Expandovatelný polystyren (PSV) – receptura, výroba, aplikace, výrobní fáze, praní, sušení, zpracování, balení

Zkratky a další názvy: PSV, EPS, pěnový polystyren, pěnový polystyren.

Expandovatelný polystyren Jsou to malé, pevné, bílé koule. Každá granule se skládá z polystyrenu a plynného pentanu nebo isopentanu. Vyrábí se především v nehořlavé formě, tzv. samozhášecí.

Použití pěnového polystyrenu

Používá se hlavně pro výrobu pěnového plastu nebo pěnového polystyrenu. Granule se mnohonásobně roztahují a vlivem páry se slepí do hustého pěnového bloku. Pěnový plast je velmi lehký a má výbornou tepelnou izolaci a voděodolnost. V Rusku jsou nejrozšířenější samozhášecí třídy EPS, které se používají především v následujících oblastech:

— polystyrenové pěnové bloky a desky pro izolaci a zvukovou izolaci;

— balení různých výrobků pro domácnost;

— dekorativní předměty do interiéru: soklové lišty, dlaždice, ozdobné lišty;

— ztracené bednění a plášť pro tepelnou izolaci potrubí.

Závod zvažovaný v tomto článku může postupně vyrábět následující třídy produktů:

STD – standardní třídy

SE – samozhášivé třídy

LP-STD – standardní druhy se sníženým obsahem pentanu

LP-SE – samozhášivé druhy se sníženým obsahem.

Samozhášivé druhy jsou materiály s přísadami na ochranu proti vznícení (zpomalovače hoření) obsažené v polymeru, pro výrobu tepelně a zvukově izolačních desek, komponentů do automobilů, plovoucích výrobků, dekorativního zboží, tvarových dílů pro stavebnictví a průmyslových obalů.

Standardní jakosti jsou materiál bez přísad pro zpomalení hoření, vhodný pro výrobu tepelně a zvukově izolačních desek, komponentů do automobilů, plovoucích výrobků, dekorativního zboží, průmyslových a potravinářských obalových prvků.

V závislosti na velikosti získaných kuliček se každý typ PSV vyrábí v 5 stupních:

STD (typický rozsah hustoty, kg/m3)

SE (typický rozsah hustoty, kg/m3)

501 (22-40)

401

301 (14-20)

201 (8-14)

101 (8-14)

LP-STD

(typický rozsah hustoty, kg/m3)

550 (30-50)

450 (30-50)

350 (30-50)

250 (30-50)

150 (30-50)

LP-SE (typický rozsah hustoty, kg/m3)

55 (30-

451 (30-50)

351 (30-50)

251 (30-50)

151 (30-50)

Podíl na celkovém množství*, %

Granulometrické složení, mm

Hmotnostní zlomek pentanu, %

5,5-6,5 pro STD a SE / 3,8-4,5 pro LP-STD a LP-SE

Hmotnostní zlomek zbytkového monomeru, %

Průměrná molekulová hmotnost

* 1,8% frakce 4,0 mm

Etapy výroby polystyrenu

Polymerizace

Expandovatelný polystyren (EPS) je produkt polymerace styrenu s nasycením polymeru nadouvadlem, což je směs pentanu a isopentanu.

EPS je široce používán ve stavebnictví jako tepelně izolační materiál; pro balení potravinářských výrobků, různých přístrojů a zařízení atd.

Uvažovanou metodou je suspenzní polymerace ve vodném prostředí, která se skládá ze dvou stupňů: nízkoteplotní polymerace a vysokoteplotní polymerace.

Polymer se získává polymerací monomeru styrenu ve vodném prostředí za přítomnosti iniciátorů (R и R₁), stabilizátory suspenze a nadouvadla (n-pentan (70-80 %) a isopentan (20-30 %)). Proces polymerace styrenu je řetězová reakce:

1. Etapy polymeračního procesu.

2. Plnění demineralizované vody s postupným zvyšováním teploty z 35 na 60ºС. Rychlost míchadla – 58 ot./min.

3. Naplnění mýdla 1 porce – Povrchově aktivní látka (aniontový emulgátor – dodecylbenzoylsulfát sodný) pro uvolnění povrchového napětí. Nakládáno ručně z kbelíku jako roztok 1 kg (920* g) na 2 l demolice. voda.

4. Načítání TKF (fosforečnan vápenatý) – stabilizátor suspenze. Připravte v samostatné nádobě hodinu před spuštěním reaktoru: 600 l dem. vody a 60 (54*) kg TCP. Hotový roztok TCP se naplní do reaktoru pomocí membránového čerpadla.

5. Sluneční vosk je naložen pro zlepšení následného zpracování.

6. Vkládání styrenu. Když je dosaženo 90 % naloženého styrenu, proces podávání styrenu se zastaví, otáčky míchadla se sníží na 30 ot./min., zkontroluje se hladina a poté se vloží zbývající styren. Po dokončení procesu plnění se rychlost otáčení mixéru zvýší na nastavenou úroveň – 47-48 ot./min.

Stáhnout HBCD (hexabromcyklododekan) – retardér hoření se provádí souběžně s dodávkou styrenu po spuštění reaktoru. Připraveno hodinu před spuštěním reaktoru – 600 l dem. vody a 200 kg HBCD.

7. Plnění peroxidu se provádí při teplotě ≈ 55-60ºС v určitém pořadí:

— benzoylperoxid = 115 kg;

— dikumylperoxid = 70 kg;

— Trigonox 117 = 35 kg.

8. Zahřátí na 88ºС a zahájení polymerace. Doba trvání stupně 1 polymerace je přibližně 4 hodiny.

SK-12 je předložen. Do reaktoru se plní ve formě vodného roztoku, připraveného v samostatné nádobě: SK-12 v množství 4 kg na 600 kg vody o teplotě 60C.

9. Plnění PVA (polyvinylalkohol) – stabilizátor suspenze. PVA zabraňuje slepování korálků. Roztok PVA se připravuje v samostatné nádobě.

10.Zvyšte rychlost otáčení míchadla na 58 ot./min. Přidání mýdla, 2. porce – náplň: 80 g na 2 l dem. voda.

Naplňte dusíkem (do 0,5 bar), kontrolujte těsnost uzávěru po dobu 3 minut.

11. Přídavek pórotvorné látky – směsi pentanu (70-80 % hm.) a isopentanu (20-30 % hm.) – v množství 2205 kg (2360 kg*). Tlak se zvýší na 7,5 bar a teplota se zvýší na 1100C. Druhý stupeň polymerace se provádí po dobu 2,5 hodiny s postupným zvyšováním teploty ze 110 °C a končí při teplotě 130 °C a tlaku 8 až 9,5 bar.

12. Ochlazování reakční hmoty na 60 °C (asi 1 hodina) a vyjmutí z reaktoru. Celková doba vaření pro PSV je ≈12 hodin.

Mytí

Před polymeračním a impregnačním cyklem se do polymeru přidávají různá chemická činidla.

To znamená, že voda opouštějící reaktor kromě polystyrenových granulí obsahuje také pevné produkty rozpadu, CK12, TCP, PVA atd. Nejmenší částice TCP se mohou usazovat na povrchu polystyrenu a ovlivňovat jeho vlastnosti důležité pro zpracování.

Proto je nutné tyto nečistoty z povrchu EPS granulí odstranit, aby se získaly rovnoměrně čisté granule pro následné zpracování.

Z chladničky se suspenze PSV o teplotě přibližně 42 °C dostává do vyrovnávací nádrže. Tato nádrž má kapacitu 200 m³ a pojme asi dvě a půl šarže. To znamená, že v případě krátkodobé odstávky následného zařízení z důvodu havárie nebo údržby lze suspenzi z reaktoru v každém případě vyložit do vyrovnávací nádrže. Vyrovnávací nádrž je vybavena míchadlem, aby se zabránilo sedimentaci suspenze. Ve vyrovnávací nádrži jsou dvě prstencová potrubí. Horní potrubí slouží k rozvodu mycí vody podél stěn nádrže. Prostřednictvím prstencového potrubí ve spodní části nádrže, pokud směšovač selže,

Aby se zabránilo usazování granulí, měl by být přiváděn stlačený vzduch.

Druhá vyrovnávací nádrž, rovněž o objemu 200 m³, je určena pro nekvalitní produkt, který se za normálních podmínek netvoří. Tento kontejner lze také použít při změně typů produktů. Při výměně produktů musí být následná část zcela vyprázdněna, aby se zabránilo smíchání produktů SE a STD.

Předsušení

Při dopravě na třídící systém prochází materiál povrchovým sušením v tzv. pneumatické sušárně. Po druhé odstředivce jsou granule EPS přiváděny do proudu horkého vzduchu pomocí podavače. V případě potřeby se vzduch suší a ohřívá v jednotce na úpravu vzduchu na 60 °C.

V pneumatické sušárně se granule EPS suší a poté se přivádějí přes pneumatický dopravník do prosévacího systému.

Velký význam má regulace teploty a vlhkosti dopravního vzduchu. Nedostatečně vysušené granule se slepují a zhoršují výsledky třídění na sítech. Příliš suché granule mají tendenci se elektrostaticky nabíjet, což také zabraňuje separaci frakcí. Vlhkost polystyrenových granulí za pneumatickou sušičkou by měla být asi 1,6 %. Během dopravy produktu do pneumatické sušárny se k němu z antistatické nádrže pumpou přes trysku přidává antistatické činidlo, aby se zabránilo shlukování granulí v důsledku elektrostatického náboje a tím byly zajištěny dobré výsledky při prosévání a zpracování produktu. Současně jsou brány v úvahu bezpečnostní aspekty týkající se elektrostatického jiskření. Nejprve se v nádobě 1-E-304 připraví vodný roztok antistatického činidla. Při přípravě dávky antistatického roztoku obsluha ručně podává cca. 11 kg antistatika (1 kanystr) na nádobu. Před vložením do nádoby je nutné antistatický prostředek zahřát na 40-45°C (v kanystru), protože studený antistatický prostředek je pastovitý a ihned se zcela nesmíchá s demineralizovanou vodou. Po naplnění antistatického prostředku do nádrže (nebo současně) obsluha zapne přívod demineralizované vody (cca 60°C). Jakmile je dosaženo požadovaného množství, koncový spínač uzavře přívod vody do zásobníku. Jedna várka antistatického prostředku vydrží přibližně 40 hodin, přičemž během této doby směs antistatických prostředků v nádobě pomalu chladne. Pracovní teplota antistatického roztoku se postupem času rovná pokojové teplotě.

Separace pěnového polystyrenu ze vzduchu se provádí pomocí cyklonového separátoru. Po separaci jsou polystyrenové granule přiváděny lopatkovým podavačem do síta. Dopravní vzduch prochází celou pneumatickou sušičkou pomocí sacího ventilátoru a přes filtr, kde je očištěn od nejjemnějšího prachu, a je přiváděn do přídavného spalování.

Sušení a zrání

Při výrobě expandovatelného polystyrenu je nutná určitá doba zrání pro získání homogenní buněčné struktury v pěně. S technologií Sunpor jsou procesy zrání a sušení prováděny ve velmi krátké době pomocí kombinace extrémně suchého vzduchu a řízené teploty.

Doby sušení pro standardní materiál (STD) a materiál zpomalující hoření (SE) se značně liší. Standardní materiál vyžaduje pouze zpracování v hlavní sušárně a doba sušení je třikrát kratší než při sušení materiálu zpomalujícího hoření. Liší se také doba sušení jednotlivých frakcí.

Povrchová úprava

Po vysušení se granule obalí v mixérech (v tomto případě SUNMIX od Sunpor). Z vyrovnávacích nádrží pro povrchové úpravy je granulát EPS přiváděn do míchaček povrchových úprav, kde jsou do granulí aplikovány přísady vhodné pro daný typ produktu.

Nanesený nátěr („prášek“) výrazně ovlivňuje kvalitu výrobku při jeho dalším zpracování. Kromě toho může ovlivnit aplikovaný povlak

o budoucích vlastnostech produktu a umožňují výrobu různých druhů zboží ze stejného výchozího materiálu:

— kvalita povrchu lisovaných výrobků

— elektrická povrchová vodivost.

Obal

Hotový výrobek je po povrchové úpravě kontinuálně přiváděn z 505 vyrovnávacích nádrží pomocí sací pneumatické dopravy pro krátkodobé skladování do pěti obalových zásobníků.

Výrobek je balen v oktabinech, big bagech nebo 25 kg pytlích. Aby se zabránilo ztrátám nadouvadla nebo se omezily, musí být produkt zabalen do materiálu odolného vůči difúzi.

Mezi hlavní nevýhody tohoto typu výroby patří jeho periodicita, velký vliv lidského faktoru, protože zrání granulí je řízeno výhradně vizuálně operátorem, a také obtížná eliminace následků nekontrolované polymerační reakce.