Экструдированный пенополистирол — однородный синтетический материал. В его прочной микроструктуре распределена масса ячеек, составляющих единое тело.
Экструдированный пенополистирол является однородным материалом-утеплителем, который состоит из нескольких пористых ячеек.
Диаметр ячеек очень мал — примерно одна десятая миллиметра, внутри они полые и абсолютно герметичные, то есть имеют капиллярность, приближенную к нулю. Именно это и делает полистирол уникальным материалом с идеальными характеристиками, такими, как:
Схема пенополистирола в качестве утеплителя.
- Низкая теплопроводность пенополистирола.
- Прочность.
- Легкость.
- Влагостойкость, которая обеспечивается очень низкой степенью водопоглащения.
- Сохранение своих свойств под воздействием очень низких температур.
- Отличные звукоизоляционные показатели пенополистирола.
- Долговечность.
- Высокие гигиенические свойства, которые обеспечиваются стойкостью к образованию плесени, росту и размножению бактерий на поверхности пенополистирола.
Все эти свойства пенополистирола делают его идеальным утеплителем. В этом качестве он и используется уже более 70 лет, являясь лидером продаж в этой сфере строительного рынка. В странах Европы и Соединенных Штатах он уже давно вытеснил применение пенопласта.
В нашей стране пенополистирол также набирает популярность благодаря своим эксплуатационным характеристикам и относительно небольшой цене.
Спрос на экструдированный полистирол в России каждый год увеличивается приблизительно на тридцать процентов. Нашел свое широкое применение экструдированный полистирол и в пищевой промышленности для производства тары для упаковки пищевой продукции. Не сложная технология производства полистирола делает возможным его изготовление на небольших производственных линиях.
Технология производства экструдированного пенополистирола
Производство экструдированного пенополистирола — его вспенивание посредством фреонов.
Поначалу технология производства экструдированного пенополистирола представляла собой его вспенивание посредством фреонов. После многочисленных протестов экологов и проведения исследований, установивших, что фреоны входят в список веществ, применение которых участвует в разрушении озонового слоя Земли, в производстве пенополистирола стали использовать углекислый газ СО² как вспенивающий агент.
В общих чертах процесс изготовления выглядит так:
- В сырье (суспензионный полистирол) вводятся необходимые добавки для обеспечения противопожарных свойств (антипирены), для обеспечения лучшего распределения осветлителя (нуклеаторы), а так же красители или пигменты. Далее производится процесс загрузки.
- Производится предварительное вспенивание и вылеживание вспененных гранул.
- Спекание и формовка.
- Обработка в тянущем устройстве.
- Полотно охлаждается естественным путем, при этом происходит окончательное вспенивание. Иногда на мощных производственных линиях применяется принудительное охлаждение методом перекладывания.
- Процесс стабилизации.
- Обработка поверхности до достижения гладкости поверхностей.
- Процесс нарезки и упаковки пенополистирола.
Поэтапное описание технологии и особенностей производства экструдированного полистирола
Загрузка сырья в бункер вспенивающего устройства
Суспензионный полистирол является сырьем для пенополистирола.
Сырьем для производства пенополистирола является суспензионный полистирол, вес при насыпке которого приблизительно равен 500 г на кубический м объема (после вспенивания увеличивается до 15-100 кг). Каждая партия сырья имеет свое время, необходимое для вспенивания, которое должно строго выдерживаться. При превышении временных границ происходит разрушение гранул. В технологии производства вспененного полистирола учитывается качество сырья.
Сырье поступает на склады производства обычно упакованным в мешки по 25 кг или в так называемых биг-багах — мягких контейнерах большого размера и грузоподъемности, имеющих стропы петли для погрузки. Условия хранения сырья должны быть строго соблюдены. Оно должно храниться на поддонах при температуре от 20-25ºC. Сырье не предназначено для длительного хранения, так как со временем могут меняться временные показатели вспенивания. Технология хранения обычно указывается на упаковке.
Перед загрузкой сырья производится механическое перемешивание гранул полимера с добавками-модификаторами. Каждая из них выполняет свою функцию. Помимо уже перечисленных выше для улучшения однородности и мелкой структуры пор добавляют стабилизаторы-нуклезиаты, антипиреновые добавки для повышения огнестойкости, термостабилизаторы и антиоксиданты для защиты от термоокислительной диструкции, абиотические добавки для исключения плесневения. Возможно введение антистатических и синергических добавок. Технология введения добавок подбирается с учетом марки экструдированного пенополистирола.
Приспособления для загрузки
Гибкие шнеки состоят из мягкой трубы и стальной спирали.
Все современные линии оснащены обеспечивающими высокую пропускную способность приспособлениями для загрузки. Более того, производители предусматривают резервные возможности, если будет необходимо увеличение объемов производства пенополистирола. К устройствам подачи предъявляются высокие требования по надежности и способности транспортировки сырья без его повреждения. Более надежными считаются механические подающие устройства.
- Шнеки жесткие определенного диаметра, к которым подсоединена загружающая воронка. Главные преимуществом шнека считается возможность обеспечения при необходимости транспортировки сырья на большие расстояния (до 10 м). Именно жесткий шнек способен обеспечить максимальную сохранность сырья от механического повреждения.
- Гибкие шнеки. Состоят из мягкой трубы и проталкивающего устройства — стальной спирали. Главное достоинство — способность обеспечить как вертикальную, так и горизонтальную подачи. Работают в прерывистом режиме из-за невозможности синхронизации подачи сырья и наполнения бункера предварительного вспенивания.
- Инжектор для подачи сырья, который вставляется непосредственно в бункер. Оснащен всасывающей трубкой, которая заканчивается штуцером. Для сокращения количества всасываемого с материалом воздуха оснащается регулирующими устройствами. Обеспечивает высокую скорость подачи сырья. Однако это скорее недостаток, чем достоинство, так как повышается вероятность повреждения гранул сырья, а так же из-за попадания воздуха снижается производительность и рентабельность производства.
- Вакуумная подача. Производится посредством воздуходувки, работающей при низком давлении, которое автоматически захлопывает клапан загрузки. Воздух выкачивается через фильтр. Работает по прерывистой схеме. Несмотря на малые диаметры подающего устройства, подача сырья происходит в очень высоком скоростном режиме, так что степень повреждения загружаемого материала очень велика.
Процесс предварительного вспенивание и вылеживание сырья
Процесс вспенивания гранул пенополистирола.
Свободное или предварительное вспенивание гранул происходит в предвспенивателе при температуре от 100-110°С и давлении 16-0,22 кг/см². Он состоит из емкости с отверстиями для подачи пара в днище и активатора для размешивания. В процессе вспенивания при обработке паром сырье увеличивается приблизительно в 30-50 раз. Целостность и замкнутость ячеек при этом не нарушается. Далее гранулы сырья под давлением поднимаются вверх и в окно выгрузки выдавливаются в промежуточный бункер, из которого транспортируются пневмотранспортом (система труб и вентиляторов) в бункер вылеживания. Здесь происходит стабилизация давления в расширившихся при вспенивании гранул. Здесь же происходит частичное замещение вспенивающего агента на воздух. Вспенивающий агент вытесняется, а частицы воздуха занимают их место.Технология контроля над процессом осуществляется вручную при помощи весов и мерных емкостей.
Процесс вторичного вспенивания
После выдержки в бункере вылеживания вспененные гранулы сырья вновь подвергаются термической обработке, еще раз увеличиваются в объеме, а так как этот процесс происходит в замкнутом пространстве, то увеличивающиеся в объеме сферические частицы вынуждены «спекаться», деформируясь в многогранники. Для технологии производства полистиролов имеются сводные таблицы по нормам загрузки и времени вспенивания.
Обработка поверхности, нарезка и упаковка экструдированного полистирола
Виды обработанной поверхности экструдированного полистирола.
Далее происходит выравнивание листов пенополистирола для достижения ровной поверхности. Полотно обрезается с боков, сверху и снизу. Получив правильные геометрические линии, его разрезают на листы необходимых размеров. Технология выравнивания и нарезки пенополистирола на современных линиях автоматизирована.
Производится дробление и гранулирование обрезки, после чего она снова поступает в производство.
Для больших производств рентабельным является применение устройства для дополнительного охлаждения листов, которое позволяет сократить время охлаждения путем перекладывания листов пенополистирола устройством карусельного типа. Лист охлаждается очень быстро, приблизительно за минуту.
Упаковываются листы пенополистирола, уложенные стопами, специальной упаковочной пленкой стретч-худ.
Можно выделить три типа экструзионных установок, которые используется для изготовления экструдированного пенополистирола:
