ПОЛИМЕРНЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ЗАЛИВОЧНЫЙ МЕТОД

Заливочный метод получения пенопластов на основе феноло-формальдегидных полимеров выгодно отли­чается от беспрессового метода технологичностью про­цесса получения, сравнительной дешевизной, недефицит - иостью исходных компонентов и наличием развитой промышленной базы. Этим методом получают несколько^ марок пенопластов ФРП, которые разработаны Влади­мирским институтом синтетических смол (НИИСС).

Сырье. Для получения пенопластов используют ре - зольные феноло-формальдегидные форполимеры: ФРВ-1 (СТУ 14-07-8565), ФРВ-2 и ФРВ-1 Л (ВТУ ВНИИСС 37-64), «резоцел» (ТУ В-129-68), промышлен­ное производство которых освоено Владимирским хими­ческим заводом.

Форполимер ФРВ-1 —'гомогенная жидкость от виш­невого до темно-коричневого цвета, со слабым запахом фенола и формальдегида, полидисперсиая смесь первич­ных продуктов конденсации фенола с формальдегидом в присутствии едкого натра в качестве катализатора. Фор­полимер должен удовлетворять следующим требованиям:

Концентрация (содержание сухого остатка) в %. не

Точную величину етих соотношений для частных ус­ловий залпикп н исходного сырья устанавливают про i - пнрптельно по результатам контрольного темнипгнчг ского вспенивания.

Технологический процесс получения и заливки пено­пласта может быть периодическим и непрерывным, с ис­пользованием машины типа УЗФП конструкции ВНИИСС [59]. В обоих случаях необходимо проверить:

Герметичность формы, подлежащей заполнению пено­пластом (особенно в нижней части), обеспечивающую сохранение жидкой композиции в формующей оснастке изделия;

Наличие (в соответствии с рабочими чертежами) тех­нологических отверстий для заливки композиций и вы­хода газообразных продуктов, выделяющихся в процес­се вспенивания.

В зависимости от требований внутреннюю поверх­ность изделия окрашивают, грунтуют, когда требуется предотвратить адгезию пенопласта к поверхности осна­стки, обкладывают бумагой, целлофаном, полиэтилено­вой пленкой или применяют разделяющие кремнийорга - нические смазки, машинное масло.

При заливке тонкостенных изделий, когда для устра­нения возникающих в процессе вспенивания деформаций используется дополнительная оснастка, перед началом заливки проверяют исправность этой оснастки и надеж­ность ее крепления к изделию.

При изготовлении пенопластов марки ФРП по перио­дическому процессу применяют обычные смешивающие устройства (мешалки лопастные, якорные и т. п.) с чис­лом оборотов 800—1400 в I мин. В один прием рекомен­дуется смешивать не более 5—10 кг композиции. При не­обходимости композицию можно заливать в несколько слоев с вспениванием и отверждением каждого слоя в отдельности. Продолжительность смешения компонентов составляет в зависимости от интенсивности смешения 20—40% времени живучести данной партии форполиме­ра. При заливке изделий или форм необходимо иметь открытой одну поверхность (свободное вспенивание), в случае замкнутых контуров — одно-два технологических отверстия в верхних точках для залннки жидкой компо зицин и выхода газов.

Перед заполнением изделия рассчитывают объем, подлежащий заполнению пенопластом. Исходя из этого объема и требуемого (в пределах ТУ) объемного веса пенопласта, определяют количество композиции:

С, I'ki,. (М)

Ги - I' nili. i'M. i. tiiii iiiriinuii Ni-iiHii.'i:»'itni. и и', у» ofiu-Miiuii mv liriliiil i. и i. i и л.'/.н1

Рабочее соотношение форполимера и продукта ВАГ выбирают исходя из рецептуры и данных контрольного технологического вспенивания.

Пенопласт вспенивается и отверждается в форме или в изделии без подвода тепла извне.

Для непрерывной заливки пенопласта применяют ма­шину УЗФП-1, состоящую из двух емкостей (для форпо­лимера и продукта ВАГ), двух насосов и смесительной головки, соединяемой с машиной при помощи двух шлан­гов, по которым подается форполимер и ВАГ в необходи­мом соотношении. 'Производительность машины 6 м3/ч. Машину обслуживают аппаратчик и слесарь средней квалификации.

До начала работы определяют (с точностью до ±2%) объем формы, который необходимо заполнить пенопла­стом. По этому объему и кратности вспенивания приме­няемой композиции рассчитывают ее количество, необхо­димое для гарантированного заполнения формы пено­пластом.

Необходимое количество форполимера определяют по следующей формуле

Уд. 1,2 ^ 1,5 V/

= к к-~' (55)

Где V — объем, подлежащий заполнению пенопластом, в. и2; d — удельный вес композиции <в кг/м3; К—кратность вспенивания ком­позиции по данным стандартного испытания; 1,2 — эмпирический коэффициент пересчета с учетом потерь и запаса на гарантию.

Количество продукта ВАГ на Ge форполимера опре­деляют расчетом в соответствии с установленной рецеп­турой и данными контрольного технологического вспе­нивания

Емкости машины перед началом работы заполняют соответственно форполимером ФРВ и продуктом ВАГ. По заранее рассчитанному графику устанавливают про­изводительность обоих насосов таким образом, чтобы они обеспечивали подачу форполимера и ВАГ в заданном соотношении. Перед работой 2—3 раза проверяют пода­чу каждого насоса, сливая дозируемые компоненты в промежуточные емкости. Исходя из установленной про­изводительности заливочной машины, рассчитывают про­должительность Т заливки по формуле

Q

Т — CfK, (56)

N

Где G—количество форполимера, необходимого для гарантийного заполнения изделия пенопластом, в кг; N — производительность на­соса по форлолнмеру в кг/сек

Отрегулировав подачу компонентов, соединяют шлан ги со смесительной головкой машины и заливают компо­зицию в форму или-изделие.

Крупногабаритные изделия, не разделенные на эле­ментарные ячейки (секции), следует наполнять пено­пластом послойно. В этом случае продолжительность разовой заливки не должна превышать времени «живу­чести» форполимера. Каждую последующую подзаливку проводят через 5—10 мин после окончания предыдущей. Возможно заполнение питающих емкостей дополнитель­ными количествами форполимера ФРВ и продукта ВАГ, расходующихся при работе, без остановки машины После работы смесительную головку разбирают, тща­тельно очищают и промывают спиртоглицериновой смесью (1 :3). Промывают также насосы и емкости.

Техника безопасности. Производство пенопластов на основе резольных феноло-формальдегидных полимеров не относится к категории пожароопасных. Но при залив­ке выделяются газы, которые могут содержать в своем составе фенол, формальдегид, пары кислот и т. д. Поэтому для обеспечения требований промышленной санитарии необходимо предусматривать на участке за­ливки приточно-вытяжную вентиляцию, с кратностью обмена не ниже бис местным отсосом газов непосред­ственно от заливаемого изделия. Для предотвращения попадания композиции или ее составных частей на кожу к работам по приготовлению компонентов и различным работам допускаются рабочие, обеспеченные соответст­вующей спецодеждой и средствами защиты (очки, рези­новые перчатки и противогаз марки М).

Свойства и области применения. Пенопласты марки ФРП представляют собой жесткие газонаполненные ма­териалы розового цвета. Основные показатели пенопла­стов ФРП-1 (ВТУ ВНИИСС 50-65), полученного вспени­ванием тазами, выделяющимися при реакции алюминие­вой пудры и продукта ВАГ, и ФРП-2, полученного вспе­ниванием за счет испарения легкокипящих жидкостей, приведены в табл. 58.

Пенопласт ФРП 1 можно получить с минимальным объемным весом 20 кг/м3. На рис. 59 показана зависи­мость предела прочности при сжатии пенопластов ФРП-1 II ФРП 2 от объемного пссл р. мнмо показатели предела

Г Л БЛИЦ А 58. ОСНОВНЫЕ СВОНСТВА ПЕНОПЛАСТОЬ

Марка ФРП-Г ФРП-2

60—150

2,8—14,7 2,4—8,9 0,15—0,3 0,4—1,2

20—30

0,028—0,038

ЗАЛИВОЧНЫЙ МЕТОД

20 U0 60 8Г 100 Объемный Sec д кг/м*

Рис. 59. Зависимость преде­ла прочности при сжатии от объемного веся пенопла­стов

Введенные п

150

От —50 до +100 Самозатухающий Не более 20 Не более 100

4 I - Хорошая, за исключени­ем некоторых кислот, щелочей, кетонов

Прочности при сжатии объясняются тем, что при исполь­зовании продукта ВАГ в качестве газообразователя на­блюдается менее однородная объемная плотность пеноплас­та по сечению изделия по •сравнению с применением лег - кокипящих жидкостей — фрео - на-113 и четыреххлористого углерода. Наиболее равномер­на плотность пенопласта при использовании фреона. С при­менением четыреххлористого углерода плотность менее од­нородна, но преимуществ по прочности пенопласта не об­наруживается. Весьма благо­приятное воздействие на одно­родность и стабильность пено­пласта оказывают поверх - постно-активные вещества ОП-7 и ОП-Ю, состав композиции.

Показатель

30—100

0,6—6,6 1,4—4,6 0,1—0,2 0,4-0,7

10—22

0,027—0,035

Объемный вес в кг/м3 . Предел прочности в кгс/см2:

При сжатии......

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

Удельная ударная вязкость в кгс-см/см2 Водопоглощение за 24 ч в кг/и3 . . Гигроскопичность за 24 ч (при 96%-нон

Относительной влажности) в вес. % Коэффициент теплопроводности в

Ккал/м-ч-град...................................................

Максимальная рабочая температура в

°С......................................................................

Температура эксплуатации (длительное

Воздействие) в °С Горючесть...

Кислотность в.«г КОН/г рП, не ниже. . Химическая стойкость

Теилофнзическнс свойства неионластон марки ФРП «аниоит от его объемного веса и структуры материала.

Коэффициент теплопроводности с достаточной точностью можно подсчитать по формуле

X = 0,000059 7„ + 0,02, (57)

Где Yo — объемный вес пенопласта в кг/м

Это уравнение справедливо для пенопласта в воздуш­но-сухом состоянии.

Коэффициент температуропроводности находится в пределах (0.С-f - 1,8) 10~3 ,и*/«, удельная теплоемкость

0,25—0,0 ккал/кг • град (для. пенопластов объ­емным весом 20— 120 кг/м3) [23].

Паропроницаемоеть пенопластов ФРП в 10 раз. выше, чем пенопо­листирола ПСБ. Коэф­фициент паропроннца - емости ц, в зависимо­сти от объемного веса, мюжно подсчитать по формуле

Ц = 0,0887 — 0,00047 X X Ко г/мч-мм рт. ст. (58)

Коэффициент воз­духопроницаемости на­ходится в пределах

0,02—0,09 кг/м-чХ

мм вод. ст.

Водопоглощение пенопласта ФРП зави­сит от его объемного веса. При объемном весе до 40 кг/м3 .при­мерно 20% пор запол­няются водой, в то вре­мя как при объемном весе более 40 кг/м3 .все­го 8%.

ЗАЛИВОЧНЫЙ МЕТОД

0,03 _

Am

Yo — объсмныЛ пес d кг/м'; X — коэффи­циент теплопроводности в ккал! м-ч-граО. Л —пористость в %; р. — паропроннцае - мость в г/м-ч-мм рт ст. В — водопогло - щепиг н % но объему; Г гигроскопич­ность н % но обьему

На рис. 60 представлена номограмма, с помощью ко­торой можно определить коэффициент теплопроводности и паропроницасмостн, пористость, водопоглощение и гигроскопичность пенопласта ФРП в зависимости от обьемпш'о нега.

Пенопласт ФРП по горючести относится к группе трудновоспламеняемых материалов, так как ею показа­тель горючести К по. методу калориметрии находится в пределах 0,5—1,05 (для объемного веса ~ 140 кг/м3).

При вспенивании пенопласт ФРП обладает достаточ­но хорошей адгезией к стеклопластику, древесностру­жечным плитам и несколько худшей к асбестоцемент).

Исследованы санитарно-гигиенические характеристи­ки пенопласта ФРП. При насыщении 2,7 м2/мг содержа­ние в воздухе формальдегида превышает предельно до­пустимые концентрации для производственных поме­щений, а содержание фенола—для атмосферного возду­ха. При насыщенности 0,6 м2/м3 формальдегид и фенол в воздухе ие обнаруживаются [23]

Пенопласты марки ФРП применяются в качестве теплоизолирующего материала при изготовлении трех­слойных стеновых панелей и плит покрытий, тепловой изоляции трубопроводов, работающих длительное вре­мя в диапазоне температур от —50 до +|100°С; для за­полнения различных конструкций; в качестве звукоизо­ляционного материала и т. д. Стоимость 1 м3 пенопла­ста ФРП при объемном весе 50 кг/м3 примерно на 50% ниже стоимости мипоры и на 30% ниже стоимости 1 м3 изоляции из минераловатных плит. По своим свойствам пенопласт ФРП превосходит аналогичные феноло-фор - мальдегидиые пенопласты зарубежных марок (США, Англия, ФРГ, Франция) пониженными токсичностью и коррозионной активностью.

За рубежом пенопласты па основе феноло-формаль- дегидных полимеров выпускаются промышленностью в значительных масштабах и занимают наряду с пенопо - листиролом и пенополиуретаном ведущее место. Наличие развитой промышленной базы, доступность сырья и сравнительно низкая стоимость делают их особенно перспективными для строительства.

22.5

В США пенопластам на основе феноло-формальдегид - пых полимеров придается большое значение. В 1944 г. был запатентован способ изготовления пенопласта и_< 75%-ного вязкого водного раствора феноло-формальде - гидиого полимера, который можно транспортировать в металлической таре [124], и описаны [70, 265] способ применения п свойства пенопласта. Па месте применения

Ч ВороГ, м-п и Л., Лпдри. шои I' Л.

Пенопласта к водному раствору феноло-формальдегиД - иого полимера добавляют 0,3 1,5% у! лекислой и дву­углекислой соли (газообразователь) и водорастворимые сульфокислоты. Последние берут с таким расчетом, что­бы после разложения солп оставалось некоторое количе­ство свободных сульфокислот, необходимых для ускоре­ния перехода вспененною феноло формаль i. ei идно| о по­лимера в стадию С при температуре не выше МО — 150°С. Полученный пенопласт обладает малым объемным ве­сом (10—35 кг/м3), высокими тепло - и звукоизоляцион­ными свойствами и водостойкостью, удовлетворитель­ной теплостойкостью (рабочая температура до 140°С) и невоспламеняемостью.

В настоящее время в США пенопласты на основе феиоло-формальдегпдпых полимеров широко применя­ются в строительстве для заполнения пространств меж­дустенами сооружений, для термоизоляции кровель, тру­бопроводов, а также для сооружения сводов-оболочек и других легких конструкций |[34]. В основном пено­пласты производят методом заливки. Так, например, фирма «Bacelite and Со» выпускает композиции, состоя­щие из резольного феноло-формальдегидного полимера, металлического порошка и кислотного катализатора, ко­торые можно вспенивать на месте укладки. При взаимо­действии компонентов выделяется газ и значительное количество тепла Пенопласт отвсрждается примерно за 50—60 сек. Пенопласт имеет хорошую адгезию к строи­тельным материалам. Этим способом можно получать пенопласты объемным весом от 30 до 160 кг/м3 (табл. 59) [28, 70].

В промышленном масштабе пенопласты па основе фс - ноло-формальдегидных полимеров выпускают фирмы «Catalin Corporation of America» (под фирменным назва­нием Catalex), «U. S. Rubber Со» (Flotofoam); «Colton Pabmolive Co» (Sno-Pak), «Union Carbide and Corbon Carp.» и др. [28]

В основном производство пенопластов организовано по заливочному методу с использованием для вспени­вания газов, выделяющихся при реакции металлов с кис­лыми катализаторами [133, 136, 138]. Имеется сообще­ние о выпуске облегченных материалов объемным весом 300—470 кг/м3, которые получают смешением феноль - ных шариков (10%) диаметром около 0,025 ям, запол­нении .1 ином, с pa 1JIII4HI. IMH полимер.1M1I (фгппльними.

Эпоксидными, полиэфирными и др.) (60%). После от­верждения при нагреве образуются материалы с преде­лом прочности при сжатии около 140 кгс/см2 и при рас­тяжении около 50 кгс/см2.

ТАБЛИЦА 59. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ФЕНОЛО- ФОРМАЛЬДЕГИДНЫХ ПЕНОПЛАСТОВ. ВСПЕНИВАЕМЫХ ПО МЕСТУ

30—80

ЗАЛИВКИ

Объемный вес в кг/м3

Показатель

100-160

Предел прочности в кгс/см2: при сжатии » изгибе

» разрыве. . ....................

При скалывании................................ .

Водопоглощение (в вес. %) при относи­тельной влажности в %:

100 . ..........................................................................................................

50

20 ..............................................................................................

Теплопроводность в ккал/м-ч-град Температура эксплуатации в °С-. длительной ... . .

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

Воспламеняемость

0,03 -2,17 1,58—2,8 0,28—2,45 0,56—2,1

13—15 1—4 0,5—1

0,029

148 282

3.15 -9.1 5,25—16,1 2,45—5,25 2,8—9,45

10—51 1—5

1—2

Не воспламеняется

В Англии промышленное производство теплоизоляци­онных пористых плит на основе феноло-формальдегид - ных полимеров и волокнистых наполнителей было орга­низовано в 1935 г.: 20—40 вес. ч. измельченного резоль- ного феноло-формальдегидного или смешанного фенол - аиилинформальдегидного полимера - смешивают с 80 60 вес. ч. асбестового волокна. Полученную смесь ком­понентов засыпают в формы и обрабатывают при 100 160°С. В процессе термообработки зерна в местах со прикосновения сплавляются и резольный полимер ие реходит в стадию С. В результате получается материал с объемом пор до 95%. Величина пор определяется сред ним размером зерен полимера. Объемный вес у '80 -^-250 кг/м3, коэффициент теплопроводности Х=0,035 ккал/м-ч-град, рабочая температура 150— 180°С [91, 251].

227

В послевоенные годы налажен промышленный вы­пуск пенопластом марки термозит на основе жидких ре кии. ны фепп. чо фпрмллыич идныч фпрнолпмероц обьем-

Х* |<»|К1Г>|.1>|1 II А. Анлрилнпк А

Ным весом 16—320 кг/м3. В жидком форполимере ре - зольного типа диспергируют вснепнватель, затем добав - чнют точно рассчптанпое количество отпердителей (кислоты) и смесь быстро перемешивают. Композиция от - верждастся ja счет тепла реакции. Время вспенивания составляет от нескольких секунд (при получении наи­более легких пси) id г> И) чип (при получении мате рналои с наибольшим ооьемпым несом). 11jiummveri. па сжатие пенопласта обьемпым весом 64 -72 кг/м3 состав­ляет 2,8 кгс/см2, коэффициент теплопроводности — 0,035 ккал/м-ч-град, рабочая температура — до 130°С [294, 305].

Интересен способ получения пенопласта, заключа­ющийся в обработке тофморсакшппого феполп-формиль - дегпдного полимера при прогревании ишзопиевом солью (например, сульфатом пли фосфатом феиилдназоиия), ([(R1') (R")C6H3N - N]—х—). Вода, выделяющаяся в ре­зультате отверждения полимера, реагирует с диазопне - вой солью с выделением N2, вызывающего вспенивание полимера, фенола, реагирующего с избытком формаль­дегида, и соответствующей кислоты, способствующей от­верждению полимера. В композицию вводят также сма­чивающий агент и наполнитель. Например, 20 г термо­реактивного феиоло-формальдегндиого полимера, 0,2 г древесной муки, 1 каплю смачивающею агента нагре­вают до 90°С в картонной форме и добавляют к смеси

2 г сульфата фенилдиазония. -

Порообразование начинается через 15 сек, а через

3 мин смесь полностью отверждастся. Объемный вес полученного поропласта 25 кг/м3 [99, 102].

В настоящее время в Англии пенопласты па основе феноло-формальдегидиых полимеров получают непре­рывным методом в виде штучных изделий или методом заливки на месте применения [70]. Штучные изделия могут получаться сразу в оболочках из полиэтиленовой пленки [105], а также с введением ацетобутиратом цел­люлозы в качестве наполнителя >[106].

В Германии пенопласты па основе феноло-формальде­гидных полимеров пашли широкое применение уже во время второй мировой войны в качестве легкого запол­нителя в трехслойных конструкциях. В настоящее время в ФРГ и ГДР выпускается большое количество этих видов материалов. Наиболее распространенный материал марки - Porortnr , который получают п i ре. чолыюго фе­ноло формаль цч ПД1Ю1 о полимера, i ;мообра ювателя и

Кислого отвердителя. В качество газообра юватсля ис­пользуются легкокпнящпе жидкое in (например, и-пеп - тан). Объемный вес выпускаемых материалов 30— 100 кг/м3, прочность па сжатие or 1,8 дп 8 кг/см2, коэф­фициент теплопроводности от 0,024 до 0,027 ккал/м-нХ /.град. Рабочая температура от - 200 до + 130°С. Крат­ковременно может использоваться ю | 200°С [70, 200, 323J.

В Италии выпускается к используется пенопласт на основе резольното водорастворимого феноло-формальде - гидното полимера объемным весом 56 кг/м3 с пределом прочности при сжатии 2,4 кгс/см2 [300].

Япония широко применяет в строительстве пено­пласты па основе феполо формальдстидиых полимеров. 11ронзводство этого вида пенопласт» обгоняет производ­ство пенопластов на основе других полимеров. Рецепту­ры пенопластов во многом аналогичны описанным [259].

Во Франции пенопласты также выпускают на основе жидких резольных феноло-формальдегидных полимеров, которые вспениваются за счет взаимодействия порошко­образных компонентов с кислым катализатором [182].

В ГДР, РНР, ЧССР производство пенопластов орга­низовано на основе жидких резольных феноло-формаль­дегидных полимеров, которые вспениваются за счет вы­деления газа при реакции металлического порошка и кислого катализатора [34, 70, 317].

Основные показатели зарубежных марок пенопластов, выпускаемых в промышленном масштабе, приведены в табл. 60.

За рубежом пенопласты на основе феноло-формаль- дегидных полимеров применяются в качестве тепло-зву­коизоляционного п конструктивного материала для изго­товления панелей и плит перекрытий; заливки по месту применения; утепления степ, кровель, чердачных поме шепни, при строительстве холодильников и т. д.

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.