Производство пенополистирола

пенополистирол.dwg

ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩАЯ
Техническая характеристика
Производительность плотной щепы
круглого лесоматериала
Число падающих вальцов
Максимальный диаметр
перерабатываемого сырья
переробатываемой щепы
Мощность электродвигателя
БАРАБАННЫХ РУБИТЕЛЬНЫХ МАШИН
ТИХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Пароизоляция - 1 слой рубероида
Щебеночная подготовка 100 мм
Участок повторной машинной
Пилоножечное отделение
Кладовая уборочного инвентаря
Комнота общественных организаций
обработки илесопильно-раскроечный
Примечание: 1-й лист читать совместно со 2-м.
Склад готовой продукции
Склад для выдержки сырья
Административное здание
Здание управления и
механизации отгрузки
Научно-технический центр
Торгово-выстовочный зал
Площадь дорог и площадок
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
Групповая посадка лиственных деревьев;
Деревья хвойных пород рядлвой посадки;
Кустарник групповой посадки;
УCЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Цех по производству теплоизоляционных плит пенополистирольных
Технологическая схема
ЭКСПЛИКАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ
сеспензионный бункер
тарельчатый питатель
шнек для предварительного вспенивания
поточная машина непрерывного действия
IШнековый аппарат для вспенивания
Цех по производству беспрессового пенополистирола
Технологическая схема производства беспрессового пенополистирола
предварительное вспенивание гранул
сушка вспененных гранул
спекание или формование изделий
охлаждение отформованных изделий
резка блоков на плиты или изделий требуемых размеров
склад готовой продукции
Сырье с цехового склада 1 на электрокарах подают в бункер 2. С помощью вакуума
который создается при помощи вакуум насоса 3
суспензионный полистирол подают в бункер 1
откуда через тарельчатый питатель 5 он поступает в шнек 6 для предварительного вспенивания. В шнеке поддерживается температура 96 - 98 °С с помощью нагрева паровой рубашки и острого пара
подаваемого внутрь шнека через перфорацию. Кратность вспенивания регулируют скоростью прохождения сырья в канал шнека и подачей пара. Из шнека вспененные гранулы поступают в приемный бункер 7. Затем гранулы поступают в шнековый смеситель 8
где их смешивают с раздобленными отходами пенополистирола
которые добавляют в количестве 10 - 15 %. Время перемешивания 60сек. Предварительно вспененные гранулы поступают в дюралюминиевые формы. Заполненные формы укладывают на вагонетки 9. Формы на вагонетке укрепляются рамой
жестко скрепленной с вагонеткой стальными болтами. Вагонетки собирают в состав
который загружают в автоклав 10. Автоклав герметически закрывают и подают в него острый пар в течение 20 - 50 мин. В автоклаве происходит вторичное вспенивание и формование изделия. После снятия давления состав вагонеток выгружают
охлаждают в цехе в течение 30 мин
а затем остывшие вагонетки распалубливают и вынимают из форм готовые изделия 11. Формование плит производится также и на поточной машине непрерывного действия 12. Часть плит поступает на резку. При помощи ножа 13 выходящий брус разрезается на плиты
которые поступают на разбраковочный стол 14. Образовавшиеся в результате резки плит отходы
а также брак поступают в дробилку 15 и после измельчения подаются в бункер 16.
Номенклатура и технические требования выпускаемого материала и изделия
Утепление стен. Полистирольный пенопласт можно применять как для наружной
так и для внутренней теплоизоляции стен. К внешней стороне стены теплоизоляционные плиты крепятся с помощью монтажных приспособлений или приклеиваются мастикой
цементным раствором. Для стен предпочтительный метод изоляции - установка плит пенополистирола толщиной около 40 мм в полость стены на поверхность внутренней ее части с небольшим зазором между наружной частью стены для предотвращения мостика
по которому может передаваться влага. Плиты по размеру и форме легко нарезаются ножом или пилой с мелким зубом и крепятся простыми стеновыми анкерами с шагом 400 500 мм по вертикали и 900 1000 мм по горизонтали. В обоих случаях плиты крепятся адгезивными клеящими составами или механическими креплениями. В обоих случаях необходима облицовка. При внутреннем креплении плиты из пенополистирола обшиваются гипсокартонными листами или покрываются обычной штукатуркой. При наружном креплении плит - их поверхность отштукатуривается двумя слоями цементного раствора
нанесенного на прочную основу. 2. Утепление полов. Применение пенополистирольных плит в качестве теплоизоляции пола и перекрытий служит эффективным средством для их теплоизоляции и снижения передачи ударного шума (шаги
передвигаемая мебель
работающие компьютеры
принтеры и т.д.) и обеспечит вам теплый пол. В этом случае плиты из пенопласта (пенополистирола) толщиной до 50 мм укладываются обычно на слой материала с изолирующими свойствами. После герметизации швов наверх укладывается шпунтованная древесностружечная плита
песчано-цементная или бетонная смесь толщиной 6 см. 3. Утепление кровель. Теплоизоляция крыши широко используемых в зданиях коммунального назначения и квартирных домах
осуществляется следующими способами. "Невентилируемая (теплая) крыша": крыша покрывается пенополистирольными плитами ППС толщиной около 70 мм
на поверхность которого укладывается водостойкий битумный слой. "Вентилируемая (холодная) крыша" : пенополистирольные плиты ППС устанавливаются на тыльную сторону крыши
при этом оставляется вентилируемая полость
предотвращающая конденсацию водяных паров. Чердачные помещения могут служить хорошими жилыми комнатами. Теплоизоляция двухскатной крыши при сравнительно небольших расходах приносит большую пользу. Для этого необходимо вмонтировать в промежутки между стропилами один или несколько слоев пенополистирольных плит общей толщиной
равной толщине стропил. 4. Утепление несущих элементов фундаментов. Традиционно пенопласт применяют в качестве средней части трехслойных фундаментных блоков. Однако свойства материала и его качество позволили применять фундамент современной более эффективной конструкции. В современном фундаменте пенополистирол (пенопласт) используют в качестве несъемной опалубки при изготовлении и монолитного фундамента непосредственно на объекте. Это существенно снижает расход бетона
арматуры и трудозатраты. Хорошо зарекомендовал себя пенополистирол (пенопласт) при устройстве бесподвальных строений. В этом случае на подготовленную площадку укладываются плиты утеплителя в один или несколько слоев
заливаются бетоном и далее возводится строение обычным порядком. При такой конструкции бетонная стяжка одновременно является фундаментом и основанием пола. Конечно
это не исключает необходимости устройства точечного фундамента под несущие опоры. Особо отметим возможность применения пенополистирола в целях изоляции фундаментов для предотвращения промерзания. Специалистам строителям и эксплуатационникам хорошо известны последствия этого природного явления. Поэтому в северных регионах защита фундаментов от промерзания
а также возможность строительства на мерзлоте имеет важное значение.
пластинчатый конвейер
калибрующее устройство
Установка для формования ПСБ
Показатели физико-механических свойств
Плиты в зависимости от наличия антипирена изготавливают двух типов: ПСБ-С - с антипиреном; ПСБ - без антипирена. Плиты в зависимости от предельного значения плотности подразделяют на марки: 15
и 50. Номинальные размеры плит должны быть: по длине - от 900 до 5000 мм с интервалом через 50 мм; по ширине - от 500 до 1300 мм с интервалом через 50 мм; по толщине - от 20 до 500 мм с интервалом через 10 мм.
Плиты должны изготавливаться в соответствии с требованиями настоящего стандарта и по технологическому регламенту
утвержденному в установленном порядке. Для изготовления плит применяют вспенивающийся полистирол
содержащий порообразователь (изопентан или пентан) и остаточный мономер (стирол). Полистирол
применяемый для изготовления плит
должен удовлетворять требованиям нормативно-технической документации на указанный материал. На поверхности плит не допускаются выпуклости или впадины длиной более 50 мм
шириной более 3 мм и высотой (глубиной) более 5 мм. В плитах допускается притупленность ребер и углов глубиной не более 10 мм от вершины прямого угла и скосы по сторонам притупленных углов длиной не более 80 мм. Плиты должны иметь правильную геометрическую форму. Отклонение от плоскостности грани плиты не должно быть более 3 мм на 500 мм длины грани. Разность диагоналей не должна превышать
мм: для плит длиной до 1000 5 " " " свыше 1000 до 2000 7 " " " свыше 2000 13
Технические требования
Пенополистирол -легкогорючее вещество. Воспламеняется даже от маломощных источников пламени. Температура самовоспламенения около 400ºС. Пламя сравнительно быстро распространяется по поверхности материала (примерно 1-1
ммин). При резке пенопласта выделяется пыль
образуются отходы. Необходимо постоянно следить за исправностью режущего инструмента и системы аспирации
не допускать скопления пыли и отходов. По пожарной опасности производство пенополистирола относится к категории Б
по правилам устройства электроустановок - к классу В II. Плиты предназначаются для тепловой изоляции в качестве среднего слоя строительных ограждающих конструкций и промышленного оборудования при отсутствии контакта плит с внутренними помещениями. Температура изолируемых поверхностей не должна быть выше 80 °С."

Кажыкенова Н. 07-СИк-1 ТИМИ.doc

Введение ..41 Номенклатура и технические требования выпускаемого материала и изделия 6
Сырьевые материалы 14
Технология производства на отдельных этапах 16
Оборудование и механизмы для производства 19
Контроль технологических процессов 21
Список литературы 25
В этой курсовой работе рассмотрен вид теплоизоляционного материала – пенопласт в частности один из его разновидностей – пенополистирольный.
Полимерные теплоизоляционные материалы по характеру пористости разделяют на ячеистые или пенистые пластмассы (пенопласты) характеризующиеся преимущественно замкнутыми порами ячеистого строения; пористые пластмассы (поропласты) пористая структура которых сложена в виде системы сообщающихся ячеек или полостей; сотовые пластмассы (сотопласты) пористость которых представлена геометрически правильными пустотами (сотами) получаемыми целенаправленной переработкой исходного пластического материала без его вспенивания.
Пенопласты представляют собой легкие материалы ячеистой структуры. Для них характерна физическая неоднородность строения обусловленная чередованием плотного полимерного вещества из которого построены стенки ячеек и газообразных продуктов заполняющих эти ячейки
В зависимости от вида полимера пенопласты подразделяют на термопластичные получаемын на основе полимеровс линейными и разветленными молекулами (пенополистирол пенополивинилхлорид пенополипропилен и др.); термоактивные получаемые на основе полимеров с пространственной структурой молекул.
По способу получения газонаполненные пластмассы подразделяют на две большие группы: прессовые изготовляемые в условиях давления извне и бесспресовые получаемые без воздействия внешнего давления. В свою очередь пенопласты по тезнологическим признакам можно подразделить на следующие группы: а) заливочные пенопласты получаемые вспениванием жидких исходных композиций газами выделяющимися из массы; б) пенопласты получаемые путем омоноличивания (спекания) предварительно вспененного гранулированного полимера (например пенополистирол); г) пенопласты образующиеся при вспенивании твердых смоляных композиций с помощью газообразователей (например пенопласты на основе твердых новолачных фенолоформальдегидгых смол).
По функциональному назначению пенопласты делятся на теплоизоляционные используемые в виде плит и скорлуп в холодильной технике для изоляции химической аппаратуры изотермических вагонов в кровельных и стеновых конструкциях зданий; конструкционно-теполизоляциооные используемые в виде ограждающих конструкций в том числе слоистых конструкциях в качестве монтажной теплоизоляции трубопроводов.
Номенклатура и технические требования выпускаемого материала и изделия
Широкое распространение полистирольных пенопластов объясняется достаточно большими запасами сырья. Сравнительно простой технологией производства относительно низкой стоимостью полистирола его хорошими физико-механическими характеристиками.
Для строительных целей полистирольные пенопласты получают беспрессовыми способами выпуская изделия марок ПСБ и ПСБС (пенополистирол беспрессовый и пенополистирол беспрессовый самозатухающий).
Средняя пенополистирольных изделии колеблется в пределах 16 40 кгм3 и отражается в марках цифровыми значениями например ПСБ-20 ПСБС-30 и т. д.
Плиты марки ПСБС не должны поддерживать самостоятельного горения после удаления источника огня в течение более 5 с.
Температура применения плит ПСБ и ПСБС определяется изменением свойств пенопласта и не должна превышать 60ºС так как при повышении температуры даже до этого предела их механические характеристики снижаются на 30 40ºС а при температурах 80ºС и выше возникают усадочные деформации.
Пенополистирольные пенопласты применяют в виде термовкладышей в стеновых панелях кровельных покрытиях. Их можно использовать для заполнения пустот в железобетонных и других видах конструкций.
Иногда полистирол используют в теплоизоляционных засыпках и в качестве легкого заполнителя в производстве теплоизоляционных штучных материалов с применением различных связующих. Большей же частью зернистый пенополистирол перерабатывается в изделия без применения каких-либо вяжущих. Формования такого материала происходит под действием повышенной температуры за счет спекания гранул с друг другом. Вспученный полистирол имеет вид гранул размером 5-15 мм. Пенополистирол иначе еще называют стиропором.
Пенополистирол –легкогорючее вещество. Воспламеняется даже от маломощных источников пламени. Температура самовоспламенения около 400ºС. Пламя сравнительно быстро распространяется по поверхности материала (примерно 1-15 ммин).
При резке пенопласта выделяется пыль образуются отходы. Необходимо постоянно следить за исправностью режущего инструмента и системы аспирации не допускать скопления пыли и отходов. По пожарной опасности производство пенополистирола относится к категории Б по правилам устройства электроустановок – к калассу В II.
Плиты предназначаются для тепловой изоляции в качестве среднего слоя строительных ограждающих конструкций и промышленного оборудования при отсутствии контакта плит с внутренними помещениями. Температура изолируемых поверхностей не должна быть выше 80 °С.
Плиты в зависимости от предельного значения плотности подразделяют на марки: 15 25 35 и 50. Номинальные размеры плит должны быть:
по длине — от 900 до 5000 мм с интервалом через 50 мм;
по ширине — от 500 до 1300 мм с интервалом через 50 мм;
по толщине — от 20 до 500 мм с интервалом через 10 мм.
По согласованию изготовителя с потребителем допускается изготавливать плиты других размеров.
Технические требования. Плиты должны изготавливаться в соответствии с требованиями настоящего стандарта и по технологическому регламенту утвержденному в установленном порядке. Для изготовления плит применяют вспенивающийся полистирол содержащий порообразователь (изопентан или пентан) и остаточный мономер (стирол).
Полистирол применяемый для изготовления плит должен удовлетворять требованиям нормативно-технической документации на указанный материал. На поверхности плит не допускаются выпуклости или впадины длиной более 50 мм шириной более 3 мм и высотой (глубиной) более 5 мм. В плитах допускается притупленность ребер и углов глубиной не более 10 мм от вершины прямого угла и скосы по сторонам притупленных углов длиной не более 80 мм.
Показатели физико-механических свойств плит должны соответствовать нормам указанным в таблице.
Норма для плит марок
высшей категории качества
первой категории качества
Прочность на сжатие при 10 % линейной деформации МПа не менее
Предел прочности при изгибе МПа не менее
Теплопроводность в сухом состоянии при (25±5)°С Вт(м·К) не более
Влажность % не более
Водопоглощение за 24 ч % по объему не более
Пенополистирол марок ПСБ и ПСБС довольно широко применяется в строительстве для изготовления трехслойных панелей утепления крыш покрытий и сфер различных конструкций наружных стен и их стыков внутренних стен и перегородок полов трубопроводов и резервуаров устройства дверей и т. д. Вспененные и невспененные гранулы суспензионного полистирола применяются в качестве заполнителя легких бетонов объемный вес которых может составлять от 150 до 1500 кгм3.
Применение в строительстве
Пенопласт благодаря своим свойствам обеспечивает необходимую и достаточную теплоизоляцию зданий. Одним из основных преимуществ пенополистирола является способность нести относительно высокую механическую нагрузку при минимальной плотности. Это в значительной степени определяет возможности его использования в строительстве. В последнее время особое значение приобретает использование пенополистирола кроме малоэтажного строительства и в качестве внутренней теплоизоляции при изготовлении трехслойных панелей для крупнопанельного домостроения а также при монолитном строительстве. Особо следует подчеркнуть возможность использования пенополистирола который благодаря низкой средней плотности практически не изменяет нагрузку на несущие конструкции и фундамент для реконструкции старых домов. С использованием пенополистирола получаются добротные теплые энергосберегающие дома.
Полистирольный пенопласт можно применять как для наружной так и для внутренней теплоизоляции стен. К внешней стороне стены теплоизоляционные плиты крепятся с помощью монтажных приспособлений или приклеиваются мастикой клеем цементным раствором. Пенополистирол обязательно нужно защищать от прямого воздействия открытого пламени. Для этого используют различные негорючие материалы: кирпич керамическую плитку стальной или алюминиевый профиль различные штукатурки и др. Прекрасный теплоизолирующий эффект достигается при использовании пенополистирола для теплоизоляции стен и внутренних помещений. В этом случае материал проявляет свои шумозащитные свойства.
Ощутимо повышается комфортность помещений. Однако и в этом случае пенополистирол необходимо защищать от открытого пламени. Для этих целей прекрасно подходят гипсокартонные листы. Для стен предпочтительный метод изоляции - установка плит пенополистирола толщиной около 40 мм в полость стены на поверхность внутренней ее части с небольшим зазором между наружной частью стены для предотвращения мостика по которому может передаваться влага. Плиты по размеру и форме легко нарезаются ножом или пилой с мелким зубом и крепятся простыми стеновыми анкерами с шагом 400 500 мм по вертикали и 900 1000 мм по горизонтали.
Другой вариант теплоизоляции заключается в креплении плиты пенополистирола непосредственно к наружной или внутренней поверхности. Для наружного крепления рекомендуется плита толщиной 50 80 мм для внутреннего - 20 30 мм. В обоих случаях плиты крепятся адгезивными клеящими составами или механическими креплениями. В обоих случаях необходима облицовка. При внутреннем креплении плиты из пенополистирола обшиваются гипсокартонными листами или покрываются обычной штукатуркой. При наружном креплении плит - их поверхность отштукатуривается двумя слоями цементного раствора нанесенного на прочную основу (например металлическую сетку).
Применение пенополистирольных плит в качестве теплоизоляции пола и перекрытий служит эффективным средством для их теплоизоляции и снижения передачи ударного шума (шаги передвигаемая мебель работающие компьютеры принтеры и т.д.) и обеспечит вам теплый пол. В этом случае плиты из пенопласта (пенополистирола) толщиной до 50 мм укладываются обычно на слой материала с изолирующими свойствами. После герметизации швов наверх укладывается шпунтованная древесностружечная плита песчано-цементная или бетонная смесь толщиной 6 см.
Теплоизоляция крыши широко используемых в зданиях коммунального назначения и квартирных домах осуществляется следующими способами.
Невентилируемая (теплая) крыша": крыша покрывается пенополистирольными плитами ППС толщиной около 70 мм на поверхность которого укладывается водостойкий битумный слой.
Вентилируемая (холодная) крыша" : пенополистирольные плиты ППС устанавливаются на тыльную сторону крыши при этом оставляется вентилируемая полость предотвращающая конденсацию водяных паров. Чердачные помещения могут служить хорошими жилыми комнатами. Теплоизоляция двухскатной крыши при сравнительно небольших расходах приносит большую пользу. Для этого необходимо вмонтировать в промежутки между стропилами один или несколько слоев пенополистирольных плит общей толщиной равной толщине стропил.
Утепление несущих элементов фундаментов.
Фундамент - основа здания. От него зависит долговечность и в значительной мере тепловой комфорт. Поэтому вопрос по теплоизоляции фундаментов особенно в регионах с суровым климатом должен ставиться на одно из первых мест. Традиционно пенопласт применяют в качестве средней части трехслойных фундаментных блоков. Однако свойства материала и его качество позволили применять фундамент современной более эффективной конструкции. В современном фундаменте пенополистирол (пенопласт) используют в качестве несъемной опалубки при изготовлении и монолитного фундамента непосредственно на объекте. Это существенно снижает расход бетона арматуры и трудозатраты.
Хорошо зарекомендовал себя пенополистирол (пенопласт) при устройстве бесподвальных строений. В этом случае на подготовленную площадку укладываются плиты утеплителя в один или несколько слоев заливаются бетоном и далее возводится строение обычным порядком. При такой конструкции бетонная стяжка одновременно является фундаментом и основанием пола. Конечно это не исключает необходимости устройства точечного фундамента под несущие опоры. Особо отметим возможность применения пенополистирола в целях изоляции фундаментов для предотвращения промерзания. Специалистам строителям и эксплуатационникам хорошо известны последствия этого природного явления. Поэтому в северных регионах защита фундаментов от промерзания а также возможность строительства на мерзлоте имеет важное значение.
Пенополистирольные плиты можно применять для вертикальной и горизонтальной защиты фундаментов от промерзания. Для этой цели вдоль фундамента отрывается траншея шириной порядка 1 м и глубиной определяемой промерзанием грунта. Плиты теплоизоляции укладываются вдоль фундамента и засыпаются. В некоторых случаях необходимо дополнительное устройство гидроизоляции.
Применение на трубопроводах.
Известно что теплоизоляции инженерных коммуникаций до последнего времени не придавалось должного значения хотя доля теплопотерь через них составляет порядка 30%. Для теплоизоляции трубопроводов холодного водоснабжения вентиляционных каналов телефонных линий и заглубленных кабелей в последнее время все чаще стали применять пенополистирол. Этот материал также используют для защиты водопроводных и канализационных труб городских магистралей от замерзания. Благодаря этому трубопроводы можно укладывать на меньшей глубине намного сокращая объем вынутого грунта.
При кирпичной кладке или бетонных стенах плиты пенополистирола могут укладываться в один или несколько слоев для получения заданных теплоизоляционных характеристик. Первый слой плит крепится к паронепроницаемому слою при помощи цементного или битумного раствора а последующие слои закрепляются клеящим материалом. Для стен высотой свыше 25 м рекомендуется применение механического крепления. С внутренней стороны стены холодных хранилищ могут покрываться штукатуркой или металлообшивкой. Штукатурка должна подходить для использования в холодных хранилищах и не быть слишком паронепроницаемой. Для компенсации веса штукатурки следует устанавливать не реже чем через 25 м дополнительные горизонтальные опоры. Обшивку из металлопрофиля следует закреплять горизонтальными кронштейнами между двумя теплоизолирующими слоями с интервалом около 2 м. Этот способ может быть использован лишь при возведении новых сооружений.
Пенопласты марки ПС изготавливаются на основе эмульсионного полистирола и различных газообразователей.
Для получения пенопластов марок ПС используют эмульсионный полистирол марки Б (ГОСТ 9440-64). Полистирол – термопластичный полимер преимущественно линейного строения.
Выпускаемый в строительстве полистирол – аморфный прозрачный хрупкий продукт; степень полимеризации 600 – 2500. Элементарные звенья в макромолекулах полистирола расположены главным образом в положении 12. Для полистирола существуют критические величины молекулярной массы выше которых прочность при растяжении и относительное удлинение мало зависят от молекулярной массы.
Его получают путем эмульсионной полимеризации стирола в виде тонкодисперсного порошка. Он имеет молекулярный вес в пределах 70 000-200000 и должен удовлетворять требованиям ГОСТ 9440-64:
Внешний вид . порошок белого цвета
Плотность при 20ºС гсм3 ..105
Потеря веса при сушке % не более 06
Относительная вязкость раствора полимера
в бензоле не менее 3 – 6
Теплостойкость по Мартенсу в ºС не менее . 80
Теплопроводность вт (м · К) ..093
Удельная теплоемкость кДж (кг · К) .126
при растяжении ..350-500
при изгибе ..800-1000
Теплота сгорания кДжмоль ..435 · 103
Свойства гранул определяются молекулярным весом полистирола содержанием в них незаполимеризовавшегося стирола и изопентана а также их гранулометрическим составом. Молекулярный вес (не менее 35 000) определяет прочностные и реологические свойства полимера. От содержания остаточного мономера зависит теплостойкость и долговечность материала. Содержание изопентана и гранулометрический состав гранул влияют на объемный вес получаемого материала.
Размер гранул суспензионного полистирола колеблется в пределах 05 – 3 мм. Молекулярный вес суспензионного полистирола который определяется по относительной вязкости должен находиться в пределах 35000 – 45000. При меньшем молекулярном весе гранулы слипаются при предварительном вспенивании а при большем – вспениваются недостаточно вследствие высокой температуры размягчения.
Технология производства на отдельных этапах
Технологический процесс производства пенополистирола ПСБ состоит из следующих операций:
) предварительное вспенивание гранул(первичное вспенивание);
) сушка вспененных гранул (при необходимости);
) спекание или формование изделий (вторичное вспенивание);
) охлаждение отформованных изделий или блоков;
) резка блоков на плиты или изделия требуемых размеров.
Характерной особенностью технологий производства пенополистирола беспрессовым методом является двухстадийный процесс вспенивания.
При первичном вспенивании в гранулах образуются равномерно распределенные ячейки заполненные парами изопентана имеющие форму многогранников. Размер ячеек 50 – 150 мк. Толщина стенок ячеек не превышает нескольких микрон что сравнимо с размерами молекулы полистирола (~ 100 А°) которые в стенках ячеек находятся ориентированном состоянии образуя анизотропные аленки что повышает агрегатную устойчивость вспененной гранулы. Первичное вспенивание характеризуется коэффициентом предварительного вспенивания К который определяется соотношением объема вспененных V1 и исходных V0 гранул: К= V1 V0
Величина К подбирается в каждом отдельном случае так чтобы обеспечить заполнение вспененными гранулами всего объема формы и получить пенопласт заданного объемного веса.
Цель предварительного вспенивания заключается в том чтобы снизить количество вводимого в полистирол изопентана. Исследования показали что для создания нужного давления газа и получения вполне сформировавшегося изделия с объемным весом 20 – 30 кгм3 необходимо 12 % изопентана.
Если гранулы имеют большую влажность (более 25%) их перед выдерживанием желательно подсушивать потому что при охлаждении гранул в ячейках конденсируются пары изопентана и воды в результате чего образуется вакуум. Необходимо чтобы воздух проник внутрь ячейки и давление внутри гранулы сравнилось с атосферным.
Процесс производства пенополистирола беспрессовым методом не требует больших затрат труда он может быть непрерывным и автоматизированным.
Промышленное производство пенополистирола ПСБ для строительства освоено в 1959 г. на мытищинском комбинате «Стройпластмасс». Технологическая схема производства на этом комбинате заключается в следующем (рис. 1).
Сырье с цехового склада 1 на электрокарах подают в бункер 2. С помощью вакуума который создается при помощи вакуум насоса 3 суспензионный полистирол подают в бункер 1 откуда через тарельчатый питатель 5 он поступает в шнек 6 для предварительного вспенивания. В шнеке поддерживается температура 96 – 98 °С с помощью нагрева паровой рубашки и острого пара подаваемого внутрь шнека через перфорацию. Кратность вспенивания регулируют скоростью прохождения сырья в канал шнека и подачей пара. Из шнека вспененные гранулы поступают в приемный бункер 7. Затем гранулы поступают в шнековый смеситель 8 где их смешивают с раздобленными отходами пенополистирола которые добавляют в количестве 10 – 15 %. Время перемешивания 60сек. Предварительно вспененные гранулы поступают в дюралюминиевые формы предварительно смазанные мыльной эмульсией. Заполненные формы укладывают на вагонетки 9 в два ряда: размером 100 мм по 5 в ряд и по 50 мм по 8в ряд. Формы на вагонетке укрепляются рамой жестко скрепленной с вагонеткой стальными болтами. Вагонетки собирают в состав который загружают в автоклав 10. Автоклав герметически закрывают и подают в него острый пар в течение 20 – 50 мин. В автоклаве происходит вторичное вспенивание и формование изделия. После снятия давления состав вагонеток выгружают охлаждают в цехе в течение 30 мин а затем остывшие вагонетки распалубливают и вынимают из форм готовые изделия 11. Формование плит производится также и на поточной машине непрерывного действия 12. Часть плит поступает на резку. При помощи ножа 13 выходящий брус разрезается на плиты которые поступают на разбраковочный стол 14. Образовавшиеся в результате резки плит отходы а также брак поступают в дробилку 15 и после измельчения подаются в бункер 16.
Оборудование и механизмы для производства
Шнек для предварительного вспенивания
Шнековый вспениватель конструкции мытищинского комбината «Стройпластмасс» представляет собой трубу диаметром 200 мм внутри которой суспензионный полистирол с помощью шнека движется с определенной скоростью от загрузочного отверстия до выхода. Трубчатый корпус шнека имеет паровую рубашку куда поступает пар под давлением 09 – 11 атм. Через отверстия в корпусе пар поступает внутрь канала вспенивателя благодаря ему там создается температура 95 – 102°С. Время прохождения суспензионного полистирола в зависимости от свойств устанавливается в 1 – 2 мин благодаря чему гранулы вспениваются и выходят из вспенивателя с 16 - 20%-ной (по весу) влажностью. Производительность шнекового вспенивателя составляет 1 - 25 м3ч. Мощность электродвигателя 45 квт.
Разработана также конструкция шнекового вспенивателя в котором гранулы вспениваются при помощи воды с температурой 90 – 95°С. Мощность электродвигателя 1 квт производительность 90 -110 кгч при полном цикле работы 6 мин.
Установка для непрерывного формования пенополистирола беспрессовым методом.
Наиболее перспективным является непрерывный способ формования изделий осуществляемый на конвейерных линиях. В этом случае переработка бисерного полистирола в изделия осуществляется по принципу движения непрерывной конвейерной ленты – поддона проходящий через различные температурные зоны в которых происходят процессы предварительного вспенивания бисерного полистирола и формования изделий за счет спекания отдельных зерен в монолит. Готовый материал выходит в виде непрерывной ленты которая затем разрезается на плиты заданных размеров.
Технологический процесс на этой линий осуществляется непрерывно действующих шнек-машинах в течение 05 – 1 мин при давлении пара 003- 005 МПа. Предварительно вспененные гранулы выдерживаются в бункерах хранения при температуре 20 – 28°С в течение не менее 4 ч и не более 7 суток. Затем гранулы пневмотранспортом подаются в расходный бункер оборудованный вертикальными смесителями для предотвращения пара к спекаемому материалу. Высоту засыпки гранул регулируют с помощью шибера. Пар к материалу поступает из паровых камер которые установлены в средней и правой частях лоткового конвейера.
Верхний пластинчатый конвейер предназначен для создания замкнутого пространства в котором происходят довспенивание и спекание гранул в монолит. Для создания избыточного давления в зоне спекания устраивают специальные уплотнения в кожухе который изолирует конвейеры и паровые камеры.
В зоне спекания гранулы образуют сплошной брус сечением 1000х1000 мм который выходя из камеры спекания захватывается резиновыми лентами конвейеров и протягивается через калибрующее устройство. Далее брус с помощью автоматического устройства разрезается на плиты заданных размеров.
Производительность такой установки составляет 30 – 40 тыс. м3 изделий в год. Ее обслуживают трое рабочих в смену.
Контроль технологических процессов
Вспенивающий полистирол получают в результате проведения суспензионной полимеризации мономера стирола в водной среде в присутствии стабилизатора суспензии и инициатора. Полимеризацию проводят в автоклаве с емкостью 5 – 20 м3 снабженном лопастной мешалкой и паровой рубашкой. В процессе полимеризации в мономере стирола равномерно распределяется вспенивающий агент – изопентан или изопентановая фракция с температурой кипения 28 – 45°С. Все компоненты загружают в автоклав одновременно после чего автоклав закрывают и вводя сжатый азот поднимают давление до 2- 3 ат. Затем пуская пар в паровую рубашку нагревают массу до 70°С это сопровождается дальнейшим повышением давления до 5 -6 ат.
В ходе процесса полимеризации который длится не менее 17 ч и сопровождается выделением тепла требуется периодическое охлаждение автоклава водой для предотвращения перегрева массы. По окончании полимеризации автоклав охлаждают до 10°С снижают давление и постепенно выгружают продукт пропуская его порциями через центрефугу для промывки и обезвоживания. Так как влажность такого материала еще очень высока его подвергают искусственной сушке. Высушенный продукт упаковывают в многослойные крафт-бумажные мешки с полиэтиленовым вкладышем. При хранении полуфабриката в такой упаковке в сухом помещении с нормальной температурой (не выше 25°С) заводы-изготовители гарантируют неизменность свойств продукта в течение 2 месяцев.
Вспенивающийся полистирол ПСБ и ПСБ-С перерабатывать в изделия можно по двух- или одностадийной технологии. В подавляющем большинстве случаев применяют двухстадийную технологию т. е. предварительное вспенивание полуфабриката для получения гранул определенного насыпного веса и окончательное вспенивание или формование изделий из предварительно вспененных гранул в замкнутом объеме. Обе технологические стадии осуществляют путем тепловой обработки исходного полуфабриката и предварительно вспененных гранул полистирола. Между первой и второй стадиями гранулы для подсушки и выравнивания внутреннего давления в ячейках с атмосферным выдерживают обычно при нормальной температуре и свободном доступе воздуха от нескольких часов до нескольких суток.
Свежевспененные гранулы пенополистирола транспортировать следует осторожно. Рациональным способом транспортирования этого материала является пневматический. Однако при этом не рекомендуется пропускать гранулы особенно с очень малым насыпным весом через вентилятор так как они могут быть повреждены крыльчаткой.
В процессе вспенивания и в результате трения при транспортировании гранулы электризуются что является причиной прилипания их к стенкам бункеров трубопроводов форм и т. д. Это явление вызывает некоторые затруднения при транспортировании гранул и заполнении форм поэтому необходимо проводить мероприятия по отводу статического электричества.
Пенополистирол (ППС) — современный признанный во всем мире экологически чистый и долговечный строительный материал позволяющий обеспечить не только высокую тепло- и звукоизоляцию но и пожаробезопасность. Пенополистирол незаменим для утепления подземных частей здания фундаментов стен подвалов цокольных этажей где применение других видов теплоизоляции недопустимо вследствие капиллярного поднятия грунтовых вод и предохраняет гидроизоляцию от вредного воздействия окружающей среды. Об этом с полной уверенностью позволяют говорить его влагостойкие качества а также его легкость и долговечность. Пенополистирольные плиты почти невесомы удобны при транспортировке и монтаже долговечны и надежны. Гарантированный срок их эксплуатации в условиях Крайнего Севера составляет не менее 50 лет!
Полистирольный пенопласт (пенополистирол) — это изоляционный материал белого цвета изготовленный на основе полистирола путем термального вспучивания гранул полистирола при воздействии газообразователя. Полное название пенопласта полученного таким образом (в отличие от например фенольных пенопластов или пенопластов на основе полиэфиров) — газонаполненный полистирольный пенопласт или пенополистирол. По внешнему виду полистирольный пенопласт представляет собой небольшие влагостойкие гранулы спекшиеся между собой под воздействием высокой температуры. Размер гранул пенопласта колеблется от 5 до 15 мм. Гранулы полистирольного пенопласта неоднородны по структуре — они имеют огромное количество (миллиарды) тонкостенных микро-ячеек что многократно увеличивает общую площадь соприкосновения с воздухом. В результате этого пенополистирольные плиты почти полностью состоят из воздуха (около 98%) что и обусловливает их основные свойства.
Основные достоинства пенопласта:
Пенополистирол является нетоксичным соединением контакт с которым не представляет опасности для человек и животных.
При сгорании пенопласт выделят только воду и углекислый газ иногда – очень небольшое количество чистой сажи. Таким образом продукты сгорания пенопласта не более токсичны чем продукты сгорания целлюлозы. Кроме того современный пенопласт не поддерживает горения – при исчезновении источника повышенной температуры он затухает.
Пенопласт обладает отличными теплоизолирующими свойствами которые практически не изменяются при повышении влажности воздуха .
Пенопласт чрезвычайно легок поскольку 98% его объема составляет воздух. В среднем на кубометр пенопласта приходится порядка 3-6 млрд. ячеек заполненных воздухом.
Пенопласт не вступает во взаимодействие с соединениями входящими в состав асфальта рубероида цемента гипса и т.д.: кроме того он практически инертен по отношению к аммиаку слабым минеральным и органическим кислотам и большинству СМС.
Пенопласт не разлагается микроорганизмами и не создает благоприятной среды для развития водорослей и грибов.
Горлов Ю. П. Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий. М. Высшая школа 1989 г.
Воробьев В. А. Андрианов Р. А. Полимерные теплоизоляционные материалы. М. Стройиздат. 1972 г.
Глуховский В. Д. Рунова Р. Ф. Основы технологии отделочных тепло- и гидроизоляционных материалов. Киев. Вища школа 1986 г.
Годило П. В. Патуроев В. В. Романенков И. Г. Беспрессовые пенопласты в строительных конструкциях. М. Стройиздат. 1969 г.
Горяйнов К. Э. Горяйнова С. К. Технология теплоизоляционных материалов. М. 1982 г.