Опытным путем установлено, что блоки, охлаждаемые водой, могут быть изъяты из формы через 10—12 мин, а охлаждаемые на воздухе, — через 25—30 мин. Преждевременное извлечение ведет к появлению трещин на плоскости блока шириной до 10 мм и глубиной 30— 10 мм.
В промышленности применяют различные способы охлаждения отформованных изделий: воздушное естественное или с побуждением, водяное, вакуумное и вакуумно-водяное. Наиболее эффективным является способ охлаждения - с применением вакуума, дающий ряд серьезных преимуществ: значительно повышается скорость охлаждения, так как изделие имеет хороший контакт с охлаждающей поверхностью, улучшающий условия теплопередачи; уменьшается опасность усадки изделий пенополистирола с низким объемным весом, так как изделие до полного охлаждения остается прижатым к стенкам формы; снижается влажность готового изделия благодаря отсосу свободной влаги при вакуумировании.
Практически длительность охлаждения водой составляет 1—2 мин .на 1 см толщины изделия. При применении вакуумно-водяного охлаждения скорость охлаждения возрастает на 10—15%.
Ранее отмечалось, что молекулярный вес полимера определяет прочностные и реологические свойства пенополистирола. Эта зависимость, однако, справедлива лишь при условии хорошего сплавления гранул в процессе формования пенопласта. При недостаточном сплавлении разрушение материала, особенно при растяжении и сдвиге, происходит в основном по плоскостям соприкосновения гранул, и прочностные свойства
полимерной основы в полной мере не используются. Полнота и качество сплавления при одинаковых свойствах гранул зависят от температуры формования. Для каждого объемного веса пенополистирола при прочих равных условиях должны быть установлены оптимальная температура пара и длительность тепловой обработки. Снижение температуры и продолжительности обработки паром приводит к недостаточному вспениванию и сплавлению, большой пористости и, следовательно, низкой прочности пенополистирола. От пористости пенопласта зависят водопоглощение и воздухопроницаемость. Наоборот, слишком высокая температура и удлинение периода подачи пара приводят к перевспениванию, нарушению структуры, большому градиенту плотности в направлении подачи пара, снижению прочности и большой влажности пенопласта вследствие поглощения поды при охлаждении (рис. 9).
Рис. 9. Зависимость прочности пенополистирола ПСБ объемным весом 45—60 кг/м3 при растяжении от длительности вспенивания и температуры пара 1 — 110’С; 2 — 130’C
Особенно тщательно следует подбирать параметры пара и технологических режимов при формовании пенопластов с низким и высоким объемным весом, так как при низком объемном весе возможна усадка во время охлаждения, при высоком возможно недостаточное вспенивание средней части изделия. Последнее обстоятельство объясняется тем, что гранулы с более высоким насыпным весом при нагревании паром повышенного давления начинают быстро расширяться у стенок формы, и образовавшийся плотный слой пенопласта затрудняет доступ пара к центру изделия.
Рис. 10. Распределение плотности пенополистирола по высоте блоков объемным весом в кг/м3 1 — 1,6; 2 — 44; 3 — 70
С повышением объемного веса пенополистирола и температуры формования градиент плотности по сечению блока растет. На рис. 10 приведены кривые распределения плотности в блоках, вспененных в форме размером 1500X400X80 мм. Более высокий объемный вес пенополистирола в нижней части блоков по сравнению с верхней объясняется тем, что на дно формы при заполнении попадает большее количество мелких гранул.
Плотность материала у поверхности изделия обычно выше, чем в середине, так как при охлаждении формы давление газов в ячейках периферийных слоев пенопласта быстро падает, а сопротивление этих слоев сжатию резко снижается, в то время как в середине изделия давление в течение длительного времени остается еще достаточно высоким. Это приводит к уплотнению периферийных слоев и снижению плотности средней части изделия
Во время формования пенополистирол увлажняется, а в его ячейках, так же как и в ячейках предварительно вспененных гранул, при охлаждении создается разрежение, тем большее, чем ниже объемный вес пенополистирола. Поэтому сразу после формования пенополистирол, особенно с низким объемным весом, имеет пониженные механические свойства и должен подвергнуться сушке и кондиционированию. В процессе кондиционирования в ячейки проникает воздух, и давление в них становится равным атмосферному, вследствие чего физико-механические свойства пенопласта улучшаются. |
