Технология производства пенопласта: метод вспенивания гранул полистирола

Как изготавливают пенополистирол

Рассмотрены все этапы технологии производства пенопласта. Перечислено оборудование, необходимое для изготовления этого материала. Даны рекомендации, с которыми нужно обязательно ознакомиться перед покупкой.

Многие из нас не раз встречали пенополистирол, пробовали его на ощупь, что-то изготавливали из него, использовали его в строительстве, для обустройства дома. Однако далеко не все знают, какова технология изготовления пенопласта, каковы ее особенности.

Как ни странно, но в производстве этого материала нет ничего сверхсложного. И примечательно то, что сейчас на рынке появилось довольно много некачественного пенополистирола, который изготовлен без учета соответствующих норм и правил.

Некоторые умельцы умудряются создать небольшую производственную линию даже в обычном гараже. Да, не удивляйтесь.

И это нужно обязательно учитывать при покупке — не все Васи Пупкины строго придерживаются предписанных технологических норм. Да и какие нормы могут быть в гараже?

Как изготавливают пенопласт

Ранее мы рассказывали, что такое пенополистирол. Помним, что этот материал состоит из многочисленных ячеек, заполненных воздухом. Значит — процесс изготовления должен включать вспенивание материала.

Так и есть: процесс вспенивания — один из важных в производстве пенополистирола.

Однако это еще не всё.

Этапы технологии изготовления пенопласта

Обычно процесс включает в себя:

1. Вспенивание. В ходе выполнения этого процесса сырье помещают в специальную емкость (пенообразователь), где под действием давления (используется парогенератор) гранулы увеличиваются примерно в 20-50 раз. Операция выполняется в течение 5 минут. Когда гранулы достигают необходимого размера, оператор выключает парогенератор и выгружает вспененный материал из емкости.

2. Сушка полученных гранул. На данном этапе главная цель — удаление лишней влаги, оставшейся на гранулах. Делается это с помощью горячего воздуха — он направляется снизу вверх. При этом для лучшего просушивания гранулы встряхиваются. Этот процесс также длится недолго — около 5 минут.

3. Стабилизация (отлеживание). Гранулы помещают в бункеры, где и проходит процесс вылеживания. Продолжительность процесса — 4. 12 часов (зависит от температуры окружающего воздуха, величины гранул).

Важное примечание: технология изготовления пенополистирола может исключать 2-й этап (сушку). В таком случае стабилизация (отлеживание) будет длиться дольше — до 24 часов.

4. Выпекание. Этот этап производства пенопласта часто называют формованием. Суть заключается в том, чтобы соединить между собой полученные ранее гранулы. Для этого они помещаются в специальную форму, после чего под давлением и под действием высокой температуры водяного пара проходит процесс спекания гранул. Длится примерно 10 минут.

5. Созревание (вылеживание). Цель — избавить полученные листы пенополистирола от лишней влаги, а также от оставшихся внутренних напряжений. Для этого листы располагают в свободном месте производственного цеха на несколько суток. В ряде случаев созревание может проходить до 30 суток.

6. Резка. Изготовленные блоки пенопласта кладут на спецстанок, на котором блоки разрезаются на листы соответствующей толщины, длины, ширины. Этот производственный процесс выполняется с помощью нихромовых струн, нагретых до определенной температуры. Соответственно, проводят как горизонтальную, так и вертикальную резку блоков.

Вот так делают пенопласт.

Разумеется, после перечисленных 6-ти этапов может выполняться 7-й этап — переработка оставшихся обрезков. В результате чего они смешиваются с другими гранулами, которые потом будут подвергаться тем же процессам — спеканию, вылеживанию.

Оборудование, которое используется в ходе производства пенополистирола, показано в виде таблицы:

Технология изготовления пенопласта напрямую влияет на качество

Как мы говорили выше, сейчас рынок наполнен немалым количеством низкокачественного материала. Его могут производить в гаражах, каких-то складских помещениях.

Но основная проблема заключается не в том, где изготавливают материал (хотя окружающая среда также влияет на качество), главная проблема — не соблюдение всех правил изготовления пенопласта.

Какие могут быть отклонения от правильного производства пенополистирола?

Самые различные — начиная от некачественной грануляции и заканчивая плохой, неточной нарезкой блоков пенопласта на листы.

Некоторые умники вообще не проводят как таковую стабилизацию, вылеживание. Для них важна исключительно скорость изготовления пенополистирола.

«Чем больше — тем лучше — больше денег заработаем!»

Из-за этого характеристики пенопласта сильно ухудшаются:

  • он может получиться хрупким, непрочным,
  • гранулы могут быть плохо соединены между собой,
  • плотность может быть неравномерной.

Это может также происходить из-за низкокачественного, неисправного оборудования, которое использовалось при производстве — вспениватели, сушильные установки, компрессоры, парогенераторы и т.д.

И еще немаловажный момент: при плохой технологии изготовления пенопласт может иметь резкий, неприятный запах. Возможна такая картина: привезли новенькие листы пенополистирола домой, уложили в гараж или другое помещение и. вскоре услышали, что помещение наполнилось каким-то едким, неприятным запахом.

Это очень плохо. Это значит, что пенопласт еще во всю «парит», выделяя вредные вещества. Особенно опасно, когда такой низкосортный материал складывается в жилых помещениях.

Выводы по изготовлению пенопласта

  1. Технология довольно проста, но требует обязательного соблюдения всех предписанных норм и правил.
  2. Материал (который внешне будет похож на качественный) можно получить даже при значительных отклонениях от правил производства. И этим пользуются «кустарные» фирмы (нехорошие люди).

Поэтому: покупайте только продукцию надежных, проверенных производителей (которые следят за качеством). Проверяйте наличие у продавцов соответствующих сертификатов качества.

Теперь вы знаете, как делают пенопласт, знаете основные особенности технологии изготовления и какому материалу нужно отдавать предпочтение. Успехов!

Вспенивание: получение пенопластов, обзор технологий вспенивания

Существует два типа пенопластов, а именно материалы, отличающиеся равномерной пористой структурой, и пенопласты, сердцевина которых вспенена, а поверхностный слой монолитен (то есть не вспенен).

Последняя группа вспененных материалов получила название структурных или интегральных. Понятие пенопластов регламентирует стандарт DIN 7726. В соответствии с ним пенопласты — это искусственно изготовленные материалы с пористой структурой и низким удельным весом (плотностью).

В последние годы пенопласты приобретают все большее рыночное значение, что в немалой степени объясняется тем, что практически каждый полимер может быть вспенен, и для изготовления изделий из подобных материалов пригоден почти любой технологический процесс.

Пенопласты классифицируют по различным критериям, а именно по пористой структуре, жесткости и по способу получения.

По пористой структуре различают пенопласты с закрытыми и открытыми порами, а также пенопласты со смешанной структурой пор. Пенопластом с закрытыми порами называется материал, полости пор которого не связаны между собой. Если между порами пенопласта может свободно циркулировать газ (воздух) — это материал с открытыми порами. Материал, обладающий закрытыми и открытыми порами одновременно, называется пенопластом со смешанными порами. Структура пор зависит от вида вспенивания и типа порообразователя.

Читать еще:  Утепление стен снаружи пенополиуретаном: процесс и свойства материала

Если подразделять пенопласты по их жесткости, то к пенопластам с высоким сопротивлением деформации и малой эластичностью (жесткий пенопласт) относятся ПС, ПВХ (непластифицированный), ПУ (жесткий), МФС, ФФС, ЭС, ненасыщенная полиэфирная смола и полиизоцианурат. К пенопластам с незначительным сопротивлением деформации и эластичной формуемостью относятся ПУ (мягкий), ПВХ (пластифицированный) и ПЭ.

Отдельно следует рассматривать интегрально вспененные пенопласта, которые с учетом областей их применения должны обладать определенной эластичностью при высокой жесткости формы.

Отметим еще несколько важных качеств:

• низкие внутренние напряжения;

• хорошие изолирующие свойства;

• расширение возможности для формообразования, возникающих за счет низких затрат на приобретение и изготовление формующего инструмента.

Низкая плотность — результат пористого строения пенопластов, которое также обеспечивает хорошую теплоизоляцию. При свободном вспенивании материала, в том числе и в пресс-формах, возникающие в материале внутренние напряжения незначительны. Простота в обработке, которая является общей для всех полимеров, еще более упрощается за счет пористой структуры материала. Низкое давление вспенивания обеспечивает возможность изготовления изделий больших размеров при низких затратах на приобретение и изготовление оснастки (пресс-форм), поскольку они могут быть выполнены не только из стали, но также из дерева или термореактивных полимеров.

Пористая структура пенопластов образуется с помощью порообразователей (рис. 1). Общим для всех порообразователей является то, что при определенной температуре они выделяют газы или в ходе реакции отщепляют их. В процессе вспенивания увеличивается объем заготовки или изделия, так что плотность в любом случае становится меньше плотности полимера, неподверженного подобной процедуре.

Вспениваемые пенопласты могут быть разделены на три группы:

• вспенивающиеся частицы, например, ПС;

• расплавы термопластичных полимеров, например, ПС, ПЭ, ПВХ;

• вспенивающиеся реакционноспособные жидкие исходные вещества, напри¬мер, ПУ, МФС, полиэфирная смола.

При рассмотрении порообразователей выделяют вещества физического и химического воздействия. Для того чтобы избежать разрушения готового пенопласта или же вообще обеспечить возможность образования пористой структуры, как правило, возникает необходимость добавления в материал стабилизаторов и инициаторов.

На рис.1 схематически представлен процесс изготовления пенопластов.

Рис.1 Изготовление пенопластов

Говоря о трех группах вспениваемых полимеров, следует упомянуть и о том, что при работе с пастами (например, ПВХ) вспенивания можно добиться и с помощью воздуха. Однако подобная технология в производстве играет незначительную роль.

Полимеры

В количественном отношении наиболее важными полимерами для технологии вспенивания являются ПУ и ПС. Ее развитие началось в середине прошлого века, причем сначала речь шла об изготовлении пенопластов только с равномерным распределением плотности. Технология интегрального вспенивания появилась гораздо позднее.

Основной областью применения обоих видов пенопластов стало изготовление изоляционных материалов и упаковок. ПУ также используется при производстве технических изделий (интегральные пенопласты), герметизирующих составов и обивочных материалов. Среди самоотверждающихся пенопластов меньшее значение имеют такие полимеры, как полиизоцианурат, ФФС, МФС, ЭС и ненасыщенная полиэфирная смола, которые в отличие от ПУ не обладают простой способностью к вспениванию. Кроме того, их свойства не столь легко изменяются.

Рассматривая вспениваемые термопласты, наряду с ПС в первую очередь следует упомянуть АБС, ПЭ, ПП, ПВХ, ПК, полиметакрилимид и модифицированный полипропиленоксид.

Мы уже отметили, что процесс вспенивания происходит благодаря порообразователям. При этом в зависимости от используемого метода и необходимой плотности используются или химические, или физические газообразующие вещества. Ввод воздуха применяется относительно редко, хотя возможен при работе с МФС, ПВХ и ПУ. Последний материал представляет собой особый случай, так как иногда его вспенивание происходит и без добавления порообразователей. Например, при реакции ПУ с водой выделяется углекислый газ, которого могло бы оказаться достаточно для вспенивания, однако на практике для достижения определенных свойств и плотности пеноматериала физические порообразователи все же добавляются.

Важным физическим порообразующим веществом является пентан (например, для вспенивания ПС). Фтор- и хлорпроизводные углеводородов, которые использовались для получения вспененного ПУ, сейчас запрещены из-за их вредного воздействия на озоновый слой. В качестве промежуточного решения применяются частично галогенированные фтор- и хлорпроизводные. Однако основная цель исследователей в этой области — найти порообразователи, не содержащие галогенов. Универсальной замены обычных фтор- и хлорпроизводных углеводородов не существует — для каждого материала необходимо искать свои пути решения:

• для мягкого пенополиуретана — углекислый газ, образующийся при сшивке в присутствии воды;

• для мягкого интегрального пенополиуретана — n-пентан или углекислый газ (если горючесть является помехой);

• для жесткого интегрального пенополиуретана — t-бутанол;

• для жесткого пенополиуретана — циклоалканы (например, циклопентан);

• для экструдированного жесткого пенополистирола — углекислый газ с этанолом. При превышении температуры кипения физические порообразователи переходят в газообразное состояние. Происходящее при этом увеличение объема способствует вспениванию полимерного расплава. Использование физических порообразователей получило распространение практически для всех полимеров и способов переработки. Благодаря низкой температуре кипения они обеспечивают раннее вспенивание и поэтому применяются там, где целью является получение равномерно низкой плотности.

Химическим порообразователям для вспенивания необходимы более высокие температуры, которые достигаются только при переработке расплавов термопластов. При превышении определенной температуры они разлагаются, отщепляя при этом газообразный продукт реакции. Выход газа является решающим фактором при опреде лении количества добавок и той плотности, которой предполагается добиться. К химическому порообразователю предъявляются следующие требования:

• отщепление газа-порообразователя в пределах узкого температурного диапазона;

• высокий выход газа;

• остатки, образующиеся в процессе реакции, не должны оказывать отрицательного воздействия на свойства вспененного материала;

• введение в смесь должно происходить равномерно и без возникновения осложнений.

Химические порообразователи в основном используются при получении интегральных пенопластов.

Рецептуры, используемые для получения вспененных материалов, состоят из нескольких компонентов, которые обеспечивают достижение заданных свойств. В качестве подобных добавок могут выступать следующие:

• ускорители реакции (служат для быстрого вспенивания);

• средства сшивки для ПЭ или эластичных ПУ;

• вещества, снижающие горючесть (антипирены);

• стабилизаторы и затравки (для образования стабильной пены и равномерной структуры пор);

• армирующие волокна и наполнители;

• красители и пасты (для соответствующей окраски).

Обзор технологии вспенивания

Вспениванию поддаются практически все полимеры, и почти каждый из известных методов переработки пригоден для изготовления пенопластов. Однако существуют и другие способы, с помощью которых получают блочные, формованные и ленточные пеноматериалы. В табл. 1 предпринята попытка их классификации. Заметим, что поскольку постоянно появляются новые технологии, составить окончательный перечень материалов затруднительно.

В упомянутой таблице пенопласты подразделяются на две больших группы:

• пенопласты с равномерным распределением плотности по всему поперечному сечению;

Читать еще:  Утепление стен керамзитом: технология, методы кладки

• интегральные пенопласты, поперечный разрез которых характеризуется различной плотностью.

Пенопласты с равномерным распределением плотности

Технология производства пенопласта: метод вспенивания гранул полистирола

Технологический процесс производства изоляционных пенополистирольных плит (пенопласта) состоит из следующих этапов:

1.1 Характеристика сырья.

В качестве исходного сырья используется вспенивающийся полистирол, представляющий собой продукт суспензионной полимеризации стирола в присутствии порообразователя (5-6% смеси пентана и изопентана), а также в незначительном количестве (для применения в строительстве) — антипирена на основе соединений брома (менее 1%.) Вспенивающийся суспензионный полистирол выпускают в виде сферических частиц, поверхность которых обработана различными веществами, предотвращающими скопление электростатических зарядов при транспортировке и улучшающими технологичность полимера при переработке. Типы и марки вспенивающегося полистирола могут быть различны у каждого производителя, поэтому нужно смотреть примеры условного обозначения в технической документации. Международное обозначение вспениваемого полистирола: EPS (Expandable PolyStyrene) — вспенивающийся полистирол, FS — самозатухающий полистирол, отечественные аналоги — ПСБ (Пенополистирол Суспензионный Беспрессовый), ПСБ-С (Пенополистирол Суспензионный Беспрессовый Самозатухающий).

1.2 Хранение сырья.

Полистирол вспенивающийся хранят в сухих и проветриваемых помещениях, на полках или поддонах, отстоящих от пола не менее, чем на 5 см.при температуре не выше 25 °С:

— при упаковке в картонные барабаны и контейнеры с полиэтиленовым вкладышем — 3,5 месяца;

— при упаковке в мягкие контейнеры и бумажные мешки с полиэтиленовым мешком-вкладышем — 3 месяца.

Упакованный материал не должен подвергаться прямому воздействию солнечных лучей и нагревательных приборов.

2. Технологическая схема.

Технологическая схема производства включает в себя следующие стадии: предварительное вспенивание гранул, вылеживание вспененных гранул, окончательное вспенивание и спекание в монолитную массу пенопласта.
В качестве теплоносителя на первой и третьей стадии используется насыщенный водяной пар.

2.1. Предварительное вспенивание сырья.

Это один из наиболее важных этапов в технологии производства пенопласта, оказывающий большое влияние на качество конечной продукции. Необходимое количество сырья загружается в предвспениватель, после чего подается пар под давлением. В результате этого гранулы сырья многократно увеличиваются в диаметре («вспениваются»). При достижении вспененными гранулами объема 1 м3 процесс подачи пара прекращается, происходит разгрузка предвспенивателя и транспортировка вспененных гранул пневмотранспортом в бункера выдержки.

Для изготовления различных марок пенополистирола по плотности, большое значение имеют:
— марки вспенивающегося полистирола, т.к. гранулы полистирола разного размера (фракции);
— количество подаваемого гранулята;
— параметры пара, подаваемого в предвспениватель;
— конечный объем вспененных гранул.
Время пребывания материала в предвспенивателе, также влияет на плотность:
— время слишком большое — предвспененные шарики начинают разрушаться (трескаться) и плотность увеличивается;
— время слишком маленькое (при высоких плотностях), тогда может быть значительный разброс по плотности и необходимо будет снижать температуру впуском небольшого количества воздуха и уменьшать интенсивность питания предвспенивателя.
Соотношение времени пребывания материала в предвспенивателе к плотности, показано на рис. 1

Для производства легких марок пенопласта (8-9 кг/куб.м) применяют двойное вспенивание. Вторично загружаемые гранулы должны быть хорошо насыщены воздухом, как правило, время вылеживание перед вторым вспениванием должны быть достаточным, при этом, чем меньше гранулы, тем короче должна быть эта стадия.

2.2. Сушка и выдержка вспененных гранул в бункерах дозревания.

Предвспененные гранулы слегка подсушиваются и охлаждаются в сушилке, в которую подается теплый воздух температурой 30-35°С сквозь перфорированную панель. Свежепредвспененные гранулы находятся под легким разряжением и очень чувствительны к изменениям внешней среды, поэтому они вентилятором «выдуваются» в бункера-накопители, где происходит стабилизация внутренних напряжений гранул.
В зависимости от используемого сырья время выдержки составляет 12 — 24 часа.
Температура окружающей среды кондиционирования гранул не должна быть ниже 16ºС, при более низкой температуре продолжительность кондиционирования увеличивается, а в летний период, при температуре свыше 20ºС время кондиционирования сокращают.
При транспортировке свежих гранул в силосы, их мнимая плотность увеличивается в результате столкновений со стенками трубопровода. Поэтому при установке параметров вспенивания необходимо учитывать увеличение плотности при транспортировке.
На стадии вылеживания, благодаря тому, что внутри гранулы давление ниже атмосферного, воздух начинает поступать в гранулу; вода и пентан «выдавливаются» из гранулы до момента стабилизации гранулы.
Данная стадия очень важна для последующего качественного формования.

Скорость диффузии воздуха в гранулу зависит от плотности, температуры и размера гранулы. Это относится и к скорости эмиссии пентана, т.к. из крупных гранул пентан улетучивается медленнее, чем из мелких, благодаря меньшему показателю отношения площади поверхности к массе.
Для хорошего формования необходимо содержание пентана на уровне 1,8-2,4 % для плотностей 40 кг/м3 и выше, если нужна плотность ниже 40 кг/м3 , содержание пентана должно быть 2,7-3,2 %.
Таким образом, чем ниже требуемая плотность, тем меньше время вылеживания (кондиционирования) предвспененных гранул.

2.3. Формование блока пенопласта в блок-форме.

После выдержки гранулы пневмотранспортом загружаются в блок-форму. Далее происходит их тепловая обработка, в результате чего гранулы повторно расширяются, формируя, таким образом, внутри установки блок пенопласта. Затем происходит процесс охлаждения отформованного блока путем создания установкой вакуумирования разряжения в рабочей камере блок-формы. Выталкивание готового блока из блок-формы выполняется либо толкателем, работающим от пневмоцилиндра, либо «пневмоподушкой», в зависимости от выбранной конструкции блок-формы.

Рис.3.1. Пример фазового цикла формования блоков без использования вакуума

Рис.3.2. Пример фазового цикла формования блоков с использованием вакуума

Самым важным фактором при подаче пара в блок-форму является то, что необходимо дать большой объем пара в минимально короткой промежуток времени. Для это необходимо удалить воздух из блок-формы до момента нагнетания давления. Это легко сделать с помощью устройства вакуумирования блокформы.
Важно также поддерживать постоянную высокую температуру формы, в противном случае значительно вырастет расход пара и пар становится насыщенным, что снижает качество сцепления гранул (связываемость).

Рис.4. Примерный расход пара в зависимости от температуры формы

Давление, которое блок оказывает на внутренние стенки формовочной камеры, составляет примерно 0,08 МПа. Для того, чтобы блок можно было вынуть из формы без его повреждения, это давление необходимо уменьшить до величины около 0,01 МПа.
Время, необходимое для уменьшения давления блока, то есть время охлаждения, зависит от марки пенопласта.

Рис.5. Примерное время охлаждения блока в зависимости от продолжительности кондиционирования

В фазе продувания и охлаждения применяется вакуум с целью интенсификации процесса запаривания и ускорения процесса охлаждения.
Наша компания поставляет блок-формы с различным способом производства: открытого и закрытого типа.
С применением блок-формы открытого типа Ваш цех может выпускать блоки и плиты неограниченной длины, однако закрытая блок-форма имеет большую производительность.

2.4. Выдержка блока.

Читать еще:  Утепление плитного фундамента: руководство

После окончания процесса формования блоки кондиционируют. Кондиционирование проводится с целью снижения влажности и устранения внутренних напряжений, возникающих при формовании. Кроме того, при этом протекают процессы диффузии газов и выравнивания давления внутри гранул с атмосферным давлением, подобные процессам, происходящим при кондиционировании предварительно вспененных гранул.
Отформованные блоки перед нарезкой выдерживают течение 12 — 24 часов при нормальных условиях.

2.5. Нарезка блоков на листы.

Резка блоков, с целью получения листов пенопласта необходимых размеров, осуществляется на горизонтальной или вертикальной резке с помощью реостатной проволоки, нагретой до соответствующей температуры.

2.6. Дробление отходов.

Отходы производства измельчаются в дробильной установке, из которой по пневмотранспорту загружаются в отдельный накопительный бункер. Измельченный пенопласт (размеры получаемой крошки до 15 мм.) повторно используется в производстве пенополистирольных плит при добавлении его ко вновь вспененным гранулам в соотношении около 1:10.

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА

В общем случае в исходный олигомер или полимер вводят обыч­но несколько добавок, способствующих получению пенопласта задан­ного качества. Это может быть: жидкий, твёрдый и (или) газообразный порообразователъ (вспенивающий агент), ПАВ, катализатор, ускори­тель или ингибитор протекающих химических реакций, сшивающий агент, антиоксидант, светостабилизатор, антистатик, наполнитель (усиливающий, токопроводящий или др.), пластификатор, разбавитель, краситель или пигмент, мономерный или полимерный модификатор и др. Создаются комбинированные пенопласты из смесей полимеров, в том числе с керамическим порошком, цементом, растворимым стек­лом, измельчёнными отходами древесины.

Основные принципы переработки пластмасс в изделия (формова­ние изделий) достаточно просты. В подавляющем большинстве случа­ев это подача расплава в форму, где расплав затвердевает либо в ре­зультате охлаждения (термопласты), либо в результате химического сшивания (реактопласты). Подача расплава в форму может быть пе­риодической (литьё, прессование и т. п.) либо непрерывной (экструзия, каландрование и т. п.). В первом случае материал формуется, находясь в форме, а во втором — проходя через форму.

При производстве вспенивающегося полистирола (ВПС) основ­ными являются способы суспензионной полимеризации и полимериза­ции в массе. Наиболее современным и эффективным является второй способ получения ВПС. Помимо того, что полимеризация в массе яв­ляется более экономичным способом производства, качество конечной продукции очень сильно отличается. Вспенивающий полистирол, про­изведенный методом полимеризации в массе, позволяет изготавливать более качественную и сложную продукцию [25, 55, 62].

Полимеризация в массе. Метод производства полистиролов по­лимеризацией в массе с неполной конверсией мономеров является в настоящее время одним из наиболее распространённых в силу высоких технико-экономических показателей. В отечественной промышленно­сти метод полимеризации в массе был выбран в качестве преимущест­венного в 1970-х гг., и в настоящее время по этому методу выпускает­ся около 50% продукции. Этот метод имеет оптимальную схему тех­нологического процесса. Процесс осуществляется по непрерывной схеме в системе последовательно соединенных 2-3 аппаратов с ме­шалками; заключительную стадию процесса часто проводят в аппарате колонного типа. Начальная температура реакции 80 . 100 °С, конеч­ная 200 . 220 °С. Полимеризацию прерывают при степени превраще­ния стирола 80 . 90%. Непрореагировавший мономер удаляют из расплава полистирола под вакуумом, а затем водяным паром до со­держания стирола в полимере 0,01 . 0,05%. В полистирол вводят ста­билизаторы, красители, антипирены и другие добавки и гранулируют. Блочный полистирол отличается высокой чистотой. Эта технология наиболее экономична (в ней отсутствуют операции промывки, обезво­живания и сушки мелкодисперсных продуктов) и практически безот­ходна (непрореагировавший стирол возвращается на полимеризацию). Проведение процесса до неполной конверсии мономера (80 . 90%) позволяет использовать высокие скорости полимеризации, контроли­ровать температурные параметры, обеспечивать допустимые вязкости полимеризуемой среды. При проведении процесса до более глубоких степеней превращения мономера затрудняется отвод тепла от высоко­вязкой реакционной массы, становится невозможным вести полимери­зацию в изотермическом режиме. Эта особенность процесса полиме­ризации в массе привела к тому, что все большее внимание уделяется другим способам производства, и, в первую очередь, суспензионному методу [25, 29, 34, 36, 55, 79, 88].

Суспензионная полимеризация. Полимеризация в суспензии — конкурирующий технологический процесс, который развивается па­раллельно с полимеризацией в массе, основан на малой растворимости виниловых мономеров в воде и на нейтральности последней в реакци­ях радикальной полимеризации. Процесс используется для получения продукта специальных марок пенополистирола. Суспензионный метод производства — полунепрерывный процесс — характеризуется наличи­ем дополнительных технологических стадий (создание реакционной системы, выделение полученного полимера) и периодическим исполь­зованием оборудования на стадии полимеризации. Процесс проводит­ся в реакторах объёмом 10 . 50 м3, снабжённых мешалкой и рубаш­кой. Стирол суспендируют в деминерализованной воде, используя ста­билизаторы эмульсии; инициатор полимеризации (органические пе­роксиды) растворяют в каплях мономера, где и происходит полимери­зация. В результате образуются крупные гранулы в суспезии полимера в воде. Полимеризацию ведут при постепенном повышении темпера­туры от 40 до 130°С под давлением в течение 8 . 14 часов. Из полу­ченной суспензии полимер выделяют центрифугированием, после чего его промывают и сушат. Закономерности суспензионной полимериза­ции близки к закономерностям полимеризации в массе мономера, но существенно облегчены теплоотвод и перемешивание компонентов системы [55, 79, 88, 89].

Среди многообразия способов переработки полистирола в пено — пласты можно выделить следующие основные [20, 25, 29, 34, 36, 37, 44, 50, 55, 60, 61].

Прессование — это пластическая деформация материала при дей­ствии на него давления и последующей фиксации формы изделия.

Прессовым методом пенополистирол изготавливают на основе эмульсионного полистирола. В качестве порообразователя применяют порофор. На 100 частей полистирола берут 2 — 5 частей (по массе) порофора. Производство пенополистирола прессовым методом начина­ют смешивая полимер с газообразователем в шаровой мельнице, снаб­жённой рубашкой охлаждения, в течение 12 . 24 ч до получения одно­родной смеси. Приготовленную композицию прессуют на гидравличе­ских прессах в закрытых пресс-формах при температуре 120 . 180 °С и давлении 12 . 20 МПа. При этом частицы полимера сплавляются в монолитную массу, а газообразователь разлагается.

Выделяющиеся газы частично растворяются в полимере, образуя насыщенный раствор, а избыток газа распределяется равномерно в нём в виде мельчайших ячеек. После выдержки заготовку охлаждают и извлекают из пресс-формы. Опрессованные заготовки вспенивают при температуре 100 . 105 °С в среде насыщенного водяного пара. Состав

Композиции для производства прессового пеноплистирола приведён в табл. 1 [36].

Пенопласт можно получать с различной плотностью в зависимо­сти от количества вводимого в смесь газообразователя.

Различают следующие виды прессования:

— холодное прессование (процесс идёт без нагревания);

— компрессионное (прямое) прессование осуществляется в пресс-формах, конфигурация полости которых соответствует форме изделия. Для снижения вязкости материала перед подачей давления или осуществления фиксации формы изделия за счёт реакции отвер­ждения необходим нагрев;

1. Состав композиций прессовых пенополистиролов

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector