Sunt luate în considerare toate etapele tehnologiei de producție a spumei de plastic. Echipamentul necesar pentru realizarea acestui material este listat. Se oferă recomandări, cu care trebuie să vă familiarizați cu siguranță înainte de a cumpăra.
Mulți dintre noi am întâlnit spuma de polistiren de mai multe ori, am încercat-o prin atingere, am făcut ceva din ea, am folosit-o în construcții, pentru îmbunătățirea casei. Cu toate acestea, nu toată lumea știe care este tehnologia de fabricare a spumei de plastic, care sunt caracteristicile sale.
În mod ciudat, dar în producția acestui material nu există nimic super complicat. Și este de remarcat faptul că acum a apărut pe piață o mulțime de spumă de polistiren de calitate scăzută, care este realizată fără a lua în considerare regulile și reglementările relevante.
Unii meșteri reușesc să creeze o mică linie de producție chiar și într-un garaj obișnuit. Da, nu fi surprins.
Și acest lucru trebuie luat în considerare la cumpărare - nu toți Vasya Pupkins respectă strict standardele tehnologice prescrise. Și ce standarde pot exista în garaj?
Proprietăți
Gradul de polimerizare a polistirenului disponibil în comerț n = 600-2500, coeficientul de polidispersitate M w / M n = 2 - 4 {\ displaystyle M_ {w} / M_ {n} = 2-4} (M w {\ displaystyle M_ {w}} Este media masei, M n {\ displaystyle M_ {n}} este numărul mediu al greutății moleculare). În funcție de metoda de sinteză și de gradul de polimerizare, indicele de curgere este de 1,4-30 grame la 10 minute, temperatura de înmuiere (Vicat, 200 MPa) 97 ° C pentru amorf și 114 ° C pentru polistirenul parțial cristalizat [1].
Grupările fenil împiedică aranjarea ordonată a macromoleculelor și formarea formațiunilor cristaline.
Polistirenul este un polimer amorf dur, fragil, cu un grad ridicat de transmisie optică a luminii și rezistență mecanică redusă. Polistirenul are o densitate scăzută (1060 kg / m³), contracția în timpul turnării prin injecție este de 0,4-0,8%. Polistirenul are proprietăți dielectrice excelente și o bună rezistență la îngheț (până la -40 ° C). Are o rezistență chimică scăzută (cu excepția acizilor diluați, alcoolilor și alcalinilor).
Se dizolvă în disulfură de carbon, piridină, acetonă, toluen, dicloretan, cloroform, tetraclorură de carbon, esteri și mai lent în benzină [2]. Insolubil în apă. Material termoplastic. Polistirenul este ușor de modelat și vopsit. Bine procesat prin mijloace mecanice. Se lipeste bine. Are absorbție redusă a umidității, rezistență ridicată la umiditate și rezistență la îngheț.
La încălzire puternică (peste 300 ° C), polistirenul se descompune cu eliberarea vaporilor de monomer (stiren) [3] și a altor produse de descompunere a lanțurilor polimerice. În aer arde cu o flacără fumurie galbenă.
Cum se alege echipamentul pentru producerea de polistiren expandat?
Dacă vă decideți să vă creați propria spumă de poliester, trebuie să alegeți echipamentul potrivit pentru atelier. Selectați componentele echipamentelor de producție pe baza volumului de produse pe care îl planificați.
De exemplu, dacă cantitatea necesară de material nu depășește 1000 de metri cubi pe lună, aveți nevoie de o linie cu o capacitate de 40 de metri cubi pe schimb. Va putea da acest volum de spumă.
Vă rugăm să rețineți că este posibil ca capacitatea estimată a liniei să nu se potrivească cu cea reală. Depinde de următoarele puncte:
- Cel mai important factor - originea materiilor prime: importate sau interne. Pe peletele rusești, productivitatea poate scădea ușor.
- A doua nuanță - gradul de spumă pe care îl veți produce. Deci, polistirenul expandat PSB-12 are o densitate mai mică de 12 kg pe metru cub. Prin urmare, poate fi obținut numai prin dublă spumare. Acest lucru reduce performanța liniei.
Este mai bine să alegeți echipamente pentru producerea de spumă, care are o performanță ridicată. Nu merită să operați o linie de putere redusă la limita capacităților sale, s-ar putea să curgă în curând.
Cum se alege un generator de abur?
Sursa de abur este un generator de abur (cazan de abur). Capacitatea sa minimă trebuie să fie de 1200 kg pe schimb. Cu toate acestea, este recomandabil să achiziționați un cazan cu abur de capacitate mai mare. Acest lucru va face posibilă îmbunătățirea în continuare a performanțelor echipamentului.
Primind
Producția industrială de polistiren se bazează pe polimerizarea radicală a stirenului. Există 3 moduri principale de obținere a acestuia:
Emulsie (PSE)
Cea mai învechită metodă de obținere, nefolosită pe scară largă în producție. Emulsia de polistiren se obține ca urmare a reacției de polimerizare a stirenului într-o soluție apoasă de substanțe alcaline la o temperatură de 85-95 ° C. Această metodă necesită stiren, apă, un emulgator și un inițiator de polimerizare. Stirenul este purificat preliminar de inhibitori: pirilecechol treblytil sau hidrochinonă. Compușii solubili în apă, dioxidul de hidrogen sau persulfatul de potasiu sunt folosiți ca inițiatori ai reacției. Sărurile acizilor grași, alcalii (săpun) și sărurile acidului sulfonic sunt utilizate ca emulgatori. Reactorul este umplut cu o soluție apoasă de ulei de ricin și, în timp ce se amestecă bine, sunt introduse inițiatori de stiren și polimerizare, după care amestecul rezultat este încălzit la 85-95 ° C. Monomerul dizolvat în micelele de săpun începe să se polimerizeze din picăturile de emulsie. Ca rezultat, se formează particule de polimer-monomer. În stadiul de polimerizare de 20%, săpun micelar este consumat pentru formarea straturilor adsorbite, iar procesul continuă apoi în interiorul particulelor de polimer. Procesul se termină atunci când conținutul de stiren liber este mai mic de 0,5%. Apoi emulsia este transportată din reactor la stadiul de precipitare pentru a reduce în continuare monomerul rezidual, pentru aceasta emulsia este coagulată cu o soluție de sare comună și uscată, obținându-se o masă pulverulentă cu dimensiuni de particule de până la 0,1 mm. Reziduurile substanțelor alcaline afectează calitatea materialului rezultat, deoarece este imposibil să se elimine complet impuritățile străine, iar prezența lor conferă polimerului o nuanță gălbuie. Această metodă poate fi utilizată pentru a obține polistiren cu cea mai mare greutate moleculară. Polistirenul obținut prin această metodă are abrevierea PSE, care se găsește în documentația tehnică și manualele vechi despre materiale polimerice.
Suspensie (PSS)
Metoda de suspensie a polimerizării se realizează în mod discontinuu în reactoare cu un agitator și o manta de îndepărtare a căldurii. Stirenul se prepară prin suspendarea acestuia în apă chimic pură utilizând stabilizatori de emulsie (alcool polivinilic, polimetacrilat de sodiu, hidroxid de magneziu) și inițiatori de polimerizare. Procesul de polimerizare se realizează cu o creștere treptată a temperaturii (până la 130 ° C) sub presiune. Rezultatul este o suspensie, din care polistirenul este izolat prin centrifugare, apoi este spălat și uscat. Această metodă de producere a polistirenului este, de asemenea, învechită și este cea mai potrivită pentru producerea copolimerilor de stiren. Această metodă este utilizată în principal în producția de polistiren expandat.
Blocare sau bloc (PSM)
Există două scheme pentru producerea polistirenului de uz general: conversia completă și incompletă. Polimerizarea termică în vrac în conformitate cu o schemă continuă este un sistem de aparate reactoare conectate în serie cu 2-3 coloane cu agitatoare. Polimerizarea se efectuează în etape într-un mediu benzenic - mai întâi la o temperatură de 80-100 ° C, apoi într-o etapă de 100-220 ° C. Reacția se oprește atunci când gradul de conversie a stirenului în polistiren este de până la 80-90% din masă (cu metoda de conversie incompletă, gradul de polimerizare este adus la 50-60%).Stiren-monomerul nereacționat este îndepărtat din topitura de polistiren prin evacuare, reducând conținutul de stiren rezidual din polistiren la 0,01-0,05%, monomerul nereacționat este readus la polimerizare. Polistirenul obținut prin metoda blocului se caracterizează prin puritate ridicată și stabilitate a parametrilor. Această tehnologie este cea mai eficientă și practic nu are deșeuri.
Ieșire
Polyfoam poate fi produs din granule de diferite dimensiuni și origini. Pe piață există grade de densitate și grosime diferite, deci țineți cont de acest lucru la achiziționarea materialului.
Atunci când alegeți echipamente pentru producerea plăcilor de polistiren expandat, țineți cont de tipul, performanța, caracterul complet și nivelul de automatizare. Acest lucru afectează în mod direct volumul și calitatea materialului produs.
Videoclipul din acest articol vă va ajuta să înțelegeți mai bine subiectul. Dacă ceva rămâne neclar pentru dvs., puneți întrebări în comentarii.
- Spumă de polistiren expandat... Materiile prime sunt plasate într-un recipient special, unde materialul este prelucrat cu abur de lichide cu fierbere scăzută. Ca rezultat al spumării, granulele se extind în volum de 20 până la 50 de ori. După atingerea nivelului necesar de granule, fluxul de abur se oprește, iar materialul de lucru este îndepărtat din rezervor. Procesul în sine durează aproximativ 4 minute.
- Maturare... După uscare, materialul este trimis într-un coș special de maturare, conform mărcii (15, 25, 35 și 50), unde are loc procesul de maturare. Timpul întregii proceduri durează de la 4 la 12 ore, în funcție de mărimea granulelor și de mediu.
- Blocuri de întărire... Blocurile pregătite sunt sortate după mărci și stocate. La început, blocurile pot emite în continuare umezeala rămasă. Perioada de coacere a blocurilor durează de la 12 la 30 de zile.
- Tăierea blocurilor de spumă. Pe o mașină specială de spumare, se efectuează tăierea cu șiruri a blocurilor de spumă în plăci de dimensiuni specificate. Dimensiunile standard sunt de 20, 30, 40, 50 și 100 mm, și alte dimensiuni sunt posibile.
Cerere
Pahar de iaurt din polistiren cu impact ridicat
Este produs sub formă de granule cilindrice transparente, care sunt prelucrate în produse finite prin turnare prin injecție sau extrudare la 190-230 ° C. Utilizarea pe scară largă a polistirenului (PS) și a materialelor plastice se bazează pe costul redus, ușurința procesării și o gamă largă de mărci diferite.
Cea mai răspândită utilizare (peste 60% din producția de materiale plastice din polistiren) a fost obținută de polistirenele rezistente la impact, care sunt copolimeri de stiren cu butadienă și cauciuc stiren-butadienă. Au fost create numeroase alte modificări ale copolimerilor de stiren.
O gamă largă de produse este fabricată din polistiren, care este utilizat în principal în sfera internă a activității umane (vase de unică folosință, ambalaje, jucării pentru copii etc.), precum și în industria construcțiilor (plăci de izolare termică, cofraj fix, sandwich panouri), materiale de pardoseală și decorative (turnare pentru tavan, plăci de tavan, elemente fonoabsorbante din polistiren, baze adezive, concentrate polimerice), direcție medicală (părți ale sistemelor de transfuzie de sânge, cutii Petri, instrumente auxiliare de unică folosință) Polistirenul spumant după tratamentul la temperaturi ridicate cu apă sau abur poate fi utilizat ca material filtrant (duza de filtrare) în filtrele de coloană pentru tratarea apei și tratarea apelor uzate. Performanța electrică ridicată a polistirenului în domeniul frecvențelor ultraînalte face posibilă utilizarea acestuia în producția de: antene dielectrice, suporturi pentru cabluri coaxiale. Se pot obține pelicule subțiri (până la 100 microni) și într-un amestec cu copolimeri (stiren-butadien-stiren) până la 20 microni, care sunt de asemenea utilizate cu succes în industria ambalajelor și cofetăriei, precum și în producția de condensatori .
Polistirenul cu impact ridicat și modificările sale sunt utilizate pe scară largă în domeniul aparatelor electrocasnice și electronice (elemente de carcasă ale aparatelor de uz casnic).
Industria militară
Vâscozitatea extrem de scăzută a polistirenului în benzen, care face posibilă obținerea de soluții mobile încă și în concentrații extreme, [4] a condus la utilizarea polistirenului într-unul din soiurile de napalm [5] ca agent de îngroșare, dependența de vâscozitate-temperatură din care, la rândul său, scade odată cu creșterea greutății moleculare a polistirenului [4].
Concluzii privind fabricarea spumei
- Tehnologia este destul de simplă, dar necesită respectarea obligatorie a tuturor regulilor și reglementărilor prescrise.
- Materialul (care în exterior va fi similar cu calitatea) poate fi obținut chiar și cu abateri semnificative de la regulile de producție. Și acest lucru este folosit de firmele „meșteșugărești” (oameni răi).
Prin urmare: cumpărați numai produse de la producători de încredere și de încredere (care monitorizează calitatea)... Verificați furnizorii pentru certificatele de calitate corespunzătoare.
Acum știți cum se face spuma, cunoașteți principalele caracteristici ale tehnologiei de fabricație și ce material trebuie să preferați. Mult noroc!
Plasticul cu spumă este utilizat foarte larg - este indispensabil ca material termoizolant, de finisare și de ambalare. Cum este el? Cum se realizează producția de spumă, ce materii prime și echipamente sunt utilizate? Să ne dăm seama!
Reciclarea
Se crede că polistirenul este ecologic. [6]
Prelucrare
Deșeurile de polistiren se acumulează sub formă de produse învechite din PS și copolimerii săi, precum și sub formă de deșeuri industriale (tehnologice) de PS de uz general, PS rezistent la impact (HIPS) și copolimerii săi. Reciclarea materialelor plastice din polistiren poate avea loc în următoarele moduri:
- utilizarea deșeurilor industriale foarte contaminate;
- utilizarea deșeurilor tehnologice HIPS și plastic ABS prin metode de turnare prin injecție, extrudare și presare;
- eliminarea produselor uzate;
- eliminarea deșeurilor de spumă de polistiren (EPS);
- reciclarea deșeurilor mixte.
De asemenea, betonul din polistiren este creat din polistiren, care este utilizat pentru construcția de clădiri cu înălțime mică.
Ardere
Când polistirenul este ars, se formează dioxid de carbon (CO2), monoxid de carbon (CO - monoxid de carbon) și funingine. Arderea aditivilor care conțin polistiren (de exemplu, coloranți, componente care măresc rezistența etc.) poate duce la eliberarea altor Substanțe dăunătoare
.
Distrugerea termică
Produși de descompunere a polistirenului formați în timpul distrugerii termice și distrugerii termice oxidative, toxic
... La prelucrarea polistirenului, ca urmare a distrugerii parțiale a materialului, pot fi eliberați vapori de stiren, benzen, etilbenzen, toluen, monoxid de carbon. [6]
Tipuri și marcaje ale polistirenului și copolimerilor acestuia
Următoarele abrevieri standard sunt utilizate în întreaga lume:
- PS - polistiren, polistiren (PS)
- GPPS - polistiren de uz general (polistiren de uz general, fără rezistență la impact, bloc, denumit uneori „cristalin”, marcaj PSE, PSS sau PSM depinde de metoda de producție)
- MIPS - polistiren cu impact mediu
- HIPS - polistiren cu impact ridicat (cu impact ridicat, HIPS, UPM)
- EPS - polistiren expandat
- Abrevierea MIPS este utilizată relativ rar.
Copolimeri de stiren:
- ABS - Copolimer acrilonitril-butadien-stiren (plastic ABS, copolimer ABS)
- ACS - Copolimer acrilonitril-cloretilen-stiren (copolimer AHS)
- AES, A / EPDM / S - Copolimer de acrilonitril, EPDM și stiren (copolimer AES)
- ASA - Copolimer de eter acrilic, stiren și acrilonitril (copolimer ASA)
- ASR - Copolimer de stiren cu impact ridicat (Advanced Styrene Resine)
- MABS, M-ABS - Copolimer de metacrilat de metil, acrilonitril, butadienă și stiren, ABS transparent
- MBS - Copolimer metil metacrilat-butadienă-stiren (copolimer MBS)
- MS, SMMA - Copolimer de metacrilat de metil și stiren (MS)
- MSN - Copolimer de metacrilat de metil, stiren și acrilonitril (MCH)
- SAM - Copolimer de stiren și metilstiren (CAM)
- SAN, - AS - Copolimer de stiren și acrilonitril (SAN, CH)
- SMA, S / MA - Copolimer stiren-maleic-anhidridă
Copolimeri de stiren - elastomeri termoplastici:
- ESI - Interpolimer etilen-stiren
- SB, S / B - Copolimer stiren-butadienă
- SBS, S / B / S - Copolimer stiren-butadien-stiren
- SEBS, S-E / B-S - Copolimer stiren-etilen-butilen-stiren
- SEEPS, S-E-E / P-S - Copolimer stiren-etilen-etilen / propilen-stiren
- SEP - Copolimer stiren-etilen-propilenă
- SEPS, S-E / P-S - Copolimer stiren-etilen-propilen-stiren
- SIS - Copolimer stiren-izopren-stiren
