Интенсивность теплоотдачи пара нагреваемой поверхности зависит также от его скорости. При низкой скорости пара тонкий слой неподвижного воздуха у нагреваемой поверхности ухудшает условия теплоотдачи. Большая эффективность удаления воздуха из формы и лучшие условия теплоотдачи, а, следовательно, и формования могут быть достигнуты при турбулентном потоке пара.
При формовании изделия из предварительно вспененных гранул диаметром около 5 мм, плотная масса которых занимает 60% объема формы, оптимальная скорость пара (при t=100°C и р = 1 ат) должна составлять 0,47 м/сек, а количество поступающего в форму пара через 1 м парораспределительной поверхности будет 1675 м/п [20].
Время охлаждения зависит от некоторых физических свойств полуфабриката (предварительно вспененных гранул), а также от технологических условий формования. Так, при одинаковом объемном весе, но при разных режимах формования скорость охлаждения изделий может колебаться в значительных пределах. Поэтому в СССР много внимания уделяют изучению свойств пенополистирола и условий его переработки в изделия.
За рубежом [17, 20] проведены серьезные исследования по выявлению зависимости длительности охлаждения изделий от давления и температуры при формовании, насыпного веса полуфабриката, содержания в гранулах вспенивающего агента, сроков кондиционирования, техники формования (степени уплотнения гранул в форме, продолжительности тепловой обработки, применения вакуума и др.).
Охлаждение пенопласта происходит при наличии всех трех видов теплопередачи: теплопроводности, конвекции и излучения. При определении коэффициента теплопроводности пенополистирола учитывают: теплопроводность заключенного в ячейках газа; теплопроводность твердого полимера; излучение; естественную конвекцию газов внутри ячеек, обусловленную наличием разности температур.
Влияние излучения и теплопроводности твердого полимера невелико, поэтому практически теплоизоляционные свойства пенополистирола определяются конвекционной теплопередачей и теплопроводностью газа, заключенных в ячейках гранул при нестационарном состоянии теплопередачи. Длительность охлаждения почти линейно зависит от объемного веса пенополистирола, содержания вспенивающего агента в гранулах, температуры формования, влажности готового пенопласта.
При изучении этих вопросов была выявлена качественная картина процесса формования и предложены приблизительные методы расчета длительности охлаждения изделий. Однако многие аспекты процесса формования, например влияние температуры стеклования полимера, его реологические свойства при температуре вспенивания, распределение пара по объему формы в процессе тепловой обработки и охлаждения изделия, процессы сорбции и диффузии, изучены недостаточно полно и не нашли отражения в предложенных методах расчета скорости охлаждения отформованного изделия.
В связи с этим практические результаты иногда значительно отличаются от теоретических расчетов. Этим подтверждается также и то, что процесс формования значительно сложнее, чем покажется на первый взгляд.
В табл. 13 [17] приведены приблизительные теоретические сроки охлаждения блока пенополистирола в точках, находящихся на различном расстоянии от поверхности формы. Начальная температура блока 110°С; объемный вес 16 кг/м3; охлаждающий агент — вода с температурой 20°С.
венное или с побуждением, водяное, вакуумное и вакуумно-водяное. Наиболее эффективным является способ охлаждения.
Как видно из таблицы, высокая температура в центре блока сохраняется длительное время, однако практически нет необходимости охлаждать изделие на всю толщину— оно может быть удалено из формы после того, как наружные слои, охлаждающиеся быстрее, приобретут достаточную прочность и могут выдержать давление центральной части, имеющей более высокую температуру.
Экспериментальные кривые, характеризующие зависимость скорости охлаждения периферийной и центральной частей блока самозатухающего пенополистирола ПСБ-С от способа охлаждения, приведены на рис. 8.
Рис. 8. Кинетика снижения температуры блока пенополистирола ПСБ-С толщиной 150 мм при охлаждении водой и воздухом, имеющими температуру 44°С
1—в центре блока при охлаждении воздухом. 2 то же, водой; 3—на поверхности блока при охлаждении воздухом: 4— то же, водой
|
