ПЕНОПОЛИУРЕТАНОВЫЙ БЛОК

Полезная модель может быть использована при производстве многослойных панелей, на основе полимерных композиционных материалов (ПКМ), в домостроении в качестве опалубки при возведении монолитных сооружений, в качестве ограждающих конструкций, в промышленности и при транспортировки грузов, транспортном машиностроении, самолетостроении и т.п.
3
Известна конструкция пенополиуретанового блока, армированного стеклянными волокнами, в которой, усиленный пенополиуретановый блок получен пропиткой стеклянных волокон реакционной смесью жесткой пенополиуретановой системы. Пропитка стеклянных волокон реакционным составом, осуществлена при вспенивании и последующем отверждении реакционной смеси вышеупомянутого состава таким образом, чтобы образовать усиленный пенополиуретановый блок, содержащий в качестве армирующего наполнителя упаковку стеклянных волокон. Полученный усиленный пенополиуретановый блок имеет среднюю плотность, находящуюся в диапазоне от 115 до 130 кг/м [1].
Недостатками данного армирования пенополиуретанового блока является использование дорогих стеклянных волокон, введение которых в пенополиуретан увеличивает хрупкость конструкции, стеклянные волокна способствуют увеличению плотности, что утяжеляет изделия из пенополиуретана.
Известна конструкция, включающая наружную и внутреннюю обшивки, между которыми расположен заполнитель, каждая обшивка образована двумя листами из термопластичного композиционного материала, между которыми размещен ячеистый или гофрированный заполнитель. На внешнюю поверхность одной из обшивок может быть нанесен защитный слой или облицовочный слой или гидроизоляционный или устойчивый к атмосферным воздействиям слой. Связующими в указанных материалах могут быть термопластичные полимеры: полиэтилен, полипропилен, полиамиды, полиэтилентерефталат фториды, полисульфон и т.п. Термопластичные композиционные материалы могут быть армированы непрерывными короткими волокнами и дисперсными наполнителями [2].
Ячеистый заполнитель изготавливают из пластика, получаемого по рулонной технологии на каландрах. Затем пластик разрезают на ленточки, ширина которых соответствует высоте заполнителя, и на специальном автомате термоформуют и сваривают.
Из полученных обшивок и заполнителя собирают пакет заготовки панели, затем выкладывают на формообразующую оснастку и термоформуют при температуре выше температуры плавления связующего термопластичных композиционных материалов.
Недостатками данной конструкции панелей являются высокая трудоемкость и материалоемкость для обеспечения требуемой жесткости длительность технологического процесса, а использование термопластических материалов, ограничивает использование данной конструкции температурным диапазоном, при которых помимо деструкции полимера происходит его превращение в вязко-текучее состояние.
Одним из общих недостатков является разобщенность составляющих компонентов, выполнение компонентов из несовместимых между собой материалов, имеющих разные степени усадки и расширения, и вытекающая из этого эксплуатационная ненадежность, а также отсутствие вариативности форм элементов и, как следствие этого, ограниченная область их применения.
Известна конструкция пенополиуретанового блока, взятая нами в качестве прототипа, включающая армирующий наполнитель, пропитанный вспененной и отвержденной смесью компонентов жесткой пенополиуретановой системы, в качестве армирующего наполнителя содержит равномерно распределенные чередующиеся продольные и поперечные горизонтальные ряды базальтовых нитей, образующих пространственную решетку [3].
Недостатками данной конструкции является низкая прочность при сжатии и изгибе.
Задачей данного изобретения является улучшение механических характеристик, в частности показателя прочности при сжатии и изгибе без увеличения плотности, повышение технологичности изготовления и сборки.
Для достижения названного технического результата пенополиуретановый блок, включающий армирующий наполнитель в виде равномерно распределенных ориентированных базальтовых нитей, образующих пространственную решетку из чередующихся продольных и поперечных горизонтальных рядов, вспененную и отверженную реакционную массу смеси компонентов жесткой пенополиуретановой системы, дополнительно содержит вертикальные ряды базальтовых нитей, причем базальтовые нити предварительно пропитаны эпоксидным компаундом.
В отличие от прототипа в предлагаемом пенополиуретановом блоке, армированном нитями базальтопластика (базальтовыми нитями, пропитанными эпоксидным компаундом) равномерно расположенными по всему объему пенополиуретана, в качестве усиливающего компонента используются не базальтовые нити в чистом виде, а нити предварительно пропитанные эпоксидным компаундом и дополнительно в конструкцию введены нити базальтопластика перпендикулярно (под прямым углом) к продольным и поперечным армирующим слоям пространственной решетки на расстоянии 10-20 мм.
Благодаря введению дополнительных перпендикулярных рядов нитей базальтопластика пространственная решетка получает поперечные мостики, что позволяет получить пенополиуретановый блок с улучшенными механическими характеристиками. Так прочность при изгибе при одинаковой толщине возросла на 11,5%, а прочность при сжатии увеличилась на 13% (таб.1).
Для создания усиленного базальтопластиком пенополиуретанового блока используются:
пенополиуретан марки ППУ Т - 205ПН ТУ 2254-011-43862634-07;
базальтовая нить БТ-12 ТУ 5952-031-00204949-95;
эпоксидный компаунд Этал 146М.
На фиг.1 представлена конструкция пенополиуретанового блока, армированного равномерно распределенными рядами из базальтовых нитей, пропитанных эпоксидным компаундом.
В таблице 1 представлены физико-механические характеристики прототипа и образца заявляемого пенополиуретанового блока.
Пенополиуретановый блок, армированный пространственной сеткой из нитей базальтопластика (базальтовых нитей, пропитанных эпоксидным компаундом) получают следующим образом. В формообразующей конструкции предварительно натягивают в определенном порядке базальтовые нити, пропитанные эпоксидным компаундом и структурированные при температуре 60-70° на расстоянии друг от друга 10-20 мм., закрепляют нити в боковых, в нижней и верхней стенках формообразующей конструкции. Затем создают реакционную смесь пенополиуретана смешением компонентов, например, компонент АТ-205ПН (ТУ 2226-006-43862634-07) и компонент Воранат 229 (ТУ 2226-005-43862634-0), жесткой пенополиуретановой системы, которую заливают в формообразующую конструкцию. После чего происходит вспенивание реакционной смеси и заполнение пространства формообразующей конструкции с образованием твердой пористой массы.
Пенополиуретановый блок (фиг.1), содержит отвержденную реакционную смесь 1 жесткой пенополиуретановой системы, пространственную решетку из равномерно распределенных чередующихся горизонтальных продольных 2 и поперечных 3 рядов, а также вертикальных рядов 4 базальтовых нитей, пропитанных эпоксидным компаундом,
Использованные источники информации
1. Пат. 2317307 РФ МПК C08G 18/40, C08L 75/04, 71, 02, С08К 7/14, В29С 44/00, F17C 3/00 Пенополиуретан/полиизоциананурат, усиленный стеклянными волокнами. /Мерман Марк, Гельмон Брюно, Деллемм Жак// опубл. 20.02.2008 // Бюл. №5
2. Пат. на ПМ №20763 РФ МПК Е04С 2/00 Е04С 2/34 Строительная панель/ Новиков Александр Павлович Заявка: 2001104989/20, 23.02.2001 Опубликовано: 27.11.2001 // Бюл. №32
3. Пат. на ПМ №93423 РФ МПК Е04С 1/100, Пенополиуретановый блок / Пономарева Г.П., Сладков О.М., Артеменко А.А., Пономарев М.В.; заявл. 28.12.2009. Опубл. 27.04.2010 // Бюл. №12
Таблица 1
Пенополиуретановый блок
Толщина, мм
Плотность, кг/м<sup>3</sup>
Прочность при сжатии, МПа
Прочность при изгибе, МПа
заявляемый
40
40-50
0,4
16,0
прототип
40
40-50
0,3
14,0