Способ получения теплоизоляционного материала

СОЮЗ СОВЕТСКИХСаэмеаиецеяРЕСПУБЛИК ае ап. 98 6 18/14", С 008 Е 75/04 1/10; ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСНСММ СВИДЕТВЬСТВУ 8) 65-4328,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ(72)А. Ф, Полуянов, Ю. Г. Горбачев,Л. И, Винокурова, Б, К. Демидович,С. С, Ис 4 о, В. Л. Смелянский,ТИ. Чернова и Н. Д. Блохина171)Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт полимерных строительных материалов(56)1.Патецт Японии Вкл. С 08 6 18/14, 1980,2. Авторское свидетельство СССРВ 643513, кл. С 08 6 18/14, 1977(54) (57) 1 аСПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОЙЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА путем заполненияформы искусственным минеральным пори" стим наполнителем, последующего введения в межзерновое пространство наполнителя жидкой термореактивной вспенивающейся композиции и вспенивания и отверждения последней, о тл и ч а ю щ и й с я 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, а в качестве жидкой термореактивной композиции применяют полиуретановую или Фенолформальдегидную композицию.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что содержание зерен с коэффициентом Формы, равным 3, составляет.10-20.Изобретение относится к способамполучения наполненных пенопластов,используемых в качестве теплоизоля,ционных материалов в строительстве,в холодильной технике, химическойпромышленности и т.д.Известен способ получений теплоизаляционных материалов на основекомпозиционных пенопластов путемвведения в полимерную термореактивнуювспенивающуюся композицию неорганических наполнителей, например минеральных порошкообраэных наполнителейсодержащих кристализационную водуборйты, силикаты, карбонаты, фосФаты, сульфаты и соли кальция )ипокрытых слоемполимера, минеральныхпористых гранул перлит, вермикулит,силикагель и др.), волокнистых мате.риалов асбестовое и стеклянное рубленное волокно )и безьодных минеральных порошкообразных наполнителейперлит, стеклопорошок, песок и т.д.В качестве полимерной термореактивной вспенивающейся композиции используют фенол"формальдегидную эпоксиднуи другие смолы в сочетании с поверхностно-активными веществами, газообразователями, катализаторами и другими целевыми добавками 11 .Материалы, получаемые согласноизвестному способу,.отличаются повышенной огнестойкостью и прочностьюйо сравнению с ненаполненными пенопластами, однако они имеют менееравноплотную структуру, что отрицательно сказывается на их теплозащитных свойствах. Это объясняетсятем, что использование порошкообразных или волокнистых наполнителей,а также других видов наполнителейс развитой удельной поверхностью,ограничивает выбор технологическихприемов совмещения их с жидкими термореактивными вспенивающимися композициями, 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 объемувеличивается без изменения объемной доли наполнителя. Кроме того,непосредственное введение наполнителя в полимерную композицию приводитк резкому ухудшению ее реологическихсвойств, к снижению текучести и Фомуемости композиционной пены,10 Ф 15 20 1Использование этого способа дает ю .возможность получать композиционныепенопласты с объемным содержаниемнаполнителя до 65 при одновременномснижении удельного расхода полимераи повышении прочностных показателей 23.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 превы сить 65 из-за минимальной контактирующей поверхности гранул. Причем принизких нормах расхода полимернойкомпозиции, что в конечном счете определяет.экономическую целесообразность 45 применения композиционных пенопластов,пористость поризованного связующего, в межгранульных пустотах значительнопревышает пористость наполнителя, чтоотрицательно сказывается на влагостойкости материала в целом и еготеплозащитных свойствах в процессеэксплуатации, Особенно это относитсяк Феноло-формальдегидным пенопластами к сверхлегким наполнителям типастеклопора, отличающегося открытойпористостью и низкой водостойкостью.В этой связи следует отметить, чтовведение в состав пенопластов такогорода наполнителей стеклопор, перлит и др. ) независимо от рида и рас хода полимера приводит к ухудшениюряда эксплуатационных характеристикматериала, 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,3 Согласно известному способу композиционный пенопласт получают совмещением гранулированного наполнителяс жидкой термореактивной вспенивающейся композицией путем полива илиинъектирования последней в форму,предварительно полностью заполненную гранулами, в результате чегокомпозиция попадает в межгранульноепространство, где происходит ее вспенивание и сцепление образующегосяпоризованого связующего с поверхностью наполнителя.Целью изобретения является повышение объемного содержания наполнителя в системе иулучшение 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. во наполнителя жидкой термореактивной вспенивающейся композиции и вспенивания и отверждения последней, вкачестве искусственного минерального .пористого наполнителя используют вспе 15ненные отходы стекольного производства в виде зерен со средним коэффициентом формы зерен 1,2-2,0, ав качестве жидкой термореактивнойвспенивающейся композиции применяютполиуретановую или фенол-Формальдегидную композицию.Содержание зерен с коэффициентомформы, равным 3, составляет 10-20,Использование в качестве наполнителя вспененного щебня по сравнению с гранулированными видами припрочих равных условиях позволяетувеличить поверхность контактирования зерен наполнителя и тем самымповысить его объемное содержание всистеме, что дает возможность при низких нормах расхода полимерной композиции снизить пористость поризованного связующего и повысить адгеэионную прочность на границе раздела Фаэ. 35Кроме того,.вспененный щебень, получаемый из гидратированной пенообразующей смеси на основе измельченныхотходов стекольного производства,является сверхлегким наполнителем 40с закрытоячеистой структурой и высокой степенью водостойкости, что существенно повышает эксплуатационныесвойства композиционных пенопластовпо 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 ществляют путем вспрыскивания ее через перфорированные инъекторы, установленные в форму с определенным шагом и соединенных посредством гибких шлангов с заливочной машиной, либо 65 путем полива композиции на поверхность наполнителя с помощью специаль"ной распределительной насадки, такжесоединенной с заливочной машиной,перемещаемой вдоль формы со скоростью,соответствующей заданному удельномурасходу композиции. В случае изготовления материала на конвейере, распределительную насадку устанавливаютнеподвижно, а расход композиции регулируют путем изменения скорости конвейера.По окончании заливки инъекторыизвлекают, а в случае использованияраспределительной насадки форму закрывают. По истечении индукционного .периода 1-2 мин 1 композиция вспенивается, заполняет межзерновое пространство и отверждается, образуя композиционный материал.Время выдержки в форме колеблетсяот 10 до 25 мин в зависимости от видаиспользуемой термореактивной композиции,П р и м е р 1. Композиционный пенопласт изготавливают следующим образом,Форму, с заранее установленными инъекторами, полностью заполняют вспененным щебнем, полученным из гидратированной пенообразующей смеси,на осно-. ве измельченных отходов стекольного производства, с объемно-насыпной массой 25 кг/мзс размером зерен 10- 40 мм и средним значением коэффициента Формы зерен 1,2 при количестве зерен с коэффициентом 3-10 и объемом межзерновых пустот наполнителя, со- ставляющим 21,6. Эаполненную щебнем форму еакрывают 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/мПо 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.П р и м е р 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, составляю 1016313щим 19,5. Расход полиуретановой композиции 35 кг/м.Получают композиционный пенопласт с объемной массой 155 кг/м и объемным содержанием наполнителя 80,5,П р и м е р 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 10 и объемом межэерновых пустот - 20,5, Далее с:помощью многорожковой распределительной насадки методом полива ,осуществляют введение вспенивающейся феноло-формальдегидной компоэи ции, представляющей собой активированную смесь феноло-формальдегидной смолы резольного типа, поверхностно- активного вещества, гаэообразователя и кислотного катализатора, Расход .композиции составляет 40 кг/мПо окончании заливки форму закрывают и в ней начинается вспенивание композиции и заполнение вспенивающейсямассой межэерновой пустотности 25 с последующим отверждением и образованием прочного адгезионного.слоя между зернами наполнителя. Выдержка материала в форме составляет 10- 15 мнн.Получают композиционный пенопласт с объемной массой 85 кг/ми объемным содержанием наполнителя 79,5П 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/мзПолучают композиционный пенопласт конструкционно-теплоизоляционного назначения с объемной массой 190 кг/м3 и объемным содержанием наполнителя 82,3.В таблице приведены основные свой-, ства пенопластов, полученных согласно предлагаемьм примерам 1-4 и известным.:ь 1 Х 1 б 1 3 Лм Фо ос со о а 1 3- 11 1 1 1 Ф 1 Х 1 333 1 Ж 1 3 ЛЗф с о1Э 9 хне1 . Х. ХХХ о а оох д хоц Ф ;Х 63 И Х 3 ОНОнбч ао 63 .ю ойдоО 13 О О О Х Х оз х ан ФО ЦДО ИД.ОЦ Э Ои ам х ю 33 хх к они х - -еоюхюкхаоклн,ех ох а ; 33 а Ф Э а 3 а О ок аи акое О Ц Д ОО 33 Х ф 1 Ф н х х к о И 61 х 1 1 31 1 Ф о Ръ а 4 Р Ф 61 х хо о 63 63 6 4 РЮ Р01 63фххао 61И 63 ОФх 1 63 1 61 1 Мо 1 И 66 336о о 3 Р В; 1 3 11 а1 Э13 11 а 11 И 1Е 1П163 1а12 11 11 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 63 оо ПЫ Е 61х й Ех Э 3333 О Х ок 1 Х И М Ф к иоЦ 6,3 с онх 2 А И к Ф.Х н 3 х й оо ох ха н э О 63 о Х 91 пхо охх 3 П 19 63 % И оа 1 Ц оох хок кен 6 ОХ й 3 Хх 1 о о х о Ц 3 О 333П Я О З,.ас о .сМ Ьм х Й 1 в 63 х хх н.х оц х оо о хо-о 3алло кИО Одо5 О оФ хх 3 рнЗ юо хххх 3 Ххвхвн333 Ооом х о Х 3 О Ф .н х о о о х 4 д о н. х о. х Ф и о1016313 10 Составитель Н. ПроскуринаТехредМ.коштура Корректор Л. Бокшан Редактор Г. Волкова Подписное Тираж 4 Я 4 ВНИИПИГосударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 3315/24 ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Как следует из таблицы, способ изготовления композиционного пенопласта. с 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 коэффици- ентоМ 3 не превышающим 20, по срав нению с известным способом обеспечивает возможность получения композиционного пенопласта с максимально- возможным объемным содержанием наполнителя - до 82,3, т.е. на 25-40 15 выше по сравнению с гранулированными наполнителями с размером гранул 10- 40 мм по известному способу.Кроме того, предлагаемый способ ,обеспечивает повышение эксплуатаци.онных свойств композиционного пенопластаг огнестойкости в 2-2,5 раза при одновременном повышении прочности, снижение равновесной сорбционной влажт" ности для условий эксплуатации в кли-: матических зонах А и Б более чем в5 раз по Сравнению со сверхлегким гранулированным наполнителем типа стекло" пора и в 2 раза по сравнению с грану- лами пеностекла повышение теплоза" щитных свойств для тех же условий эксплуатации в среднем на 20 для .композиционных пенопластов на основе пенополиуретана й 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.