Способ получения теплоизоляционного материала

Способ получения теплоизоляционного материала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕШ1ОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА путем заполнения формы искусственным минеральным пористым наполнителем, последующего введения в межзерновое пространство наполнителя жидкой термореактивной вспенивающейся композиции и вспенивания и отверждения последней, о тл и чающийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных свойств конечного продукта, в качестве искусственного минерального пористого наполнителя используют вспененные отходы стекольного производства в виде зерен со средним значением коэффициента формы зерен 1,2-2,0 a в качестве жидкой термореактивной ксишпозиции применяют полиуретановую или фенолформальдегидную композицию. 2. Способ по п. 1, отличающи и с я тем, что содержание зерен с коэффициентом формы, равным 3, составляет .10-20%. «,

СОЮЗ QOBETCHHX

NUNIINII

РЕСПУБЛИК ае ап.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К *B YOPCKONIV. СВИДЕТВ ЬСТВМ

ГОСХЦАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪЮ (21)3371647/23- 05 (22)26.11.81 (46) 07.05.83. Бюл. в 17 (72)A. Ф. Полуянов, Ю. Г. Горбачев, Л. И. Винокурова, Б. К. Демидович, С. С. Иодо, В. Л. Смелянский, T. È. Чернова и Н. Д. Блохина (71)Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт полимерных строительных материалов (53)678.664-405.8(088.8) (56)1. Патент Японии 9 65-4328, кл. С 08 G 18/14, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

В 643513, кл. С 08 G 18/14, 1977 (прототип). (54) (57) 1 ° СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОЙЗО-

ЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА путем заполнения формы искусственным минеральным пори3Q9 С 98 6 18/14", С 08 1. 61/10/, С 08 L 75/04 стим наполнителем, последующего введения в межзерновое пространство наполнителя жидкой термореактивной вспенивающейся композиции и вспенивания и отверждения последней, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью .улучшения эксплуатационныхсвойств конечного продукта, в качестве искусственного минерального пористого наполнителя используют вспененные отходы стекольного производства в виде зерен со средним значением коэффициента формы зерен 1,2-2,0, а в качестве жидкой термореактивной композиции применяют полиуретановую или фенолформальдегидную композицию.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю Я шийся тем, что содержание зерен с коэффициентом формы, равным 3, составляет.10-20%.

1016313

Изобретение относится к способам . получения наполненных пенопластов, используемых в качестве теплоизоля,ционных материалов в строительстве, в холодильной технике, химической. промышленности и т.д.

Известен способ получения теплоизаляционных материалов на основе композиционных пенопластов путем введения в полимерную термореактивную вспенивающуюся композицию неоргани ческих наполнителей, например минеральных порошкообраэных наполнителей содержащих кристализационную воду (борйты, силикаты, карбонаты, фос.фаты, сульфаты и соли кальция )и покрытых слоем полимера, минеральных пористых гранул (перлит, вермикулит, силикагель и др.), волокнистых мате.риалов (асбестовое и стеклянное рубленное волокно )и безьодных минеральных порошкообразных наполнителей (перлит, стеклопорошок, песок и т.д.

В качестве полимерной термореактивной вспенивающейся композиции исполь зуют фенол-формальдегидную эпоксидну и другие смолы в сочетании с поверхностно-активными веществами, газообразователями, катализаторами и другими целевыми добавками (1 j.

Материалы, получаемые согласно известному способу,.отличаются повышенной огнестойкостью и прочностью йо сравнению с ненаполненными пенопластами, однако они имеют менее равноплотную структуру, что отрицательно сказывается на их теплозащитных свойствах. Это объясняется тем, что использование порошкообразных или волокнистых наполнителей, а также других видов наполнителей с развитой удельной поверхностью, ограничивает выбор технологических приемов совмещения их с жидкими термореактивными вспенивающимися компо зициями, при котором наиболее рациональным является введение наполнителя непосредственно в композицию

„. до ее вспенивания. Однако такой способ, даже при равном объемном соотношении композиции и наполнителя, не позволяет получить конечный материал с объемным содержанием последнего более 20%, поскольку в процессе вспенивания композиции ее объем увеличивается без изменения объемной доли наполнителя. Кроме того, непосредственное введение наполнителя в полимерную композицию приводит к резкому ухудшению ее реологических свойств, к снижению текучести и фофмуемости композиционной пены, 30

) 1

Использование этого способа дает ю .возможность получать композиционные пенопласты с объемным содержанием наполнителя до 65% при одновременном снижении удельного расхода полимера и повышении прочностных показателей (2 >.

Однако известный способ не обеспечивает максимального эффекта в повышении физико-механических и эксплуатационных свойств пенопластмасс, который может быть достигнут за счет

35 введения в их состав наполнителей.

Причиной этому является тот факт, что объемное содержание гранулированного наполнителя в систем с раз- " мером зерен 10-40 мм не может превы40 сить 65% из-за минимальной контактирующей поверхности гранул. Причем при низких нормах расхода полимерной композиции, что в конечном счете определяет.экономическую целесообразность применения композиционных пенопластов, пористость поризованного связующего . в межгранульных пустотах значительно превышает пористость наполнителя, что отрицательно сказывается на влагостойкости материала в целом и его теплозащитных свойствах в процессе эксплуатации. Особенно это относится к феноло-формальдегидным пенопластам и к сверхлегким наполнителям типа стеклопора, отличающегося открытой пористостью и низкой водостойкостью.

В этой связи следует отметить, что введение в состав пенопластов такого рода наполнителей (стеклопор, пер лит и др. ) независимо от рида и рас60 хода полимера приводит к ухудшению ряда эксплуатационных характеристик материала, в связи с чем эффективность применения композиционных пенопластов на их основе существенно снижается.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому является способ получения теплоиэоляционного материала путем заполнения формы искусственным минеральным .пористым наполнителем, последующего введения в межзерновое пространство наполнителя жидкой термореактивной вспенивающейся композиции и вспенивания и отверждения последней. ,В качестве наполнителя используют керамзит, гранулированное стекло и перлит с размером зерен 10-40 мм и объемно-насыпной массой 20-100 кг/м.

Согласно известному способу композиционный пенопласт получают совмещением гранулированного наполнителя с жидкой термореактивной вспенивающейся композицией путем полива или инъектирования последней в форму, предварительно полностью заполненную гранулами, в результате чего композиция попадает в межгранульное пространство, где происходит ее вспенивание и сцепление образующегося поризованого связующего с поверхностью наполнителя.

1016313

Целью изобретения является повышение объемного содержания наполнителя в системе и улучшение эксплуатационных свойств композиционного пенопласта.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения теплоизоляционного материала путем заполнения формы искусственным минеральным пористым наполнителем, последующего введения в межэерновое пространст- 0 во наполнителя жидкой термореактивной вспенивающейся композиции и вспенивания и отверждения последней, в качестве искусственного минерального . пористого наполнителя используют вспе-15 ненные отходы стекольного производства в виде зерен со средним коэффициентом формы зерен 1,2-2,0, а в качестве жидкой термореактивной вспенивающейся композиции применяют полиуретановую или фенол-формальдегидную композицию.

Содержание зерен с коэффициентом формы, равным 3, составляет 14-20%..

Использование в качестве наполнителя вспененного щебня по сравнению с гранулированными видами при прочих равных условиях позволяет увеличить поверхность контактирования зерен наполнителя и тем самым повысить его объемное содержание в системе, что дает возможность при низких нормах расхода полимерной композиции снизить пористость поризованного связующего и повысить адгеэионную прочность на границе раздела фаэ. Зэ

Кроме того,.вспененный щебень, полу. чаемый из гидратированной пенообразующей смеси на основе измельченных отходов стекольного производства, является сверхлегким наполнителем Щ с закрытоячеистой структурой и высокой степенью водостойкости, что существенно повышает эксплуатационные свойства композиционных пенопластов по сравнению с материалами на основе известных видов сверхлегких наполнителей типа стеклопора.

Способ представляет собой совокупность следующих технологических операций: вспененный щебень с соот.ветствующим размером зерен подают в форму или на нижнее полотно непрерывно движущегося конвейера с помощью специального бункера-питателя, снабженного дозирующим и выравнивающим устройством, обеспечивающим полное запорнение формы. Введение жидкой термореактивной вспенивающейся композиции на основе феноло-формальдегидной смолы или .полиуретана.осу- 60 ществляют путем вспрыскивания ее через перфорированные инъекторы, установленные в форму с определенным шагом и соединенных посредством гибких шлангов с заливочной машиной, либо путем полива композиции на поверхность наполнителя с помощью специальной распределительной насадки, также соединенной с заливочной машиной, перемещаемой вдоль формы со скоростью, соответствующей заданному удельному расходу композиции. В случае изготовления материала на конвейере, распределительную насадку устанавливают неподвижно, а расход композиции регулируют путем изменения скорости конвейера.

По окончании заливки инъекторы извлекают, а в случае использования распределительной насадки форму закрывают. По истечении индукционного . периода 1-2 мин ) композиция вспенивается, заполняет межзерновое пространство и отверждается, образуя композиционный материал.

Время выдержки в форме колеблется от 10 до 25 мин в зависимости от вида используемой термореактивной композиции.

II р и м е р 1. Композиционный пенопласт изготавливают следующим образом..

Форму, с заранее установленными инъекторами, полностью заполняют аспененным щебнем, полученным из гидратированной пенообразующей смеси.на осно-. ве измельченных отходов стекольного производства, с объемно-насыпной массой 25 кг/м с размером зерен 1040 мм и средним значением коэффициен-. та формы зерен 1 2 при количестве зерен с коэффициентом 3-10% и объемом межзерновых пустот .наполнителя, составляющим 21,6%. Эаполненную щебнем форму вакрывают и через перфорированные инъекторы осуществляют впрыск полиуретановой композиции, представляющей собой активированную смесь по-. лиольного компонента, полиизоцианата, катализатора,, гаэообразователя, поверхностно-активного вещесТва и других целевых добавок.

Расход полиуретановой композиции составляет 35 кг/м

По окончании заливки инъекторы извлекают, и композиция вспенивается, заполняя межзерновую пустотность. Выдержка в форме, включая вспенивание композиции и отверждение образующейся пеномассы, составляет 20 мин.

Получают композиционный пенопласт с объемной массой 60 кг/м и объемным содержанием наполнителя 78,4%.

Пример 2. Композиционный пенопласт приготовляют аналогично примеру 1 за сем исключением, что в качестве наполнителя используют вспе" ненный щебень с объемно-насыпной массой 120 кг/м с размером зерен

5-25 мм и средним значением коэффициента формы зерен 1,7 при количестве зерен с коэффициентом 3-15% и объемом межзерновых пустот, составляю1016313 щим 19,5%. Расход полиуретановой композиции 35 кг/м.

Получают композиционный пенопласт с объемной массой 155 кг/м и объемным содержанием наполнителя 80,5%.

Пример 3. Форму заполняют вспененным щебнем с объемно-насыпной массой 45 кг/мэ, с размером зерен 10-40 мм и средним значением коэффициента формы зерен 2 при количестве зерен с коэФфициентом 3-12% и объемом межэерновых пустот - 20,5%.

Далее с:помощью многорожковой распределительной насадки методом полива ,осуществляют введение вспенивающейся феноло-формальдегидной компоэи- 5 ции, представляющей собой активированную смесь феноло-формальдегидной смолы резольного типа, поверхностноактивного вещества, гаэообразователя и кислотного катализатора. Расход .композиции составляет 40 кг/м

По окончании заливки форму закрывают и в ней начинается вспенивание композиции и заполнение вспенивающейся массой межэерновой пустотности 5 с последующим отверждением и образо-! ванием прочного адгезионного. слоя между зернами наполнителя. Выдержка материала в форме составляет 1015 мнн.

Получают композиционный пенопласт с объемной массой 85 кг/м и объемным содержанием наполнителя 79,5%..

tI р и м е р 4. Композиционный пенопласт изготавливают аналогично примеру 3 за тем исключением, что в форму засыпают вспененный щебень с объемно-насыпной массой 150 кг/мЗ, с размером зерен 5-20 мм и средним значением коэффициента формы зерен

2 при количестве зерен с коэффициентом 3-20% и .объемом межзерновых пу-, стот 17,7%. Расход феноло-формальдегидной композиции составляет

40 кг/мз

Получают композиционный пенопласт конструкционно-теплоизоляционного назначения с объемной массой 190 кг/м

3 и объемным содержанием наполнителя

82,3%.

В таблице приведены основные свой-, ства пенопластов, полученных согласно предлагаемьм примерам 1-4 и известным.

1016313!.I

1

1 хП«

I

I

1

1

C) !

Ю Со с

Ю» 4

Ю rl

»»Ъ о

С«Ъ

% о ( (ч o e

00 З х-»

1 I П(1 31 Ф

V1e

»Л»Ъ

»«Ъ «»(« о о

Ю % . о о, »(Ъ

IA о

Ю

»» о х»

IA ъ с(Ю

IA . Ф

«» 00 в о ((Ъ с

° х«00»»Ъ (ч»ч . с ъ 4»«Ъ,1 П(I

«I К 1

g«! о х 1

Ф 1

I

I

I

I.

1

1

1

1

1

1 В 1 о х о к р»

v о

МЪ

»О

Ю

IA о г

»»Ъ о

1 Ф I

1 (-«1

I I

1 1

I 1

1 1 о .о

iA . O CIt

»О х(« . »-» IA (-«

>«1 1 х « — «

I 1

1 1

1 !

1 а«

I 1 Н

In

»О о

»

М о о.1 1

1 1

1 I ,:I 1 . 1 1 к о к

Э н

v cI о о

»О»(«CO»-»

»(«

IA, (о

I 1

1. I (I »»Ъ

tn

О 00

% о а

lA с

00» Ъ х»«О о»ч

»ч о

Ю хП«

Ю IA

М о х(»

00 а

»»Ъ

»ч

tn (ч: о сч о

»О

I о

1 И

IA о съ

СЧ

° "» о о

I К ох х Э

Ф н а и

00 Ю

»О (» сч о о о о с \ » ъ . ъ см о о .о х 1 а«1

1

Ф 31

3 01 хВ о IA 00

IA

° » хП«

:> I х 1

П(1

tn

»хЪ»(« о о

% » о о с(«

»»Ъ

С7 о а 1

I

1 .Ф

I ((I

1 t»I

1 Ж

»»Ъ

° П«

М о к

М

Ф н

I

a I о

И I

IA о

»»Ъ»хЪ

aCI IA с с

° П« . (»

I х 3 и

v o о х

61 х к а«

I ц к

П! Э х н и( 1 - х ххах о а, оох х х хоа

Ф х х я и х оно нпч ао а.и(oz o v î v v х х

03 х ан

П(0ОМИО

34 04 Э О х a(c х«((х х к vtы

Э - -еое хекхаокЛ Н, Е Х 0 m ((I

;,а Щ Э П(а 3 М О о к а II! а к о е о 4 (u)x ((1 (tI

Ф (» х х к о

И

П! х

1

il ! 1

Э о р» а

«4 (Cl

I((П( х L о о

0l t»I

6»» ПР

Ю gl

Ch (Il

»0 хх о о и(Х и» О

Ф (((1 ПЪ

1 П!

1 М о

1 C

dt««»П о о

»О О»,:

I 3 I

I a I

I Э 1 !

I а« 1

I (1 ! е

l6

1 ! а ! й, I

I

1 !

1

I

I

I

1

I

1 1

1

1

1

П(vi

»d

«««

IC 3

П( х 4

Е х

Ф

0 ° о lc- ок

I Х

K K э к

zo

Ц

»» "

IO x он

Ц g х2

4 4 к е.х н 3 х и( оо ох ха, н э

О л о

Х Ф I

1!. XO охх

3п!Э

t«I фИ оа

I Ц оох хок ке&» п(ох

3 х

1 о

5 о х о .Ц и»» u+

° П! Я о»,.а, О . 4

Я М

Нхk X

»»1 э сч

IA»О

ОЪ (, О, О о сч о . о

IA 00

»»Ъ

00 П О о

М % М

СЧ»О О О

00 (Ч

00»«Ъ»»Ъ (ч о о

Я с

»О» О О о

»О хП »П»»Ъ м (о о

° c М % о о о о

»Ъ

tn »ч» ъ

»О Ch О с с М % о о о о х х х н х о м х о о о х о-v 5

avo к

4Ct V (tI о

5 0 Î о <

Е хХ»о нй0 и! v хх

Ф Х х«х х х с вх вн (0 O оо м х

«х о (((«0

Ф х о о о м

Ct!

О(О н. х о. х Ф

rtl 4 и о

1016313

Составитель Н. Проскурина

Техред М.Коштура

Корректор Л. Бокшан

Редактор Г. Волкова

Подписное

Тираж 4Я4

ВНИИПИ,,Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3315/24

ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Как следует из таблицы, способ изготовления композиционного пенопластас применением в качестве искусственного минерального пористого наполнителя вспененного щебня, получаемого из гидратироВанной пенообразующей смеси на основе отходов стекольного производства со средним значением коэффициента формы зерен не более ,2 при количестве зерен с коэффициентоМ 3 не превышающим 20%, по срав- 10 нению с известным способом обеспечивает возможность получения композиционного пенопласта с максимальновозможным объемным содержанием наполнителя — до 82,3%, т.е. на 25-40% выше по сравнению с гранулированными наполнителями с размером гранул 1040 мм по известному способу.

Кроме того, предлагаемый способ ,обеспечивает повышение эксплуатаци.онных свойств композиционного пенопласта: огнестойкости в 2-2,5 раза при одновременном повышении прочности, снижение равновесной сорбционной влаж . ности для условий эксплуатации в кли-: матических зонах A и Б более чем в =

5 раз по сравнению со сверхлегким гранулированным наполнителем типа стекло" пора и в 2 раза по сравнению с гранулами пеностекла повышение теплозащитных свойств для тех же условий эксплуатации в среднем на 20% для .композиционных пенопластов на основе пенополиуретана и 17,5% для фенолоформальдегидных пенопластов.

Способ изготовления композиционного пенопласта может быть реализован при производстве легких ограждающих конструкций для промышленного, сельскохозяйственного и жилищно-гражданского строительства, а также при производстве плитных утеплителей различного целевого назначения, например,. для теплоизоляции кровель с металлическим профнастилом.