Полистирола вспенивание: Вспенивание полистирола | Пенопласт и Пенополистирол

Вспенивание полистирола — это первая стадия переработки.

Исходным сырьем для производства пенопласта ПСБ-С является вспенивающийся полистирол. Он представляет собой полистирол и вспенивающий агент (пентан или другие вещества). Сам процесс вспенивания полистирола представляет собой обработку полистирола водяным паром при определенной температуре и давлении. В зависимости от требуемой плотности (марки) изменяются параметры обработки. Гранулы после обработки увеличиваются в несколько десятков раз.

Вспенивание полистирола

Как же они увеличиваются в размере? Под действием температуры, пентан (вспенивающийся агент) находящийся внутри гранулы, начинает закипать, тем самым выделяя летучие пары, которые расширяют гранулу, а так как гранула снаружи нагрета и имеет мягкую поверхность, гранула начинает расширяться как воздушный шарик.

После вспенивания и сушки гранулы полистирола проходят стадию созревания в специальных конструкциях — силосах.

Читателям на заметку: Если вам нужна бенджамин мур краска, то оформить свой заказ вы сможете на интернет-ресурсе galacolor.ru. Уверен, вы останетесь довольны соотношением цена-качество!

Установка для вспенивания полистирола

Время созревания может длиться от нескольких часов, до нескольких дней, и зависит от характеристик материала и плотности. Для чего необходимо созревание гранул? Данный процесс нужен для стабилизации давления внутри гранулы с окружающей средой, так же для закрепления прочности поверхности гранулы (после вспенивания гранулы пенопласта очень чувствительны к механическим нагрузкам). Пентан, который участвовал в процессе вспенивания частично испаряется (оставшаяся часть испарится при формовании), поверхность гранулы становится прочнее, влага удаляется.

Наступает следующий этап производства пенопласта — Формование.

Технология производства пенополистирола из вспенивающегося полистирола.

Технология производства пенополистирола из вспенивающегося полистирола

1. Физико-химическая последовательность процесса.

Процесс производства пенопласта из вспенивающегося полистирола складывается из четырех
последовательных технологических операций.

А. Первоначального производства гранул из вспенивающегося полистирола

А. Процесс производства гранул, происходящий во вспенивателе с помощью водяного пара, происходит при температуре 80-100 градусов Цельсия. Благодаря содержащемуся в гранулах порофору (обычно пентан, изопентан или пентан-изопентановая фракция), повышенной температуре и расширению водяного пара, гранулы многократно увеличивают свой объем и принимают микроячеистую структуру.

Б. Во время выдержки по времени вспененных гранул из полистирола происходит процесс диффузии воздуха вовнутрь микро ячеек и выравнивание давления внутри ячеек и атмосферным давлением.

В. Процесс формирования блоков из вспенивающегося полистирола, происходящий в закрытых формах, заключается в нагревании водяным паром вспененных и выдержанных гранул. Благодаря повышению температуры, а также заключенному в порах гранул порофору,  воздуху и водяному пару, наступает дальнейшее расширение объема гранул и их взаимное слипание, приводящее к возникновению монолитного блока из пенополистирола. После охлаждения блока в форме наступает ее разъединение.

Г. Процесс выдержки по времени блоков из пенополистирола заключается в двусторонней диффузии воздуха внутрь микропор, и выравнивание давления между внутренним объемом ячеек и атмосферой. Сушка блоков заключается в выпаривании поверхностной влаги в атмосферу.
Разрезание блоков из пенополистирола производится с помощью натянутой нагретой проволоки. Кроме того, возможно применение для разрезания блоков продольных и поперечных пил, предназначенных для работы по дереву. 

2. Сырье

Сырьем для производства блоков из пенополистирола являются гранулы полистирола, содержащие порофор. В состав порофора входят низкокипящие углеводороды – изопентан, пентан и другие.

2.2 Физико-химические свойства и требования к качеству сырья

Гранулы полистирола, предназначенные для производства блоков и плит, должны иметь вид круглых шариков белого или полупрозрачного цвета. Допускается наличие серповидных и рисообразных гранул полистирола.

Требования к гранулам

2. 3. Доставка и хранение сырья.

  2.3.1. Требования к доставке сырья

Сырье доставляется в виде упаковок в закрытых средствах доставки – железнодорожным или
автомобильным транспортом. Разгрузка производится на разгрузочной рампе и сырьё доставляется на закрытый склад. Контроль за количественными характеристиками доставленного сырья производится лабораторным отделом.

Контроль должен производиться следующим образом:

а) Контроль содержания влажности в гранулах
б) Определение содержания мономера в гранулах

Могут быть выполнены дополнительные испытания качества в соответствии с методикой аттестации сырья, поданной производителем или методикой, принятой в стране.

2.3.2. Складирование сырья

Сырье храниться на складе. Температура в складском помещении не должна превышать 25-ти градусов Цельсия. Упаковки должны храниться на деревянных поддонах с высотой штабеля не более 3 м. Металлические бочки складировать в высоту не более 1-3. В складе надлежит обеспечить хорошую вентиляцию.

3. Характеристика источников энергии

 3.1. Водяной пар

Процесс производства пенопласта из вспенивающегося полистирола требует доставки тепла как
средства энергии нагрева для первичного процесса вспенивания, процесса формирования блоков, а также нагревания воздуха сушилки и пневматического транспортирования вспененного сырья. После проведения эксперимента с другими формами энергии, мы пришли к выводу, что наиболее практичный источник энергии – это водяной пар. Водяной пар, применяемый для преобразования пенополистирола, должен быть насыщенным паром при давлении как минимум 0,25 мПа, не перенасыщенным водой. Оптимальное давление для формирования блоков и последующего вспенивания составляет 0,02-0,07 мПа.

 3.2. Электроэнергия

Электроэнергия применяется для приведения в действие вспенивателя, форм, оснащения для

 3.3. Сжатый воздух

Сжатый воздух предназначен для приведения в действие пневматических устройств: закрывания и
открывания форм, а также выталкивания сформированных блоков. Давление сжатого воздуха от источника должно составлять не менее 5 атмосфер. Полученный сжатый воздух проходит через нагревательный элемент и распределяется при помощи системы трубопроводов. Контроль и обслуживание частей системы подачи сжатого воздуха производит служба энергобезопасности предприятия.

4. Характеристика полуфабриката

Полуфабрикатом для производства блоков из вспенивающегося полистирола являются вспененные гранулы. Они получаются на этапе вспенивания и после высушивания подаются для формирования блоков.

 4.1. Физико-химические свойства

4. 2. Доставка и складирование

Вспененные гранулы подаются при помощи пневмотранспорта в бункеры накопления, в которых
происходит их выдержка по времени. Температура при выдержке гранул составляет 25-30°С. Время выдержки гранул составляет от 8 часов до 5 суток. Выдержанные гранулы вместе с крошкой отходов пневмотранспортом поступают в дозаторы, находящиеся над формами.

5. Характеристика продукта

Готовым продуктом являются блоки из пенополистирола. Далее их режут на плиты по размерам,
зависящим от требований заказчика, что является уже только преобразованием готового изделия, не изменяющим его свойства.

   5.1. Физико-химические свойства блоков из пенополистирола

6. Отходы

Максимальное количество отходов, образующихся в цикле производства изделий вспенивающегося полистирола, составляет не более 6,5%. Отходы складываются из выбракованных блоков, получающихся во время формирования и крошки, образующейся при разрезании блоков на плиты. Отходы размельчаются в дробилке (мельнице) и в качестве крошки отходов возвращаются в
производство. Крошка в смеси с выдержанными гранулами применяется для повторного производства блоков. Максимальное количество крошки при производстве и формировании блоков не должно превышать 5%.

7. Описание технологического процесса

  7.1. Общее описание процесса

      7.1.1. Процесс вспенивания гранул

Первой технологической операцией по производству изделий из вспенивающегося полистирола является вспенивание гранул. Процесс вспенивания происходит благодаря расширению пор гранул. Во время вспенивания, производимого во вспенивателе насыщенным водяным паром при температуре 90-100°С, в структуре полистирола образуются микропоры. Водяной пар, подающийся во вспениватель, играет двойную роль – нагревателя и дополнительной причины вспенивания (благодаря быстрой диффузии через стенки микропор), и приводит к многократному увеличению (до 50 раз) объема гранул. Во время вспенивания гранулы размешиваются с помощью механического размешивателя с целью избегания их слипания. Водяной пар подается по системе трубопроводов, подключенной к задней части вспенивателя. Во вспенивателе гранулы размешиваются вертикальным размешивателем, состоящим из системы лопастей, предотвращающих слипание гранул. Расширенные гранулы перемещаются к горловине вспенивателя и высыпаются через засыпное отверстие, размещенное в верхней части стенки вспенивателя. Из вспенивателя гранулы полистирола выпадают в сушилку. Поток теплого воздуха высушивает их и выдувает к горловине инжектора системы пневмотранспорта, которая доставляет гранулы в бункер. Сушилка и система пневмотранспорта обеспечиваются теплым воздухом (более 50°С) путем нагнетания вентиляторами и нагрева паром. В целях обеспечения возможности регулирования количества поданных гранул, предусмотрена
регулировка количества оборотов червячного дозатора, давления подводимого водяного пара. Определение количества подаваемых гранул возложено на персонал, обслуживающий вспениватели, которые наблюдают за внешним видом гранул. Контрольно-измерительное оснащение вспенивателя состоит из регулирующих вентилей и контрольного манометра измерения давления водяного пара на линии подачи пара во вспениватель, а также весов для определения веса насыпанных вспененных гранул.
Остановка вспенивателя Каждый раз при остановке вспенивателя необходимо выполнить следующие операции:

1. Остановка червячного дозатора.
2. Отключение подачи пара.
3. Отключение механического размешивателя по остывании.
4. Опорожнение вспенивателя от вспененных гранул.

Аварийная остановка вспенивателя (отключение электроэнергии, остановка размешивателя) Требует отключения подачи пара и включение сжатого воздуха для остужения гранул. Несоблюдение этих правил приводит к дальнейшему вспениванию гранул и выходу из строя привода вспенивателя. Возобновление работы при аварийной остановке может наступить после ее опорожнения от находящихся внутри гранул и осмотра вспенивателя.

      7.1.2. Выдержка гранул по времени

Опорожняющая часть пневматического транспорта направляет гранулы в бункеры. В бункерах происходит процесс выдержки по времени вспененных гранул. Это простая технологическая операция, имеющая, однако, большое значение для дальнейшего производства и влияющая на качество сформованных изделий. Во время выдержки по времени вспененных гранул в бункерах со свободно поступающим воздухом происходит процесс диффузии воздуха внутрь гранул и выравнивания разницы давления между внутренностью гранул и атмосферой. Длительность процесса в зависимости от количества насыпанных гранул, их размера, температуры воздуха колеблется от нескольких до нескольких десятков часов. Общепризнанным является оптимальное время выдержки в течение 8 часов при комнатной температуре. Время выдержки гранул не следует продлевать более недели вследствие потери пор и ухудшения качества изготовленных изделий из передержанных гранул. В целях уверенности, что температура выдерживания гранул, которая должна соответствовать 22-28°С, в помещении, в котором находятся бункеры, устанавливается нагревательная аппаратура, а для контроля служит настенный термометр. В целях обеспечения выдерживания по времени следует производить записи в соответствующих журналах и опорожнение выполнять в соответствии с табличками на бункерах. Выборка гранул производится из нижней части бункеров в систему пневматического трубопровода по трубам и с помощью потока воздуха транспортируется в соответствующие приспособления над формами. Заполнение приспособлений производится периодически, каждый раз после опорожнения. Из приспособлений вспененные гранулы поступают в формы.

     7.1.3. Формирование блоков из вспенивающегося полистирола

Формирование блоков из пенополистирола является наиболее важной операцией в цикле производства изделий из пенопласта. Во время этой операции засыпанные в формы вспененные гранулы дополнительно обрабатываются и слипаются между собой, образуя изделие в соответствие с заданной формой, в которой они находятся. Смыслом этой операции является нагревание гранул, которое приводит к эффекту дальнейшего
увеличения их объема. Увеличение объема в замкнутом пространстве формы совместно с повышенной температурой материала приводит к слипанию гранул между собой и заполнению всего объема формы. Применяемый метод производства требует использования насыщенного водяного пара как источника энергии. Водяной пар в процессе формирования, так как и при операции вспенивания, также играет роль образователя пор. Существенным элементом цикла является его начальная фаза — это устранение воздуха, имеющегося в свободном пространстве между гранулами и стенками формы. Это производится выдуванием его струей водяного пара. Но и дополнительная роль водяного пара в процессе формирования чрезвычайно важна. Наличие воздуха снижает скорость нагрева гранул и приводит к ухудшению качества их слипания (так называемое рассыпании блоков) или приводит к образованию в форме свободных пустот, не заполненных гранулами, так называемых каверн. Конечной операцией цикла формирования является охлаждение сформированных блоков. От этой, как кажется, простой операции очень сильно зависит качество блоков, а также удачность цикла
формования.

Цикл формования блока состоит из следующих операций:

А. Нагревание формы. Перед наполнением формы гранулами надлежит ее нагреть до температуры 80-90°С (при более высоких температурах гранулы будут слипаться сами по себе по мере их засыпания до подачи водяного пара). Во время нагревания форма должна быть закрыта, а конденсат и избыток поступающего пара должен быть направлен выделенным трубопроводом из здания. Нагревание формы имеет конечной целью избежание увлажнения гранул конденсатом, остающимся на холодной поверхности стенок формы. Поступающий на последующих этапах формирования пар должен только дополнительно нагревать стенки формы.
Б. Смазывание поверхности формы. Производится с помощью впрыскивания на внутреннюю поверхность формы раствора мыла или другого средства с целью обеспечения свободного отлипания сформированного блока от формы. Операции можно избежать, если гладкие внутренние стенки форм позволяют лёгкую выемку сформированного блока.
В. Наполнение формы. Подготовленная в соответствии с пунктами А и Б форма заполняется гранулами через сборник под давлением. Наполнение формы должно быть полным для обеспечения соответствующего качества изделия.
Г. Продувание формы водяным паром. После заполнения формы и ее закрывания с помощью пневматического привода и герметичным замыканием – контрольная лампочка на пульте управления, водяной пар подается в верхние и боковые части стенок формы и выводится (вначале как смесь воздуха и водяного пара) через камеру в нижней части формы в коллектор конденсата и водяного пара при открыто находящемся там вентиле. Давление пара в камерах во время операции должно составлять 0,03-0,05 мПа, время продувки 10-20 сек.
Применение более длительного срока продувки нежелательно, так как приводит к ухудшению слипания гранул между собой во внешней и нижней частях формы, а наоборот, сокращение времени продувки приводит к остатку воздуха в форме и образованию пустот.
Д. Собственно формирование. После проведения продувки, закрывается вентиль отвода пара и
конденсата, а также проводятся дальнейшие операции по формованию. В это время возрастает давление пара в форме до 0,04-0,06 мПа, в том числе и в свободном пространстве между гранулами. Возрастание давления должно достигнуть максимального значения и контролироваться с помощью манометров.
Во время формования гранулы разогреваются, дополнительно вспениваются и вспененные полностью занимают объем формы. Находящийся там пар проникает через стенки гранул и приводит к слипанию гранул между собой. Время формования блоков составляет 8-12 секунд.

Е. Выемка сформованных блоков. Сформированные блоки выталкиваются из формы при помощи установленного выталкивателя. Для исправного выполнения этой операции необходимо устранение причин прилипания гранул к стенкам формы, которое достигается путем нанесения средств против прилипания перед загрузкой форм. По мере эксплуатации наступает пассивность по отношению к прилипанию стенок форм и в дальнейшем можно избегать смазки.

Контрольно-измерительная аппаратура форм размещена на пульте управления. Кроме того, на линии подачи пара имеется регулирующий вентиль и манометр, а также вентиль на коллекторе конденсатора и отвода из формы. Во время приостановки работы следует прекратить подачу пара, а также сжатого воздуха и электроэнергии. Время пребывания сформованного блока в форме зависит от сырья и составляет 10-30 минут.

     7.1.4. Выдержка блоков по времени

Конечно, технологической операцией является выдержка сформованных блоков по времени, когда наступает проникновение воздуха в блоки, а также его сушение. Выдержку и сушение блоков следует производить при температуре 22-30°С в течение 8 часов.

     7.1.5. Разрезание блоков на плиты

Последним действием, которое производится над блоками, является процесс их преобразования в плиты. Он заключается в разрезании блоков при помощи разделительного провода. Разрезанию следует подвергать блоки, выдержанные по времени и высушенные. Разрезание блоков разогретым проводом возможно благодаря тому, что температура разогрева провода выше температуры плавления пенопласта и оставляет за собой литую поверхность, благодаря чему усиливается значение упругости материала. Разрезание блоков на плиты производится на оснащении, состоящем из подвижного стола и стальной рамы с натянутыми проводами. Благодаря легкой системе регулировки расстояния между проводами можно регулировать толщину разрезанных плит в соответствии с требованиями заказчика. Разрезанные плиты из пенопласта измеряют в соответствии с требованиями, принятыми на производстве, упаковываются или доставляются навалом через склад заказчику.

8. Стоки и отходы

  8.1. Технологические стоки

Стоки предназначены для стока пара, воды и конденсата из вспенивателей, форм и с места
расположения производственных мощностей. Единственная защита стока – это защита от механического занесения гранул.

  8.2. Отходы

Отходы, образующиеся в процессе производства блоков, а также механического разрезания блоков на плиты вместе с гранулами, рассыпанными во время транспортировки пневмотранспортом, возвращаются в процесс производства. Количество отходов, образующихся на различных этапах производства не должно превышать 6,5% и это значение составляет разницу между нетто произведенным и брутто примененным.   8.3. Испаряемые газы

Образующиеся в процессе производства газы составляют пар и пентан. Наибольшее количество пентана находится в отводах из впенивателей. Выхлоп убирается вытяжной вентиляцией в атмосферу, где он становится безопасным. На рабочих местах, где установлены вспениватели и имеется максимальная концентрация выхлопа, установленное оборудование должно обеспечивать достаточный отвод газов.
Вытяжное вентиляционное оборудование обеспечивает многократную замену воздуха в помещении и не допускает концентрацию пентана, угрожающую пожаром или взрывом.

9. Безопасность и гигиена труда

На всех стадиях производства пенополистирол не является токсичным и нет необходимости применять средства для вредного производства. В производственных помещениях, в которых имеется повышенная влажность (помещения вспенивателей и форм), пол следует выложить деревянным паркетом. Каждое место следует обеспечить общей инструкцией обслуживания, в которой определяется способ работы и соответствующие предписания, утвержденные службой безопасности труда, работы в соответствии с технологической инструкцией работы на данном оборудовании. Персонал к работе может быть допущен только после ознакомления с правилами технологии, эксплуатации, обслуживания и безопасности труда на данном оборудовании. Во время эксплуатации следует обратить внимание на следующие вопросы:
А. Оснащение рабочих мест общей инструкцией по обслуживанию Б. Подключить систему сигнализации и защиты от возрастания давления пара В. Проводить обслуживание системы трубопроводов пара и воздуха под давлением Г. Во время подачи пара в формы находиться за пультом управления за защитным экраном Д. Проверять состояние пневмотранспорта Е. Запретить курение в производственных и складских помещениях Ж. Проверять состояние вытяжного оборудования З. Не блокировать путей транспортирования и двери Во всех помещениях  следует поместить надписи о запрещении курения, гашения пожара водой
оборудования под напряжением, оборудовать помещения средствами пожаротушения. Во время ремонтных работ в качестве местного освещения применять лампы с напряжением 24В.

10. Обеспечение пожарной безопасности

Объект производства относится к третьей категории объектов по пожарной безопасности. Здание
относится к классу «С», причем помещение склада сырья должно быть класса «А» и иметь огнеупорные двери. Все помещения должны быть оборудованы гидрантами. Кроме того, все помещения должны быть
обеспечены средствами пожарного тушения в количестве не менее: углекислотные огнетушители (по два в каждом помещении), 2 углекислотных агрегата тушения (в помещении бункеров и выдержки блоков), 2 асбестовых тента (по 2 в каждом помещении).

11. Процесс двойного вспенивания гранул из пенополистирола.

Процесс двойного вспенивания гранул применяется для уменьшения расхода сырья, менее 14-15 кг/м3. Процесс заключается в том, что во время первого вспенивания, удельная плотность гранул насыпью находится в пределах 16-18 кг/м3, а после их высушивания проводится повторное вспенивание и удельный вес насыпью составляет 11-12 кг/м3. Гранулы после проведения процесса выдержки предназначаются для формирования изделий с плотностью 12-15 кг/м3. Процесс вспенивания можно проводить многократно и довести плотность до 5-7 кг/м3, однако формование изделий из таких интенсивно вспененных гранул затруднено, так как в них остается небольшое содержание порофора. Также изделия из него характеризуются невысокой стойкостью к механическим воздействиям, когда содержание полимера составляет 0,5-0,7 % от объема, а воздуха соответственно 99,3-99,5% объема. Процесс многократного вспенивания был запатентован еще в 1961 году.

   11.1. Теоретическое обоснование процесса двукратного вспенивания.

Из кинетической кривой вспенивания следует, что процесс проходит интенсивно в течение первых 2-3 минут и масса насыпанных гранул уменьшается с 550 до 25-30 кг/м3 или в 18-22 раза, соответственно увеличивается объем, а при более долгом вспенивании процесс затормаживается, даже может иметь место увеличение плотности гранул. Это связано с потерей порофора при вспенивании. Во время нагревания гранул до температуры вспенивания (около 100°С) находящийся в них порофор-пентан (химическая формула С5Н12, температура кипения – 36,5°С) превращается в пар. Его утечка невелика и для поддержания равновесия давления гранулы расширяются. Основные потери происходят по причине увеличения объема, а главное времени вспенивания. В процессе многократного вспенивания гранул порофор разрежается воздухом, проникающим в гранулы в процессе выдержки. Время двойного вспенивания почти совпадает со временем одинарного вспенивания, поэтому потери порофора одинаковы в обоих случаях. Во всех случаях вспенивания существенна роль пара. Он является дополнительным источником
вспенивания. Благодаря сильной диффузии он проникает в образующиеся микропоры  и приводит в соответствие давление в гранулах с внешним давлением.

   11.2. Процесс двойного вспенивания.

Технологический процесс двойного вспенивания выглядит следующим образом: на первом этапе
вспенивания, проводящейся в атмосфере водяного пара, надлежит довести удельный вес гранул до 16-18 кг/м3. Условиями получения такой интенсивности вспенивания являются соответствующий подбор скорости их дозирования, времени пребывания во вспенивателе или температуры вспенивания посредством использования смеси пара и воздуха. После первой стадии гранулы высушивают на месте в подвешенном состоянии при как можно более высокой температуре и выдерживают на месте. Расчеты по выдерживанию для 1 ступени: температура 15-25°С, время 3-8 часов. Высушенные гранулы повторно поступают во вспениватель и при помощи пара или смеси его с воздухом вспениваются до достижения удельного веса 11-12 кг/м3. Двукратно вспененные гранулы высушивают подобно 1 ступени и направляют в бункеры, в которых их выдерживают. Расчеты по выдерживанию для 2 ступени: температура 15-25°С, время 5-15 часов. После выдержки гранулы предназначаются для формирования блоков. Условия формирования блоков следует подбирать опытным путем, имея в виду повышенную деформируемость гранул при низком удельном весе на сжатие у сформированных блоков.

   11.3. Технология процесса и оснащение

Первое вспенивание Во время этого этапа гранулы должны достичь удельного веса насыпью в пределах 16-18 кг/м3. Для этих целей необходимо подобрать определенные параметры вспенивания. Этого можно достичь посредством:

• уменьшения уровня засыпания во вспениватель, что приводит, однако, к уменьшению
  производительности
• уменьшение количества подаваемого пара во вспениватель и тем самым уменьшение температуры во вспенивателе
• применение смеси пара и воздуха
• сокращение времени пребывания гранул во вспенивателе посредством увеличения скорости
  дозирования.

Последний вариант является наиболее приемлемым, потому что не уменьшает производительность вспенивателя. Чтобы количество подаваемого через шнек сырья стало меньше (при полном заполнении шнека) при максимальных оборотах надлежит увеличить количество оборотов шнека путем замены ременной передачи.

   11.4. Сушение гранул после первого вспенивания

Процесс сушки проводится в существующих сушилках. Не требуется ее специальная доработка для двойного вспенивания.

   11.5. Выдержка гранул после первого вспенивания

Несмотря на то, что гранулы после первого вспенивания имеют более высокий удельный вес, время выдержки гранул сокращается и составляет 3-8 часов. Как известно, время выдержки гранул меньшего диаметра меньше. Температуры выдержки составляют 15-25°С.    11.6. Второе вспенивание Процесс второго вспенивания проводится аналогично первому. Следует подобрать те же параметры:

• скорость дозирования
• температура во вспенивателе

Основными критериями оценки правильности работы вспенивателя является определяемый удельный вес гранул насыпью, а также отсутствие появления пыли по выходу из сушилки. В случае появления пыли из гранул, надлежит уменьшить температуру вспенивания (уменьшить
количество подаваемого пара или обогатить смесь воздухом) или увеличить скорость прохождения гранул (дозирование) через вспениватель путем увеличения оборотов подающего червякового шнека. Вспененные повторно гранулы, в связи с их малым удельным весом, более чувствительны к
механическим повреждениям во время их транспортировки. Поэтому следует уменьшить скорость
транспортировки путем изменения скорости работы вентилятора.

   11.7. Выдержка гранул после второго вспенивания

Из сушилки через инжектор гранулы направляются в существующие бункеры, где происходит процесс диффузии воздуха в образовавшиеся микропоры. Оптимальное время выдержки после второй ступени вспенивания составляет несколько часов в зависимости от размера гранул. Температура выдержки должна составлять, как и во время первой выдержки, в пределах 15-25°С. Время выдержки при одинаковом удельном весе зависит от размера гранул.

   11.8. Процесс формирования блоков

Процесс формирования блоков при двукратном вспенивании не сильно отличается от обычного
процесса. Также следует обеспечить продувку формы, наполненной гранулами. Давление пара во время этой операции должно быть в пределах 0,1-0,2 атмосфер, а время продувки как можно меньшим, в границах нескольких секунд. Расчеты продувки и дальнейшая подача пара должны обеспечивать равномерное нагревание гранул во всем рабочем объеме формы. Давление пара во время формования должно составлять 0,4-0,7 атмосфер в зависимости от качества гранул (удельного веса содержащегося полимера). Время формирования с учетом повышенной чувствительности к механическому воздействию не должно быть большим, потому что это приведет к осыпанию (появлению пыли) блоков, даже во время формирования и далее в процессе охлаждения. Общее время воздействия пара должно составлять 15-40 секунд, время охлаждения 5-10 минут, в
зависимости от температуры формования, а также давления пара, конструкции формы и ее герметичности. Данные должны определяться опытным путем с учетом качества сырья, а также удельного веса после второго вспенивания.

12. Описание и порядок эксплуатации вспенивателя, предназначенного для
ступенчатого вспенивания пенополистирола

    12.1. Описание и порядок эксплуатации

Вспениватель следует устанавливать на твердой ровной поверхности и выравнивать по длине и ширине при помощи уровня. Первой технологической операцией является вспенивание гранул. Процесс вспенивания возможен благодаря порофору, который содержится в гранулах. Во время вспенивания, производимого при помощи водяного пара, подаваемого во вспениватель при температуре 90-100°С (давление пара 0,1 мПа) в монолите полистирола возникает микропористая структура. Водяной пар, подаваемый во вспениватель, играет двойную роль: основную – нагревание и дополнительную – источника вспенивания (благодаря высокой скорости диффузии через стенки микропор), приводит к многократному (до 50 раз) увеличению объема гранул. Во время вспенивания гранулы перемешиваются при помощи механической мешалки с целью предотвращения их слипания. Водяной пар подается во вспениватель при помощи трубопровода к нижней его части. Во вспенивателе гранулы перемешиваются вертикальной мешалкой, состоящей из системы лопастей, предотвращающей слипание гранул. Увеличивающиеся в объеме гранулы перемещаются в верхнюю часть вспенивателя и опускаются через отверстие засыпания, размещенное в верхней части стенки вспенивателя. Из вспенивателя гранулы полистирола выпадают в сушилку. Поток теплого воздуха высушивает их и выдувает в горловину (инжектор) пневмотранспорта, который доставляет их в бункеры. Сушилка и транспортная часть приводится в действие теплым воздухом (более 50°С) при помощи
вентиляторов и обогревается паром. В целях возможного регулирования производительности и насыпного веса гранул, вспениватель
имеет: А. Возможность двукратного вспенивания, Б. Регулировку скорости оборотов шнековых дозаторов. Определение насыпного веса является обязанность обслуживающего персонала, который проводит внешний осмотр вспененных гранул. Контрольно-измерительное оборудование состоит из вентилей закрывания и манометра контрольного давления водяного пара на линии до вспенивателя, а также винта, регулирующего обороты червячной передачи.

12.2. Требования по безопасности труда

• вспениватель может обслуживаться только персоналом, ознакомленным с принципом его действия и устройством, а также с правилами безопасности труда
• обслуживающий персонал должен соблюдать общие правила безопасности труда, обязательные на предприятии
• рабочее место должно быть надлежащим образом освещено и быть чистым, а работник, обслуживающий вспениватель, должен работать в одежде и обуви, находящейся в надлежащем состоянии
• при манипуляциях с паровым вентилем руки должны быть одеты в рабочие рукавицы

Запрещается:

• открывание дверки главного сборника вспенивателя, а также выполнение внутреннего осмотра сборника во время работы мешалки
• включение двигателей привода при открытых защитных кожухах системы ременной передачи
• манипулирование рукой в контрольном лючке червячной передачи при работающем оборудовании.

   12.3. Порядок работ перед началом работы вспенивателя

Перед началом работы вспенивателя необходимо выполнить следующие действия:

1. Проверить герметичность системы подачи пара по трубопроводу при давлении 0,1 МПа.
2. Убедится в правильности подключения к электросети.
3. Проверить состояние защитного кожуха на ременной передаче.
4. Мусор, попавший в главный сборник, может повредить мешалку и сетку.
5. Мусор, попавший в сборник засыпания гранул, может повредить червячную передачу, подающую гранулы в главный сборник вспенивателя.

   12.4. Обслуживание во время работ

1. Тщательно закрыть дверки на главном сборнике вспенивателя.
2. Осторожно открыть паровой вентиль и нагреть главный сборник в течение 10-15 минут.
3. Наполнить главный сборник гранулами при помощи червячной передачи. Во время работы сборник (первая ступень вспенивания) должен заполняться автоматически.

3а. Для заполнения во второй ступени вспенивания наполнить бункер второй ступени вспенивания
гранулами, прошедшими через первую ступень при помощи червячной передачи большего диаметра. Бункер второй ступени заполняет себя при помощи вентилятора.

1. Включить двигатель мешалки в главном сборнике.
2. Включить червячную передачу, подающую гранулы в главный сборник.
3. Включить пневмотранспорт, а также сушилку.
4. Следить за текущей работой вспенивателя.

   12.5. Обслуживание по окончании работ

1. Выключить червячную передачу.
2. Выключить червячную передачу по опорожнении засыпного сборника.
3. Перекрыть подачу пара во вспениватель и подать сжатый воздух в целях охлаждения
   сборника.
4. Выключить двигатель привода мешалки в главном сборнике по охлаждении (примерно через 60 минут).
5. Выключить вентилятор, а также сушилку.
6. Выключить подачу электроэнергии главным рубильником.

Каждая остановка вспенивателя требует:

1. Остановка червячного дозатора.
2. Отключение подачи пара.
3. Отключение механической мешалки по охлаждении.
4. Опорожнение вспенивателя от вспененных гранул через дверки во вспенивателе.

   12.6. Порядок действий при аварии (выключение электроэнергии, остановка
мешалки)

Требует немедленного отключения подачи пара и включения подачи сжатого воздуха с целью
охлаждения гранул. Невыполнение этих правил может привести к слипанию гранул, находящихся внутри в агломерат, что может повредить оборудование привода вспенивателя. Возобновление работы вспенивателя после аварийной остановки может производиться после опорожнения находящихся внутри гранул и осмотра вспенивателя

Технология производства пенопласта (пенополистирола) — ООО «ПК ВикРус»

Содержание:

1. Предварительное вспенивание гранул.
2. Кондиционирование предварительно вспененных гранул.
3. Формование пенополистирольных блоков.
4. Кондиционирование пенополистирольных блоков.
5. Разрезание пенополистирольных блоков на плиты.
6. Использование пенополистирольных отходов.

1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ВСПЕНИВАНИЕ

1.1. Краткая характеристика сырья

В качестве сырья используется вспениваемый самозатухающий полистирол, содержащий 5-6% смеси пентана и изопентана, являющейся вспенивающим фактором. Эта смесь содержится в гранулах полистирола в растворенном виде.

Сырье имеет вид гранул, получаемых путем суспензионной полимеризации стирола. Оно содержит вещество, снижающее горючесть -антипирен.

После подогрева до температуры 90-100°С, под действием улетучивающегося пентана гранулы увеличивают свой объем (процесс вспенивания) примерно в 30-65 раз. В промышленной практике для вспенивания полистирола используется водяной пар, который проникает также внутрь гранул и способствует действию пентана.

Международное обозначение вспениваемого полистирола: EPS самозатухающий FS.

Хранение:

Хранить исключительно в заводской, плотно закрытой таре или контейнерах, установленных в проветриваемых помещениях или под навесом, далеко от источников тепла и огня. Рекомендуется хранить сырье при температуре, не превышающей 20°С.

Продукт, хранимый при рекомендуемой температуре, следует использовать не позднее 3-6 месяцев с даты исследования продукта, указанной в сертификате качества. Продукт из частично опорожненной или поврежденной тары следует использовать немедленно.

В производственных помещениях можно хранить сырье в количестве, не превышающем его среднесуточный расход.

1.2. Переработка вспениваемого полистирола .

Окончательная плотность готового продукта определена уже на этапе предварительного вспенивания.

Важным показателем является контроль давления при процессе вспенивания, для непрерывных предвспенивателей 0,015-0,03 МПа, для циклических 0,015-0,02 МПа.

Во вспенивателе два способа изменения мнимой плотности продукта:

• путем изменения количества подаваемого сырья;
• путем изменения уровня вспениваемого материала в рабочей камере;

Первый и второй способ оказывают влияние на время нахождения вспениваемого материала в рабочей камере. Третий способ влияет на температуру в камере.

Влияние времени нахождения сырья во вспенивателе на мнимую плотность продукта представлено на рис.1.2.

Если время нахождения сырья во вспенивателе слишком продолжительно, то гранулы начинают усаживаться и плотность растет; при слишком высокой температуре вспененные гранулы могут образовать комки. Оба эти явления могут происходить одновременно. И оказывать непосредственное влияние на качество конечного продукта.

Плотность

Продолжительность предварительного вспенивания

Рис.1.2. Зависимость между мнимой плотностью и продолжительностью вспенивания

С целью получения низкой плотности (< 12 кг/м³) применяют двухступенчатое вспенивание. Двухступенчатое вспенивание проводят с помощью того же самого оборудования, которое используется для одноступенчатого вспенивания, с подачей предварительно вспененного сырья через систему вторичного вспенивания.

С целью достижения оптимальных результатов вспенивания гранулы перед вспениванием второй ступени должны быть насыщены воздухом (процесс кондиционирования).

Предварительно вспененные гранулы поступают в сушилку с кипящим слоем, в которой теплый воздух (темп. примерно 30-40°С) проходит через перфорированное днище сушилки, сушит и продвигает гранулы в направлении выгрузочного вентилятора.

Воздушная струя должна распределяться таким образом, чтобы процесс сушки и перемещения гранул протекал равномерно по всей длине сушилки (регулировка осуществляется с помощью заслонок в воздушных камерах сушилки).

Одним из чрезвычайно важных факторов, оказывающих влияние на вспенивание полистирола, является продолжительность хранения сырья. Чем старше сырье, тем продолжительнее вспенивание и тем труднее достичь требуемой мнимой плотности вспененных гранул. Поэтому срок хранения сырья в герметичной упаковке ограничен до шести месяцев.

1.3. Техническое оснащение узла предварительного вспенивания

a) вспениватель ВП-03

b) система вторичного вспенивания СВВ-1

c) поточная сушилка гранул СС-106

d) выгрузочный вентилятор ВПВ-2,5

2. КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ВСПЕНЕННЫХ ГРАНУЛ

2.1. Основы процесса кондиционирования гранул

В ходе кондиционирования воздух проникает внутрь вспененных гранул вследствие образовавшегося в них вакуума, а из вспененных гранул в атмосферу выпускается влага в виде пара и пентан, не прореагировавшие остатки процесса полимеризации сырья. Указанный газообмен возможен благодаря газопроницаемости полистироловых оболочек.

Рис.2.1. Гранулы вспениваемого полистирола в процессе кондиционирования

Скорость диффузии воздуха внутрь гранул обусловлена, главным образом, мнимой плотностью, температурой окружающей среды и размером гранул. Целью удаления влаги с поверхности гранул в сушилке с кипящим слоем является получение 100% мнимой поверхности, через которую осуществляется газообмен.

Скорость испарения пентана также зависит от плотности, температуры окружающей среды и размера гранул. Из крупных гранул пентан испаряется медленнее, чем из гранул малого диаметра, что обусловлено соотношением между поверхностью гранулы и ее массой.

2.2. Техническое оснащение узла кондиционирования гранул

Силосы, используемые для кондиционирования вспененных гранул, изготовляются в виде легкой металлической конструкции стеллажного типа с контейнерами из ткани, пропускающей воздух.

При перемещении вспененных гранул с помощью струи воздуха, на поверхности гранул накапливаются сильные электростатические заряды. Поэтому чрезвычайно важно тщательно заземлить все металлические элементы силосов, транспортных трубопроводов и остального оборудования.

2.3. Параметры кондиционирования гранул

Температура окружающей среды в цехе кондиционирования гранул не должна быть ниже 15°С, при более низкой температуре продолжительность кондиционирования увеличивается. В летний период, при температуре свыше 20°С время кондиционирования сокращают, а при более низких температурах — продлевают.

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.

3. ФОРМОВАНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛЬНЫХ БЛОКОВ

3.1. Характеристика процесса формования

При выработке блоков вспененные гранулы свободно засыпают в камеру формы до ее полного наполнения. Затем в форму подают насыщенный сухой водяной пар под давлением 0,2-0,4 МПа, что приводит к дальнейшему увеличению объема гранул. В связи с тем, что гранулы находятся в закрытой камере, сначала заполняется свободное пространство между ними, а затем гранулы сцепляются друг с другом.

1) наполнение 2) продувание 3) запаривание 4) охлаждение 5) расформовка

Важным фактором при запаривании блока является подача в камеру в свободное пространство между гранулами соответствующего количества пара в кратчайшее время. Для этого необходима соответствующая вентиляция (продувание), целью которой является удаление воздуха перед началом процесса запаривания. Недостаточная продолжительность продувания приводит к неоднородной плотности и плохому спеканию блока.

Важно также поддерживать постоянную высокую температуру формы, в противном случае значительно растет расход пара (рис.3.1.3) и пар становится мокрым, что снижает качество сцепления гранул.

3.2. Техническое оснащение узла формования

a) блок форма УЦИП 1030.

b) установка вакуумирования ВУ-3,3 с аккумулятором вакуума АВ-1.

c) система вакуумной загрузки и охлаждения блоков.

d) компрессорная установка СБ4/Ф-500

e) аккумулятор пара ПН-5000

f) котел паровой

4. КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ БЛОКОВ

4.1. Краткая характеристика процесса кондиционирования блоков

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.

В процессе кондиционирования блоков очень важную роль играет очередность их использования, соответствующая очередности формования, то есть при отборе блоков для разрезания следует начинать с самых «старых».

5. РАЗРЕЗАНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛОВЫХ БЛОКОВ НА ПЛИТЫ

5.1. Характеристика процесса резки пенополистирола

Разрезание блоков осуществляется с помощью реостатной проволоки, нагретой до соответсвующей температуры.

Все отходы подаются в измельчитель, откуда в измельченном виде пневматически транспортируются на вторичное использование.

5.2. Требования по качеству

Внешний вид

Окраска пенополистироловых плит должна быть такой же, как окраска предварительно вспененных гранул полистирола.

Необходимо проводить выборочную проверку плит — по крайней мере 2 шт. на длине каждого блока.

Если плиты отвечают предъявляемым требованиям, то после укладки в стопки они направляются на упаковку.

Если отклонение от требуемых размеров превышает допустимую величину, то следует еще раз проверить по одной плите на всей длине блока, определить причину, произвести соответствующую корректировку промежутков между отрезками реостатной проволоки.

Проверить таким же образом размеры плит, полученных в результате разрезания следующего блока.

Плиты, которые не отвечают предъявляемым требованиям, направляются на вторичное использование.

6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛЬНЫХ ОТХОДОВ

Отходы используется вторично в производстве блоков.

6.1. Техническое оснащение узла

a) дробилка пенополистирольных отходов

b) технологический силос

6.2. Система измельчения

Устройство предназначено для измельчения пенополистироловых отходов, в результате чего получают крошку, используемую в качестве добавки к гранулам полистирола при производстве пенополистироловых блоков. Размеры получаемой таким образом крошки составляют до 15 мм.

Интересно? Оставьте закладку, что бы вернуться сюда позже!

Вспенивание — полистирол — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Вспенивание — полистирол

Cтраница 1

Вспенивание полистирола происходит за счет его размягчения и перехода газообразователя ( изопентана), находящегося в полистироле в жидком виде, в газообразное состояние. Процесс этот начинается при температуре 28 С и выше.  [2]

Пенополистирол получают путем вспенивания полистирола с газо-образователями. Пенополистирол марок ПС-1 и ПС-4 получают прессовым методом, марок ПСБ-С и ПСБ — беспрессовым методом в виде плит, а марок ПСБ-С — для теплоизоляции труб в виде скорлуп длиной 1 м, толщиной 40 — 50 мм и внутренним диаметром 65 — 385 мм. Пенополиуретан ( ППУ) — продукт сложных реакций, протекающих при смешивании простых и сложных полиэфиров и изоцианатов в присутствии катализаторов, эмульгаторов, вспенивающих агентов.  [3]

В настоящее время вспенивание полистирола в горячей воде проводят обычно лишь на небольших предприятиях.  [5]

Разработаны различные аппараты для вспенивания полистирола с помощью горячей воды, пара, горячего воздуха.  [7]

Может быть использован для вспенивания полистирола, модифицированных силиконами фенопластов ( поливинилхлорида, поли-винилиденхлорида, полиолефинов, полиуретана, поливинилового спирта, поливинилбутираля, сополимера акрилонитрила с бутадиеном, сополимеров винилхлорида, полисилоксана, сополимера акрилонитрила с бутадиеном и стиролом, полиизоцианатов, поливинил-ацетата, полиэпоксидов, полиамидов, поливинилкарбазола, полиэфиров.  [8]

Чтобы правильно выбрать температурные режимы вспенивания полистирола и поливинилхлорида, необходимо определить температурные переходы этих термопластов.  [9]

Полукольцо ТрККП состоит из полукольца удлиненного кумулятивного заряда ( УКЗ), закрепленного на нем узла инициирования и защитной оболочки из пенополистирола, получаемого вспениванием полистирола марки ПСБ или ПСБ-С.  [10]

Большая часть хладонов применяется в производстве пенополиуретанов. Хладон-11 и хладон-113 применяются для вспенивания полистирола, хладон-114 и хладон-12 используют для вспенивания полистирола и полиэтилена. Широкое применение хладонов объясняется их негорючестью, малой токсичностью, низкими коэффициентами диффузии и теплопроводности.  [12]

Большая часть хладонов применяется в производстве пенополиуретанов. Хладон-11 и хладон-113 применяются для вспенивания полистирола, хладон-114 и хладон-12 используют для вспенивания полистирола и полиэтилена. Широкое применение хладонов объясняется их негорючестью, малой токсичностью, низкими коэффициентами диффузии и теплопроводности.  [13]

Затем форполимер сливают в автоклав 3 и перемешивают с загруженным ранее водным раствором стабилизатора. В автоклав также добавляют новую порцию раствора инициатора в стироле и изопентан, служащий газообразовате-лем при вспенивании полистирола. Готовую суспензию полимера сливают через сито 4 в промежуточную емкость 5, разбавляют водой и переводят на центрифугу 6, где происходят отжим и промывка полимера.  [15]

Страницы:      1    2

как его делают, метод вспенивания гранул полистирола

Пенопласт, или пенополистирол, – экологически чистый, практически безвредный материал. Одноразовую посуду и различные виды упаковки для длительного хранения продуктов изготавливают именно из пенополистирола. Пенопласт – один из самых качественных теплоизолирующих материалов. По соотношению цены и качества этот материал лучше прочих строительных изоляционных материалов.

Производство пенопласта.

Толщина стен, в равной степени препятствующих потерям тепла, будет разной у разных материалов. Например, толщина стены из железобетона должна быть 430 см, из кирпича – 220 см, из минеральной ваты – 20 см, а из полистирольного пенопласта – 15 см. Используя пенопласт, можно уменьшить конструктивную толщину перегородок и увеличить общую полезную площадь внутреннего помещения.

Производство пенопласта.

Использование пенопласта в строительстве позволит уменьшить затраты на отопление. Технические характеристики пенополистирола стабильны во времени, он влагостойкий и сохраняет свои параметры при пониженных температурах. У пенопласта высокая прочность к механическим воздействиям. Что немаловажно, он устойчив к возгоранию и имеет первую степень огнестойкости.

При горении пенопласт разлагается на воду и углекислый газ, а они, в свою очередь, не позволяют пламени распространиться. Влагостойкость этого материала позволяет использовать его для утепления цокольных этажей, стен подвалов, фундаментов и других подземных элементов зданий. Пенополистирол не создает питательную среду для бактерий и грибков, не выделяет растворяющихся в воде веществ и не разлагается. Какова же технология производства пенопласта?

Методы изготовления пенопласта

Упрощенная технологическая схема производства плит из пенополистирола: 1. Предвспениватель. 2. Бункер промежуточной выдержки вспененных гранул. 3. Бункер вторичного сырья. 4. Вентилятор системы пневмотранспорта. 5. Мельница-дробилка вторичного сырья. 6. Дозатор-смеситель. 7. Блок-форма. 8. Гидростанция с постом управления. 9. Резательный стол. 10. Склад готовой продукции.

Первый метод изготовления пенопласта был разработан в 1951 году германской фирмой «BASF». Простота аппаратурного обеспечения и технологической схемы позволила методу распространиться во всех развитых странах мира. Из отдельных вспененных гранул можно изготовить модели довольно сложной конфигурации, из большого блока этого сделать невозможно.

Раздельные гранулы можно вспенить в 6-7 раз быстрее, чем большой блок; при вспенивании цельного блока полистирола слои на поверхности подвержены воздействию тепла более продолжительное время, чем внутренние слои, что может привести к разрыву стенок ячеек и нарушению структуры поверхностных слоев материала.

Сырьем для изготовления пенопласта является полистирол в виде суспензии. Суспензионный полистирол еще называют бисерным. Его получают методом полимеризации стирола с добавлением изопентана. Сейчас выпускают суспензионный полистирол с пониженным уровнем горючести, иначе говоря, затухающий самостоятельно.

Горючесть полистирола, и, как следствие, пенопласта снижается введением в его состав антипирена или тетрабромпараксилола. Основные свойства гранул пенополистирола определяются весом молекул и содержанием в них стирола, не вступившего в реакцию полимеризации. Метрический состав гранул и влияет на объемный вес материала. Полистирол, применяемый для вспенивания, должен соответствовать республиканским техническим условиям 6-05-959 и 6-05-1019 от 1966 года.

Схема процесса производства пенополистирольных плит.

Величина гранул у суспензионного полистирола техническими условиями определена в пределах от 0,6 мм до 3,2 мм. Молекулярный вес полистирола должен быть от 35000 до 45000. При большем молекулярном весе гранулы недостаточно вспениваются от повышенной температуры размягчения, а при меньшем весе – слипаются на стадии предварительного вспенивания.

Суть процесса изготовления пенопласта состоит в том, что при нагреве выше 80°С полистирол из стеклообразного состояния переходит в текуче-вязкое состояние. А изопентан, в свою очередь, при температуре выше 30°С вскипает и вспенивает гранулу полистирола.

Такая технология производства пенополистирола возможна благодаря способности гранул полистирола свариваться между собой при воздействии относительно небольших температур (до 100°С) и воды.

Технология производства пенополистирола состоит из таких операций:

• предварительное или первичное вспенивание гранул;
• при необходимости сушка ранее вспененных гранул;
• выдержка и последующее формование, спекание изделий;
• охлаждение формованных изделий и блоков;
• резка на изделия или блоки необходимых размеров;

Основная особенность данной технологии изготовления пенополистирола – это то, что вспенивание гранул состоит из 2-х стадий.

Вернуться к оглавлению

Стадия первичного вспенивания

Схема получения карбамидного пенопласта усиленного.

На стадии первичного вспенивания в гранулах появляются ячейки, равномерно распределенные и заполненные парами, они имеют форму многогранников. Толщина стенки ячейки не более 0,005 мм. Размер ячеек около 0,15 мм. Молекулы полистирола в стенках ячеек находятся в строго ориентированном состоянии, и это повышает устойчивость вспененных гранул. Процесс первичного вспенивания довольно трудоемкий. Необходимо обеспечить абсолютное заполнение объема формы, чтобы пенопласт обладал определенным объемным весом. Это зависит от продолжительности вспенивания, температуры процесса, гранулометрического состава и молекулярного веса.

Гранулы полистирола, из которого делают пенопласт, имеют плотность 500-550 кг/м³. После предварительного вспенивания их плотность составляет 15-50 кг/м³. Каждая партия полистирола вспенивается при определенной оптимальной температуре. Оптимальная температура устанавливается для баланса внешнего давления и давления внутри гранул. Увеличение времени вспенивания приводит к увеличению объемного веса, созданию пористой структуры и, как следствие, разрушению гранул.

Оборудование для производства пенопласта.

Расширение гранул происходит только в начале стадии первичного вспенивания, а затем диффузия паров воды оказывает большее влияние. Водяные пары проникают через стенки гранул полистирола. При значительном повышении температуры проницаемость стенок гранул несколько снижается, но остается значительной. В сравнении с диффузией паров проникновение паров в середину ячеек довольно интенсивно.

Предварительное вспенивание проводится с целью снижения количества изопентана, вводимого в состав полистирола. Для того чтобы создать необходимое давление газа и получить изделие с объемным весом в 25-30 кг/м³, нужно 12-15% изопентана. Однако в гранулах полистирола изопентана содержится всего 4,5-5%. При формовании пенопласта нужное давление достигается путем выдерживания сухих гранул. Атмосферный воздух после предварительного вспенивания засасывается внутрь гранул, где образовался вакуум при конденсации.

Предварительное вспенивание проводят с помощью пара, горячей воды или токов высокой частоты. Полистирол нагревают до температуры 100-120°С. Объем гранул при этом увеличивается в 40-50 раз. Зависит это от свойств исходного материала. Для этой процедуры используют различные вспениватели гранул пенополистирола непрерывного или периодического действия.

Схема подключения вакуумного насоса.

При небольших объемах производства рационально использовать вспениватели периодического действия, со средой воздействия в виде воды или пара. В случае вспенивания посредством горячего воздуха нет необходимости сушить и выдерживать гранулы. Однако снижение коэффициента теплопередачи сказывается на эффективности и приводит с неравномерному вспениванию отдельных гранул.

При производстве пенополистирола в больших объемах выгоднее использовать водяной пар. В этом случае можно автоматизировать предварительное вспенивание. Гранулы увлажнятся незначительно, отпадет необходимость сушки. В настоящее время такой метод наиболее распространен. При помощи токов высокой частоты этот процесс значительно ускоряется.

Вернуться к оглавлению

Формование изделия

Технологическая схема производства теплоизоляционных плит из полистирольного пенопласта.

Для того чтобы осуществить формование, необходимо наполнить форму гранулами на 65-70% объема. При повторном нагревании полистирол снова размягчится и станет вязким и текучим. В ячейках гранул создастся избыточное давление паров, воды и воздуха. Результатом этого будет их увеличение. Гранулы пенополистирола уплотняются, деформируются и превращаются в многогранники.

В тех местах, где они соприкасаются, происходит сваривание и образуется прочное монолитное изделие. В процессе вторичного вспенивания на все стенки формы оказывается определенное давление. Величина этого давления напрямую зависит от плотности пенопласта. При достижении максимального давления фиксируется момент окончательного формования. Своевременная остановка процесса формования сильно влияет на качество пенополистирола.

Если затянуть процесс формования, ячейки гранул могут разрушиться и возникнут усадочные явления. В случае преждевременного окончания процесса вторичного вспенивания гранулы плохо сплавляются, ввиду недостаточного нагрева. И в первом, и во втором случае, это скажется на механических показателях и качестве изделия.

Вернуться к оглавлению

Окончательная доработка изделий

Технологическая схема производства листового пенополистирола.

По окончании процесса вторичного вспенивания и после охлаждения пенопласта в ячейках гранул создается вакуум. Пенопласт сопротивляется разнице давлений до той поры, пока воздух не наполнит ячейки. Изделие охлаждают до температуры 40-45°С прямо в формах и лишь потом извлекают. Влага, втянутая вакуумом внутрь гранул, повышает вес изделия и его теплопроводность. Поэтому изделия рекомендуется подсушить.

Если необходимо получить изделие с плотностью более 10 кг/м³, достаточно одной стадии вспенивания полистирола. Давления воды и паров изопентана будет достаточно для того, чтобы материал заполнил весь объем формы. Материал уплотнится и произойдет его склеивание.

В технологии производства пенополистирола предусмотрена тепловая обработка суспензионного полистирола на 2-х стадиях или двукратное вспенивание. На различных предприятиях производство организовано по-разному, что обусловлено различиями оборудования. Различие в выборе оборудования объясняется конфигурацией изготавливаемых изделий и их плотностью. Зачастую пенопласт изготавливают непосредственно внутри строительных конструкций.

Основными достоинствами пенопласта являются: легкость крепления к различным поверхностям, простота механической обработки, склеивание с прочими строительными материалами, возможность обработки ножом или ручной пилой. Также он легко формуется в различные сложные формы. Одна из основных характеристик пенопласта – низкая стоимость материала.

Полистирол (06, PS, ПС) – РазДельный Сбор — сайт справочник

Полистирол — продукт полимеризации стирола, термопластичный полимер линейной структуры. Полистирол является одним из конечных продуктов переработки углеродного сырья — нефти и природного газа.

Особенности полистрола:

Из-за разнообразия тары из полипропилена и её схожести с тарой из полистирола заготовители сырья неохотно берут эти два вида пластика на переработку. К тому же сначала надо собрать достаточно большой объём пластика (несколько тонн), а после этого отправить на завод по переработке. К тому же, вспененный полистирол (часто называемый пенопластом) очень мало весит и занимает большой объём, плохо прессуется, поэтому в масштабах небольших пунктов приёма очень не рентабелен, хотя и перерабатывается.

!!! Важно отметить, что вспененный (поддоны из-под фруктов, упаковочный пенопласт) и твёрдый (тара, крышки) полистирол хотя и имеют одинаковую маркировку – «06», перерабатываются разными методами, поэтому собираются отдельно. 

Миф: в России не перерабатывают полипропилен и полистирол (05 и 06)

Существует мнение, что пластик 05 и 06 переработать нельзя. Это не так.

В России есть технологии и предприятия, перерабатывающие сложные виды пластика, просто вся эта отрасль работает на отходах производств, складов, магазинов, то есть с большими объёмами одинакового вида отходов.
Пластиковые отходы от физических лиц разнообразны (блистеры, игрушки, карточки, различные ёмкости, строительные отрезки и т.п.) Даже если они вручную рассортированы, нет гарантии, что всё будет точно нужного вида пластика. Если будет засор в виде пластика другого вида, то это может испортить партию и даже оборудование.

Поэтому обычному человеку так сложно сдать некоторые виды пластика.

Также есть технологии переработки смеси пластиков в стройматериалы (были представлены на выставке в Крокус Экспо). Есть много небольших перерабатывающих линий по стране, которые делают плитку, черепицу и прочее из смеси пластика, главное чтобы без ПВХ (03).

Чистое сырьё по возможности сжимайте, снимайте термоусадочную плёнку.

К сожалению, практически все пункты приёма в Московском регионе остановили приём пенопласта из-за сложностей у переработчиков.

• Белый пенопласт (как от упаковки техники) можно сдать на акциях проекта “РеУтилизация” либо посредством их Экотакси.

В контейнеры “РеУтилизации” пенопласт сдать нельзя! Вспененные подложки также не принимаются!

Ранее Собиратор, Эколайн и МКМ-Логистика принимали и передавали на переработку вспененные подложки, но из-за трудностей с поиском переработчика в декабре 2020 остановили сбор. 

Пожалуйста, старайтесь избегать покупок продуктов в такой упаковке!

🌍  Найти куда сдавать вторсырьё в вашем городе удобнее на нашей карте экологических движений России и СНГ

⁉ Если у вас есть дополнительная полезная информация для этой страницы — напишите нам на почту [email protected]

Этот сайт — уникальный в России справочник о раздельном сборе, поддерживаемый волонтёрами и редактором движения «РазДельный Сбор». Нам нужна ваша поддержка!

34 988

Технология производства экструзионного пенополистирола

На сегодняшний день образовался довольно большой спрос на эсктрузионный вспененный полистирол в связи с развитием строительства как частного, так и коммерческого. Вспененный полистирол обладает лучшими потребительскими свойствами по сравнению с обычным пенопластом, обладает практически нулевым влагопоглощением, повышенной жесткостью.

В зависимости от технологии производства вспененный полистирол бывает следующих типов:

• прессовый пенополистирол
• EPS — безпрессовый пенополистирол ПСБ
• XPS — экструзионный пенополистирол

От этого зависит и цена на пенополистирол.

Производить вспененный экструзионный полистирол стали довольно давно, поначалу вспенивание производилось с помощью жестких фреонов, затем применяли смесь жестких и мягких фреонов, затем перешли к применению только мягких фреонов. После того как было доказано что фреоны способствуют разрушению озонового слоя вместо фреонов стали применять вспенивание с помощью CO₂ .

Для вспенивания применяются смеси полистирола общего назначения и впс (вспенивающийся полистирол), также добавляют пигменты или красители, нуклеаторы, антипирены. Применяемые добавки зависят от необходимых требований к готовому изделию.

Вспенивание происходит методом свободного вспенивания через плоскощевую фильеру, затем полученное полотно проходит через безвакуумный калибратор состоящий из двух охлаждаемых пластин или через охлаждаемые формующие валки. При применении охлаждаемых пластин на них крепится тонкий лист фторопласта для уменьшения трения между вспенивающимся листом и металлом пластин. Калибратор стали применять относительно недавно, а раньше применялись охлаждаемые формующие валки. После предварительного охлаждения и формовки полотно проходит через тянущее устройство.

После тянущего устройства для полотна даётся пространство для окончательного воздушного охлаждения, обычно это растояние составляет от 10м до 20м, за время прохождения этого расстояния полотно практически полностью остывает и завершается процесс вспенивания, изделие стабилизируется и готово для обработки поверхностей.

Поверхность полотна обрезается, как с боков, так и сверху-снизу, т.е полотно получается правильной геометрической формы, после чего оно нарезается на листы заданной длины.

Обрезанные кромки дробятся, гранулируются и заново перерабатываются в изделие.

При высокой производительности линии применяется дополнительное устройство для охлаждения листов перед упаковкой. Это устройство представляет собой автоматический укладчик карусельного типа, который берет листы с одного конвейера и перекладывает их на другой конвейер, за время перекладывания листа, он успевает почти полностью остыть и стабилизироваться и соответствено лист становится готовым к упаковке. Время нахождения листа на устройстве дополнительного охлаждения составляет от 60сек.

Далее листы складываются в стопы и упаковываются в пленку стретч или стретч-худ.

При экструзии используются два одношнековых экструдера, первый  используется для расплавления и перемешивания сырья, а второй как насос расплава, также во втором экструдере происходит полное разложение вспенивающих добавок входящих в состав впс. Также возможны варианты применения шестеренчатых насосов расплава, но они как правило применяются на линиях малой производительности.

Что такое EPS — AMEPS

Полистирол — один из наиболее широко используемых видов пластика. Это полимер, изготовленный из мономера стирола, жидкого углеводорода, который в промышленных масштабах производится из нефти в химической промышленности. Полистирол — это термопластическое вещество, оно плавится при нагревании и снова становится твердым при охлаждении.

Полистирол чаще всего встречается в трех формах. Жесткий полистирол (PS), пенополистирол (EPS) и экструдированный полистирол (XPS).

Жесткий полистирол находит множество применений, включая одноразовые столовые приборы, футляры для компакт-дисков, оболочки для видео / кассет, компоненты для пластмассовых игрушек, а также некоторые контейнеры для маргарина и йогурта.Экструдированный пенополистирол обладает хорошими изоляционными свойствами, что делает его важным неструктурным строительным материалом. XPS продается под торговой маркой Styrofoam компанией Dow Chemical, однако этот термин часто используется неофициально для других продуктов из пенополистирола.

Как производить пену?

Пенополистирол / EPS:

Это пена PS, в которой в качестве вспенивающего агента используется газообразный пентан (C5h22). В процессе производства материала, называемого «полимеризацией», гранулы полистирольной смолы пропитываются вспенивающим агентом.Процессы производства пенополистирола начинаются в процессе предварительного расширения, когда шарик пенополистирола расширяется за счет тепла пара, как правило, в 50-кратном объеме. Следующим этапом процесса является процесс формования, при котором шарик вспененного пенопласта снова нагревается паром, а затем расширяется, пока не сплавляется вместе, образуя пенные продукты.

Есть в основном 2 типа формовочных машин для пенополистирола;

• Формовочная машина для производства изделий из пенопласта различной формы в соответствии с формами, таких как морозильная камера, шлем и упаковочная пена.
• Машина для формования блоков, которая производит пенопласт и листовой пенопласт. Шарик вспененного пенополистирола содержит 98% воздуха на единицу объема, только 2% — пластик. Это делает пенополистирол очень легким, имеет низкую теплопроводность, потому что воздух является лучшей изоляцией, имеет высокую прочность на сжатие и отличную амортизацию. Эти свойства делают EPS идеальным материалом для упаковки и строительства.

Полистирольная бумага (PSP):

Это пенопласт, который производится методом экструзии как другой пластик.Процесс производства начинается с того, что гранулы полистирольной смолы помещаются в экструдер, который нагревается электрическим током. Процесс вспенивания происходит в конце экструдера, где вспенивающий агент, газ бутан (C4h20) реагирует с расплавом пластика, а затем становится пеной. Расплавленный пенополистирол затем растягивается в виде листа, а затем раскатывается в виде бумажного рулона, поэтому он широко известен как «полистирольная бумага». Лист пенополистирола или полистирольная бумага могут быть изготовлены любой формы в зависимости от формы с помощью процесса термического формования, такого как лоток для пищевых продуктов, чашки, дужка и коробка для пищевых продуктов.

В пенополистироле нет ХФУ

И EPS, и PSP содержат 95-98% воздуха, еще 2-5% — полистирол, который является чистым углеводородом. CFC — это хлорфторуглероды, которые по своей химической структуре полностью отличаются от полистирола. CFC имеет очень низкую температуру выдувания и его трудно поддерживать в шариках из пенополистирола. Поэтому в производстве пенополистирола никогда не используются CFC. Вспенивающий агент, используемый с момента, когда компания BASF впервые представила пенополистирол в 1952 году, представляет собой газообразный пентан, который не содержит атомов хлора в отличие от CFC.PSP Foam вначале использовала CFC в качестве вспенивателя. В последние два десятилетия ХФУ постепенно выводятся из производства пластмасс и холодильников. Формовщики PSP в Таиланде уже используют бутан (C4h20) в качестве вспенивателя за последние 15 лет. Бутан — это газ, который мы используем дома для приготовления пищи. Вспенивающие агенты, которые используются при производстве пенополистирола, — это пентан и бутан, которые являются чистыми углеводородами, как полистирол. Они принадлежат к тому же химическому семейству, к парафиновому ряду, что и метан, этан и пропан.

Как обращаться с отходами пенополистирола

Помимо переработки путем плавления и уплотнения, существует множество следующих способов обращения с отходами пенополистирола:

• Растолочь до мелких частиц и смешать с почвой. Пенные отходы улучшат вентиляцию почвы, органические вещества в почве станут легче перегноя.
• Смешивание дробленого валика с цементом для уменьшения веса и улучшения изоляционных свойств.
• Горение при 1000 C с достаточным притоком воздуха для выработки тепла.Для сжигания EPS не требуется никакого дополнительного топлива, фактически EPS может заменить топливо, обычно необходимое для сжигания, 1 кг EPS позволяет сэкономить 1 кг = 1,2 — 1,4 литра мазута.

Переработка ПС:

Так как пенополистирол и пенополистирол сделаны из полистирола, который является термопластичным, поэтому при переработке он снова станет полистиролом. Члены AMEPS перерабатывают пенополистирол и пенополистирол, сначала измельчая его на мелкие частицы, а затем расплавляя или уплотняя их. Плавление может осуществляться с помощью нагретых валков, дисковых или шнековых экструдеров, где измельченные отходы обычно нагреваются с помощью электроэнергии в течение некоторого времени выше температуры плавления.Уплотнение можно производить с помощью роторных уплотнителей, в которых давление и сила трения создают тепло ниже температуры плавления, чтобы размягчить отходы доизмельчения всего за несколько секунд. Этот метод еще называют «агломерацией».

ПС из вторичного пенопласта будет производиться из различных видов пластмассовых изделий, например: видео и магнитофонная кассета и линейка. Другой способ повторного использования пенополистирола — это смешать измельченные шарики с новым расширенным шариком для повторного производства в процессе формования.

Пенополистирол и загрязнение океана — EPE Global

Закон, запрещающий использование упаковки из пенополистирола, распространился по Соединенным Штатам в 2019 году — в рамках усилий по устранению главного виновника загрязнения океана.Мэн и Мэриленд приняли законопроекты и вскоре начнут вводить штрафы за упаковочные контейнеры из пенополистирола. Нью-Йорк присоединился к округу Лос-Анджелес, Сиэтлу, Вашингтону, округ Колумбия и Сан-Франциско, с законодательным запретом на пенополистирол.

Industries адаптируется к законодательным изменениям, изменяя свои процессы и материалы, чтобы приспособиться к новым стандартам устойчивого развития и настроениям потребителей. Пенополистирол находится в центре внимания по разным причинам. Он накапливается на свалках, создает проблемы для центров переработки и является основным источником загрязнения воды, оказывая разрушительное воздействие на экосистемы нашего океана.

EPS — это материал однократного воздействия, не подлежащий вторичной переработке. В результате изделия из полистирола быстро выбрасываются и попадают на пляжи и на свалки. Одноразовые изделия из пенополистирола попадают в окружающую среду в больших объемах — EPS составляет 30% от всей площади полигонов по объему.

Благодаря своим физическим свойствам полистирол является прекрасным загрязнителем. Его легкий состав и плавучесть позволяют EPS легко плавать и преодолевать большие расстояния — и все дороги ведут к океану.Исследования показывают, что 80% всего загрязнения океана происходит с суши, что указывает на токсичный наземный мусор EPS.

Цифры, подтверждающие это, ошеломляют. Гринпис заявляет: «Масштабы загрязнения морской среды пластиковым мусором огромны». Пена EPS является одним из основных виновников, занимая второе место по количеству мусора на пляжах в Южной Калифорнии, согласно недавнему исследованию.Кроме того, пластмассовые загрязнения и, в частности, «пенополистирол (пенополистирол) составляют 90% всего морского мусора, при этом одноразовые контейнеры для еды и напитков являются одним из наиболее распространенных предметов, обнаруживаемых в океанских и прибрежных исследованиях».

И ситуация только ухудшается, поскольку полистирол поступает в наши океаны с угрожающей скоростью. В 2015 году Институт Worldwatch показал, что ежегодно в Мировой океан попадает от 10 до 20 миллионов тонн пластика. Это соответствует более чем 75 000 фунтов токсичного загрязнения воды каждую минуту.

Мы все видели изображения чаек с пластиковыми кольцами на шее. Или шокирующее видео морской черепахи с соломинкой в ​​одной из ноздрей. Но полистирол представляет огромную угрозу для дикой природы океана из-за своей токсичности и способности загрязнять все вокруг. Согласно фильму о природе «Пластиковый океан», подготовленному Фондом пластиковых океанов США, более 600 морских видов пострадали от загрязнения пластиком.

Существует несколько критических элементов, которые делают полистирол опасным для экосистем океана. Одна из них — способность собирать загрязнения со всего, к чему прикасается. Это превращает его в мощный токсичный материал, который перемещается по пищевой цепочке и отравляет все на своем пути. «Ученые обнаружили пластиковые фрагменты буквально у сотен видов, в том числе у 86% всех видов морских черепах, 44% всех видов морских птиц и 43% всех видов морских млекопитающих», — говорится в сообщении Environment America, и, проще говоря, «худшем. формы пластикового загрязнения — пенополистирол.”

EPS также со временем распадается в воде без фактического разложения, создавая тысячи микропластиков, которые распространяются по океанам, угрожая дикой природе на тысячи лет. Гигантское ядовитое облако полистирола. «Смог из миллиардов частиц микропластика, очень токсичных на большой территории», — описывает The Swim.

Ученые продолжают изучать последствия микропластика для морских животных, находя доказательства того, что частицы полистирола вызывают проблемы с пищеварением, закупоривают придатки и биоаккумулируются в жировой ткани.Фактически, исследователи изучают, как микропластик накапливается и оказывает неблагоприятное воздействие на здоровье человека из-за потребления рыбы и морепродуктов.

Загрязнение пенополистирола показывает, как некоторые компании не принимают во внимание истинный конец жизненного цикла продукта. Что происходит с материалом после того, как он сделал свою работу? Компании пренебрегают всем жизненным циклом материала, что приводит к тому, что пенополистирол отбраковывается в центрах переработки, сбрасывается на свалки и уносится в море, что угрожает экосистемам океана по всему миру.

Пришло время заменить пенополистирол более экологически безопасными материалами и остановить утечку токсичных загрязнителей в океан. EPE USA использует 100% перерабатываемую амортизирующую пену с множеством ударов по обочине, чтобы обеспечить возможности для восстановления и повторного использования упаковочного материала. Разрабатывая экосистемы с замкнутым циклом с использованием таких материалов, как полиэтилен и полипропилен, компании могут покупать упаковку один раз, восстанавливать и повторно использовать решения несколько раз, а затем перерабатывать ее обратно в себя.А благодаря инженерным решениям, которые вкладываются, сворачиваются и складываются, возвратные затраты сводятся к минимуму во время транспортировки, обеспечивая полностью замкнутую систему восстановления.

Сделайте переключатель

Движение за устойчивое развитие высветило разрушительное воздействие пластикового загрязнения на наши океаны, а полистирол был признан главным нарушителем.

Переключитесь с EPS на материалы, которые легко перерабатываются и помогают удерживать морской мусор у источника.

Обратитесь к одному из наших экспертов по упаковке сегодня и замените полистирол более экологически чистыми материалами.

Фотография с носителя — «Почему пенополистирол (пенополистирол) должен быть запрещен во всем мире»

Поделиться

Твиттер Facebook LinkedIn Pinterest Эл. адрес

Экспериментальное исследование микро- и наноячечного вспенивания смесовых композитов полистирол / полиметилметакрилат

Смеси полистирол / поли (метилметакрилат) (ПС / ПММА) в соотношениях 80:20, 50:50 и 20:80 с наночастицами карбоната кальция и без них. n -Пентан затем использовали для вспенивания образцов в автоклаве. После диффузии газообразного n -пентана в полимерную матрицу образцы и газ одновременно охлаждались с получением жидкой фазы n -пентана. Фазовый переход в жидкость обеспечивает необходимый перепад давления для зарождения клеток и последующего роста клеток. Измеряли растворимость n -пентана в образцах. Жидкость n -пентан, захваченная внутри, создает микро- и нанопоры, образуя пену с закрытыми ячейками.Эксперименты проводились с различными составами материалов, с наночастицами и без них, и была охарактеризована морфология клеток. Результаты этой работы показывают, что наноячечные структуры могут быть получены при добавлении наночастиц карбоната кальция в смеси ПС / ПММА.

1 Введение

Термопластические пенопласты стали очень популярными в последние годы из-за их многих превосходных характеристик, таких как низкая теплопроводность, легкий вес и высокая удельная ударная вязкость по сравнению с их твердыми аналогами [1].Пенопласты из термопластичных полимеров обычно получают с использованием вспенивающего агента в периодическом или непрерывном процессе вспенивания [2]. Обычно используется химический или физический порообразователь [3]. Химические вспениватели (CBA) физически смешиваются с полимерными порошками перед нагреванием и плавлением полимера [4]. В этом процессе при нагревании смеси CBA разлагаются и образуется смесь полимера и газа. Наконец, вспененный полимер образуется при быстром снижении давления смеси. С другой стороны, использование физического вспенивающего агента для приготовления полимерной пены [5] включает прямую диффузию газа (например.грамм. диоксид углерода или азот) в полимер при высоком давлении в процессе плавления с последующим быстрым снижением давления [6].

Типичный процесс вспенивания включает три стадии: производство смеси полимер / газ под высоким давлением; быстрое падение давления и зарождение клеток; и, наконец, рост и затвердевание клеток. Пены классифицируются по-разному [7]. Они могут быть открытыми или закрытыми, в зависимости от взаимосвязи ячеек. Пены с открытыми порами состоят из пор, которые связаны между собой, что приводит к более мягкому и более абсорбирующему материалу.Однако в пеноматериалах с закрытыми порами поры изолированы друг от друга [8]. Полимерные пенопласты также можно классифицировать на основе их плотности, размера ячеек, плотности ячеек и толщины ячеистой стенки, которые влияют на свойства пены. Размеры ячеек от 0,1 до 5 мм считаются традиционными пенами. Микроклеточные пены имеют размер ячеек от 0,1 до 100 мкм, тогда как нанопористые пены имеют поры менее 100 нм [9].

Во время процесса вспенивания, в некоторых применениях, увеличение количества ячеек в пене обычно представляет интерес для исследователей.Для контроля размера ячеек и плотности ячеек пенопласта использовались различные стратегии. Температура обработки, давление и скорость падения давления — три важных параметра, которые влияют на морфологию клеток. Высокая температура обработки обычно приводит к низкой вязкости и, следовательно, к легкому росту клеток. Давление обработки оказывает значительное влияние на количество газа, растворенного в полимере, и это влияет на плотность ячеек. Наконец, скорость падения давления контролирует плотность зарождения клеток [10].Многие исследователи использовали только скорость падения давления для контроля морфологии своих пен [11]. Есть и другие способы контролировать морфологию пен. Например, наличие наночастиц, диспергированных в полимерной матрице, обычно приводит к созданию высокой плотности центров зародышеобразования. Было обнаружено, что однородная дисперсия наночастиц в матрице является определяющим фактором плотности клеток [12].

В течение десятилетий хлорфторуглероды (CFCs) и гидрохлорфторуглероды (HCFCs) использовались в качестве вспенивателей, но позже они были запрещены из-за их важной роли в разрушении озонового слоя.В последнее время в качестве вспенивателей широко используются сверхкритический диоксид углерода (sCO2) и сверхкритический азот (sN2) из-за их экономической доступности и отсутствия воздействия на окружающую среду [13]. Растворимость диоксида углерода и азота в полимерной матрице становится значительной, когда они находятся в сверхкритической фазе, и это требует приложения относительно высокого давления к смеси газа и полимера [14]. Обычно в смеси полимер / газ происходит резкое падение давления, чтобы зародить клетки и стимулировать рост клеток [15].В этом исследовании мы использовали другой материал и другую стратегию для производства полимерной пены. n -Пентан, который имеет температуру кипения около 38 ° C, был использован в качестве вспенивателя. Не было необходимости, чтобы газ находился в сверхкритической фазе, поскольку он имеет относительно высокую растворимость в полистироле (ПС), полиметилметакрилате (ПММА) и смесях ПС / ПММА. Кроме того, не было необходимости применять резкий перепад давления.

Зарождение клеток происходит с помощью двух различных классических механизмов: гомогенного и гетерогенного.Во время гомогенного зародышеобразования достигается одновременное инициирование и рост пузырьков, что приводит к равномерному распределению клеток в конечной структуре [16], [17]. В этом исследовании пены ПС / ПММА / карбонат кальция были получены с использованием пентана n в качестве вспенивателя и карбоната кальция в качестве агента зародышеобразования. Было исследовано влияние различного состава материалов и карбоната кальция на размер и плотность клеток при различных температурах.

2 Материалы и методы

2.1 Материалы

ПММА и ПС были поставлены Тебризской нефтехимической компанией (TPC), Иран. В таблице 1 показаны усредненные по количеству ( M _n ) и усредненные по массе ( M _w ) молекулярные массы и индекс полидисперсности (PDI) используемых в данном исследовании ПММА и ПС. n -Пентан (чистота 99%, Merck, Германия) использовали в качестве вспенивателя, а тетрагидрофуран (THF; Merck) использовали в качестве растворителя для PS и PMMA. Карбонат кальция был получен от Shell, Индия.

Свойства использованных ПС и ПММА.

Были приготовлены три различных состава смесей ПС / ПММА с соотношением 80:20, 50:50 и 20:80. Как уже упоминалось, ТГФ использовался в качестве растворителя как для ПС, так и для ПММА. Оба материала (т.е. ПС и ПММА), с учетом их массового процента в композите, были взвешены и растворены в растворителе для приготовления смесей ПС / ПММА. В случае композитов наночастицы карбоната кальция растворяли отдельно в ТГФ, а затем оба раствора объединяли. Для сушки образцов использовали вакуумный насос и печь.Дисперсию наночастиц в полимерной матрице изучали с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ).

2.3 Вспенивание образцов

Сначала с помощью горячего прессования изготавливали слои образцов толщиной 0,5 мм. В этом процессе образцы (т.е. ПС, ПС80 / ПММА20, ПС50 / ПММА50, ПС20 / ПММА80 и ПММА) выдерживались под давлением около 10 минут при 90, 95, 100, 105 и 110 ° C соответственно. Из-за различий в составе образцов для получения образцов практически одинаковой толщины процесс проводили при разных температурах.Полученные листы образцов разрезали на размер 2 мм × 4 мм и взвешивали. Автоклав был разработан и использовался для вспенивания (рис. 1). Автоклав имел полость для хранения образцов. В автоклаве было предусмотрено два отверстия: одно для размещения образцов в полости, а другое для подключения манометра. Объем полости в камере был измерен, и было рассчитано количество n -пентана, необходимое, учитывая его как идеальный газ, для достижения требуемых давлений в каждом испытании.Подготовленные образцы и рассчитанный объем n -пентана в качестве вспенивателя помещали внутрь автоклава и отверстия закрывали. Затем автоклав нагревали до желаемой температуры обработки. Во время испытания количество использованного n -пентана в камере было отрегулировано для поддержания ожидаемого давления, считываемого подключенным манометром.

Рисунок 1:

Автоклав для вспенивания.

Для обеспечения полного растворения газа в полимерных композитах нагретые образцы в автоклаве выдерживались при температуре обработки в течение 7 ч при заданном давлении.Температуру образцов контролировали с помощью терморегулятора, подключенного к стенке автоклава. Также давление в камере измерялось подключенным манометром. Наконец, нагретый автоклав помещали в резервуар для воды на 20–30 с для отверждения образцов. Затем камеру автоклава открывали и вынимали вспененные образцы. Затем на вспененных образцах были проведены дальнейшие морфологические испытания [18], [19].

3 Результаты и обсуждение

При вспенивании полимеров температура обработки считается одним из наиболее важных параметров из-за ее сильного влияния на вязкость полимера, зародышеобразование и размер ячеек.Пенополимер с желаемым размером ячеек и плотностью ячеек может быть получен только в том случае, если температура обработки выбрана подходящим образом [20], [21]. По результатам дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) температуры стеклования образцов ПС и ПММА составляли 100 и 116 ° C соответственно.

Вязкость расплава полимера — один из важнейших параметров процесса вспенивания. Температура существенно влияет на вязкость. Низкая вязкость обеспечивает высокий рост клеток, а иногда и их слияние.С другой стороны, высокая вязкость препятствует росту клеток [22], [23]. Следовательно, необходимо выбрать подходящее значение вязкости для достижения желаемых свойств пены.

3.1 Динамический механический анализ (DMA)

Был проведен эксперимент по анализу изменения модуля упругости образцов при изменении температуры от 40 до 220 ° C. Как показано на Рисунке 2, динамический модуль упругости для образцов PS и PS80 / PMMA20 показывает огромное падение, когда температура достигает 100 ° C. Некоторое снижение значения модуля упругости также наблюдается при этой температуре для образцов PS50 / PMMA50 и PS20 / PMMA80.

Рисунок 2:

Модуль упругости для PMMA, PS20 / PMMA80, PS50 / PMMA50, PS80 / PMMA20 и PS.

3.2 Измерения растворимости

Свойства вспененного полимера, полученного в периодическом процессе, тесно связаны с количеством газа, растворенного в полимерной матрице [24]. Существуют и другие параметры, такие как температура и давление, которые существенно влияют на количество насыщенного газа и, следовательно, на свойства получаемых пен. В этом исследовании было исследовано влияние давления и температуры на растворимость газообразного пентана n в полученных композитах.На рис. 3 показано влияние давления на растворимость газообразного пентана n в различных композитах.

Рис. 3:

Растворимость n -пентана в полученных образцах при температуре 100 ° C и различных давлениях.

Как показано на рисунке 3, растворимость n -пентана во всех образцах увеличивалась в зависимости от давления насыщения. Это соответствует закону растворимости Генри. С увеличением давления движущая сила поступающего газа в полимерную матрицу увеличивалась [6], [25].Образцы PS показывают гораздо более высокую способность растворять газ по сравнению с образцами PMMA. Это связано с полярностью n -пентана и его сродством к PS.

На рис. 4 показана растворимость газа в полученных образцах при различных температурах. Как видно, с повышением температуры растворимость уменьшалась в результате увеличения молекулярного движения матрицы. Кроме того, когда количество ПММА уменьшается, растворимость увеличивается, что связано с более высокой молекулярной массой ПММА по сравнению с молекулярной массой ПС.

Рис. 4:

Температурная зависимость растворимости n -пентана при давлении 100 бар.

3.3 Распределение наночастиц

На рисунке 5 показаны размер и распределение наночастиц карбоната кальция в композитах. Изображение 5, полученное методом просвечивающей электронной микроскопии, показывает, что наночастицы карбоната кальция хорошо диспергированы и стабилизированы в матрице. Стабилизация частиц карбоната кальция в ПММА происходит благодаря присутствию функциональных групп ПММА.Стерическая группа прочно связана с катионом кальция, что снижает их подвижность. В результате наночастицы карбоната кальция в домене ПММА становятся стабильными. Из-за наличия бензольного кольца в функциональной группе PS, PS неполярен и не имеет тенденции связываться с наночастицами карбоната кальция. При увеличении процента наночастиц в матрице наблюдалась агломерация.

Рис. 5:

ПЭМ-изображения из PS80 / PMMA20 с 5% наночастиц карбоната кальция.

3.4 Результаты вспенивания

На рис. 6A, B показаны СЭМ-изображения чистых пен PS и PMMA, обработанных при 90 и 110 ° C, соответственно, под давлением 100 бар. Масштабная линейка в обоих случаях составляет 20 мкм. Размер ячеек в пенополистироле намного больше, чем размер ячеек в пенопласте PMMA. Это может быть связано с их различиями в вязкости во время роста клеток [26], [27]. Кроме того, как показано на рисунке 3, PS имеет гораздо более высокую газовую растворимость по сравнению с PMMA, и это может быть другой причиной различий в морфологии клеток.Для лучшего понимания морфологии этих пен был извлечен график распределения ячеек по размеру, как показано на рисунке 6C. В то время как 78% ячеек в пенополистиролах имеют размер ячеек 1-2 мкм, только 5% ячеек в пенопластах PMMA имеют такой же диапазон размеров ячеек. С другой стороны, в то время как в пенопластах из ПММА 85% клеток имеют размер 0,5–1 мкм, в пенополистиролах только 10% популяции клеток имеют такой же размер. Изменение их вязкости показано на рисунке 2.

Рисунок 6:

SEM-изображения для чистых пен (A) PS и (B) PMMA.(C) Распределение ячеек по размерам для чистых пен PS и PMMA.

Были вспенены три состава смесей ПС / ПММА: ПС80 / ПММА20, ПС50 / ПММА50 и ПС20 / ПММА80, и их СЭМ-изображения показаны на рис. 7A – C. Температуры обработки для PS80 / PMMA20, PS50 / PMMA50 и PS20 / PMMA80 составляли 95, 100 и 105 ° C соответственно, в то время как их рабочее давление составляло 100 бар. В то время как изображение SEM в первом ряду имеет масштабную полосу 50 мкм, изображения во втором ряду имеют масштабную полосу 20 мкм для большей четкости. Представленные SEM-изображения в этих пенах были количественно определены для получения распределения ячеек по размерам.На рисунке 7D показано распределение размеров ячеек для PS80 / PMMA20, PS50 / PMMA50 и PS20 / PMMA80 соответственно. Ниже приводится описание этих произведенных образцов.

Рисунок 7:

СЭМ-изображения смесовых пен ПС / ПММА (А) ПС80 / ПММА20, (В) ПС50 / ПММА50 и (В) ПС20 / ПММА80. (D) Распределение ячеек пен.

На Рисунке 7 большинство ячеек (95%) в образцах пенопласта PS80 / PMMA20 находятся в диапазоне 1–10 мкм, а ячейки в диапазоне 2–3 и 3–4 мкм являются двумя самыми высокими популяциями.В образцах пенопласта ПС50 / ПММА50 все ячейки находятся в диапазоне 1–10 мкм. Почти половина клеток (49%) находится в диапазоне 2–3 мкм, а клетки в диапазоне 1–2 и 3–4 мкм относятся к двум вторым по величине популяциям. Похоже, что образцы пенопласта ПС50 / ПММА50 имеют самый узкий диапазон распределения ячеек по размерам. Вклад клеток в диапазоне 1–4 мкм составляет 91%. С другой стороны, в образцах пен PS20 / PMMA80 все ячейки находятся в диапазоне 1–30 мкм. В этих образцах большинство клеток (55%) находятся в диапазоне 5–15 мкм; клетки в диапазоне 5–10 мкм составляют 34% популяций клеток, а клетки в диапазоне 10-15 мкм составляют 21% популяций клеток.Кроме того, клетки размером до 5 мкм составляют 19% популяции. Низкая растворимость n -пентана в ПММА и его высокая вязкость по сравнению с ПС являются двумя основными причинами изменений морфологии клеток в образцах ПС80 / ПММА20, ПС50 / ПММА50 и ПС20 / ПММА80.

Из изображений SEM на рисунках 7A – C и результатов анализа изображений, показанных на рисунке 7D, для образцов PS80 / PMMA20 получено очень узкое распределение ячеек по размеру. Также клетки в этой композиции самые маленькие среди всех композиций.Похоже, что во время роста ячеек PS и PMMA уравновешивают друг друга, что приводит к относительно узкому диапазону размеров ячеек и небольшому размеру ячеек. Образцы PS80 / PMMA20 были дополнительно исследованы в присутствии наночастиц для получения образцов с меньшим размером ячеек и большей популяцией клеток [26], [28].

На рис. 8А показано СЭМ-изображение образца пены PS80 / PMMA20, когда в композит был добавлен 5 мас.% Наночастиц карбоната кальция. Температура обработки и давление для этого образца составляли 100 ° C и 100 бар соответственно.Подобно образцам пены, приготовленным без наночастиц, эти изображения также демонстрируют некоторое разнообразие, но оно значительно меньше, чем при обработке без наночастиц. На рисунке 8B показано распределение ячеек по размерам для этих образцов. В образцах пены ПС80 / ПММА20 с 5% наночастиц карбоната кальция большая часть ячеек (61%) находится в диапазоне 400–600 нм.

Рис. 8:

(A) SEM и (B) распределение ячеек по размерам для образцов пенопласта PS50 / PMMA50, когда в композит было добавлено 5 мас.% Наночастиц.

4 Заключение

Были приготовлены различные композиции ПС / ПММА (т.е. 80:20, 50:50, 20:80) с наночастицами карбоната кальция и без них. Растворный метод использовался для приготовления смесей и композитов. Растворимость n -пентана в композитах была изучена в зависимости от температуры и давления. Был сделан вывод, что с увеличением температуры и содержания ПММА растворимость n -пентана в образцах снижалась. Таким образом, была предложена новая стратегия вспенивания образцов.ПС, ПММА и полученные композиты вспенивали в камере высокого давления по предложенному способу. Изучено влияние состава и наночастиц на получаемые пенопласты. Было замечено, что образец PS80 / PMMA20 имел узкое распределение ячеек, и в этом образце с добавлением 5% наночастиц можно было получить пену с размером ячеек менее 200 нм.

Ссылки

[1] Ан Д.Ю., Ван З., Кэмпбелл И.П., Стойкович М.П., ​​Дин Ю. Полимер (Guildf) 2012, 53, 4187–4194.Искать в Google Scholar

[2] Петросян Г., Хохимер Дж. К., Амели А. Дж. Полим. (Базель) 2019, 11, 280–289. Искать в Google Scholar

[3] Azimi HR, Rezaei M, Abbasi F. Thermochim. Acta 2009, 488, 43–48. Искать в Google Scholar

[4] Сильва Г.Г., Де Фрейтас Роша П.М., Де Оливейра П.С., Невес БРА. Заявл. Серфинг. Sci. 2004, 238, 64–72. Искать в Google Scholar

[5] Rende D, Schadler LS, Ozisik R. J. Chem. 2013, 2013, 1–13.Искать в Google Scholar

[6] Азими Х, Джахани Д. Дж. Суперкрит. Жидкости 2018, 139, 30–37. Искать в Google Scholar

[7] Chakkalakal GL, Abetz C, Vainio U, Handge UA, Abetz V. Polymer (Guildf) 2013, 54, 3860–3873. Искать в Google Scholar

[8] Enayati MS, Famili M, Janani H. Iran. J. Polym. Sci. Technol. (На персидском языке) 2010, 23, 223–234. Искать в Google Scholar

[9] Prosycevas I, Tamulevicius S, Guobiene A. Thin Solid Films 2004, 453–454, 304–311.Искать в Google Scholar

[10] Baltopoulos A, Athanasopoulos N, Fotiou I, Vavouliotis A, Kostopoulos V. Express Polym. Lett. 2013, 7, 40–54. Искать в Google Scholar

[11] Jahani D, Ameli A, Jung PU, Barzegari MR, Park CB, Naguib H. Mater. Des. 2014, 53, 20–28. Искать в Google Scholar

[12] Kim SG, Leung SN, Park CB, Sain M. Chem. Англ. Sci. 2011, 66, 3675–3686. Искать в Google Scholar

[13] Ding W, Jahani D, Chang E, Alemdar A, Park CB, Sain M. Compos. Часть А Прил. Sci. Manuf. 2016, 83, 130–139. Искать в Google Scholar

[14] Jahani D, Ameli A, Saniei M, Ding W, Park CB, Naguib HE. Macromol. Матер. Англ. 2015, 300, 48–56. Искать в Google Scholar

[15] Chu RKM, Mark LH, Jahani D, Park CB. J. Cell. Пласт. 2015, 52, 619–641. Искать в Google Scholar

[16] Ameli A, Nofar M, Wang S, Park CB. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 2014, 6, 11091–11100. Искать в Google Scholar

[17] Zhai W, Yu J, Wu L, Ma W, He J. J. Polym. 2006, 47, 7580–7589. Искать в Google Scholar

[18] Tjong SC. Mater. Sci. Англ. R Rep. 2006, 53, 73–197. Искать в Google Scholar

[19] Руис Дж.А.Р., Педрос М., Таллон Дж. М., Думон М. Дж. Суперкрит. Жидкости 2011, 58, 168–176. Искать в Google Scholar

[20] Park CB, Behravesh AH, Venter RD. Полим. Англ. Sci. 1998, 38, 1812–1823. Искать в Google Scholar

[21] Nguyen TH, Vayer M, Sinturel C. Appl.Серфинг. Sci. 2018, 427, 464–470. Искать в Google Scholar

[22] Yee M, Calvão PS, Demarquette NR. Rheol. Acta 2007, 46, 653–664. Искать в Google Scholar

[23] Echlin P. Справочник по подготовке образцов для сканирующей электронной микроскопии и рентгеновского микроанализа , Springer: New York, NY, 2009. Искать в Google Scholar

[24] Sharudin RW, Alwi H, Ohshima M. Adv. Матер. Res. 2013, 701, 17–22. Искать в Google Scholar

[25] Tuladhar TR, Mackley MR. Chem. Англ. Sci. 2004, 59, 5997–6014. Поиск в Google Scholar

[26] Урбанчик Л., Калберг С., Детремблер С., Жером С., Александр М. Полимер (Гильдф) 2010, 51, 3520–3531. Искать в Google Scholar

[27] Taki K, Yanagimoto T, Funami E, Okamoto M, Ohshima M. Polym. Англ. Sci. 2004, 44, 1004–1011. Искать в Google Scholar

[28] Ван Ц., Сунь Дж., Гао Ф, Лю Т., Эссегир М., Чжао Л., Юань В. Дж. Суперкрит. Жидкости 2017, 120, 421–431.Искать в Google Scholar

Получено: 2019-06-28

Принято: 2019-08-28

Опубликовано в Интернете: 2019-10-01

Опубликовано в печати: 2019-11- 26

© 2019 Walter de Gruyter GmbH, Берлин / Бостон

3 стратегии по сокращению количества пенополистирола в вашей упаковочной системе

Три действенных способа уменьшить зависимость вашей компании от пенополистирола и уменьшить воздействие на окружающую среду на предприятии и по всей цепочке поставок.

Все больше производителей и розничных продавцов реализуют инициативы по прекращению или значительному сокращению использования пенополистирола в течение следующего десятилетия (например, см. Цель Target по отказу от пенополистирола к 2022 году).

Во многом этот толчок обусловлен устойчивым развитием, поскольку потоки вторичной переработки пенополистирола ограничены. Однако, если вы когда-либо покупали телевизор с плоским экраном или подобное крупное изделие, вы обнаружите, что для быстрого наполнения мусорного контейнера дома не требуется много громоздкой блочной пенополистирола.Таким образом, есть дополнительная мотивация для снижения EPS, связанная с неблагоприятными отзывами, которые могут негативно повлиять на ваш Net Promoter Score или «Звездный рейтинг».

Не говоря уже о возможности вторичной переработки, EPS может удовлетворить множество требований к оптимизированной упаковочной системе, включая: стоимость, защиту и возможность вписаться в изделия сложной формы. С некоторыми из этих крупномасштабных инициатив, направленных на сокращение или отказ от пенополистирола, компаниям необходимо переосмыслить свой подход к защитной упаковке и оценить альтернативные подходы и решения.Вот три стратегии, которые помогут вашей команде по упаковке к сокращению или отказу от пенополистирола:

1. Оцените надежность вашего продукта, чтобы определить необходимый уровень защиты.

Основные принципы разработки упаковки гласят, что продукт и его упаковка должны соответствовать опасностям среды вашей цепочки поставок. Если у вас прочный продукт, вам потребуется минимальная упаковка. И наоборот, если у вас хрупкий товар, потребуется дополнительная упаковка, чтобы минимизировать повреждения и возврат.Основы этого подхода заключаются в выполнении проверки границ хрупкости или повреждения, чтобы понять, сколько силы требуется, чтобы повредить ваш продукт, и вероятность того, что такой уровень силы будет иметь место в цепочке поставок. После того, как вы определите надежность своего продукта, вы можете оптимизировать свою стратегию амортизации или защитной упаковки, чтобы гарантировать, что ваш продукт будет доставлен без повреждений, при минимальном количестве необходимой упаковки. Одним из альтернативных результатов этого тестирования может быть усовершенствование продукта для повышения его долговечности при минимизации необходимого количества упаковки.

2. Оцените альтернативные амортизирующие материалы.

С традиционной точки зрения амортизации пенополистирол на самом деле является скорее «блокирующим и фиксирующим» решением, что означает, что ваш продукт является довольно прочным, но при этом нуждается в некоторой дополнительной защите для отражения и поглощения ударов с определенной высоты или определенных предсказуемых углов. После того, как вы определили хрупкость своего продукта и опасности распространения, которые он может увидеть в цепочке поставок, вы сможете лучше оценить варианты материалов.

При оценке альтернативных материалов необходимо учитывать ряд факторов, включая: годовые объемы использования, геометрию продукта, требуемую толщину демпфирования, время такта и трудозатраты на сборочной линии, доступность и стоимость. В некоторых случаях эти факторы могут быть ограничивающими и, таким образом, требуют использования пенополистирола или других формованных материалов.

Однако возросло использование альтернативных материалов, включая формованную целлюлозу, гофрированный картон, формованные пластмассы и другие.Ключевые требования и ограничения (а также стоимость деталей и инструментов) и потенциальное влияние на логистику должны быть оценены, чтобы понять влияние общей стоимости системы.

3. Рассмотрим гибридное решение.

Иногда простое уменьшение пенообразования может быть шагом в правильном направлении при использовании в сочетании с другими защитными материалами. Некоторые альтернативные материалы могут включать, помимо прочего: гофрированную, сотовую или формованную целлюлозу. Эти альтернативные материалы лучше подходят для вторичной переработки.Создание гибридной упаковочной системы может обеспечить беспроигрышный сценарий для уменьшения пены, сбалансирования структуры затрат и поддержания характеристик упаковки.

Какими бы ни были ваши долгосрочные показатели по сокращению или исключению пенополистирола из вашей упаковочной системы, существует несколько подходов, которые помогут вашей компании перейти к более экологичным решениям. Если ваша организация ищет новые методы упаковки для уменьшения пенообразования и соответствия стандартам или инициативам розничных продавцов, обратитесь за помощью к опытным инженерам по упаковке, чтобы определить лучшую упаковочную стратегию для вашей организации.

Роб Кашубовски (Rob Kaszubowski) — старший консультант по упаковке в компании Chainalytics’s Packaging Optimization, где его команда инженеров сосредоточена на сокращении повреждений продукта и реализации инициатив по снижению затрат на упаковку. Свяжитесь с Робом в LinkedIn и Twitter. @ KazPack1Blurb:

___________________________________________________________________________________

MinnPack 2018 (31 октября — 1 ноября, Миннеаполис) является частью крупнейшего на Среднем Западе мероприятия по проектированию и производству, которое знакомит вас с новейшими материалами и автоматизацией. , упаковка и многое другое.___________________________________________________________________________________

: пена Cruz стремится заменить пенополистирол биоразлагаемой альтернативой | Dieline

Полистирол — это пластик, который используется в самых разных областях. Эта смола, более известная под своим торговым названием «пенополистирол», может использоваться в твердом или вспененном виде, создавая легкий материал, способный амортизировать такие продукты, как упаковка арахиса, сформованная в доску для серфинга, одноразовое лезвие для бритвы или лоток для DVD.

Однако, как и другие виды синтетических пластмасс, он вреден для окружающей среды. Превратившись в пену, громоздкие куски пластика плавают по водным путям и вымываются на берег как не поддающийся биологическому разложению мусор, медленно вытягивая микроскопические кусочки пластика в окружающую среду в течение сотен лет.

Cruz Foam Джон Фелтс, выпускник Калифорнийского университета в Санта-Крус, любит серфинг, но понимал, что материал, используемый для ловли волны, также причиняет ему вред. Это потому, что доски для серфинга в настоящее время в основном производятся из двух материалов — полиуретана и пенополистирола (EPS).Оба они легкие, прочные и плавучие — все качества, необходимые для досок для серфинга. Полиуретановые доски, как правило, тяжелее и на них труднее кататься новичкам, чем версии из пенополистирола, что делает их популярными среди серферов. Но с более чем 2,5 миллионами райдеров и производством более 400,000 досок в год, он также подпитывает производство и спрос на пенополистирол, который сохранится еще долго после того, как его райдер будет съеден 50-летним штормом.

Именно этот отрезвляющий факт, наряду с художественной инсталляцией «1000 Surfboard Graveyard», побудил Фелтса использовать свое инженерное образование — вместе с некоторыми знаниями о серфинге — чтобы найти подходящую альтернативу пенополистиролу, найдя ее, что довольно интересно, в океане. через отходы морепродуктов.

Используя запатентованный процесс, Cruz Foam берет переработанный хитин из таких источников, как переработка морепродуктов, формирует его в гранулы, порошок или хлопья, а затем смешивает его с экологически чистым раствором на водной основе, который варьируется в зависимости от желаемых свойств конечного продукта. продукт. Затем смесь вспенивается и смывается, позволяя хитину сформировать желаемую структуру. Затем пену можно сушить в различных формах, пока она не достигнет своего окончательного состояния. Конечный продукт Cruz на основе хитина также может производиться способами, которые конкурируют с обычным пенополистиролом.

Хитин, используемый в заменителе пенополистирола Cruz Foam, представляет собой материал, полученный из выброшенных раковин морепродуктов, насекомых и грибов. Хитин можно переработать и превратить в биополимерный материал, который может получить свойства, аналогичные свойствам обычных пластиков на нефтяной основе. Хитин обладает огромным потенциалом в качестве альтернативы пластику и может служить жизнеспособной заменой пищевой пищевой пленке и пакетам для покупок в дополнение к пене.

Для Cruz Foam еще только рано, но компания собирает деньги, последний раунд финансирования состоялся в ноябре 2020 года.Судя по веб-сайту Cruz Foam, акцент также сместился с заготовок досок для серфинга на другие области применения, такие как упаковка и автомобильные материалы, все популярные варианты использования пенополистирола.

Заменители пенообразователей

используются в самых разных областях, включая холодильники, здания, автомобили, мебель, упаковку и многое другое. Вспенивающий агент используется для создания ячеистой структуры из жидкой пластмассовой смолы, а в случае пенопласта, используемого для изоляции, он действует как изолирующий компонент пенопласта.

Конечное использование

Жесткий полиуретан: для бытовых холодильников и морозильных камер.

Жесткий полиуретан: спрей
Спрей-пена включает изоляцию для кровли и стен.

Жесткий полиуретан: коммерческое охлаждение
Коммерческая пена для холодильного оборудования включает изоляцию для труб, стен и металлических дверей в торговом холодильном оборудовании, торговых автоматах, охладителях, плавучести и транспортных средствах-рефрижераторах.

Жесткий полиуретан: пена для морской флотации
Пена для морской флотации используется в производстве лодок как для конструкционных, так и для плавучих целей.

Жесткий полиуретан: сэндвич-панели
Сэндвич-панели включают изоляцию для стен и металлических дверей.

Гибкий полиуретан
Гибкий полиуретан включает мебель из пенопласта, постельные принадлежности, подушки стульев и подошвы для обуви.

Полиуретан с интегральной обшивкой
Полиуретан с интегральной обшивкой включает рулевые колеса автомобилей, приборные панели и подошвы обуви.

Полистирол: экструдированный лист
Экструдированный лист включает пену для упаковки и плавучести или плавучести.

Полиолефин
Полиолефин включает вспененные листы и трубки.

Жесткий полиуретан: плиты и прочее
Плиты плиты включают изоляцию для панелей и труб.

Полистирол: экструдированный картон и заготовка
Экструдированный картон и заготовка включают изоляцию для кровли, стен, полов и труб.

Жесткий полиуретановый и полиизоциануратный ламинированный картон
Жесткий полиуретановый и полиизоциануратный ламинированный картон включает изоляцию для кровли и стен.

Изоляционная фенольная плита и Bunstock
Изоляционная фенольная плита и шпаклевка включают изоляцию для кровли и стен.

Исследование влияния PolyFR и его системы FR на огнестойкость и пенообразование полистирола

Был исследован новый класс бромированных полимерных антипиренов (PolyFR), который представляет собой разновидность антипиренов для окружающей среды. Гидротальцит (HT), применяемый в качестве экологически чистого термостабилизатора для PolyFR, был исследован с помощью термогравиметрического анализа (TGA).Он показал результат, что не более 0,15% HT значительно улучшает термическую стабильность во время обработки, но чрезмерная HT может ослабить огнестойкость PolyFR из-за способности абсорбировать бромистый водород (HBr). Огнестойкий полистирол (PS) был приготовлен путем смешивания PolyFR / BDDP / HT с последующим введением неорганических частиц, таких как оксид сурьмы (Sb ₂ O ₃ ), органо-монтмориллонит (OMMT) и графит. изучить их влияние на систему PolyFR / BDDP / HT.Пенопласты из полистирола были приготовлены путем периодического вспенивания композитов из полистирола. Между тем, горючие свойства композитов из полистирола и композитных пен из полистирола характеризовались предельным кислородным индексом (LOI) и испытанием вертикальным пламенем (UL-94). Результаты показали, что композит 2,5% PolyFR / 2,5% BDDP / 0,15% HT / PS обладал 25,7% LOI и проходил оценку UL-94 V-2, в то время как его пена имела LOI 30,7% и соответствовала оценке UL-94 V-2. А добавление Sb ₂ O ₃ , OMMT и графита в разной степени снизило кислородный индекс и характеристики вертикального горения композитов PS и композитных пен PS.В противном случае механизм огнестойкости (FR) каждой системы FR был изучен с помощью ТГА и конической калориметрии. Это показало, что PolyFR / BDDP способствует разложению и скапливанию PS на ранней стадии для отвода тепла через капли и высвобождает HBr для гашения свободных радикалов и разбавления горючего газа и кислорода во время горения. Эти свойства PolyFR / BDDP помогли снизить интенсивность горения и погасить пламя через капли, тем самым наделяя PS и пену из него лучшими огнестойкими свойствами. Когда добавление Sb ₂ O ₃ , OMMT или графита улучшало термическую стабильность PS, они также ослабляли эффект капель.Кроме того, пенопласты были охарактеризованы с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Результаты показали, что PolyFR играет эффективную роль в зародышеобразовании гетерогенных клеток в процессе вспенивания, уменьшая средний размер клеток (с 110,5 мкм до 38,4 мкм) и узкое распределение клеток (с 60–160 мкм до 20–60 мкм).

Эта статья в открытом доступе