Виробництво пінопласту

Пінопласт, або пінополістирол, - екологічно чистий, практично нешкідливий матеріал. Одноразовий посуд і різні види упаковки для тривалого зберігання продуктів виготовляють саме з пінополістиролу. Пінопласт - один з найбільш якісних теплоізоляційних матеріалів. За співвідношенням ціни і якості цей матеріал краще інших будівельних ізоляційних матеріалів.

Товщина стін, в рівній мірі перешкоджають втратам тепла, буде різною у різних матеріалів. Наприклад, товщина стіни із залізобетону повинна бути 430 см, з цегли - 220 см, з мінеральної вати - 20 см, а з полістиролу пінопласту - 15 см. Використовуючи пінопласт, можна зменшити конструктивну товщину перегородок і збільшити загальну корисну площу внутрішнього приміщення.

Використання пінопласту в будівництві дозволить зменшити витрати на опалення. Технічні характеристики пінополістиролу стабільні в часі, він вологостійкий і зберігає свої параметри при знижених температурах. У пінопласту висока міцність до механічних впливів. Що важливо, він стійкий до спалаху і має першу ступінь вогнестійкості.

При горінні пінопласт розкладається на воду і вуглекислий газ, а вони, в свою чергу, не дозволяють полумю поширитися. Вологостійкість цього матеріалу дозволяє використовувати його для утеплення цокольних поверхів, стін підвалів, фундаментів і інших підземних елементів будівель. Пінополістирол не створює живильне середовище для бактерій і грибків, не виділяє розчиняються у воді речовин і не розкладається. Яка ж технологія виробництва пінопласту?

Методи виготовлення пінопласту

Перший метод виготовлення пінопласту був розроблений в 1951 році німецькою фірмою «BASF». Простота апаратного забезпечення і технологічної схеми дозволила методу поширитися в усіх розвинених країнах світу. З окремих спінених гранул можна виготовити моделі досить складної конфігурації, з великого блоку цього зробити неможливо.

Роздільні гранули можна спінити в 6-7 разів швидше, ніж великий блок при вспіненні цільного блоку полістиролу шари на поверхні схильні до дії тепла більш тривалий час, ніж внутрішні шари, що може привести до розриву стінок осередків і порушення структури поверхневих шарів матеріалу.

Сировиною для виготовлення пінопласту є полістирол у вигляді суспензії. Суспензійний полістирол ще називають бісерним. Його отримують методом полімеризації стиролу з додаванням изопентана. Зараз випускають суспензійний полістирол зі зниженим рівнем горючості, інакше кажучи, затухаючий самостійно.

Горючість полістиролу, і, як наслідок, пінопласту знижується введенням в його склад антипирена або тетрабромпараксілола. Основні властивості гранул пінополістиролу визначаються вагою молекул і змістом в них стиролу, який не вступив в реакцію полімеризації. Метричний склад гранул і впливає на обємний вага матеріалу. Полістирол, застосовуваний для спінювання, повинен відповідати республіканським технічним умовам 6-05-959 і 6-05-1019 від 1966 року.

Величина гранул у суспензійного полістиролу технічними умовами визначена в межах від 0,6 мм до 3,2 мм. Молекулярний вага полістиролу повинен бути від 35000 до 45000. При більшому молекулярному вазі гранули недостатньо вспеніваются від підвищеної температури розмякшення, а при меншій вазі - злипаються на стадії попереднього спінювання.

Суть процесу виготовлення пінопласту полягає в тому, що при нагріванні вище 80 ° С полістирол зі склоподібного стану переходить в текуче-вязкий стан. А ізопентан, в свою чергу, при температурі вище 30 ° С закипає і спінює гранулу полістиролу.

Така технологія виробництва пінополістиролу можлива завдяки здатності гранул полістиролу зварюватись між собою при впливі відносно невеликих температур (до 100 ° С) і води.

Технологія виробництва пінополістиролу складається з таких операцій:

• попереднє або первинне спінення гранул;
• при необхідності сушка раніше спінених гранул;
• витримка і подальше формування, спікання виробів;
• охолодження формованих виробів і блоків;
• різання на вироби або блоки необхідних розмірів;

Основна особливість даної технології виготовлення пінополістиролу - це те, що спінення гранул складається з 2-х стадій.

Стадія первинного спінювання

На стадії первинного спінювання в гранулах зявляються осередки, рівномірно розподілені і заповнені парами, вони мають форму багатогранників. Товщина стінки комірки не більше 0,005 мм. Розмір осередків близько 0,15 мм. Молекули полістиролу в стінках осередків знаходяться в строго орієнтованому стані, і це підвищує стійкість спінених гранул. Процес первинного спінювання досить трудомісткий. Необхідно забезпечити абсолютне заповнення обсягу форми, щоб пінопласт володів певним обємною вагою. Це залежить від тривалості спінювання, температури процесу, гранулометричного складу і молекулярної ваги.

Гранули полістиролу, з якого роблять пінопласт, мають щільність 500-550 кг / м . Після попереднього спінювання їх щільність становить 15-50 кг / м . Кожна партія полістиролу спінюється при певній оптимальній температурі. Оптимальна температура встановлюється для балансу зовнішнього тиску і тиску всередині гранул. Збільшення часу спінювання призводить до збільшення обємної ваги, створення пористої структури і, як наслідок, руйнування гранул.

Розширення гранул відбувається тільки на початку стадії первинного спінювання, а потім дифузія парів води надає більший вплив. Водяна пара проникають через стінки гранул полістиролу. При значному підвищенні температури проникність стінок гранул дещо знижується, але залишається значною. У порівнянні з дифузією пари проникнення парів в середину осередків досить інтенсивно.

Попереднє спінення проводиться з метою зниження кількості изопентана, що вводиться до складу полістиролу. Для того щоб створити необхідний тиск газу і отримати виріб з обємною вагою в 25-30 кг / м , потрібно 12-15% изопентана. Однак в гранулах полістиролу изопентана міститься всього 4,5-5%. При формуванні пінопласту потрібний тиск досягається шляхом витримування сухих гранул. Атмосферне повітря після попереднього спінювання засмоктується всередину гранул, де утворився вакуум при конденсації.

Попереднє спінення проводять за допомогою пари, гарячої води або струмів високої частоти. Полістирол нагрівають до температури 100-120 ° С. Обсяг гранул при цьому збільшується в 40-50 разів. Залежить це від властивостей вихідного матеріалу. Для цієї процедури використовують різні піноутворювача гранул пінополістиролу безперервної або періодичної дії.

При невеликих обсягах виробництва раціонально використовувати піноутворювача періодичної дії, з середовищем впливу у вигляді води або пари. У разі спінювання за допомогою гарячого повітря немає необхідності сушити і витримувати гранули. Однак зниження коефіцієнта теплопередачі позначається на ефективності і призводить з нерівномірного вспениванию окремих гранул.

При виробництві пінополістиролу в великих обсягах вигідніше використовувати водяну пару. В цьому випадку можна автоматизувати попереднє спінення. Гранули зволожаться незначно, відпаде необхідність сушіння. В даний час такий метод найбільш поширений. За допомогою струмів високої частоти цей процес значно прискорюється.

формування вироби

Для того щоб здійснити формування, необхідно наповнити форму гранулами на 65-70% обсягу. При повторному нагріванні полістирол знову розмякшити і стане вязким і текучим. В осередках гранул створиться надлишковий тиск парів, води і повітря. Результатом цього буде їх збільшення. Гранули пінополістиролу ущільнюються, деформуються і перетворюються в багатогранники.

У тих місцях, де вони стикаються, проходить зварювання і утворюється міцне монолітне виріб. У процесі вторинного спінювання на всі стінки форми чиниться певний тиск. Величина цього тиску безпосередньо залежить від щільності пінопласту. При досягненні максимального тиску фіксується момент остаточного формування. Своєчасна зупинка процесу формування сильно впливає на якість пінополістиролу.

Якщо затягнути процес формування, осередки гранул можуть зруйнуватися і виникнуть усадочні явища. У разі передчасного закінчення процесу вторинного спінювання гранули погано сплавляються, зважаючи на недостатню нагріву. І в першому, і в другому випадку, це позначиться на механічних показниках і якість виробу.

Остаточна доробка виробів

Після закінчення процесу вторинного спінювання і після охолодження пінопласту в осередках гранул створюється вакуум. Пінопласт пручається різниці тисків до того часу, поки повітря не наповнить осередки. Виріб охолоджують до температури 40-45 ° С прямо в формах і лише потім витягають. Волога, втягнута вакуумом всередину гранул, підвищує вагу виробу і його теплопровідність. Тому вироби рекомендується підсушити.

Якщо необхідно отримати виріб з щільністю більше 10 кг / м , досить однієї стадії спінювання полістиролу. Тиску води і пари изопентана буде досить для того, щоб матеріал заповнив весь обсяг форми. Матеріал ущільнився і станеться його склеювання.

В технології виробництва пінополістиролу передбачена теплова обробка суспензійного полістиролу на 2-х стадіях або дворазове вспенивание. На різних підприємствах виробництво організовано по-різному, що обумовлено відмінностями обладнання. Різниця у виборі обладнання пояснюється конфігурацією виробів, що виготовляються і їх щільністю. Найчастіше пінопласт виготовляють безпосередньо всередині будівельних конструкцій.

Основними достоїнствами пінопласту є: легкість кріплення до різних поверхонь, простота механічної обробки, склеювання з іншими будівельними матеріалами, можливість обробки ножем або ручною пилкою. Також він легко формується в різні складні форми. Одна з основних характеристик пінопласту - низька вартість матеріалу.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!