Экструдированная теплоизоляционная плита

Полезная модель относится к строительству, а именно к плитам, используемым в промышленном и гражданском строительстве в качестве теплоизоляционной и амортизирующей подложки при устройстве или ремонте дорожного полотна или взлетно-посадочных полос аэродромов. Теплоизоляционная плита из пенополистирола имеет внутреннюю закрытую ячеистую структуру со средним размером газонаполненных ячеек 50-100 мкм с коэффициентом анизотропии не более 0,85 и поверхностный упрочняющий слой толщиной 80-200 мкм. Плита окрашена в серый цвет окрашивающим компонентом - веществом, выбранном из группы, включающей сажу, графит, мелкодисперсный порошок алюминия или их смеси. Тем самым достигается улучшение эксплуатационных характеристик экструдированной теплоизоляционной плиты.

Заявляемая полезная модель относится к строительству, и в частности к плитам, используемым в промышленном и гражданском строительстве в качестве теплоизоляционного материала. Указанные плиты могут применяться в качестве теплоизоляционной и амортизирующей подложки при устройстве, капитальном ремонте и реконструкции дорожного полотна железных и автомобильных дорог, взлетно-посадочных полос аэродромов, а также могут использоваться для изготовления элементов сборно-разборной оболочки для теплоизоляции труб, работающих в условиях разницы температур транспортируемого вещества и окружающей среды. В контексте данной заявки термин «плита» применен как к плитам традиционной формы (толстый плоский лист прямоугольной формы), так и изогнутым формам (фрагментам оболочек), гладким и обработанным.

Общеизвестны пенополистирольные плиты, используемые для теплоизоляции, полученные путем наполнения расплава полистирола вспенивающим агентом в сочетании с другими добавками, например, нуклеатора и стабилизатора пены, методом экструзии со вспениванием [см. информацию в сети Интернет по адресу http://www.ssk-inform.ru/Katalog_main/article/Magaz.asp?p=1&gif=tim92.gif&id=2082].

Известны плиты, например, «Styrodur» фирмы BASF «Styrofoam», «Roofmate», «Floormate» фирмы DOW Chem., «Техноплекс» компании ТехноНИКОЛЬ. Показатели их свойств, такие как коэффициент теплопроводности, плотность, прочность на сжатие и т.д., регламентируются соответствующей нормативной документацией, например EN 13164; ГОСТ 7076-94, 17177-94. В зависимости от назначения плиты, она имеет тот или иной набор физико-технических показателей.

Известна теплоизоляционная плита, представляющая собой экструдированную плиту из пенополистирола, которая имеет закрытую ячеистую структуру с газонаполненными равномерно распределенными ячейками и поверхностный упрочняющий слой толщиной 200-800 мкм с коэффициентом анизотропии не более 0,4 и содержит окрашивающее вещество [RU полезная модель 79119, М. кл. Е04В 1/76, 2008]. Средний размер ячеек закрытой ячеистой структуры составляет 50-150 мкм с коэффициентом анизотропии не менее 0,85. В качестве окрашивающего компонента плита содержит оранжевый или смесь оранжевого и красного фталоцианиновых жирорастворимых красителей, окрашивающих плиту в оранжевый цвет.

Известная плита имеет прочность при сжатии при 10% линейной деформации - не менее 0,5 МПа, коэффициент теплопроводности 0,025-0,03 Вт/(м×°С), водопоглощение за 30 суток не более 0,4%, плита морозостойкая - т.е. после 1000 циклов «замораживание-оттаивание» ее водопоглощение составляет 3-5%.

Однако, эти показатели недостаточны для эксплуатации плиты в качестве амортизирующей и теплоизоляционной подложки в дорожном строительстве.

Технический результат, достигаемый заявляемой полезной моделью, заключается в улучшении эксплуатационных характеристик теплоизоляционных плит, используемых в качестве такой подложки.

Указанный технический результат достигается тем, что у экструдированной теплоизоляционной плиты из пенополистирола, имеющей внутреннюю закрытую ячеистую структуру с газонаполненными равномерно распределенными ячейками и поверхностный упрочняющий слой толщиной 80-200 мкм с коэффициентом анизотропии не более 0,4, и содержащей окрашивающий компонент, средний размер газонаполненных ячеек составляет 50-100 мкм с коэффициентом анизотропии не менее 0,85 (преимущественно 0,90-0,95), а в качестве окрашивающего компонента плита содержит вещество, выбранное из группы, включающей сажу, графит, мелкодисперсный порошок алюминия или их смеси, окрашивающее плиту в серый цвет.

Заявляемая плита изготавливается путем наполнения расплава полистирола вспенивающим агентом в сочетании с другими добавками, например, нуклеатора и стабилизатора пены, методом экструзии со вспениванием. В исходную композицию добавлено 0,2-6,0% масс окрашивающего компонента: сажи, графита, порошка алюминия или их смеси; эта добавка окрашивает плиту в серый цвет. Размеры плит, используемых, в частности, для дорожного строительства, могут составлять: длина 1200-4500 мм, ширина 600 мм, толщина 20-150 мм.

Полезная модель иллюстрируется Фигурой, на которой представлен срез экструдированной теплоизоляционной пенополистирольной плиты под микроскопом (для анализа морфологических структур пенопластов использовали растровую электронную микроскопию, позволяющую получить изображение любых участков образцов с большой глубиной фокуса). На Фигуре видна структура плиты вблизи поверхности и в толще плиты. Видно, что внутренний объем (снимок справа - область 3) имеет структуру с равномерно распределенными газонаполненными ячейками. Средний размер (диаметр) закрытых ячеек составляет 50-100 мкм, форма ячеек близка к сферической, коэффициент анизотропии - не менее 0,085, в среднем 0,90-0,95. Более детальный анализ структуры показал, что толщина полистирольных мембран составляет 0,25-0,35 мкм; степень целостности полистирольных мембран - 95-98%; степень целостности каркаса (ребер) ячеек- 90-100%.

Поверхностный слой плиты (область 1 на первом и втором снимках) более плотный, в частности за счет того, что форма газонаполненных ячеек приплюснутая, коэффициент анизотропии не более 0,4, в среднем 0,1-0,3. Толщина поверхностного слоя, в зависимости от технологических режимов вспенивания и экструзии может колебаться в пределах 80-200 мкм.

Промежуточный слой (область 2 на первом и втором снимках) толщиной около 350 мкм имеет относительно мелкие (диаметром не более 50 мкм) ячейки.

Физико-технические свойства заявляемой плиты представлены в таблице. Из таблицы видно, что заявляемая плита имеет высокие прочностные показатели; теплопроводность ее не выше 0,025 Вт/м×°С, водопоглощение за сутки не выше 0,05%, а за 30 суток не превышает 0,25% об.; после 1000 циклов «замораживание-оттаивание» этот показатель не превышает 2-3%. Заявляемая плита успешно прошла сертификационные испытания в Московском Государственном университете путей сообщения (МИИТ) по исследованию динамических характеристик в соответствии с требованиями «Технических условий на применение пенополистирола и геотекстиля при усилении основной площадки земляного полотна без снятия рельсошпальной решетки (ТУ ЦПИ-22)».

Размер ячеек внутреннего объема и форма ячеек существенно влияет на комплекс свойств. Для экструдированной пенополистирольной плиты со структурой ячейки: средний размер ячеек в диапазоне 50-100 мкм и коэффициент анизотропии не менее 0,85, установлена гармонизация оптимальных физических и механических свойств с минимально достижимой плотностью пенопласта.

Таблица.Свойства полученных экструдированных теплоизоляционных пенополистирольных плит.
п/п	Показатели	Единицы измерения	Содержание графита1), сажи2), порошка алюминия 3), % масс
6,01)	6,02)	2,73)	3,01)	0,62)
1	Плотность	кг/м3	44,5	48,0	43,7	41,3	45,5
2	Толщина плиты	мм	50	50	50	60	60
3	Прочность на сжатие при 10% деформации	МПа	0,64	0,67	0,60	0,60	0,60
4	Предел прочности при статическом изгибе	МПа	0,64	0,78	0,62	0,50	0,67
5	Теплопроводность при (25±5)°С	Вт/м×°С	0,022	0,022	0,023	0,023	0,025
6	Водопоглощение за 24 часа	%по объему	0,03	0,04	0,05	0,03	0,05
7	Размер ячеек	мкм	50	90	90	91	100

Экструдированная теплоизоляционная плита из пенополистирола, имеющая внутреннюю закрытую ячеистую структуру с газонаполненными равномерно распределенными ячейками и поверхностный упрочняющий слой толщиной 80-200 мкм с коэффициентом анизотропии не более 0,4 и содержащая окрашивающий компонент, отличающаяся тем, что средний размер газонаполненных ячеек составляет 50-100 мкм с коэффициентом анизотропии не менее 0,85, а в качестве окрашивающего компонента плита содержит вещество, выбранное из группы, включающей сажу, графит, мелкодисперсный порошок алюминия или их смеси, окрашивающее плиту в серый цвет.