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..................................

5.4) н

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

0,4 I 0,5

4

10

G0

0,5 3,5

1,5

50

30

10

Факультативно

25

35

50

0-1

2

3

20

15

,0

50

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:

ПОЛУЧЕНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА БЕСПРЕССОВЫМ МЕТОДОМ

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-

ПОЛУЧЕНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА БЕСПРЕССОВЫМ МЕТОДОМ

П гТч":г|Г1

> V ■ '''"

Стон из­лита Во Аы

/ Воздух

70 ЖС

1-

Пар

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

ПОЛУЧЕНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА БЕСПРЕССОВЫМ МЕТОДОМ

Рис. 33. Шнековый аппарат для вспенивания

/ — бункер; 2— шнековый дозатор; 3 —трубчатый шнек: 4 — паровая "«Сашка; 5 — набор шестерен привода дозатора; б —редуктор; 7 — элект­родвигатель

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 12 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 36 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


Стационарные формы конструкции ленинградского проектного института № 1 (рис. 34) позволяют получать блоки размером 1000Х1000X500 мм [38. 71]. Форму за­полняют вспененными гранулами, закрываю: и вводят в нее перфорированные трубки — инъекторы, но которым

Рнс. 34. Форма конструкции ПИ-1

/—грубонропол: 2—буикер-ло. тюр: Л - припоя I:Tiiop.I бункер,I; ■/— ниL.CKlopu: 5 — пыгалыта - гелн; Ft — гпгоипе Iijacjiiic

ПОЛУЧЕНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА БЕСПРЕССОВЫМ МЕТОДОМ

Из влечение изделм

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

ПОЛУЧЕНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА БЕСПРЕССОВЫМ МЕТОДОМ

Рис. 35. Схема карусельной машины I — карусель г приводом; 2—форма; 3— механизм сталкивания; 4 — дози­рующее устроЛство; 5 — гндраплнческнЛ пресс; 6—механизм дозирования;

7— подтемнкк; S — распределительная станция; 9 — насосная станция

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

ПОЛУЧЕНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА БЕСПРЕССОВЫМ МЕТОДОМ

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

ПОЛУЧЕНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА БЕСПРЕССОВЫМ МЕТОДОМ

ПОЛУЧЕНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА БЕСПРЕССОВЫМ МЕТОДОМ

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

Г Л I, л II и I/ I КХНиЛОГИЧЕСКИЕ ||Л1>ЛМ11 Г1'М ФОРМ'ШАII ИЯ Изделии ИЗ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА

Шр:

Метры производств,!

Метод вторичного испеинвапня

Темпер,! гура

Чашнмше пара

Время выдер­

N 'С

Н агм

Живания

В мин

В водяной ванне. .

95—98

10—30

» автоклаве...............................

102—115

1,2-1,3

30—60

Острым паром в формах:

Передвижных..............................

100—119

1—2

0,5—3

Стационарных.............................

100—120

До 4

1—5

На конвейере при непрерыв­

100—105

Ном производстве. . .

12—15

Токами высокой частоты.

100—105

0,5—3

В карусельной машине. . .

110—120

1,7

4

Установках непрерывного

Действия.............................

99—115

1 — 1,5

10—77

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

ПОЛУЧЕНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА БЕСПРЕССОВЫМ МЕТОДОМ

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

ПОЛУЧЕНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА БЕСПРЕССОВЫМ МЕТОДОМ

I ■■ -wusivum

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

Применением установки предварительною Ncneniin. i ния УПВ 1

ПОЛУЧЕНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА БЕСПРЕССОВЫМ МЕТОДОМ

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.

В атмосферу

ПОЛУЧЕНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА БЕСПРЕССОВЫМ МЕТОДОМ

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.

ПОЛУЧЕНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА БЕСПРЕССОВЫМ МЕТОДОМ

Рис. 41. Зависимость прочно­сти ПСБ от объемного веса 1 — изгиб: 2 — растяжение; 1 —

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).

Пик ПЛ.! гол г.

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...................................................

Ю

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.

ПОЛУЧЕНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА БЕСПРЕССОВЫМ МЕТОДОМ

Рис. 42. Акустические свойства ПСБ различного объемного веса / — 27 кг/м3; 2 — 34 кг к'

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].

ПОЛУЧЕНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА БЕСПРЕССОВЫМ МЕТОДОМ

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.

129

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

ПОЛУЧЕНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА БЕСПРЕССОВЫМ МЕТОДОМ

Рис. 44. Общий вид формы

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

ТАБЛИЦА 20. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТИРОПОРА

Объемный вес в кг/м3

Показатель

15

20

30

Прочность при 10%-ном сжатии в

Кгс/см2 ...........................................................

0,6—1

1 — 1,4

1,8-2,5

Предел прочности при изгибе в

Кгс/ са№ ...........................................................

1,7-2,2

2,5—3,5

4,2—5

Сопротивление тепловой деформации

В СС, около:

Кратковременной ........................................

100

Долговременной:

При 0,5 кгс/см2 ...............................................

90

70

80

» 2 » ..............................................................

70

80

Коэффициент теплопроводности в

Ккал/м ■ ч ■ град..........................................

0,029

0,027

0,026

Водопоглощение объемное в % . . .

0,4—2

0,4—0,8

0,4-0,7

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

3~° ОО

С О о о I

( ООО о

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].

ПОЛУЧЕНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА БЕСПРЕССОВЫМ МЕТОДОМ

Рис. 45. Схема установки для предварительного вспенивания / — вращающаяся чаша; 2— питающее устройство; 3 — сборник для вспененных гранул; 4 — всасывающая система

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).

ПОЛИМЕРНЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Применение сэндвич панелей с ППУ

Новшеством комплексного решения в строительстве, утеплении и наружной отделке является производство сэндвич панелей. Уникальность таких панелей состоит в готовности к применению без дополнительного обустройства. Они состоят из утеплителя, заключенного в …

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».

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.