМ-221) или кремиийорга - иическими жидкостями типа ГКЖ. Вместо смазки мож­но применять внутреннюю обкладку формы бумагой, тканью, целлофаном и другими материалами. При вспе­нивании пенопласт не только склеивается с этими обли­цовочными материалами, но и частично их пропитывает.

При вспенивании композиций в изделиях (например, при изготовлении трехслойных панелей и плит покры­тий), наоборот, необходимо стремиться к тому, чтобы по­верхность облицовочных материалов была шерохова­той. При использовании материалов с гладкой поверх­ностью (алюминий) рекомендуется обезжиривать по­верхность и наносить клеевой адгезионный слой (БФ-2и др.).

При вспенивании выделяется значительное количе­ство газообразных продуктов. Поэтому конструкции форм или изделий должны предусматривать специаль­ные газовыводящие (дренажные) отверстия диаметром 1—2 мм. Кроме того, при вспенивании композиции раз­вивается значительное давление (до 3—5 кгс/см2). Это также необходимо предусматривать при конструиро­вании форм.

Полуфабрикаты дозируют в зависимости от требуе­мого объемного веса готового пенопласта. Вес полуфаб- ркката в кг, необходимого для заполнения изделия, оп­ределяют по формуле

Р = Yo V, (50)

Где V —объем формы в м3; о — заданный объемный вес пенопла­ста в кг/м3.

Навеска полуфабриката должна быть равномерно распределена в форме, так как композиции при нагре - иании обладают незначительной текучестью. Закрытые формы устанавливают в кассеты, которые препятствуют их короблению и частично воспринимают давление, раз­вивающееся при вспенивании. Композиции вспениваются и отверждаются при нагревании форм в камере термо­обработки.

Под влиянием нагрева композиция претерпевает сложные физико-химические превращения. Первый этап (при 80—90°С) (переход в вязко-текучее состояние) сопровождается некоторым уменьшением общего объе­ма, незначительным или существенным (в зависимости от вида полуфабриката). Конец этого этапа соответст­вует началу разложения газообразователя.

Наиболее интенсивно его разложение в температур­ном интервале 90—110°С. Этот интервал характеризует­ся вспениванием размягченной массы и заполнением ею заданного объема.

Во время следующего этапа при термообработке — повышение температуры до 150—200°С для придания по­лученному пеноматериалу стабильных химических и фи­зико-механических свойств и выдержка при этой темпе­ратуре — отверждается полимер и вулканизируется кау­чук. Время выдержки зависит о г толщины слоя, количе­ственного содержания отверждающих и вулканизиру­ющих добавок, условий и вида термообработки (табл. 54) [34].

С повышением температуры отверждения физико-ме­ханические свойства пенопластов марки ФФ ухудша­ются. У пенопластов марки ФК, наоборот, при повы­шении температуры отверждения до 2(Ю°С эти показа­тели повышаются. Это объясняется тем, что увеличи­вается глубина отверждения композиции. Более высокая температура ведет к деструкции полимера, что снижает прочностные показатели Поэтому пенопласты марки ФК целесообразно отверждать при 200°С, если это возможно

После охлаждения форм ш них вынимают изделия, сортирую! их п от но on на скла i готовой продукции.

Процесс

ТАБЛИЦА 54. РЕЖИМ РАБОТЫ КАМЕРЫ ТЕРМООБРАБОТКИ

Температура в каме­ре в °С

Время процесса в и

При выдер­живании

При подъеме

20—40

40—80

80—90

90—110

100—110

110—140

140

40

Для пенопласта ФФ

Для пенопласта ФК 20—40

0,

Загрузка камеры Термообработка: первый этап второй » третий » Охлаждение камеры Разгрузка камеры

Пенопласты ные выпускаются соглас­но СТУ 14-419-63 (пено­пласт ФФ), СТУ 9-463-62 (пенопласт ФК-20, ФК-40 и ФК-20-А-20) и МРТУ 6-05-958-65 (пенопласт ФС-7).

Свойства и области применения. В зависимо­сти от содержания газо­образователя пенопласты марок ФФ, ФК и ФС мо­гут выпускаться объем­ным весом от 100 до 500 кг/м3. Свойства пено­пластов зависят от их структуры и объемного веса и изменяются в за­висимости от температу­ры эксплуатации. Упру­гие и упруго-эластические свойства записят от содержа­ния каучука в композиции (рис. 55). Основные фнзнко - меа.|1.пческпе показатели пенопластов на основе пово-

БЕСПРЕССОВЫЙ МЕТОД

Лачного феноло-формальдегидного полимера № 18 при­ведены в табл. 55.

Пенопласт марки ФФ выпускается в виде плит (450X260X45 мм) объемным весом 190—230 кг/м3. Воз­можно регулирование объемного веса пенопласта в пре­делах 150—550 кг/м3. В стационарных условиях при от­сутствии непосредственного контакта с воздухом (в каче­стве заполнителя слоистых конструкций и пр.) пенопласт может длительно эксплуатироваться при температуре порядка 200—250°С. В контакте с воздухом предель­ной температурой следует считать 150°С. Теплостойкость пенопласта ФФ можно увеличить, вводя в его состав минеральные порошкообразные наполнители. От темпе­ратуры эксплуатации зависят физико-механические по­казатели пенопласта (рис. 56). Пенопласт ФФ достаточ-

БЕСПРЕССОВЫЙ МЕТОД

Рис. 56. Зависимость прочностных пока^атечен пенопласта ФФ от температуры / — предел прочности при изгибе при Yo =Н0 кг/и': 2 — то же. при сжатии при Yo = 140 кг/м3; 3 —удельная ударная вязкость прм w г - Yo = 190 кг/л3

Но морозостоек (коэффициент морозостойкости после 25 циклов — 0,75—0,8) и огнестоек. На пенопласте мо­гут развиваться грибки (пория и каниофора), но потери веса и значительного снижения прочностных показателей не наблюдаются. Пенопласт обладает низким коэффици­ентом звукопоглощения (0,15—0,28) при различных ча­стотах (от 100 до 1250 гц) (см. табл. 9). Применяется пенопласт ФФ как теплоизоляционный материал, спо­собный работать длительное время при температуре 100—150°С, в качестве силового и теплоизоляционного за­полнителя слоистых конструкций (панелей, плит покры­
тия п т. д.). Плиты пенопласта поддаются обработке и склеиваются между собой, с металлами и другими ма­териалами.

Пенопласт марки ФС-7 выпускается в виде плит объемным весом 100—120 кг/м3, которые легко обраба­тываются и склеиваются. Его недостатком является малая механическая прочность и хрупкость. Приме-

Рис. 57. Зависимость прочностных показателей пено­пласта ФК-20 с Yo=180 кг/м3 от температуры / — удельная ударная вязкость; 2—пр-дел прочности прл сжа­тии; 3—то ^е, прч изгибе

Няется в качестве теплоизоляционного материала, рабо­тающего при температурах от —55 до + 100°С.

Пенопласт марки ФК-20 выпускается в виде плит объемным весом 190—230 кг/м3 или полуфабриката, вальцованного или шприцованного, который можно вспе­нивать и отверждать непосредственно в строительных конструкциях при 130—150°С. Плиты поддаются обра­ботке и склеиванию между собой, с металлами и с дру­гими материалами. Свойства пенопласта ФК-20 зависят от температуры эксплуатации (рис. 57). Предельная ра­бочая температура воздуха 120—130°С. При более вы­соких температурах наблюдается значительная усадка (рис. 58). При отсутствии непосредственного контакта с иоздухом может длительно h<cii.«а тироваться при 150°С и кратковременно (3—5 ч) при 200°С. Для повышения теплостойкости и состав ФК-20 вводят минеральные на­полнители. Пенопласт ФК-20 может быть получен с не­большим объемным весом 50 100 кг/м3. Для этого

Применяют полимер с вязкостью не более 100 сиз и вводят в композицию 5—7% порофора ЧХЗ-57. Основ­ные физико-механические показатели ФК-20 приведены в табл. 56.

При отрицательных температурах у пенопласта ФК-20 снижаются показатели удельной ударной вязкости и по­вышается предел прочности при сжатии, т. е. растет хрупкость материала: при —60°С удельная ударная вязкость снижа­ется примерно в 2 раза, предел прочности при сжатии увеличивает­ся в 1,5 р£за по сравнению с пока­зателями при 20°С.

Недостатком пенопласта ФК-20 является его горючесть, а также сложность технологии, которая обусловливает его дороговизну. Он применяется в качестве силового за­полнителя слоистых конструкций, работающих при повышенных тем­пературах, и для производства из­делий теплоизоляционного назначе­ния (плиты, скорлупы и т. д.).

SO 120 100 200 температура Б °с

Рис. 58. Зависимости линейной усадки ФК-20 от температу­ры

Пенопласт марки ФК-20-А-20 отличается от ФК-20 более высокой теплоемкостью. Он сохраняет свои геометрические размеры и прочностные свойства при длительном нагревании до 200°С на возду­хе. При 'Отсутствии непосредственного контакта с возду­хом пенопласт может .кратковременно эксплуатировать­ся при 300—350°С (табл. 57).

ТАБЛИЦА 56 ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВЛ ПЕНОПЛАСТА ФК-20

Объемный вес в

Кг/м3

Показатель

J 50

70

100

Предел прочности в кгс/см2:

2,2

3

При сжатии. .

4,5

» изгибе.....................................................

2,8

5

8,5

Линейная усадка за 24 ч при 130°С

0,4

» %..................................................

0,53

0,49

Коэффициент теплопроводности и

0,035

0,04!

0,049

Кк<ы/и - ч-i'paii

ГА Б Л II ЦЛ Г,7 <Ь ИЗ И КО-М LXA И НЧ F. CK И Г. СНОПСТВЛ ПЕН()П. НЛСТ

ФК-20-Л-20

Объемный вес в кг/м•

140

200

Показатель

Температура испытания в "G

20

250

20

250

Предел прочности в кгс/см2: при сжатии » изгибе...

» растяжении.........................................

Удельная ударная вязкость в кгс-см/см2 Линейная усадка за 21 ч при 200°С п %, не более

Относительное удлинение при разрыве в %

Водопоглощение за 24 ч в кг/м2 . Коэффициент теплопроводности в

Ккал/м-ч-град Горючесть. . .

Пенопласт ФК.-20-А-20 выпускается в виде вальцо­ванного или шприцованного полуфабриката, из которого можно получать плиты или изделия объемным весом 150—550 кг/м3. Эти полуфабрикаты можно вспенивать непосредственно в конструкциях.

При пониженных температурах пенопласт ФК-20-А-20 имеет 'Повышенные прочностные показатели: при —60°С предел прочности при сжатии у пенопласта объемным весом 200 кг/м3 составляет 40 кгс/см2.

Пенопласт ФК-20-А-20 рекомендуется применять в ка­честве силового теплоизоляционного заполнителя конст­рукций, работающих при повышенных температурах, и для изготовления штучных изделий (в виде плит, скор­луп и т. д.) теплоизоляционного назначения.

8,5

5,3

23

11

9

8

29

14

8

4

15

6

0,64

0,19

0,73

0,28

2

2

1,8

___

2

___

0,09

0,09

0,055

0,063

Горит

Пенопласт ФК-40 отличается от ФК-20 высокими уп­ругими свойствами: вдвое большей удельной ударной вязкостью, па 10—12%' большим удлинением, меньшим пределом прочности при растяжении и сжатии. Наличие в его составе большого количества нитрильного каучука сужает температурный интервал его эксплуатации: при температуре —10°С он становится хрупким, а при нагре­вании выше +80°С его упругие характеристики стано­вятся нестабильными. В замкнутых конструкциях при
отсутствии непосредственного контакта с воздухом он сохраняет показатели и размеры до 120—130°С.

Пенопласт ФК-40 выпускают в виде вальцованного и шприцованного полуфабриката, которые можно вспени­вать непосредственно в конструкциях, или в виде плит и изделии объемным весом 150—550 кг/м3. Относительное удлинение его возрастает по сравнению с ФК-20 до 12% (при объемном весе 200 кг/м3).

Пенопласт ФК-40 может применяться в качестве си­лового, демпфирующего и теплоизоляционного материа­лов, работающих длительное время при температурах до 80—'100°С на воздухе и при 120—130°С (кратковремен­но) при отсутствии непосредственного контакта с воз­духом.

ПОЛИМЕРНЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Три самых популярных утеплителя для стен

Утепление — важный элемент строительства дома. Оно выполняется с помощью специальных материалов — утеплителей. Если правильно всё сделать, то зимой в комнатах будет гораздо теплее, а в знойные летние дни …

Универсальный утеплитель-экстрол 40

На сегодняшний день одним из эффективных методов утепления ограждающих конструкций жилых, общественных и производственных зданий, является использование уникального теплоизоляционного материала, название которому «Экстрол 40».

Технология утепления наружных стен

Каждый дом служит для нас барьером от проникновения внутрь дождя, снега, ветра, солнца. Внутри мы хотим быть защищены от любой непогоды. Комфорт и уют требуются для каждого из нас. Этого …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.