Секреты производства пенополистирола

Секреты производства пенополистирола

Производство пенополистирола и штукатурки по утепленному фасаду – прибыльный бизнес, обладающий средним порогом вхождения. Пенополистирол широко используется в самых разных сферах – в строительстве, в пищевой промышленности, в автомобилестроении.

Выдержка блоков пенополистирола

В данной статье будут детально рассмотрены как агрегаты для изготовления обычного пенополистирола, так и оборудование для производства экструдированного пенополистирола, вы узнаете, из каких элементов состоит производственная линия, и основные аспекты технологии изготовления данного материала.

1 Технология изготовления пенополистирола

Технология производства пенополистирола довольно незатейлива, и может быть реализована даже при наличии необходимого минимума производственного оборудования.

Однако важным фактором является сильная зависимость качества итоговой продукции от выполнения всех требований технологии, поскольку даже малейшее пересушивание пенополистирола, либо, наоборот, попытка резки недостаточно просушенного, сырого, материала, могут стать причиной отбраковки всей партии продукции (пускай это даже фасадная штукатурка по пенопласту).

В целом, технология изготовления пенополистирола состоит из нескольких последовательных этапов.

На первом этапе сырье, из которого производится пенополистирол (полистирольный пенопласт) – гранулы вспенивающегося полистирола (ПСВ), своими руками, либо с помощью автоматизированного оборудования, загружаются в контейнер предвспенивателя.

В предвспениватели происходит прогрев гранул, в результате чего они надуваются, увеличиваются в объемах, и превращаются в наполненные воздухом пустотелые шарики.

Вспенивание может выполняться как один раз, так и несколько. При повторном вспенивании процесс полностью повторяется – сырье своими руками (или автоматизированно) заново погружается в предвспениватель, прогревается, и увеличивается. Повторное вспенивание применяется, когда необходимо получить пенополистирол, обладающий минимальной плотностью.

Цех по производству пенополистирола

От плотности пенополистирола зависят его прочностные характеристики и вес. В некоторых случаях – для утепления фасадов, и тому подобных нагружаемых конструкций, требуется высокоплотный пенополистирол, однако, как правило, ввиду меньшей стоимости, низкоплотный пенополистирол пользуется большим спросом.

Показатель плотности материала измеряется в килограммах на кубометр. Иногда прочность называют фактическим весом. К примеру, пенополистирол, обладающий фактическим весом 25 килограмм, имеет плотность 25 кг/м³. Это намного лучше, чем при утеплении фасадов минватой.

Полистирольное сырье, вспенивание которого выполняется один раз, гарантирует итоговую плотность пенополистирола в районе 12 кг/м³. Чем больше процессов вспенивания было выполнено – тем меньшим будет фактический вес изделия.

Как правило, максимальное количество процессов вспенивания на одну партию сырья – 2, так как многократное вследствие многократного вспенивания сильно ухудшается прочность итогового продукта.

На втором производственном этапе, вспененный полистирол попадает в камеру выдержки, где на протяжении суток вылеживается. Данный процесс необходим для того, чтобы стабилизировалось давление внутри наполненных воздухом гранул.

При каждом повторном процессе вспенивания процесс вылеживания должен повторяться. Для создания пенополистирола плотностью до 12 кг/м³, сырье подлежит нескольким повторным циклам вспенивания и вылеживания.

После того как сырье вылежало требуемого количество времени, из полуфабриката формируются блоки пенопласта на утепление фасада пенопластом. Происходит это в блок-форме, внутри которой гранулы обрабатываются подающимся под давлением паром.

После формирования блока, пенопласт повторно выдерживается в течение суток – это необходимо для того, чтобы из пенопласта ушла влага, так как при нарезке сырого блока кромки изделия будут рваными и неровными, после чего попадает на линию нарезки, где блоки раскраиваются на плиты требуемых размеров и толщины.

Подлежащие вспениванию гранулы полистирола

2 Оборудование для производства

Производственная линия по изготовлению пенополистирола включает следующие элементы:

  • Участок хранения и проверки сырья;
  • Агрегат вспенивания;
  • Контейнер для вылеживания;
  • Агрегат для формирования блоков;
  • Агрегат для нарезки пенопласта на утепление фундамента пенополистиролом;
  • Участок для хранения готового изделия;
  • Агрегат для переработки отходов.

2.1 Участок хранения и проверки сырья

Важно, чтобы полистирольное сырье, использующееся для производства пенополистирола, отвечало всем стандартам качества, так как от него сильно зависят характеристики готового пенополистирола.

Как правило, основные отечественные и зарубежные производители для изготовления пенополистирола используют сырье от следующих компаний:

  • Xingda (Китай);
  • Loyal Chemical Corporation (Китай);
  • BASF (Германия).

Технологические требования допускают повторного использования отходов (переработанных пенополистирольных плит). Количество вторично используемых материалов не должно превышать 10% от веса итогового изделия.

Структура пенополистирола под микроскопом

Разгружаются мешки с полистиролом электрокаром, либо, в случае небольшой фасовки, своими руками. Сырье не должно храниться свыше трех месяцев, после даты его производства. Температурный режим хранения пенопласта на утепление фасадов квартир – от 10 до 15 градусов.

2.2 Агрегат для вспенивания

Данная производственная линия состоит из предвспенивателя (как правило, циклического типа), блока для сушки вспененных гранул полистирола, пневматического конвейера, и управляющего элемента.

Полистирол из мешков своими руками выгружается в предвспениватель, в который под давлением подается горячий пар (температурой около 95-100 градусов), под воздействием которого происходит первичное вспенивание сырья.

Процесс контролируется компьютерным оборудованием, которое по достижению полистиролом заданного объема прекращает подачу пара, после чего полуфабрикат попадает в блок для сушки.

2.3 Контейнер для вылеживания

Гранулы, из которых забрана лишняя влага, транспортируются в контейнер для вылеживания. В контейнере посредством кондиционирования постоянно поддерживается заданная влажность и температура и влажность воздуха.

При температуре в пределах от 16 до 25 градусов гранулы выдерживаются около 12 часов. На протяжении этого времени пустотелые вспененные гранулы наполняются воздухом.

Технология повторного вылеживания, которое выполняется в случае вторичного вспенивания, аналогична вышеописанному методу, и осуществляется с помощью одного и того же оборудования.

Схема производственной линии по изготовлению пенополистирола

Именно объем контейнера в большей степени задает номинальную продуктивность производственной линии, поэтому количество и размер бункеров необходимо тщательно рассчитывать, исходя из желаемого объема производства экструдированного пенополистирола.

2.4 Агрегат для формирования блоков полистирола

Из контейнера для вылеживания гранулы вспененного полистирола с помощью пневмотранспорта подаются в промежуточную камеру, которая оборудована датчиком наполнения.

При поступлении требуемого количества гранул, сырье транспортируется в формирующий блок. Блок-форма – это герметический контейнер, который, после наполнения гранулами, закрывается. Через клапан подачи, в блок-форму подается горячий пар.

В процессе тепловой обработки под давлением происходит вторичное вспенивание гранул, которые расширяются, и при достижении заданной температуры спекаются в монолитный блок пенополистирола.

Охлаждение сформированного пенополистирола происходит в этом же агрегате, посредством откачки воздуха из камеры вакуумным насосом. Для стабилизации внутреннего давления воздуха в гранулах пенополистирола блок выдерживается при комнатной температуре на протяжении суток.

2.5 Агрегат для нарезки пенополистирола

По истечению требуемого времени пенополистирольный блок попадает на нарезающий агрегат. Линия резки представляет собою комплексное оборудование, которое способно выполнять резку, как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости.

Агрегат для формирования блоков пенополистирола

Данное оборудование имеет два режима работы – автоматический режим реализации заданной программы, и режим с управлением своими руками. Как правило, весь процесс происходит в автоматическом режиме.

Режущий элемент оборудования – раскаленные струны из тугоплавкой стали, которые способны выполнить быстрое и эффективное формирование плит пенопласта требуемых форм и размеров.

Система электронного управления установкой дает возможность своими руками настроить температуру накала струн, скорость их движения, и размер итогового изделия.

2.6 Агрегат для переработки отходов

Поврежденные в процессе производства пенополистирольные материалы не утилизируются, а подлежат повторной переработки. Переработка пенополистирола выполняется в агрегате, внутри которого вращаются дробильные молотки, которые крошат плиты пенопласта на отдельные гранулы.

Полученное в процессе переработки сырье посредством пневмотранспорта подается в накопительный бункер, из которого гранулы попадают в блок-форму в количестве, не превышающим 10% от веса первичного сырья, используемого для производства.

Дробилка для отходов пенопласта

2.7 Производство экструдированного ППС

Отличие в производственное линии по изготовлению экструдированного пенополистирола, в сравнении с вышеописанной технологией изготовление обычного пенополистирола, заключается в наличии экструдера.

Экструдер – оборудование для производства экструдированного пенополистирола, обладающее формирующими фильерами, сквозь которые проталкивается полистирольный расплав.

Экструзионная головка предает пенополистиролу требуемую структуру, в результате чего на выходе получаются монолитные изделия, обладающие закрытыми ячейкам диаметром 0.1 мм, которые превосходят обычный пенополистирол по параметру гидрофобности и паропроницаемости.

Данная технология предусматривает иной подход к вспениванию сырья, которое происходит вследствие смешивания гранул с вспенивающим реагентом в азотной среде.

2.8 Технология производства пенопласта (видео)

Источник:
http://uteplimvse.ru/vidy/polistirol/proizvodstvo.html

Как устроена работа линии по производству пенопласта

Что такое пенопласт

В строительстве при утеплении стен, крыш, полов используется экологичный, легкий и дешевый материал – пенопласт. Он представляет собой разного размера и толщины пласты, произведенные по технологии вспенивания полистирольных гранул. За процесс изготовления отвечает автоматизированная линия по производству пенопласта, которая состоит из нескольких агрегатов. Линия проста в управлении, занимает немного места, отличается высокой производительностью. Поэтому изготовление пенопласта является отличным решением для организации небольшого бизнеса. Этот материал востребован не только строительной отраслью, он широко применяется в других областях промышленности как упаковочный материал.

Пенопласт: уплотнитель, утеплитель

  • Высокая теплоизоляция – удерживает тепло и позволяет сократить расходы на отопление.
  • Совместимость с различными строительными смесями и материалами – облегчает процесс монтажа.
  • Долговечность – срок эксплуатации составляет 50 лет, пенопласт не подвержен гниению, коррозии, единственным врагом его могут стать грызуны.
  • Высокая звукоизоляция – за счет пористой структуры снижается звукопроводимость.
  • Пожароустойчивость – при производстве полистирола используются антипирины, которые сводят риски возгорания к минимуму.
  • Удобство монтажа – пенопласт можно прикручивать, клеить, укладывать на различные строительные смеси, для этого не нужны специфические строительные знания и навыки.

С чего начать производство

Для организации производственного процесса по изготовлению пенопласта необходимо оборудовать помещение. Это может быть цех площадью 100 м 2 с высокими потолками, не менее 5 метров. К нему должны быть подведены коммуникации – трёхфазное электричество, водопровод, вентиляция и система кондиционирования. Очень важным моментом является соблюдение температурного режима – необходимо обеспечить минимум 15 о С в любое время года. При низких температурах сырье может испортиться. Для хранения готовой продукции понадобится склад площадью 70 м 2 . Возможно хранение плит на улице, но обязательно под навесом.

Для обслуживания линии понадобятся два рабочих в одну смену, один кладовщик, желательно иметь технолога. В зависимости от объемов производства могут понадобиться грузчики.

Сырьевая база

Главным компонентом производства являются гранулы полистирола. Кроме того, потребуются:

Полистирол в основе пенопласта

  • вода;
  • суспензия для вспенивания (при производстве пенополистирола);
  • электроэнергия (для работы оборудования).

Выбор полистирола зависит от планируемой марки пенопласта. Рассев №1 (самые маленькие фракции) используется для марки 50, рассев №4 (самые крупные) для марки 15. Приобретая сырье, следует обратить внимание на маркировку «С» на упаковке, она гарантирует наличие в составе антипирина, который препятствует горению. Полистирол — компонент с небольшим сроком годности – до шести месяцев, просроченный продукт нарушит технологический процесс, гранулы не будут раскрываться и все производство сорвется. Наиболее востребовано импортное сырье таких торговых марок, как:

Среди отечественных можно выделить:

  • Пластик;
  • Ангарский завод полимеров;
  • Альфапор.

Технологический процесс

Первый и основной этап — это вспенивание полистирола. Гранулы помещаются в камеру, где под воздействием пара начинается процесс увеличения объема шариков.

Аппарат для вспенивания полистирола

В зависимости от необходимой марки пенопласта, этот процесс может быть произведен повторно. В результате получится более легкий материал. Следующим этапом является просушка готовой массы в бункере вылеживания. Этот процесс продолжается в течение 12 часов, за это время гранулы наполняются воздухом и уплотняются. Затем идет этап формовки блоков – под воздействием пара происходит нагрев массы и склеивание гранул. После остывания пенопласт готов к резке в соответствии с необходимыми пропорциями. Еще по истечении суток материал готов к упаковке и реализации.

В случае приобретения линии по производству пенополистирола – это один из разновидностей пенопласта, обладающий улучшенными характеристиками, технология дополняется использованием экструдерной установки. На этапе первоначального вспенивания добавляется бутан или СО2 под действием этих компонентов гранулы обогащаются частицами талька, которые образуют ядро пузыря. Благодаря этому масса становится более прочной, увеличивается коэффициент теплопроводности и теплоизоляции. Далее процесс изготовления пенополистирола осуществляется по аналогии с пенопластом.

Составляющие производственной линии

Автоматизированная линия по производству пенопласта содержит следующие агрегаты:

  • предвспениватель;
  • бункер для сушки;
  • формовочные блоки;
  • станок для резки;
  • парогенератор;
  • дробилка;
  • дозатор для сырья.

Предвсениватель представляет собой камеру куда подается исходное сырье с помощью шнека, который установлен в нижней части устройства. Пар в камеру поставляется через фильерные отверстия. Оба эти процесса автоматизированные и могут регулироваться работником с помощью пульта управления.

Читайте также  Брикеты из опилок своими руками: технология изготовления евродров, оборудование в домашних условиях

Пресс автомат для пенопласта

  • потребляемая мощность – 1,5 – 2 кВт;
  • максимальное напряжение – 380 В;
  • объем – 700 л;
  • максимальная производительность – 300 кг/ч;
  • вес камеры – 150 кг;
  • размеры – 1380*900*2200 мм;
  • стоимость – 182 тысячи рублей.

Бункер для сушки принимает вспененную массу в первый отсек, где под воздействием сильного потока воздуха (подается вентилятором) проходит первоначальную сушку. Затем гранулы самотеком попадают во второй отсек, оборудованный механизмом пневмотранспорта, который направляет массу в бункер вылеживания. Характеристики:

  • потребляемая мощность – 5 кВт;
  • напряжение – 380 В;
  • производительность – до 30 м 3 /ч;
  • масса – 100 кг;
  • размеры – 5000*1200*1000 мм;
  • стоимость – 100 тысяч рублей.

В формовочном блоке происходит формирование массива пенопласта. Этот процесс осуществляется под воздействием водяного пара. Гранулы снова увеличиваются в размере, а за счет замкнутого пространства происходит их склеивание. Блок имеет жестко закрепленную боковую стенку, откидывающуюся стенку и две торцевые створки-дверцы. Характеристики:

Формы и изделия для пенопласта

  • габариты – 1200*1500*750 мм;
  • производительность – 2,5 м 3 /ч;
  • вес – 550 кг;
  • стоимость – 242 тысячи рублей.

Парогенератор производит водяной пар путем нагрева воды до высоких температур. Парогенератор может работать от электросети, на дизельном топливе или на газе. Самым дешевым, с точки зрения стоимости горючего материала, является газовый, с точки зрения безопасности – электрический. Последний и стоит в два раза дешевле дизельного или газового. Характеристики:

  • мощность – 35 кВт;
  • размеры – 700*400*400;
  • вес – 25 кг;
  • расход воды – 40 л/ч;
  • производительность – 40 л/ч;
  • стоимость электрического – 190 тысяч рублей.

Станок для резки массива пенопласта обрабатывает пласт раскаленными струнами вдоль и поперек в соответствии с необходимыми параметрами готовых блоков. Характеристики:

  • размеры – 1300*1600*800 мм;
  • вес – 300 кг;
  • производительность –30 м 3 /ч;
  • стоимость – 150 тысяч рублей.

Дробилочный агрегат предназначен для переработки отходов. Этот механизм не всегда включается в автоматизированную линию, но его приобретение экономически обосновано – производство становится безотходным. Переработанный материал можно будет добавлять в исходное сырье на первоначальном этапе. Характеристики:

  • мощность – 4 кВт;
  • производительность – 5 м 3 /ч;
  • масса – 100 кг;
  • размеры – 1500*1000*400 мм;
  • стоимость – 65 тысяч рублей.

Таким образом, купить линию по производству пенопласта можно за 929 тысяч рублей. Если позволяет финансовая возможность лучше дополнительно оснастить линию весами для сырья, вытяжками для предвспенивателя, линией для упаковки. Эти компоненты упростят производственный процесс.

Затраты и доходы производства пенопласта

Для изготовления 1 м 3 пенопласта потребуется 16 кг сырья. Стоимость сырья 73 рубля за 1 кг. Затраты на коммунальные платежи и заработную плату рабочим в перерасчете на 1 м 3 готовой продукции – 1200 рублей. Итого – в 1350 рублей обойдется 1 м 3 пенопласта, а рыночная стоимость – 2000 рублей. Чистая прибыль – 650 рублей. При изготовлении 40 м 3 в смену и работе 22 дня в месяц, общая производительность составит – 880 м 3 . Стоимость оборудования может окупиться при производстве 5500 м 3 , а на это потребуется 6-7 месяцев работы. Такие показатели окупаемости присущи высокорентабельному бизнесу, конечно, при условии полной реализации продукции. Но с учетом постоянно растущего спроса и правильно поставленной маркетинговой деятельности со сбытом проблем не возникнет.

Источник:
http://promtu.ru/linii-proizvodstva/kak-ustroena-rabota-linii-po-proizvodstvu-penoplasta

Вспенивание: получение пенопластов, обзор технологий вспенивания

Ср, 7 Октябрь 2009 | Тема: Технологии

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

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

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

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

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

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

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

Отметим еще несколько важных качеств:

• низкие внутренние напряжения;

• хорошие изолирующие свойства;

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

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

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

Вспениваемые пенопласты могут быть разделены на три группы:

• вспенивающиеся частицы, например, ПС;

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

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

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

На рис.1 схематически представлен процесс изготовления пенопластов.

Рис.1 Изготовление пенопластов

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

Полимеры

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

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

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

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

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

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

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

• для жесткого интегрального пенополиуретана — t-бутанол;

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

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

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

• отщепление газа-порообразователя в пределах узкого температурного диапазона;

• высокий выход газа;

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

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

Химические порообразователи в основном используются при получении интегральных пенопластов.

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

• ускорители реакции (служат для быстрого вспенивания);

• средства сшивки для ПЭ или эластичных ПУ;

• вещества, снижающие горючесть (антипирены);

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

• армирующие волокна и наполнители;

• красители и пасты (для соответствующей окраски).

Обзор технологии вспенивания

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

В упомянутой таблице пенопласты подразделяются на две больших группы:

• пенопласты с равномерным распределением плотности по всему поперечному сечению;

• интегральные пенопласты, поперечный разрез которых характеризуется различной плотностью.

Пенопласты с равномерным распределением плотности

Источник:
http://plastinfo.ru/information/articles/248/

Какое оборудование и технологии используются при производстве пенопласта

Используемое при производстве пенопласта оборудование не отличается особой сложностью, но не может быть изготовлено самостоятельно. От технологии производства материала зависит итоговое качество продукции.

Требуемое оборудование

Для производства пенополистирола требуется определенный набор материалов:

  • предвспениватели с парогенераторами;
  • емкость для повторного вспенивания;
  • приемный бункер;
  • блок-формы;
  • станки для нарезки;
  • аппарат, перерабатывающий отходы;
  • упаковочный агрегат.

Применение предвспенивателей

Предвспениватели предназначены для взбивания полистирольных гранул. На них воздействует пар, в результате чего материал приобретает необходимую плотность. Оптимальный показатель плотности для пенопласта составляет порядка 15 кг/м 3 .

Выбор предвспенивателя зависит от ряда параметров:

  • производительность;
  • наличие или отсутствие в составе материала парогенератора, бункера, дозатора;
  • вместительность приемника гранул;
  • что входит в состав материала (углеродистая или нержавеющая сталь);
  • принцип работы (в непрерывном или циклическом режимах).

Принцип работы аппарата для вспенивания заключается в:

  • загрузке полистирола в предвспениватель;
  • создании внутри агрегата давления;
  • воздействии разогретого до 100 0 С пара на полистирол;
  • вспенивании обрабатываемого материала и увеличении его объема до нужного значения;
  • отправке вспененного материала в сушильный блок.

Производство пенопласта чаще использует предвспениватели циклического типа.

Использование емкости для повторного вспенивания

Технология часто предусматривает необходимость вторичного вспенивания пенополистирола. Используется специальная емкость для вторичного вспенивания материала. В ней расположен мешок, в который помещается ранее вспененный материал. Назначение емкости в достижении пенополистиролом плотности 7 кг/м 3 .

Назначение приемного бункера

Важным элементом оборудования для производства пенопласта является приемный бункер. В нем хранится вспененное изделие с целью тщательного просушивания. В составе любого бункера имеется вентилятор, создающий внутри него необходимую температуру и влажность. В процессе обдува вспененных гранул происходит их наполнение воздухом. Оптимальная температура в блоке составляет порядка 20 0 С. При ней изделие вылеживается 12 часов.

Технология повторного вылеживания схожа с описанной выше процедурой. Вторично вспененный пенопласт аналогичным образом загружается в контейнер для сушки и вылеживается там определенное количество времени.

Использование блок-форм

Просушенные пенопластовые гранулы пневмотранспортом доставляются в специальный агрегат для формирования блок-форм.

Блок-форма представляет собой контейнер с поступающими в него гранулами. После загрузки пенопласта блок-формы закрываются.

Внутри блок-формы имеется подающий клапан, через который она заполняется паром. Первоначально подается горячий пар, под действием которого гранулы вспениваются и склеиваются, образуя монолитный блок.

На завершающем этапе блоки обрабатываются уже охлажденным воздухом. Охлаждение происходит за счет откачивания ранее нагретого воздуха встроенным внутри блок-формы насосом вакуумного типа.

Требуется 24 часа, чтобы получившиеся монолитные блоки пенопласта пролежали внутри контейнера, в котором создается комнатная температура.

Применение нарезающих станков

Получившиеся блоки пенополистирола отправляются в специальный аппарат для нарезки. Подобные станки способны нарезать блоки в обеих плоскостях: вертикальной и горизонтальной.

Нарезка изделий происходит в двух режимах. Все зависит от типа применяемого оборудования и его сложности. Чаще используется автоматический режим управления.

На блоке управления устанавливается требуемый режим, и на выходе получаются ровные нарезанные блочные изделия. Ряд моделей нарезающих станков не имеют автоматического управления и требуют участия в процессе оператора.

В состав автоматических станков входят элементы:

  • режущий элемент;
  • электронная система управления.

Режущий элемент представляет собой стальные струны, нагретые до высокой температуры. Они нарезают блоки на части заданной формы и размера. Струны для агрегата делают из тугоплавкой стали.

Система управления позволяет в автоматическом режиме настроить нужный размер нарезаемых блоков, температуру струн режущего элемента, их скорость движения при нарезании.

Некоторые станки оснащены дополнительными компонентами:

  • торцевыми пилами, с помощью которых выполняется шпунтование;
  • дальномерами;
  • трансформаторами, нагревающими режущие струны.

Производство наличников, плинтусов, шиферных утеплителей потребовало создания специальных нарезающих станков, работающих в формате 3D. Процесс нарезки изделий регулируется при помощи специальной компьютерной программы. Стоимость подобных 3D-станков значительно превышает стоимость стандартных автоматических аппаратов.

Перерабатывающий отходы аппарат

В состав оборудования по производству пенопласта входит аппарат, перерабатывающий отходы. Для производства пенопластовых изделий характерен безотходный принцип. Поврежденные при производстве блоки не выкидываются, а направляются в специальный контейнер. В контейнере происходит дробление изделий на отдельные гранулы. В качестве дробильных устройств выступают молотки.

После дробления гранулы помещаются в пневмотранспорт и попадают в блок-форму, в которой происходит повторение процесса производства монолитного пенополистирола. Технология предусматривает использование в блок-формах только 10% сырья, направленного на переработку. Остальные 90% сырья являются первичными.

Упаковочный агрегат

На заключительном этапе изготовления пенопласта происходит упаковка созданных монолитных блоков. Применяется специальная упаковочная машина, заворачивающая изделия в полиэтиленовую пленку. В ней изделия отправляются на склад для хранения. В качестве альтернативы полиэтилену используют термоусадочную пленку.

Стоимость оборудования

Примерная стоимость основного оборудования и дополнительных элементов к нему можно выразить в виде таблицы.

Приблизительная стоимость полного комплекта составляет 660000 рублей.

Минимальный комплект обойдется на 30-50% дешевле. Можно приобрести оборудование для производства пенопласта, бывшее в употреблении. Аппараты приобретаются по их себестоимости с вычетом амортизации.

На новые аппараты китайского и российского производства устанавливается минимальная гарантия в 1 год.

Этапы производственного процесса

Производственный процесс по созданию пенопластовых блоков занимает несколько суток. Большая часть времени уходит на просушивание вспененных изделий.

Производство включает в себя последовательные этапы:

  • подготовка сырья (при необходимости в состав гранул добавляется состав, препятствующий их воспламенению);
  • воздействие на гранулы горячего пара (вспенивание);
  • просушивание увеличенных в процессе вспенивания гранул и удаление из них лишней влаги;
  • отправление сырья на вылеживание (12 часов);
  • закладывание сырья в формы в виде специального блок-контейнера;
  • интенсивное нагревание блоков с созданием высокого давления (10 минут);
  • охлаждение получившихся пенопластовых плит;
  • нарезание плит специальным станком струнного типа на блоки необходимой формы и размера;
  • помещение плит на склад с целью удалить остатки влаги (до 1 месяца).

В последнюю очередь проводится переработка оставшегося сырья. С целью экономии активно перерабатывается сырье других производителей пенополистирола.

В процессе переработки необходимо учитывать, что только 10% от общей массы сырья могут составлять производственные отходы.

Особенности производства экструдированного пенополистирола

Технология создания указанного сырья имеет ряд отличий от стандартной схемы. Главное отличие — в использовании экструдера. Он представляет собой аппарат с формирующими фильерами, через которые проходит полистирольный состав.

Вспенивание сырья происходит в азотной среде путем смешивания пенопластовых гранул со специальным реагентом.

Источник:
http://promzn.ru/stanki-i-oborudovanie/dlya-proizvodstva-penoplasta.html

Оборудование для производства термотары, не менее 100 шт./смена (8 час.)

Пенополистирол отвечает самым строгим требованиям пищевой промышленности с точки зрения безопасности материала для здоровья человека.

Ящик, закрытый крышкой, выполняет функцию термоконтейнера и стабилизирует температуру внутри упаковки, позволяя устранить влияние колебаний температуры внешней среды на ее содержимое.

Ящики из пенополистирола являются оптимальным решением любых проблем, связанных с транспортировкой и хранением свежей охлажденной рыбы или мяса, овощей, фруктов, мороженного, так как пенополистирол сочетает в себе уникальные качества:

  • высокие теплоизоляционные свойства;
  • экологически чистый и безопасный для здоровья человека материал;
  • не впитывает запахи, не образует пыли;
  • сохраняет температуру, товарный вид и качество продуктов;
  • устойчив к воздействию воды;
  • имеет малый вес.


Комплектация линии для производства термотары

Для работы оборудования необходим источник пара – промышленный пар или парогенератор, производительность не менее 250 кг/час, давление 5-6 атм.

Термотара – типовые размеры


* чертежи крышки (толщина 20 мм) не показаны

Этап 1 – вспенивание сырья

Рисунок 1
— предвспениватель мод. ПВ-1
— сушильная установка
— бункера выдержки-раздачи

Предвспениватель ПВ-1 предназначен для первичного вспенивания гранул полистирола вспенивающегося методом тепловой обработки. В качестве теплоносителя используется насыщенный водяной пар.

принцип работы – циклический.

производительность установки – 10 м 3 /час.

Технические характеристики предвспенивателя мод. ПВ-1

Этап 2 – сушка вспененных гранул

Сушильная установка (опционально):

Предварительно вспененные под воздействием пара гранулы после выхода из предвспенивателя могут содержать до 10% воды. Такие влажные гранулы не имеют достаточной сыпучести, что осложняет их движение по пневмотранспорту, а их естественная сушка может оказаться длительной по времени. Вследствие этого применяется сушильная установка, которая ускоряет процесс стабилизации гранул после вспенивания и устраняет излишки влаги из вспененного сырья. После прохождения процесса сушки гранулы вентилятором транспортируются в бункера-накопители.

Технические характеристики

Этап 3 – формование
Блок-формы

Блок-формы предназначены для формования ящиков и крышки, состоят из нескольких частей (полуформ), с местами подвода-отвода пара. На станине установок располагаются привода для раскрытия-закрытия формы, выталкивания готового изделия, полости для подачи пара, отвода конденсата, пневматика приводов, устройства автоматической загрузки.

Блок-формы работают в ручном или полуавтоматическом режиме.

  • принцип работы — циклический
  • время цикла 4…5 мин.

Технические характеристики (форма для ящика)

Cтепень механизации и автоматизации форм для ящика:

  • загрузка вспененных гранул полистирола в формы — инжекторная;
  • процесс спекания (подача пара, автоклавирование, вакуумирование, отвод конденсата) – ручной, шаровыми кранами;
  • открытие/закрытие формы – автоматическое.

Cтепень механизации и автоматизации формы для крышки:

  • загрузка вспененных гранул полистирола в формы — инжекторная;
  • процесс спекания (подача пара, автоклавирование, вакуумирование, отвод конденсата) – ручной, шаровыми кранами;
  • открытие/закрытие формы – ручное.

Этап 4 – охлаждение термопанели

Установка вакуумирования

Cлужит для создания разряжения давления в форме, отвода конденсата, облегчения разъема формы, является необходимым элементом для получения качественного изделия.

Технические характеристики

Парогенератор необходим для выработки теплоносителя роста и сцепления гранул стирола

Котел паровой электрический модели КЭП-160

Котлы электродные паровые модели 1КЭП-160/0,4 предназначены для получения насыщенного водяного пара. Пар от котла поступает в паронакопитель, откуда происходит его отбор для прохождения процесса предварительного вспенивания сырья либо для окончательного формования изделий.

Данные парогенераторы обладают рядом преимуществ перед другими аналогами, представленными на российском рынке:

  • диапазон удельного сопротивления используемой воды от 1600 до 6400 Ом/см при температуре 20 o С;
  • поддержание заданной мощности и давления в котле обеспечивается системой автоматического регулирования;
  • выход котла на рабочий режим через 15-20 минут;
  • компактная конструкция объединяет в себе: парогенератор, питательный бак, насосную установку, трубопроводы, приборы контроля и управления системой автоматического регулирования;
  • улучшенный доступ к элементам управления системы автоматического регулирования за счёт откидывающейся панели управления;
  • котел прост в монтаже и обслуживании.

Технические характеристики

Данный парогенератор в составе линии работает на 50% мощности, т.к. имеет излишнюю производительность.
Энергопотребление – 80 кВт.час

При необходимости возможна комплектация линии с применением газового или дизельного парового котла. Также возможна работа линии с использованием промышленного пара.

Накопитель пара

Паронакопитель служит для накопления водяного насыщенного пара, генерируемого паровым котлом. Пар, попадая в ресивер под избыточным давлением, частично переходит в жидкое состояние (перегретая вода).
При осуществлении отбора пара (для процесса предварительного вспенивания или окончательного формования панели) вода обратно переходит в парообразное состояние и происходит тепловая обработка сырья в предвспенивателе либо гранул в блок-форме.

Необходимый объем паронакопителя варьируется от выбранной модификации блок-формы

Требования к производственному помещению для размещения в нем линии по производству термотары

1) Высота потолка не менее 4,0 метров.

2) Площадь производственного помещения должна быть не менее 70 м 2 для установки оборудования (без учета площадей под склад готовой продукции).
Под складирование готовых изделий мы рекомендуем отводить не менее 50м 2 (в зависимости от количества рабочих смен в сутки). Складские площади могут находиться как в самом производственном цеху, так и в отдельном помещении, а также под навесом на улице в зависимости от климатических условий. Необходимая площадь под складирование сырья (полистирол) составляет 10 м 2 .
Температурный режим хранения сырья 10-20 o С. Рекомендуемый температурный режим работы оборудования 15-20 o С.

3) Подводка сетей электрификации (наружных сетей и внутренней разводки)
должна осуществляться с учетом общей (суммарной) мощности всего электрооборудования, входящего в линию по производству термотары.
Суммарная мощность линии – 13 кВт + мощность на производство пара;
При использовании электрического парогенератора для производства пара суммарная (пиковая) мощность электрооборудования составляет:

  • N=13+185= 198 кВт (с электрич. парогенератором при одновременной работе 2-х форм)

По этим данным ведется расчет сечения кабеля для подвода электричества.
Возможна работа линий с применением парогенераторов на газе, жидком топливе и др., а также с подводом промышленного пара, в случае, если указанные источники не уступают по параметрам электрическим котлам (паропроизводительность не менее 250 кг/час, давление – 5..6 атм.)

4) Потребляемый объем воды с учетом затрат на производство пара составляет 0,2…0,3 м 3 /час

5) Канализация
Необходима канализация, выведенная либо в общую канализационную систему, либо за пределы цеха. Диаметр канализационной трубы не менее 110 мм.

6) Обслуживающий персонал 2 человека.

Источник:
http://beteh.ru/produkciya/penopolistirol/oborudovanie/article-238/

Предвспениватель полистирола своими руками

Способ сухого вспенивания полистирола

Владельцы патента RU 2466018:

Изобретение направлено на повышение производительности процесса и кратности вспенивания полистирола ПСВ. Технический результат достигают тем, что способ сухого вспенивания полистирола включает кратковременный нагрев гранул ПСВ в воздушной среде, последующее кратковременное воздействие вакуума на нагретые гранулы, последующее охлаждение гранул под вакуумом ниже температур вязкотекучего состояния полистирола и после охлаждения снятие вакуума. Сухой нагрев гранул ПСВ осуществляют в герметичной емкости, заполненной горячим воздухом. При этом вакуум создают откачкой воздуха из герметичной емкости. Охлаждение гранул осуществляют преимущественно за счет излучения тепловой энергии гранул. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ сухого вспенивания полистирола ПСВ относится к технологии получения гранулированного пенополистирола для строительства.

Гранулы пенополистирола получают из сырьевых гранул полистирола ПСВ (полистирол суспензионный вспенивающийся), выпускаемого химической промышленностью. Сырьевые гранулы насыщены молекулами легкокипящего продукта изопентан с температурой кипения 28°С. При нагревании гранул полистирол гранул переходит постепенно в вязкотекучее состояние, а изопентан вскипает и давлением своих паров расширяет материал гранул; происходит вспенивание (вспучивание) полистирола. В технологии применяется температура около 100°С; это – естественная привязка к температуре кипения воды и к температуре водяного пара при нормальном атмосферном давлении. Сырьевые гранулы имеют малые размеры: в основном от 0,5 до 2,0 мм и при вспенивании многократно увеличиваются в объеме. Из вспененных гранул изготавливают формованные теплоизоляционные изделия в виде плит и сегментов, а также гранулы добавляют в бетон в качестве легкого заполнителя с получением полистиролбетона – малотеплопроводного, легкого и достаточно прочного материала для строительства домов.

Известен способ вспенивания полистирола горячей водой [А.с. 1578020 А1, кл. В29С 67/22, опубл. 15.07.90]. Этот способ дает хороший результат по кратности вспенивания гранул. Способ прост, несложно и технологическое оборудование. Преимуществом способа является возможность получения низкой скорости вспенивания полистирола при температуре воды ниже 100°С с контролируемым получением плотностей продукта в интервале от 200 до 20 кг/м 3 . Недостатком способа является так называемые «мокрые процессы» (применение воды, испарение воды, необходимость сушки гранул). Кроме того, гранулы, получаемые этим способом, необходимо не только высушить, но и выдержать после сушки до 24 часов в воздушной среде нормальной температуры и влажности для снятия вакуума в них, иначе они легко сплющиваются при механических воздействиях. До сих пор не удалось создать высокопроизводительное технологическое оборудование, реализующее этот способ, поэтому способ в настоящее время в производстве не применяется.

Известен способ вспенивания полистирола ПСВ в среде горячего водяного пара [А.с. 1458244 А1, кл. В29С 67/20, опубл. 15.02.89]; этот способ повсеместно применяется в строительном производстве. По этому способу получают вспененные гранулы пенополистирола с насыпной плотностью от 8 кг/м 3 и выше. Промышленностью выпускаются вспениватели малой и большой производительности. Недостатком способа является так называемые «мокрые процессы» (применение воды, генерация из нее пара, необходимость сушки полученного материала). Кроме того, гранулы, получаемые этим способом, необходимо не только высушить, но и выдержать после сушки до 24 часов в воздушной среде при нормальных температуре и влажности для снятия вакуума в них, иначе они легко сплющиваются при механических воздействиях. Ведение процесса требует генерации значительного количества горячего водяного пара, на что затрачивается большое количество тепловой энергии.

Реальным недостатком способа является очень быстрое вспенивание в зоне плотностей продукта от 200 до 20 кг/м 3 , что затрудняет получение продукта с заданной плотностью в этом интервале. Это усугубляется невозможностью быстро определить плотность получаемого продукта по ходу этого быстрого процесса вспенивания, исчисляемого секундами, так как для определения плотности мокрого продукта требуется сначала высушивать его пробу в течение нескольких часов.

В связи с тем, что значительное количество гранулированного пенополистирола применяется в качестве легкого заполнителя бетона, в технологии полистиролбетона актуально упрощение и удешевление технологии, снижение энергозатрат, снижение насыпной плотности гранулированного пенополистирола для удешевления изделий из полистиролбетона.

Известен способ, взятый за прототип изобретения, А.С. 680628, МКИ 3 В29D 27/00, опубл. 25.08.79, и устройство сухого вспенивания полистирола горячим воздухом. При этом не требуется ни горячая вода, ни горячий водяной пар, не требуются сушка вспененных гранул и длительная выдержка, т.к. вакуум в них снимается по ходу процесса вспенивания. Соответственно, требуется меньше технологического оборудования, снижаются энергозатраты, экономятся производственные площади и пр. Вспенивание происходит более плавно, чем при вспенивании водяным паром, и это полезно при получении продукта повышенной плотности. Снизить скорость вспенивания легко за счет снижения температуры воздуха. Сухое вспенивание позволяет оперативно контролировать текущую плотность продукта по ходу процесса и своевременно регулировать его. Однако при сухом вспенивании затрачивается в 3-4 раза больше времени, чем при мокром вспенивании, а повышение температуры воздуха приводит к оплавлению гранул. Также не удается изготовить гранулированный пенополистирол плотностью ниже 16 кг/м 3 .

Автор предлагаемого изобретения длительное время занимается исследованием способа сухого вспучивания полистирола, разработкой и изготовлением суховоздушных вспучивателей, научно-технические отчеты имеют государственную регистрацию, получены патенты на суховоздушные вспучиватели. Вспучиватели, изготовляемые предприятием автора, более совершенны, минимальная плотность вспученного продукта, получаемого на этих вспучивателях в процессе однократного непрерывного вспучивания, достигает 10 кг/м 3 . Термины вспенивание и вспучивание в настоящее время, по последним публикациям, считаются однозначными. Более распространен термин вспенивание, поэтому далее применяется именно он. В процессе исследований попутно изучены и процессы вспенивания полистирола горячей водой и горячим водяным паром. Выявлено, что вспенивания горячей водой и горячим водяным паром дают продукт минимальной плотности, равной 15 кг/м 3 . И только вторичное вспенивание уже вспененного продукта после его сушки и суточной вылежки позволяет достичь плотности 8 кг/м 3 .

Это объясняется следующим. Давление паров изопентана при 20°С (293 К) равно 79 кПа, что меньше давления окружающего воздуха (техническая атмосфера 98 кПа, физическая атмосфера 101 кПа). За счет нагрева до 100°С давление паров несколько увеличится. К сожалению, отсутствуют данные о давлении паров изопентана при температуре около 100°С. Если бы изопентан был при этой температуре газом, то давление его повысилось бы при нагреве от 20°С (293К) до 100°С (373°С) в 373/293=1,27 раза и достигло 79 1,27=100,33 кПа. Это близко к атмосферному давлению, т.е. распирающее избыточное давление не преодолело бы сопротивление полимера. Вероятно, давление паров изопентана все же несколько выше атмосферного давления, поэтому в действительности гранулы все же вспениваются, хотя и не очень активно в конце процесса – в области низких плотностей продукта.

Цель изобретения – создать технологию изготовления гранулированного пенополистирола способом сухого вспенивания с получением продукта минимальной плотности при минимальной длительности процесса, что соответствует максимальной производительности технологии.

Поставленная цель достигается тем, что в способе сухого вспенивания полистирол ПСВ нагревают кратковременно и затем кратковременно воздействуют на него вакуумом, после чего охлаждают, не снимая вакуум, а после охлаждения гранул ниже температур вязкотекучего состояния полистирола снимают вакуум.

Сухой нагрев гранул осуществляют в герметичной емкости, заполненной горячим воздухом, а вакуум создают откачкой воздуха из емкости.

Охлаждение гранул осуществляют преимущественно за счет излучения тепловой энергии гранул.

В результате устранения наружного атмосферного противодавления давление паров изопентана реализуется в максимально возможной мере – в максимальной кратности и максимальной скорости вспенивания гранул. Увеличение (вспенивание) гранул продолжается до тех пор, пока давление паров изопентана, уменьшающееся из-за его расширения и частичной диффузии из гранул, не уравновесится упругими противодействующими напряжениями материала гранул. При этом минимальная длительность процесса вспенивания способствует снижению потерь изопентана, соответственно – максимальной кратности вспенивания. Кроме того, сохранение максимально возможного количества изопентана существенно для технологии формования пенополистирольных изделий, где формование изделий осуществляется путем вторичного вспенивания пенополистирольных гранул за счет остаточного изопентана и проникшего в гранулы воздуха.

Охлаждение гранул фиксирует структуру материала гранул, а действие вакуума во время охлаждения гранул не позволяет им сжаться, благодаря этому увеличенные размеры гранул сохраняются и после снятия вакуума.

Снижение плотности продукта и повышение производительности процесса приведет к снижению стоимости гранулированного пенополистирола и к реализации в полной мере всех указанных преимуществ процесса сухого вспенивания ПСВ.

На фигуре 1 представлена фотография гранул, полученных различными способами:

– верхний ряд гранул получен традиционным способом вспенивания сырьевых гранул полистирола в среде горячего водяного пара (над зеркалом кипящей воды);

– средний ряд гранул получен вспениванием сырьевых гранул полистирола в кипящей воде;

– нижний ряд гранул получен предлагаемым способом сухого вспенивания сырьевых гранул полистирола (сухой нагрев в среде горячего воздуха с последующим вакуумированием).

На фигуре 2 представлена фотография лабораторного устройства для реализации предлагаемого способа на одиночной грануле, которая отмечена позицией 1, в положении, когда гранула находится в зоне нагрева.

На фигуре 3 представлена фотография лабораторного устройства для реализации предлагаемого способа на одиночной грануле, которая отмечена позицией 1, когда гранула выведена из зоны нагрева для охлаждения.

Устройство позволяет нагревать отдельную гранулу ПСВ, находящуюся на выдвижном поддончике, в среде горячего сухого воздуха. Нагреватель выполнен в виде скобы, охватывающей некоторое пространство объемом около 50 см 3 вокруг поддончика с гранулой.

Нагреватель гранулы размещен в съемном стеклянном колпаке, как это видно на фотографиях, устройство выполнено герметичным с подводкой к вакуум-насосу. Нагреватель управляется автоматически электронным прибором, позволяющим задавать и удерживать заданную температуру нагревателя в определенных пределах.

Пробными экспериментами в интервале температур 100…125°С установлена оптимальная для эксперимента температура задатчика нагревателя 115°С, это соответствует температуре воздуха в зоне размещения гранулы примерно 105°С (измерено другим прибором). После прогрева устройства на выдвинутый поддончик укладывалась гранула ПСВ диаметром 1,6 мм, устанавливался стеклянный колпак. Поддончик с гранулой вдвигался в нагреватель на определенное время, исчисляемое в целых минутах. По прошествии заданного времени, например, одной минуты, включался вакуум-насос на 20 секунд, затем поддончик с гранулой выдвигался из нагревателя для охлаждения на 10 секунд без снятия вакуума, после чего вакуум-насос отключался. Через 20 секунд вакуум самопроизвольно снижался, стеклянный колпак снимался, гранула снималась с поддончика и ее диаметр измерялся на оптическом микроскопе с двадцатикратным увеличением, с мерной шкалой.

Охлаждение гранулы в вакууме происходит за счет излучения тепловой энергии, т.к. теплоноситель отсутствует. Поэтому и охлаждение происходит быстро, без теплоизолирующего влияния воздуха. Дополнительными экспериментами ранее было установлено, что структура гранул полистирола становится достаточно жесткой уже при 80°С.

Следующая гранула ПСВ такого же диаметра проходила такой же цикл со временем нагрева на одну минуту больше, с теми же параметрами процесса. Все данные и результаты экспериментов записывались в журнал.

Для сравнения, в таком же процессе, с единичными гранулами того же размера, из той же пробы ПСВ, проводилось вспенивание в среде горячего сухого воздуха без применения вакуума на том же лабораторном устройстве и вспенивание гранул на сетчатом поддончике над зеркалом кипящей воды в емкости, прикрытой крышкой (что соответствовало традиционному вспучиванию паром).

Исходные и вспененные гранулы были выложены рядами и сфотографированы вместе с линейкой с миллиметровой шкалой, фигура 1, что позволяет визуально оценить результаты и даже измерить диаметры гранул. Но и без измерений достаточно ясно виден получаемый положительный эффект.

На верхнем ряду представлены гранулы вспененные паром; ясно, как очень быстро вспениваются гранулы ПСВ в первую минуту. Затем их размер увеличивается медленно, достигая максимума на 4-ю минуту. Далее происходит уменьшение диаметра гранул – деструкция. Это происходит из-за потери гранулами вспучивающего агента – изопентана – за счет диффузии.

В среднем ряду расположены гранулы, вспененные в среде горячего сухого воздуха без применения вакуума. Видно, что гранулы вспениваются медленнее, чем в среде пара, на 5-ю минуту достигают максимального размера, но меньшего, чем максимальный размер гранул в случае вспенивания паром, затем размеры гранул уменьшаются из-за потери изопентана. Уместно сказать, что снижение скорости вспенивания гранул легко и в широких пределах достигается снижением температуры нагревателя.

На нижнем ряду расположены гранулы после вспенивания с помощью того же устройства в горячей воздушной среде, при той же температурой задатчика, с применением вакуума. Видно, что вспенивание в этом случае происходит быстрее и в большей степени. Естественно, что скорость и кратность вспенивания в этом случае легко и в широких пределах регулируется температурой нагрева и степенью вакуумирования.

Приведенные сведения доказывают осуществимость способа и возможность достижения поставленной цели.

1. Способ сухого вспенивания гранул полистирола суспензионного вспенивающегося, включающий выдержку гранул в среде горячего воздуха, отличающийся тем, что после кратковременного нагревания гранул их подвергают кратковременному воздействию вакуума, затем охлаждают, не снимая вакуума, и после охлаждения гранул ниже температур вязкотекучего состояния полистирола снимают вакуум.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сухой нагрев гранул осуществляют в герметичной емкости, заполненной горячим воздухом, а вакуум создают откачкой воздуха из емкости.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что охлаждение гранул осуществляют преимущественно за счет излучения тепловой энергии гранул.

Источник:
http://stroy-invest52.ru/raznoe/predvspenivatel-polistirola-svoimi.html