Усиление карбамидных пенопластов активными наполнителями

ПРОБЛЕМА УЛУЧШЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ КАРБАМИДНЫХ ПЕНОПЛАСТОВ

За рубежом, несмотря на многообразие качественных теплоизоляционных материалов, карбамидные пенопласты остаются востребованными — во многом благодаря своей высокой технологичности: способности заполнять теплоизоляционным слоем нестандартные пустотелые конструкции непосредственно на строительном объекте. Применение карбамидных пенопластов открывает широкие возможности для значительного снижения стоимости работ по теплоизоляции зданий и сооружений различного назначения.

Карбамидные пенопласты применяются для тепло - и звукоизоляции наружных и внутренних стен зданий, выполненных из кирпича, бетона или дерева, а также для теплоизоляции кровель старых зданий, подвесных потолков, сводов, перекрытий, климатических установок, кабельных каналов, стен лестничных клеток, воздуховодов, мусоропроводов, шахт, пазов на потолках и стенах, труб горячего водоснабжения и канализации, металлических полых профилей, и др.

В разных странах они известны под различными торговыми марками, например: в Англии - флотофаум, Японии - ипорка, Германии - аминотерм, Чехии - мофотерм, Швейцарии - изошаум, Дании и Канаде - инсульспрей, Франции — изолеж, США - акролитфоам и динафоам.

В Англии использование карбамидных пенопластов стандартизировано (BS 5617, BS 5618) the Cavity Insulation Guarantee Agency LTD.

Фирма "Вармаль ЛТД" (Англия) [25] применяет пенопласт под названием флотофаум для теплоизоляции стен. Приготовленные смеси можно применять на месте или использовать готовые плиты.

В Германии пенопласт анимотерм применяется при устройстве теплоизоляции покрытий, стен зданий и деревянных перегородок. По стандарту

DIN 4102 аминотерм относится к классу трудновозгораемых материалов и имеет коэффициент теплопроводности 0,025-0,027 Вт/мК.

Карбамидный пенопласт в основном используется для теплоизоляции зданий с полыми стенами из кирпича и внутренней стеной толщиной 110 мм, выполненной из силикатного кирпича, заполняется пенопластом толщиной 60 мм. Заполнение полости пенопластом можно производить плитами или методом заливки.

Во Франции распространен следующий способ теплоизоляции наружных трехслойных стен с воздушной прослойкой [26]. В наружной стене в шахматном порядке высверливаются в швах отверстия с расстояниями между ними около 70 см. Через нижнее отверстие в воздушную полость подается пенопласт марки "изолеж". В верхней части стены высверливаются отверстия для выпуска воздуха. Качество пенопласта обеспечивается сушкой воздухом, пропускаемым через пенопласт с помощью высверленных отверстий. Для условий Франции толщину теплоизоляционного слоя в 80 мм обеспечивает коэффициент теплопередачи 0,043 Вт/мК.

В Канаде пенопласт инсульспрей применяется для заполнения пространственных железобетонных элементов в навесных панелях, в ограждениях многоэтажных зданий, для теплоизоляции кирпичных полых стен, сборных железобетонных стеновых панелей для звукоизоляции перегородок.

В США в 1982 г. был введен запрет на использование карбамидных пенопластов в качестве теплоизоляции из-за высокого уровня формальдегида в помещениях. Несмотря на последующее апелляционное решение суда, основанного главным образом на недоказанности того, что высокое содержание формальдегида обусловлено использованием в качестве утеплителя карбамидного пенопласта, данный вид пенопласта исчез с рынка теплоизоляционных материалов США, а исследования в данной области в США практически прекратились. На сегодняшний день в США карбамидные пенопласты используются, в основном, для тепловой изоляции горизонтальных и вертикальных труб центрального водяного отопления, трубопроводов и при

Строительстве промышленных зданий и сооружений. Карбамидные пенопласты также применяются для уменьшения производственного шума путем устройства из них колпаков на оборудование, устройства звукопоглощающих потолков, тиров и т. п. Большое количество этих пенопластов используется для теплоизоляции вагонов, контейнеров, емкостей для хранения жидких газов [27].

Главные исследования в области улучшения свойств карбамидных пенопластов за рубежом направлены на разработку составов и технологии производства химически модифицированных карбамидоформальдегидных смол с целью улучшения токсикологических характеристик материалов на их основе, в частности карбамидных пенопластов.

В начале 40-50-х гг. прошлого столетия был создан первый отечественный карбамидоформальдегидный пенопласт типа «мипора». Для получения «мипоры» водный раствор карбамидоформальдегидной смолы смешивали со вспененным водным раствором нефтяных сульфокислот (контакт Петрова) или их солей. Затем полученную жидкую пену отверждали и в течение нескольких суток выдерживали в формах [28-31].

Установки для получения карбамидного пенопласта путем вспенивания полимерных смол появились за рубежом более 40 лет назад [32]. В России, созданием аналогичной технологии занимались сотрудники ВНИИПАВ (Всесоюзный научно-исследовательский институт поверхностно активных веществ) [33-41].

Однако в конце 80-х гг. начале 90-х гг. производство карбамидных пенопластов сильно сократилось. Основной причиной свертывания программы производства карбамидных пенопластов явилось, прежде всего, отсутствие надежных стандартов на материалы и технологических регламентов, а также надлежащего контроля качества исходных компонентов и получаемого пенопласта. Вследствие этого, карбамидному пенопласту были свойственны хрупкость, наличие усадочных трещин, неприятных запахов из-за выделения свободного формальдегида, значительная усадка при отверждении и

Высыхании, низкая адгезия к внутренним поверхностям заполняемых полостей, высокое водопоглощение.

Изучение теоретических и практических основ получения этих материалов, установление закономерностей их качества, анализ физико-химических свойств исходных компонентов, организация их отечественного производства объективно свидетельствует в пользу активизации возрождения карбамидных пенопластов. Теперь это возможно благодаря появлению на российском рынке химической промышленности нового поколения карбамидоформальдегидных смол и поверхностно-активных веществ, составляющих основу рецептуры карбамидных пенопластов [42-47].

За последнее 10-летие ученые и специалисты ЗАО «НТЦ МЕТТЭМ» во главе с профессором В. П. Герасименя и ЗАО «Новые Строительные Технологии» добились наилучших результатов в области разработок технологий синтеза новых малотоксичных карбамидоформальдегидных смол с улучшенными свойствами торговых марок «ВПС-Г» и «КАРБАМЕТ-Т», оборудования и технологии производства карбамидного пенопласта «МЕТТЭМПЛАСТ»® и Пеноизол™ с улучшенными экологическими и физико - техническими свойствами [42,43].

Тем не менее, недостатки, свойственные карбамидным пенопластам, и в первую очередь, низкая механическая прочность и усадка предопределяют низкий уровень потребления карбамидных пенопластов в качестве строительной теплоизоляции. Недостатки карбамидных пенопластов главным образом, обусловлены химизмом отверждения карбамидоформальдегидной смолы и особенностями воздушно-механического способа пенообразования [47], поэтому именно в этих направлениях целесообразны действия, направленные на повышение эксплуатационных характеристик карбамидных пенопластов.