Метод вспенивания в стационарных формах благодаря целому ряду преимуществ по сравнению с другими, описанными выше методами (непрерывным и непрерывно пульсирующим), получил весьма широкое распространение во всем мире и занимает доминирующее положение в промышленном производстве пенополистирола. В специально изготовленных формах этим способом можно изготовлять крупные ребристые, пустотелые и другие изделия для строительства.
Преимущества такого способа формования изделий из беспрессового пенополистирола предопределяют его использование также и в производстве строительных конструкций с применением пенопласта в качестве теплоизоляционного и конструкционного слоя.
Технологический процесс вспенивания изделий из пенополистирола в стационарных формах включает следующие операции: подготовка формы и нанесение разделительной смазки, прогрев формы до 90—1000 С, заполнение формы предварительно вспененными гранулами, продувка полости формы паром низкого давления при открытых выходных вентилях для удаления воздуха из межгранульных промежутков, вспенивание гранул путем введения в полость формы пара соответствующих параметров, охлаждение и удаление изделия из формы, сушка и кондиционирование изделия.
Перед очередным заполнением гранулами форма должна быть очищена от пригоревшего пенополистирола и смазана антиадгезионным составом, так как при вспенивании полистирола в формах наблюдается прилипание его к формующим поверхностям. Прочность прилипания линейно зависит от объемного веса пенополистирола. (рис. 7, а) [19]. Существует также определенная зависимость прочности прилипания от температуры вспенивания (рис. 7, б). С повышением температуры вспенивания адгезионная прочность сначала повышается, а затем падает. Наибольшая прочность наблюдается при температуре 125°С. Адгезия пенополистирола зависит также от качества обработки поверхностей формы: чем грубее обработана поверхность, тем выше прочность прилипания.
Рис. 7. Зависимость прочности прилипания пенополистирола к стальной поверхности а — от объемного веса пенополистирола: б — от температуры вспенивания
Для снижения адгезии применяют разделительные смазки: технический глицерин, кремнийорганические жидкости, мыльный раствор, минеральные масла и т. п. Разделительные смазки наносят распылением или кистями. Для снятия прилипшего пенополистирола применяют скребки из мягкого металла, не повреждающего поверхность формы, или растворители.
Непосредственно перед заполнением форма должна быть прогрета до 90—100°С для удаления воздуха и конденсата из паровых полостей и паропроводов, а также для предотвращения излишнего конденсирования пара в процессе формования. Недостаточный нагрев формы может явиться причиной плохого сплавления гранул у поверхности и в углах, а также повышенной влажности пенопласта.
Для уменьшения градиента плотности пенопласта по высоте изделия форму следует заполнять предварительно вспененными гранулами до краев. Неполная загрузка так же, как и излишне количество гранул, может являться причиной неравномерной плотности изделия. Одним из основных условий, обеспечивающих получение пенополистирола с равномерной ячеистой структурой и оптимальными физико-механическими свойствами, является одновременный, равномерный и быстрый нагрев всех гранул, находящихся в форме, что может быть достигнуто путем установления оптимальных параметров и качества пара (влажность, содержание неконденсирующихся газов), выбора режима тепловой обработки, осуществления конструктивных мероприятий и др.
Чрезвычайно большое значение имеют давление, температура и качество пара. Лучшие результаты могут быть получены при использовании сухого насыщенного пара температурой 105—120'С. Влажный пар вызывает удлинение периода формования и охлаждения, является причиной недостаточного сплавления гранул и высокой влажности пенопласта. Перегретый пар также мало пригоден для формования, так как объем его на единицу веса выше, а коэффициент теплоотдачи ниже, чем у насыщенного пара. На практике трудно обеспечить поступление и форму совершенно сухого пара, поэтому стремятся к максимальному снижению его влажности путем тщательной теплоизоляции паропроводов и парораспределительных камер, а также установки на паропроводах в непосредственной близости от места потребления сепараторов для отделения конденсата.
На результатах формования пенополистирола отрицательно сказывается также наличие в паре неконденсирующихся газов. Согласно закону Дальтона о парциальном давлении, давление газовой смеси складывается из парциальных давлений составляющих газов. Если в сухом насыщенном паре давлением 1 ат содержится, например, 20% газа, то парциальное давление пара составит всего 0,8 ат, а температура его будет 116,3°С, т. е. на 3,2°С ниже, чем температура пара, не содержащего воздуха при давлении 1 ат. Присутствие в паре неконденсирующихся газов приводит к значительному снижению теплоотдачи. Так, при содержании в паре только 1% воздуха коэффициент теплоотдачи уменьшается на 60%. Наибольшее количество воздуха примешивается к пару при прохождении его через массу гранул, засыпанных в форму. Как указывалось, около 40% объема формы, заполненной предварительно вспененными гранулами, занимает воздух, который находится в межгранульных промежутках. Поэтому для обеспечения наиболее полного сплавления гранул воздух из межгранульных промежутков должен быть удален продувкой паром низкого давления.
|
