ПОЛИМЕРНЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Раздел: Строительство. Теплоизоляция

Впервые беспрессовый метод получения пенополистирола 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., 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) ( 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 размягчения [35].

Сущность процесса получения пенополистирола бес- прессовым методом (ПСБ) заключается в том, что под влиянием нагрева выше 80°С полистирол переходит из стеклообразного состояния в вязко-текучее, а изопента,н при температу-ре выше 28°С вскипает и давлением паров вспенивает гранулу полистирола [71].

1          Навеску полистирола (4 t) помещают в капроновый ковш, который выдерживают в течение 10 мин при 97—98°С в водяной бане. Затем вспененные гранулы подсушивают на иоздухе, помещают в мерный цилиндр и определяют насыпную массу.

2          Время самозатухания 11СБ-С определяют па образцах размером 140Х30ХЮ мм. Образец вносят и пламя н выдерживают о течение 5 сек, а затем фиксируют время, и течение которого на образце сохраняется пламя после удаления огня.

Основным фактором, позволяющим получить пенополистирол беснреосовым методом, является способность гранул такого гидрофобного материала, как полистирол.

Технологический процесс производства пенополистнрола 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 беспреооовым методом является двух- стадийиый процесс вспенивания.

При первичном вспенивании в гранулах образуются равномерно распределенные ячейки, заполненные парами изппенташа, имеющие форму многогранников. Размер ячеек 50—150 мк. Толщина стенок ячеек не превышает нескольких микрон, что сравнимо с размерами молекулы полистирола (~100А), которые в сгенках ячеек находятся ;в ориентированном состоянии, образуя анизотропные пленки, что повышает агрегативную устойчивость вспененной гранулы.

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 РГО 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 ч:шле нием внутри гранулы и внешним давлением. Более длительное время вспенивания ведет к разрушению гранул, образованию пористой структуры и повышению объемного веса.

Гранулы расширяются при нагревании 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.

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.

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, ненополистирол можно нзю- товлять непосредственно в строительных конструкциях.

Предварительное вспенивание ведут при помощи ю- ричеи воды, пара, воздуха или токов высокой часю ты, иа!ревая бисерный полистирол до У0 121ГС. При J том объем гранул увеличивается в 10—d0 раз в зависимости от свойств исходного суспензионного полиежрола.

Для этой операции используют различные виды вспеии- вателей периодического и непрерывного действия с различными теплоносителями. Выбор теплоносителя и конструкции вепенивателя 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 лом гранулы увлажняются псзначительно 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-

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.

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 по вращающийся барабан 1»псср поступает через ячейковый дозатор п с помошыо пара вдувается во вращающийся барабан через .паровой эжектор. Время вспенивания в зависимости от заданного объемного веса вспененных гранул составляет 3—6 мин и регулируется скоростью вращения барабана при помощи вариатора скоростей. Производительность вспсиивателя — 4,5 5,5 л/3/'', расход пара—150 кг/ч. Из барабанного вспсиивателя 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. Во-щ 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, 900X650X100 мм), изго- гоплиют и» нержавеющей стали или алюминии с плот но ьмкрыпающпмпеч крышками Формы имеют нерфорацию Для выхода воздуха и воды. Вторичное вспенивание гранул в переносных перфорированных формах ведут в горячей воде или в среде пара.

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 (tg£) 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 пенополистнрола.

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 пенополистнрола к листам обшивок и обрамление панели [32].

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 пенополистнрола. При этом ведут непрерывное вибрирование формы. Форма прогревается паром, а затем охлаждается водой. После охлаждения ииъекторы и пустотообразователи извлекаются и готовый блок пенополистнрола 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 пенополистнрола 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 института Гипро- стройматериалы представляет собой круглый стол, на котором размещается шесть форм ( 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.

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 иозполяст получать непрерывную лепту пенополистирола объемным весом 20—40 кг/м3, шириной 1200 мм и толщиной 100 мм ( 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 ( 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 ссчепня. 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, в которую подается нар. В зоне охлаждения в рубашку плиты поступает холодная вода, а под рабочей ветвыо конвейера и около боковых стенок тележек 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 м3 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 но 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.

Отформованные изделия или блоки при необходимости сушат в сушильных камерах при 40—60°С, выдерживая их примерно 1—3 суток. Окончательная сушка изделии 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%.

Вторичное вспенивание или получение иепополпегиро- 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 пенополистнрола 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 пенополистнрола беспрессовым методом .не требует больших затрат труда, он может быть непрерывным и автоматизированным [47, 71].

Промышленное производство пепополистирола ПСБ для строительства освоено в 1959 г. на мытищинском комбинате «Стройнластмасе». Технологическая схема производства на этом комбинате заключается в следующем ( 38).

Вспененные гранулы через сито транспортера 11 и шлюзовой затвор 12 транспортируются воздухом в пнев мятическую 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 1Г>. Окончательное формование блоков происходит в фор MI- 1П. Полученные блоки отнрлилятт на нычержку. мог тс- чет на ленточном панке 17 г приспособленном для

резки в виде металлических пи гей, но которым пропускается электрическим 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 пенополи- стирола 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 пенополи- стирола 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 па 500 мм длины грани плиты. На поверхности плит пе допускаются впадины и выпуклости глубиной (высотой) более 5 мм. Общая площадь ипадип п выпуклоеreii не должна превышать 2% плотами illп гы В плпI ах >11>||\гкаею1 пригупленноегь ребер ii углов па глубину не более 10 мм от вершины прямого угла и скосы по сторонам притуилеиных 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 нзопентан, 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 — прину дительиую вентиляцию.

При сушке и выдержке вспененных гранул следует учитывать, что образование взрывоопасной смеси завн сит 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 спрннклерными, паровыми или углекнелотнымп огнетушителями.

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 пыли, отходов и готовой продукции.

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 ( 42) [34].

Обжатие 1КТ>, как и пеиополпетнрола IIC-I п IIC-I, снижает динамический модуль упругости и обеспечивает требуемые звукоизоляционные качества от ударных и воздушных шумов. Прочностные показатели пеноиоли- стирола 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.

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 ( 43).

Пенополистирол марок ПСБ и ПСБ-С стоек в пресной и морской воде, 36%-ной соляной, 95%-ной серной, 90%-нон фосфорной, 80%-иой муравьиной п 70%-noi'i

уксусной кислотах; щелочах; спиртах; пеароматнческих маслах. Он нестоек в концентрированной азотной кислоте, бензине, дизельном топливе, бензоле, сложных эфира \ п органических растворителях, керосине.

Следует отметить, что начиная с 1958 г. в СССР рядом организаций и институтов (САК.Б Мосгорисполкома, ВНПИНСМ, ЦПИИЭП жилища, ЦННИСК. МНИПТЭП, 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 пенополистнрола 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 но применению ПСБ в целом ряде конструкций необоснованны, а требования СНиП II-A.5-62 завышены. Анализ результатов этих исследований позволил выявить н составпи. рекомендации по изменению ряда положений действующих СП nil Изменения, внесенные в СПпП 11 А 5 (i'.i п утпер/Кцепные приказом Госстроя 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 (по 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; II—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 и непрерывного действия и различной производительности. В качестве теплоносителя чаще всего применяют пар, реже — горячий воздух. Агрегаты могут быть полностью автоматизированы.