Use of heat flow meter in evaluating dynamics of polyurethane foaming. Zastosowanie miernika gęstości strumienia ciepła do oceny dynamiki spieniania poliuretanów
Six com. and an artifical polyurethane systems were
foamed with n-pentane, cyclopentane, polyfluoroalkanes
and H2O to study the heat flux d. during first 600 s of foaming
and describe the process dynamics. The heat flux d.
decreased with increasing amt. of the blowing agents
used. Zaproponowano metodę oceny wydzielania
ciepła systemów poliuretanowych. Stosując
miernik gęstości strumienia ciepła, dla sześciu
systemów poliuretanowych wykonano pomiary
gęstości strumienia ciepła w funkcji czasu
q .
(t) w przedziale czasu od początku (t = 0) do
końca procesu spieniania (t = tk). Dokonano
klasyfikacji systemów PUR w zależności od
obliczonej wartości gęstości ciepła procesu
spieniania q. Dodatkowo dla wybranego systemu
poliuretanowego zbadano wpływ różnych
poroforów na zależność q
.
(t).
Istotnym składnikiem każdego systemu poliuretanowego (PUR) są
środki spieniające (porofory). Ze względu na mechanizm spieniania
dzieli się je na fizyczne i chemiczne1, 2). Porofory fizyczne, takie jak
n-pentan, cyklopentan lub fluorowęglowodory (np. HFC 365/227), nie
oddziałują chemicznie z substratami pianki poliuretanowej, ale pod
wpływem podwyższonej temperatury podczas egzotermicznej reakcjisk.adnikow poliuretanu ulegaj. odparowaniu, tworz.c porowat. struktur.
pianki. Porofory chemiczne reaguj. z grupami izocyjanianowymi
sk.adnika systemu poliuretanowego, tworz.c nowe struktury chemiczne.
Podczas reakcji wydziela si. ditlenek w.gla, powoduj.c spienianie
materia.u pianki. W produkcji sztywnych pianek poliuretanowych
spotyka si. systemy zawieraj.ce zarowno porofory fizyczne, ktore
stanowi. g.owny sk.adnik spieniaj.cy, jak i porofory chemiczne. Takie
pianki charakteryzuj. si. najlepszymi parametrami termoizolacyjnymi.
Cz.sto spotyka si. tak.e syste[...]
Numeryczne obliczenia odkształceń termicznych płyt styropianowych DOI:10.15199/9.2015.3.2
W artykule przedstawiono numeryczne obliczenia kompozycji
materiałów: ścianka z betonu komórkowego, warstwa powietrza,
warstwa styropianu. Wyniki obliczeń podano w postaci
rozkładów temperatury oraz naprężeń i przemieszczeń
w kierunku osi z wewnątrz kompozycji w chwili t =1800 s
dwóch rodzajów styropianu: styropianu białego, tzn. styropianu
Austrotherm biały (nazwa handlowa: EPS 042 FASSADA)
oraz grafitowego, tzn. styropianu Austrotherm graf. (nazwa
handlowa: FASSADA PREMIUM).1. Wprowadzenie
Alarmujące sygnały o odpadaniu płyt ze styropianu grafitowego
przyklejonych do ścian budynków o dużym nasłonecznieniu,
były przyczyną wykonania numerycznych
obliczeń wymiany ciepła w warstwie takiego styropianu
[1]. W ramach obliczeń sprawdzono wpływ nagrzewania
się powierzchni płyty styropianu grafitowego na wielkość
odkształceń tej płyty. Do obliczeń wybrano model muru
budynku mieszkalnego ocieplony styropianem (rys. 1).
Przeanalizowano dwa rodzaje styropianu: styropian biały
oraz grafitowy. Przyjęto daleko idące uproszczenia w opisie
wymiany ciepła w trakcie nagrzewania się kompozycji
materiałów: warstwa styropianu, warstwa powietrza pomiędzy
styropianem a powierzchnią ściany z betonu komórkowego
(przedzielona w pięciu punktach "plamami"
kleju) i warstwa betonu komórkowego. Parametry termofizyczne
obu rodzajów styropianu były stałe. Do obliczeń
przyjęto dane dotyczące styropianu grafitowego: Austr.
graf. oraz styropianu białego: Austr. biały firmy Austrotherm
(tab. 1). Parametry termofizyczne powierza, kleju
oraz betonu komórkowego również były stałe (tab. 1).
Wartość gęstości strumienia ciepła q& = const doprowadzanego
do powierzchni płyty styropianowej poddanej
nasłonecznieniu w obu przypadkach dobrano w taki sposób,
aby wartość temperatury zewnętrznej powierzchni
płyty styropianu po czasie 1800 s była równa wartości
tempe[...]
Zastosowanie pomiarów temperatury do oceny dynamiki spieniania polistyreno-uretanów DOI:10.15199/62.2019.8.9
Sztywne pianki poliuretanowe (PUR) są stosowane jako materiał
termoizolacyjny w branży chłodniczej, budowlanej i motoryzacyjnej ze
względu na ich właściwości, takie jak niska przewodność cieplna, mała
gęstość, stabilność wymiarowa i mała absorpcja wilgoci2). Z kolei styropiany
(EPS) są najpopularniejszymi materiałami termoizolacyjnymi
w budownictwie ze względu na ich niską cenę i dobre właściwości termoizolacyjne3).
Jedną z metod obniżenia kosztów wytwarzania sztywnych
pianek poliuretanowych jest dodanie napełniaczy, co komplikuje
proces produkcji, ale ma pozytywny wpływ na właściwości fizyczne
i mechaniczne ostatecznego produktu4-7). Metoda polega na łączeniu
surowców stosowanych do produkcji PUR z surowcami do produkcji
EPS w endotermiczno-egzotermicznym procesie współekspansji1, 8-12).
Standardowe laboratoryjne metody pomiaru profilu temperatury rdzenia
próbek PUR podczas reakcji chemicznej opierają się głównie na
termoparach lub czujnikach oporowych PT, które są umieszczane ręcznie
w testowych próbkach. Zwykle pojemnik testowy specjalnie zaprojektowany
do formulacji pianki o małej gęstości składa się z płyt tworzących
sześcian o długości krawędzi 200 mm13). Wewnątrz próbki występują duże
gradienty temperatury. Najwyższe temperatury są zwykle osiągane w dolnej
części próbki13). Dokładne pozycjonowanie czujników temperatury ma
zatem kluczowe znaczenie dla uzyskania powtarzalnych i wiarygodnych
danych dotyczących temperatury. Ponieważ pojemnik testowy nie ma
górnej pokrywy, możliwa jest swobodna ekspansja pianki.
Część doświadczalna
Surowce
Na matrycę pianki PSUR wybrano dwa systemy poliuretanowe
(PUR), które zestawiono w tabeli 1. Stosunki składnika poliolowego
1260 98/8(2019)
Dr inż. Marek PREISKORN w roku 1969 ukończył
studia na Wydziale Elektroniki Politechniki
Wrocławskiej. Od 1969 r. pracuje w Wojskowej
Akademii Technicznej w Warszawie, obecnie
w Instytucie Techniki Lotniczej na Wydziale
Mechatroniki i Lotnictwa. Spe[...]