Интерес вызывает технология производства пенопласта. Здесь нужно учитывать, что применяется особый вид сырья, который учитывает несколько видов и особенностей: материал должен быть безвредным для человека и окружающей среды, не быть слишком тяжелым или объемным, сочетать в себе плотность и твердость. Пенопласт, как и минеральная или каменная вата, активно применяется в строительной или отделочной сфере. Если изучить технологию производства, то станет понятно, что пенопласт состоит из воздуха на 98%. Именно это и определяет его высокие теплоизоляционные свойства. Ранее производство пенопласта осуществлялось по советскому ГОСТ 15588-86. Начиная с 1 июля 2015 года, его заменил новый ГОСТ 15588-2014. Он называется «Плиты пенополистирольные теплоизоляционные». Именно по этой причине нужно внимательно изучить технологические особенности, которые применяются в процессе создания материала.
Содержание
- Этапы создания пенопласта
- История разработки материала
- Какое сырье применяется в процессе
- Основной метод
- Особые моменты
Этапы создания пенопласта
Сначала нужно рассмотреть, что входит в технологию создания пенопласта. Весь процесс можно условно разделить на несколько этапов. Их можно соединять, но чаще последовательность соблюдается. Выделяются такие действия, как:
- Подготовка исходного материала.
- Выдержка сырья в определенных условиях.
- Формирование заготовки из пенопласта.
В завершении производится нарезка на плиты, листы или формы определенного размера. Именно по этой причине следует знать, какие виды работ предстоит производить, прежде чем приобретать пенопласт или заказывать его производство под определенный строительный или дизайнерский проект.
История разработки материала
Основным способом изготовления материала является метод без использования пресса. Он впервые использовался еще в 1951 году. Метод показал себя очень хорошо, поэтому его стали применять очень активно. Он распространился во всех сферах производства. Элемент, который предполагает вспенивание отдельных гранул, имеет ряд преимуществ. Если производить аналогичный процесс, но с большими блоками, то времени на этот этап потребуется больше. Причина в том, что имеется плохая теплопроводность полистирола. Если же вспениванию подвергается сразу определенный объем, то поверхность подвергаются воздействию тепла, но на это уйдет больше времени. Этот метод применялся в СССР достаточно активно в конце 1950 годов. Затем появилась собственная разработка в 1961 году – способ получения суспензионного полистирола. В результате появился материал, который в 1965 году стал выпускаться в промышленных масштабах. На современном этапе материал активно применяется именно в строительном секторе, так как он может выполнять сразу несколько значимых функций.
Какое сырье применяется в процессе
Необходимо знать, какое сырье используется в процессе производства. Также нужно понимать, какие особенности имеет используемый материал. Основной компонент, применяющийся для производства пенопласта – пенополистирол. Его обрабатывают беспрессовым методом. Используется для работысуспензионный или, как его еще называют бисерный полистирол. Его получают суспензионной полимеризацией стирола. Реакция протекает в присутствии изопентана. Сегодня выпускается суспензионный полистирол с пониженной горючестью, что повышает безопасность материала. В результате пенопласт является более надежным, так как он относится к группе самозатухающий строительных или отделочных материалов. Такой показатель, как горючесть сырья и производящегося из него пенопласта, снижается. Достигается подобный показатель введением в стирол такого вещества, как антиперен в количестве 4-5%.
Теперь нужно рассмотреть такой показатель, как свойства гранул. Они определяются молекулярным весом полистирола, как основного вещества, который применяется для производства. Свойства определяются содержанием в гранулах незаполимеризовавшегося стирола и изопентана. Дополнительно нужно изучить еще и гранулометрический состав этих элементов. Также принимается во внимание такой показатель, как молекулярный вес. Он не может быть меньше 35000. Этот показатель и определяет прочностные свойства полимера. Здесь важно учитывать, что от содержания этого компонента зависят такие показатели, как теплостойкость, а также долговечность материала. Нужно учитывать, что содержание изопентана и гранулометрический состав гранул влияют на показатели веса пенопласта. Принять во внимание рекомендуется размер гранул суспензионного полистирола. Он может быть различным. Бывают частички 0,5-3 мм.
Еще один момент, который нужно рассмотреть более подробно – молекулярный вес суспензионного полистирола. Его легко определить по таким показателям, как относительная вязкость. Значения должны находиться в пределах 35000-45000. Если же молекулярный вес гранул не учитывать, то будет сложно произвести процесс обработки. Известно, что в процессе производства пенопласта гранулы слипаются при предварительном вспенивании. Одновременно, при большем показатели веса они вспениваются недостаточно. Происходит это вследствие высокой температуры размягчения.
Теперь нужно рассмотреть, какая имеется сущность процесса получения пенополистирола беспрессовым методом. Она заключается в том, что под влиянием нагрева, когда температура повышается больше чем до 80 градусов, запускается процесс, при котором полистирол переходит из стеклообразного состояния в вязко-текучее. Еще нужно обратить внимание на то, что другой компонент - изопентан при температуре выше 28 градусов вскипает. Затем под давлением паров вспениваются гранулы полистирола.
Основной метод
Теперь нужно рассмотреть главный фактор, который позволяет получить пенополистирол, применяя беспрессеовый метод. Здесь основным является способность гранул гидрофобного материала свариваться друг с другом. Процесс запускается и проходит в присутствии воды. Также нужно выдерживать низкие температуры нагрева. Они не должны превышать показателей в 100 градусов.
Технологический процесс производства пенопласта состоит из следующих этапов:
- Подготовка основного сырья.
- Процесс предварительного вспенивания гранул (первичное).
- Высушивание вспененных гранул. Этот этап может быть пропущен, так как не является обязательным.
- Последующее выдерживание гранул в течение суток.
- Вторичное вспенивание. На этом этапе материалу придается определенная форма и размер.
- Проведение охлаждение изделий или блоков.
Затем осуществляется разрезание плит на элементы, которые соответствуют требующимся размерам. Еще один интересный момент касается того, что характерной особенностью рассматриваемого метода является то, что технология производства предполагает, что будет применяться только беспрессовый метод. Также используется двухстадийный процесс вспенивания в обязательном порядке.
Подробности работы заключаются в том, что во время первичного вспенивания в гранулах будущего материала образуются равномерно распределенные ячейки. Они затем заполняются парами изопентана. Эти ячейки при визуальном рассмотрении имеют форму многогранников. Также нужно обратить внимание, что размер ячеек может различаться. У разных видов утеплителя показатель может быть в пределах 50-150 мк.
Обратить внимание нужно и на то, что толщина стенок этих ячеек не превышает нескольких микрон. Сравнить этот показатель можно с размерами молекулы полистирола. Особый момент заключается в том, что они в стенках ячеек находятся в ориентированном состоянии. Результатом является тот момент, что образуются анизотропные плевки. Эта особенность повышает агрегативную устойчивость каждой из вспененных гранул.
Еще один важный и интересный момент касается того, что первичное вспенивание характеризуется коэффициентом предварительного вспенивания. Он определяется соотношением объема вспененных и исходных гранул. Рассматриваемая величина подбирается в каждом отдельном случае так, чтобы обеспечить заполнение вспененными гранулами всего объема для формы под определенный элемент, который затем будет использоваться в строительной сфере или в ремонтно-отделочной работы. Этот момент позволяет получить пенопласт заданного объема и веса. Значение зависит от молекулярного веса. Также нужно принимать во внимание показатель гранулометрического состава и содержания изопентана в суспензионном полистироле. Нельзя забывать об особенностях показателей температуры и продолжительности вспенивания.
Теперь нужно обратить внимание на тот момент, что исходные гранулы суспензионного полистирола имеют насыпной вес. Он составляет около 450-550 кг/м3. После завершения этапа предварительного вспенивания показатель становится равным уже 15-100 кг/м5. Нужно учитывать, что для каждой новой партии исходного компонента имеется оптимальное время вспенивания. Весь процесс должен проводиться при определенной температуре. На этом этапе устанавливается равновесие между парциальным давлением внутри гранулы и внешним давлением.
Особый момент здесь заключается в том, что если будет увеличено время вспенивания, то это приведет к разрушению гранул, а также последующему образованию пористой структуры, которая характерна для материала и повышению его объемного веса. Важно учитывать и такой момент, что гранулы постепенно расширяются при нагревании. Это происходит за счет давления паров изопентана. Наблюдаются такие изменения только в начальный период. После этого на этап вспенивания большое влияние оказывает диффузия паров воды. Реакция протекает уже в образовавшиеся ячейки.
Рассматривая технологию производства пенопласта, нужно указать, что пары воды обладают значительной проницаемостью через пленки полистирола. Так при нормальной температуре проницаемость водяных паров составляет показатель, который в 4100 раз превосходит проницаемость азота. Если произвести повышение температуры проницаемость незначительно снижается. Одновременно с этим показатель продолжает оставаться значительным. Именно по этой причине по сравнению с диффузией паров изопентана из ячейки проникание пара внутрь ячейки происходит более выражено и интенсивно.
Особые моменты
Здесь нужно указать, что основной целью предварительного вспенивания заключается и том, чтобы снизить количество вводимого в полистирол изопентана. Анализ материала указывает на то, что для создания подходящего давления газа и получения изделия с показателями объемного веса в 20-30 кг/м3, необходимо использовать 10-12% изопентана. В гранулах полистирола содержится только 4-4,5% изопентана. Необходимое давление газа при окончательном формовании пенопласта достигается временем выдержки сухих гранул. Длительность составляет 6-24 часа.
Предварительное вспенивание осуществляется под влиянием горячей воды, пара, воздуха или токов высокой частоты. Нагревание должно проводиться до температуры в 90-120 градусов. При этом объем гранул увеличивается в 30-50 раз. При вторичном нагревании полистирол повторно размягчается. В результате он становится тягучим и вязким. Плотные же гранулы превращаются в многогранники. В местах контакта отдельные гранулы сплавляются. В результате чего образуется монолитное и плотное изделие. Технология производства пенопласта является одновременно сложной и ответственной, так как определяет качество и долговечность материала, который затем будет использоваться для проведения утепления жилых помещений или производственных цехов, создания элементов декоративной части дизайнерского плана или укрепления внешних стен в строящейся конструкции.