Защитное эпоксидно-древесное покрытие для пенополистирола
Владельцы патента RU 2368633:
Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУВПО "ТГТУ" (RU)
Изобретение относится к эпоксидно-древесной композиции для получения прессованных плит, применяемых для покрытия пенополистирольных плит с наружной и внутренней сторон на клею с целью защиты их от внешнего воздействия и увеличения срока их службы. Композиция включает следующие компоненты, при их соотношении, мас.%.: 37,2-43,5 эпоксидно-диановой смолы ЭД-20, 3,7-4,3 аминного отвердителя полиэтиленполиамина, 43-52,1 древесного наполнителя сосновых опилок, 6,3-11,9 полимерного наполнителя. В качестве полимерного наполнителя композиция содержит пенополистирольную крошку - отходы производства теплоизоляционных изделий. Изобретение позволяет повысить физико-механические характеристики композиции, а также утилизировать отходы деревообработки и теплоизоляционных материалов. 2 табл., 3 ил.
Изобретение относится к строительным материалам, изготовленным на основе эпоксидной смолы, и может быть использовано для покрытия пенополистирольных плит с целью защиты их от внешнего воздействия и увеличения срока их службы.
За аналог принималась эпоксидно-древесная композиция для покрытия древесины и ДСП (патент RU 2288929 С1, Бюл. №34, 10.12.2006. Эпоксидно-древесный композит), включающая эпоксидно-диановую смолу ЭД-20, полиэтиленполиамин в качестве аминного отвердителя, наполнители и пластификатор, при следующем содержании компонентов, мас.%:
| - эпоксидная диановая смола ЭД-20 | 32 |
| - полиэтиленполиамин | 3,2 |
| - пластификатор (МСЭ-1) | 4,8 |
| - резиновая крошка | 40 |
| - сосновые опилки | 20 |
Недостатками известной композиции являются недостаточное сопротивление теплопередаче и высокая плотность.
В качестве прототипа принимались пенополистирольные плиты, изготавливаемые беспрессовым способом из суспензионного вспенивающегося полистирола с добавкой или без добавки антипирена, предназначенные для тепловой изоляции в качестве среднего слоя строительных ограждающих конструкций и промышленного оборудования (ГОСТ 15588-86. Плиты пенополистирольные. Технические условия. - М.: Изд-во стандартов, 1986. - 12 с.). Данный материал обладает низкой механической прочностью и долговечностью, нестоек к воздействию ультрафиолетового облучения.
Техническая задача изобретения - защита пенополистирольного утеплителя от ультрафиолетового облучения, увеличение статической прочности плиты, что повысит срок службы теплоизоляционного слоя; утилизация отходов деревообработки и теплоизоляционных материалов.
Поставленная техническая задача достигается тем, что пенополистирольная плита с наружной и внутренней сторон с помощью клея закрывается плитками теплоизоляционной эпоксидно-древесной композиции толщиной не менее 4…5 мм. С внутренней стороны эпоксидно-древесная композиция наносится с целью увеличения прочности конструкции и снижения деформативности.
Для изготовления эпоксидно-древесного покрытия были использованы следующие материалы: диановая эпоксидная смола ЭД-20 (ГОСТ 10587-84), полиэтиленполиамин (ТУ 2413-357-00203447-99) (ПЭПА) в качестве аминного отвердителя, древесный наполнитель (сосновые опилки) - отходы деревообработки, полимерный наполнитель - пенополистирольная крошка (размер гранул: 0,315…5 мм), полученная дроблением отходов пенополистирола различных марок, при следующем содержании компонентов, мас.%:
эпоксидная смола ЭД-20 - 37,2…43,5;
полиэтиленполиамин (10% от массы смолы) - 3,7…4,3;
древесный наполнитель - 43…52,1;
пенополистирольная крошка - 6,3…11,9.
Гранулометрический состав наполнителей определялся как остаток на ситах размером 2,5:1,25:0,63:0,315:0,14:0 мм, в % и составил соответственно для сосновых опилок: 15:7:34:31:4:9 и для пенополистирольной крошки 43:41:12:4:0:0.
Плиты эпоксидно-древесного покрытия изготавливаются методом плоского прессования частиц наполнителя, смешанных со связующим. Для снижения вязкости эпоксидную смолу ЭД-20 разогревают до 50-60°С, затем в нее вводят отвердитель. В смесь сосновых опилок и пенополистирольной крошки добавляют связующее и тщательно перемешивают. Приготовленную композицию укладывают в металлические формы и прессуют при давлении 0,108 МПа в течение суток. После извлечения из форм для ускорения процесса твердения композиции производят термообработку при температуре 80°С в течение 2 часов. Затем на поверхность пенополистирольной плиты наносится клей TITAN и накладываются плиты эпоксидно-древесного покрытия с прижимом. Далее полученные плиты выдерживаются до отверждения клея в течение 2 ч. Схема получения эпоксидно-древесной композиции и покрытия пенополистирольной плиты представлена на фиг.1, внешний вид комбинированной плиты представлен на фиг.2.
| Таблица 1 Физико-механические характеристики эпоксидно-древесной композиции |
||
| № п/п | Показатель | Значение |
| 1 | Плотность, кг/м3 | 340…490 |
| 2 | Разрушающее напряжение, МПа, при: | |
| - сжатии (при 10% деформации) | 1,25…2,52 | |
| - поперечном изгибе | 1,48…2,34 | |
| 3 | Модуль упругости при сжатии, МПа, не менее | |
| - в направлении прессования | 14,4 | |
| - в направлении, перпендикулярном прессованию | 8,0 | |
| 4 | Водопоглощение по массе, %, после воздействия воды в течение | |
| - 2 часов | 64,4…98,3 | |
| - 24 часов | 81,8…116,8 | |
| 5 | Набухание по толщине, %, после воздействия воды в течение | |
| - 2 часов | 1,3…3,4 | |
| - 24 часов | 1,8…4,7 | |
| 6 | Остаточная прочность, %, после воздействия воды в течение 24 часов | 64…73 |
| 7 | Теплопроводность, Вт/м·К, при 20°С | 0,078…0,142 |
| 8 | Коэффициент линейного термического расширения α×10-6, град-1 | 3,4…4,54 |
Само эпоксидно-древесное покрытие обладает низкой плотностью (350…490 кг/м3), удовлетворительными теплоизоляционными и прочностными свойствами, а также водостойкостью. Теплостойкость покрытия выше, чем у пенополистирола, а следовательно, утеплитель может эксплуатироваться при более высокой температуре.
Были проведены длительные механические испытания конструкции утеплителя при разрушении поперечным изгибом в режиме заданных постоянных напряжений и температур, фиксируя время до разрушения (долговечность). Зависимости времени до разрушения (долговечности) от прочности представлены на фиг.3, а значения прочности и долговечности в таблице 2.
| Таблица 2 Эксплуатационные параметры теплозащитных материалов. |
||||
| Показатель | Пенополистирол марки М50, покрытый эпоксидно-древесной композицией | Пенополистирол марки М50 | Эпоксидно-древесная композиция | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Диапазон температур испытания | 18-40°С | 40-60°С | 20-60°С | 8-45°С |
| Долговечность, τ | >100 лет | >100 лет | 5 сек | 69,8 ч |
| Прочность при поперечном изгибе при 20°С, МПа | 1,55 | Не менее 0,35 | 1,48 | |
| Сопротивление теплопередаче, R0, м2 К/Вт | 2,48 | 2,66 | 0,86 | |
| Примечание: R0 определено для плиты толщиной 100 мм, толщина эпоксидно-древесного покрытия 5 мм, λ=0,142 Вт/м2К. Состав эпоксидно-древесной композиции: ЭД-20:ПЭПА:Д:ППС=37,2:3,7:52,1:7. Долговечность рассчитали при Т=288 К и σ=0,3 МПа. |
Снижение прочности конструкции утеплителя с ростом температуры испытания объясняется чувствительностью пенополистирола и эпоксидного связующего к температуре. По-видимому, при низких температурах основную нагрузку несет покрытие, а пенополистирол включается в работу только при прогреве выше 40°С.
Таким образом, прочность полученной конструкции повысилась по сравнению с исходным пенополистиролом в 4 раза, а прогнозируемый срок службы увеличился до 100 лет. Покрытие пенополистирольных плит эпоксидно-древесной композицией, обладающей хорошими механическими и теплотехническими свойствами, позволяет увеличить межремонтные циклы при замене разрушенного утеплителя в процессе эксплуатации здания. Результаты показывают, что данную композицию можно применять в качестве защитного покрытия для пенополистирольных плит даже при воздействии на него влажной среды.
Авторами предлагается следующий состав эпоксидно-древесной композиции для устройства защитного покрытия пенополистирольных плит, мас.%:
эпоксидная смола ЭД-20 - 40;
полиэтиленполиамин - 4;
наполнитель (сосновые опилки) - 44,8;
наполнитель (пенополистирольная крошка) - 11,2.
Предлагаемая эпоксидно-древесная композиция для устройства защитного покрытия пенополистирольных плит обладает следующими преимуществами:
- хорошими физико-техническими характеристиками;
- защищает пенополистирол от ультрафиолетового воздействия;
- увеличивает долговечность теплозащитной конструкции;
- экологической безопасностью;
- позволяет утилизировать производственные и бытовые отходы.
Эпоксидно-древесная композиция для прессованных плит, применяемых для покрытия пенополистирольных плит с наружной и внутренней сторон на клею с целью защиты их от внешнего воздействия и увеличения срока их службы, включающая эпоксидно-диановую смолу ЭД-20, полиэтиленполиамин в качестве аминного отвердителя, древесный наполнитель сосновые опилки, полимерный наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве полимерного наполнителя содержит пенополистирольную крошку - отходы производства теплоизоляционных изделий, при следующем содержании компонентов, мас.%:
| эпоксидная диановая смола ЭД-20 | 37,2-43,5 |
| полиэтиленполиамин | 3,7-4,3 |
| сосновые опилки | 43-52,1 |
| пенополистирольная крошка | 6,3-11,9 |
