ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ: ПОРОПЛАСТЫ НА ОСНОВЕ СИНТЕТИЧЕСКОГО СВЯЗУЮЩЕГО И ВОЛОКНИСТЫХ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ
Миронов П.В., Ермолина А.В. (СибГТУ, г. Красноярск, РФ)
In article results of structure of a composition for environmentally thermal insulation materials are resulted. Values of density received open cell foam, the predicted factor of heat conductivity are resulted. Toxicity of materials on a basis carbamide adhesive the binding is studied.
В настоящее время в связи с активным развитием малоэтажного домостроения возрастает спрос на теплоизоляционные материалы. Особый интерес представляют экологически чистые материалы, обладающие низкой теплопроводностью и, в тоже время, оптимальными величинами гигроскопичности и паропроницаемости. Одними из видов таких материалов являются «Эковата» [1] и мягкие ДВП (Софтборд) [2]. Большой интерес представляют толстые большеформатные маты, которые удобны в строительстве, способны удерживать форму, позволяют избежать слеживания и оседания. Таким условиям могут отвечать газонаполненные пористые материалы – поропласты, в качестве основы которых можно использовать природные волокнистые материалы, получаемые из отходов переработки древесины.
С целью создания теплоизоляционных материалов, которые бы удовлетворяли выше перечисленным условиям, на основании литературных данных [3] и данных пробных экспериментов нами была проверена возможность использования следующих связующих: карбамидоформальдегидная смола (как наиболее доступное и широко используемое связующее), поливинилацетатная дисперсия, а также бутадиен-стирольный каучук (это новые, малотоксичные и являющийся перспективными типы связующих). Так же были подобраны катализаторы, инициаторы и сшивающие агенты, способные выполнять свои функции при комнатной температуре, а в случае использования бутадиен-стирольного каучука – при температуре менее 100 0С. Для карбамидоформальдегидной смолы в качестве катализатора реакции отверждения использовалась соляная кислота, для бутадиен-стирольного каучука использовался спиртовый раствор сшивающего агента.
Для снижения плотности и повышения пористости материала проводилось газонаполнение материала посредствам его вспенивания при введении в композицию пенообразующего поверхностоноактивного вещества. В соответствии с литературными данными [4, 5] были проанализированы три типа пенообразователей: ПО – 1 – водный концентрат солей сульфонефтяных кислот (84±3)%, костного клея (45±1)% и этилового спирта (11±1)%; ПО – 6 – жидкость красновато-коричневого цвета, состоящая из гидролизированной крови крупного рогатого скота (пенообразующее вещество), сернокислого, закисного железа (стабилизатор пены) и фтористого натрия (антисептик); АБСК (алкилбензосульфокислота) – низкомолекулярное органическое соединение. Из этих трех веществ была отобрана АБСК, потому что это вещество обладает наилучшей из трех пенообразователей, вспенивающей способностью.
В качестве наполнителя для получаемого материала нами использовались готовый продукт «Эковата» (макулатура мокрого размола с добавлением буры и борной кислоты); древесное волокно, полученное из щепы при размоле мокрым способом на дефибраторе; волокнистая масса на основе тарного картона, полученная сухим способом размола.
На рисунке 1 представлена гистограмма зависимости плотности материала от состава его композиции.
Рисунок 1 – График зависимости плотности наполненных поропластов от состава композиции
На основании данных зависимости теплопроводности от плотности материала, приведенных в [1], прогнозируемая величина коэффициента теплопроводности приведена в таблице 1.
Так как в качестве связующего нами была использована карбамидоформальдегидная смола, то для таких образцов был определен класс эмиссии по ГОСТ 27678-88 «Плиты древесностружечные. Перфораторный метод определения содержания формальдегида»[6]. Класс эмиссии определялся для образцов через сутки после их изготовления и для образцов после трех месяцев выдержки в комнатных условиях. Для «свежих» образцов количество формальдегида на 100 г абсолютно сухой плиты составило 8,44 мг, что соответствует классу эмиссии Е2 (возможно использовать только на чердаках и атмосферных условиях). Для образцов после трех месяцев выдержки в комнатных условиях количество формальдегида на 100 г абсолютно сухой плиты составило 0,036 мг, что соответствует классу эмиссии Е1 (образцы пригодны для использования внутри помещений) [7].
Таблица 1 – Зависимость теплопроводности от плотности материала
|
Состав композиции |
Плотность, ρ, кг/м3 |
Теплопроводность, λ250•10-3, Вт/(м•К) |
|
Карбамидоформальдегидная смола + "Эковата" |
134,38 |
50,00 |
|
Карбамидоформальдегидная смола + древесное волокно |
87,77 |
46,30 |
|
Карбамидоформальдегидная смола + волокнистая масса |
110,7 |
48,00 |
|
Поливинилацетаная дисперсия + "Эковата" |
139,55 |
52,00 |
|
Поливинилацетаная дисперсия + древесное волокно |
74,11 |
44,70 |
|
Поливинилацетаная дисперсия + волокнистая масса |
117,82 |
48,50 |
|
Бутадиен-стирольный каучук + "Эковата" |
113,31 |
48,40 |
|
Бутадиен-стирольный каучук + древесное волокно |
70,18 |
44,50 |
|
Бутадиен-стирольный каучук + волокнистая масса |
107,78 |
47,90 |
Выводы:
- все полученные образцы характеризуются достаточной прочностью для использования в строительстве;
- по величине плотности и теплопроводности удовлетворяют ГОСТУ 16381-77 [8];
- теплоизоляционные материалы на основе карбамидоформальдегидного связующего при определенных условиях имеют приемлемую токсичность.
Литература
1 Гнип, И.Я. Теплофизические свойства эковаты [Текст] / И.Я. Гнип, В.И. Кершулис, С.А Веялис // Строительные материалы. – 2000. - №11. – с. 25 – 27.
2 Бирюков, В.И. Древесноволокнистая плита «Софтборд» - многофункциональный изоляционный материал для домостроения [Текст] / В. И. Бирюков [и др.] // Деревообрабатывающая промышленность. – 2008. - №2. – с. 2 – 4.
3 Берлин, А.А. Пеноматериалы на основе реакционноспособных олигомеров [Текст] / А.А. Берлин, Ф.А. Шутов. – М.: Химия, 1978. – 296 с.
4 Тихомиров, В.К. Пены. Теория и практика их получения и разрушения. 2-е изд., перераб. [Текст] / В.К. Тихомиров. – М.: Химия, 1983. – 264 с.
5 Шаровников, А.Ф. Пенообразователи и пены для тушения пожаров. Состав, свойства, применение [Текст] / А.Ф. Шаровников, С.А. Шаровников. – М.: Пожнаука, 2005. – 335 с.
6 ГОСТ 27678-88. Плиты древесностружечные. Перфораторный метод определения содержания формальдегида. – Введ. 06.04.88. – М.: Изд-во стандартов, 1988. – 30 с.
7 ГОСТ 10632-2007. Плиты древесностружечные. Технические условия. – Взамен ГОСТ 10632-89; введ. с 01.01.09. – М.: Стандартинформ, 2007. – 15 с.
8 ГОСТ 16381-77. Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. Классификация и общие технические требования. – Взамен ГОСТ 16381-70; введ. с 30.12.76. – М.: Изд-во стандартов, 1979. – 4 с.