Ekspandirani polistiren. Lastnosti materiala, značilnosti in uporaba

Kaj je ekspandiran polistiren, kako se proizvaja, kakšne vrste obstajajo, specifikacije izolacija, prednosti in slabosti, pravila za izbiro visokokakovostnega toplotnega izolatorja, značilnosti namestitve.

Opis in značilnosti proizvodnje polistirenske pene

Ekspandirani polistiren je material, polnjen s plinom, izdelan iz polistirena in kopolimerov stirena. Široko se uporablja na področju toplotne in hidroizolacije. Trenutno se več kot 60% proizvedene polistirenske pene uporablja za izolacijo.

Ta material je bil prvič sintetiziran leta 1928 v Franciji. In začeli so proizvajati polistirensko peno v industrijskem obsegu v Nemčiji konec 30. let prejšnjega stoletja.

Pri proizvodnji običajne polistirenske pene se običajno uporablja polistiren. Surovine so lahko tudi polistirenklorid, polimonoklorid stiren, kopolimeri stirena z monomeri (butadien, akrilonitril). Sredstva za penjenje so ogljikovodiki z rahlim vreliščem, kot so pentan, petrol eter, diklorometan, izopentan. Lahko so tudi plinotvorci, kot so diaminobenzen, amonijev nitrat, azobisisobutironitril.

Za proizvodnjo tradicionalnega penastega polistirena, visoko topnega zemeljski plin zapolniti praznine. Za ognjeodporne sorte se uporablja ogljikov dioksid.

Poleg glavnih komponent ekspandirani polistiren vključuje dodatne - barvila, mehčala, zaviralce ognja.

Sprva so granule stirena napolnjene s plinom. Slednji je raztopljen v polimerni masi. Nato zmes segrejemo s paro iz tekočine z nizkim vreliščem. Prvotne granule se večkrat povečajo. Posledično zapolnijo celoten kalup in se skupaj sintrajo. Nastali material se razreže na plošče prava velikost, ki so pripravljeni za uporabo na področju toplotne izolacije.

Ekspandirani polistiren se pogosto imenuje "penasta plastika", saj verjamejo, da gre za isti material. Vendar pa ni. Prvič, obstaja velika razlika v proizvodni tehnologiji teh izolatorjev. Ekspandirani polistiren se proizvaja z metodo, znano kot "ekstrudiranje", to pomeni, da se granule polistirena stopijo, tvorijo eno samo strukturo in se vežejo na molekularni ravni. Polistirenska pena je izdelana z obdelavo in lepljenjem polistirenskih granul s suho paro.

Glavne vrste ekspandiranega polistirena

Polistirenska pena je lahko več vrst, odvisno od tehnologije izdelave:

• Brez stiskanja. V svoji sestavi veliko število heterogene granule in pore. Njihova velikost je od 5 do 10 milimetrov. Ta vrsta izolacije ima največ visoka stopnja absorpcija vlage. Označeno s črkami PSB (ekspandirani polistiren suspenzija brez stiskanja). Obstajajo takšne vrste: PSB S-15, PSB S-25, PSB S-35, PSB S-50, kjer je številka pokazatelj gostote materiala.
• Pritisnite. Za njegovo strukturo je značilna prisotnost hermetično zaprtih por. Zahvaljujoč temu ima material dobre toplotnoizolacijske lastnosti. To je gosta in trajna izolacija. Njegove oznake vsebujejo črke PS.
• Ekstrudirano. Struktura je enaka kot pri stisnjeni peni, vendar so zaprte pore ekstrudirane polistirenske pene manjše - le 0,1-0,2 milimetra. To je najpogostejša izolacija vseh vrst. Označeno z EPPS (XPS). Obstaja več znamk tega materiala - XPS 25, XPS 30, XPS 35, XPS 45. Število v v tem primeru označuje gostoto izolacije.

Poleg tega obstajajo sorte, kot sta avtoklav in avtoklav ekstrudirana polistirenska pena. Proizvajajo se izključno v tujini (predvsem v ZDA) in se zaradi nedonosnosti proizvodne tehnologije zelo redko uporabljajo kot izolacijski materiali.

Tehnične značilnosti polistirenske pene

Lastnosti izolacije se lahko razlikujejo glede na proizvodno tehnologijo, sestavne dele in gostoto. Oglejmo si glavne značilnosti ekspandiranega polistirena:

1. Toplotna prevodnost. Ekspandirani polistiren je vrsta stisnjene pene. Zrak v polistirenskih mehurčkih je odličen toplotni izolator. Koeficient toplotne prevodnosti materiala se giblje od 0,028-0,034 vatov na meter na Kelvin. Višja kot je gostota, večji je ta indikator. Najboljše lastnosti ima ekstrudirano polistirensko peno.
2. Paroprepustnost. Ta indikator za izolacijo se giblje od 0,019 do 0,015 kilograma na meter-uro-Pascal. Za razliko od polistirenske pene, ki nima ničelne paroprepustnosti, se polistirenska pena oblikuje z rezanjem. Para vstopa skozi te reze in prodira v celice, napolnjene s plinom.
3. Prepustnost vlage. Ko gosto ekstrudirano polistirensko peno potopimo v vodo, ostane praktično suha. Vlago absorbira le približno 0,4%. Material brez stiskanja absorbira približno 4 % vode. Izolacija se ob stiku s tekočino ne poškoduje.
4. Moč. V polistirenski peni srednje in visoke gostote je vez med molekulami precej močna. Njegova statična upogibna trdnost je 0,4-1 kilogram na kvadratni centimeter.
5. Kemična odpornost. Ekspandirani polistiren ne reagira s sodo, milom, mineralna gnojila, bitumen, sadra, cement, asfaltne emulzije, apno. Snovi, kot so aceton, terpentin, sušilno olje, nekateri alkoholi, laki in naftni derivati, lahko poškodujejo in celo raztopijo izolacijo.
6. UV odpornost. Neposredna sončna svetloba je škodljiva za polistirensko peno vseh vrst in znamk. Prvič, ultravijolično sevanje naredi material manj trpežen in elastičen, nato pa ga popolnoma uniči.
7. Sposobnost absorpcije zvoka. Izolacija lahko zaduši udarni hrup le, če je položena v debelem sloju. Ekspandirana polistirenska pena ne more absorbirati in izolirati valov hrupa v zraku. To je razloženo s konstrukcijskimi značilnostmi toplotnega izolatorja - celice, napolnjene s plinom, so togo nameščene in popolnoma izolirane.
8. Biološka odpornost. Ekspandirani polistiren je neprimeren za rast in širjenje plesni in gliv. Toda glodalci in žuželke ga zlahka poškodujejo. Materiala ne uporabljajo za hrano, ampak po njem delajo prehode do virov toplote in hrane.
9. Prijaznost do okolja. Na prostem je material dovzeten za oksidacijske procese. Ob tem se veliko sprosti v zrak škodljive snovi: toluen, benzen, metilni alkohol, formaldehid, acetofenon. Med zgorevanjem nastajajo tudi številne strupene sestavine: fosgen, vodikov bromid, cianovodikova kislina. Če material ni izpostavljen atmosferskim vplivom, potem ne proizvaja nevarnih spojin.
10. Požarna odpornost. Ekspandirani polistiren je vnetljiv material. Ko je izpostavljen ognju, oddaja velike količine jedkega dima. Za material, ki ne vsebuje zaviralcev gorenja, je koeficient dima 1048 kvadratnih metrov na kilogram. Za ognjevarno polistirensko peno je ta številka še višja - 1219 kvadratnih metrov na kilogram. Na primer, za gumo je ta koeficient 850, za les pa 23. Izolacija, ki vsebuje zaviralec ognja, je označena s črko C. Je manj vnetljiva in ima razred G2. Vendar sčasoma lastnosti zaviralca ognja oslabijo in material prejme nižje razrede požarne varnosti - G3 in G4. Temperatura vžiga ekspandiranega polistirena je 450 stopinj Celzija.
11. Življenska doba. S pravilno vgradnjo in uporabo izolacije iz polistirenske pene je zagotovljena njena življenjska doba najmanj 30 let. Da bi ohranili njegove kvalitete in lastnosti, ga je potrebno zaščititi z dekorativnim zaključnim slojem na stenah.

Prednosti ekspandiranega polistirena

Plošče iz ekspandiranega polistirena so priljubljen izolacijski material. Povpraševanje po materialu je razloženo s številnimi prednostmi:

1. Nizka toplotna prevodnost. Ekspandirani polistiren debeline 120 milimetrov po svoje lastnosti toplotne izolacije ustreza opečnemu zidu debeline približno 210 centimetrov ali lesenemu zidu debeline približno 45 centimetrov.
2. Majhna teža. Izolacijske plošče so lahke, saj so sestavljene iz 98 % zraka. Preprosti so za transport in namestitev, tudi brez pomoči. Poleg tega polistirenska pena ne obremenjuje temeljev, tal in sten.
3. Vodoodporen. Ekstrudirani material praktično ne prepušča in ne absorbira vlage. To je hidrofobna izolacija, ki se lahko uporablja kot hidroizolacija. Poleg tega vlaga ne more pokvariti polistirenske pene ali poslabšati njene kakovosti.
4. Visoka odpornost na deformacije. Toplotni izolator ima visoko tlačno trdnost. Polagamo jo lahko kot izolacijo in hidroizolacijo na tla pod estrih.
5. Široko dovoljeno temperaturno območje delovanja. Material se ne boji zmrzali, lahko prenese dolgotrajno segrevanje do 80 stopinj Celzija in kratkotrajno segrevanje do 95. Ko se temperatura dvigne nad to raven, se polistirenska pena začne mehčati.
6. Enostavnost namestitve. Tehnologija vgradnje plošč je preprosta in jo lahko naredi celo začetnik. Poleg tega obdelava robov in rezanje polistirenske pene ni težavna z običajnim gradbenim ali montažnim nožem. Za delo z njim ne potrebujete posebne opreme.
7. Nizka cena in hitro povračilo. Stroški te izolacije so veliko nižji od mnogih drugih toplotnih izolatorjev. Poleg tega se učinek vgradnje plošč iz polistirenske pene občuti takoj - stroški ogrevanja in klimatizacije se znatno zmanjšajo (vsaj 3-krat).

Slabosti ekspandiranega polistirena

Ta toplotni izolator ima cela linija Slabosti, ki jih moramo upoštevati pri izbiri izolacije za določeno površino in objekt:

• Nizka stopnja zvočne izolacije. Ekspandirani polistiren lahko le rahlo ublaži udarce in tresljaje. Vendar ne absorbira ali odbija zvočnih valov.
• Nizka stopnja odpornosti na številne kemikalije. Stik s topili, kislinami in alkalijami škodljivo vpliva na polistirensko peno in uniči njeno strukturo.
• Nizka požarna odpornost. Moderno kvaliteten material je samougasljiv, vendar je njegova temperatura vžiga precej nizka in znaša 210-440 stopinj Celzija. Poleg tega polistirenska pena pri gorenju sprosti v zrak cel "šopek" strupenih snovi.
• Poškodbe zaradi sonca. Brez ustrezne zaščite v obliki zaključnega sloja polistirenska pena, izpostavljena ultravijolični svetlobi, hitro postane neuporabna.
• Izpostavljenost glodavcem in insektom. Mehkoba materiala privablja številne škodljivce, ki vanj zlahka naredijo luknje in prehode. Za zaščito pred njimi je treba uporabiti posebna sredstva in metode.
• Nizka stopnja paroprepustnosti. V izolatorju z nizko gostoto para prehaja skozi pore in v njem kondenzira. Tako se toplotna prevodnost ekspandiranega polistirena poveča za 7-10%. Ko temperatura pade na nič, bo kondenz zmrznil in uničil izolacijo.

Obstaja tudi veliko vprašanj o okolju prijaznosti tega materiala. Še vedno potekajo razprave o tem, ali je polistirenska pena škodljiva. Res je, v Zadnje čase sodobni proizvajalci so bistveno izboljšali ta kazalnik za svoje izdelke.

Merila za izbiro ekspandiranega polistirena

Ekspandirani polistiren je topel, lahek in poceni izolacijski material. Z naraščanjem priljubljenosti se povečuje tudi število proizvajalcev. Pomembno je, da lahko izberete visokokakovosten material, saj sta od tega odvisna njegova okolju prijaznost in trajnost. Poleg tega obstaja veliko vrst in znamk toplotne izolacije, ki je primerna za različne namene.

1. Za izolacijo fasade je primerna polistirenska pena znamke PSB-B. Spada v kategorijo samougasljivih materialov. Njegova digitalna vrednost (gostota) ne sme biti nižja od 40.
2. Vse znamke s številko 25 niso primerne za gradbeništvo in toplotnoizolacijske namene.
3. Če je gostota materiala večja od 35 kilogramov na kubični meter, mora proizvajalec navesti, da je polistirenska pena izdelana z ekstrudiranjem. Brez močnega stiskanja in taljenja gostota izolacije ne bo presegla 17 kilogramov na kubični meter.
4. Za izolacijo temeljev in tal pod estrihom je priporočljivo izbrati plošče z največjo gostoto - 50 kilogramov na kubični meter.
5. Ko izbirate toplotni izolator, odlomite kos od roba. Material Nizka kvaliteta bo zlomil z nepravilnostmi. Na napaki bodo vidne majhne kroglice. Ekstrudirana polistirenska pena bo imela ob razrezu pravilne poliedre. Poleg tega bo med drugim skozi njih potekala prelomnica.

Cena in proizvajalci polistirenske pene

Glavni porabniki in s tem proizvajalci polistirenske pene za izolacijo so ZDA, Italija, Nemčija, Francija in Poljska. Na primer v Zahodna Evropa ta material se uporablja bolj aktivno kot vsi drugi toplotni izolatorji.

• BASF. Gre za veliko nemško podjetje, ki letno proizvede preko 450 tisoč ton izolacij. Velikosti plošč iz ekspandiranega polistirena, proizvedenih pod to blagovno znamko, so lahko standardne - 1000x2000 milimetrov ali za posebne potrebe - 900x500, 1200x600, 500x500 milimetrov. Cena toplotnega izolatorja tega podjetja je v povprečju od 3500 rubljev na kubični meter.
• URŠA. Znan svetovni proizvajalec toplotnih izolatorjev. Proizvaja plošče iz ekstrudirane polistirenske pene različne velikosti in gostoto. Okolju prijaznost materiala potrjujejo mednarodni certifikati. Cena se začne od 4.300 rubljev na kubični meter materiala.
• Polimeri Evropa. Italijansko podjetje, specializirano za proizvodnjo ekstrudirane izolacije. Linija vključuje materiale različnih gostot in za različne namene. Cena ekspandiranega polistirena tega proizvajalca se začne pri 4800 rubljev na kubični meter.

Kratka navodila za vgradnjo polistirenske pene

Priporočljivo je, da plošče iz polistirenske pene namestite na dva načina pritrditve: z lepilom in mozniki. Tako se boste zaščitili pred pogostimi popravili zaradi odpadlih toplotnoizolacijskih delov. To še posebej velja za izolacijo zunanjih sten in fasad.

Med namestitvijo polistirenske pene upoštevajte ta diagram:

1. Izolirano površino pripravimo - očistimo, pregledamo glede neravnin. Če so napake, jih odpravimo s kitanjem.
2. Steno premažemo z globoko prodorno maso.
3. Na ploščo iz polistirenske pene nanesite plast lepila in jo z rahlim pritiskom pritrdite na steno.
4. Plošče pritrdimo od spodaj v vodoravni smeri v eni vrsti.
5. Naslednjo vrsto polistirenske pene namestimo na spodnjo.
6. Če morate spremeniti položaj ali premakniti ploščo, to storite v prvih 3-5 minutah po lepljenju.
7. Material smo rezali z običajnim montažnim nožem.
8. Ko se lepilo posuši, začnemo z namestitvijo pritrdilnih elementov. Za te namene uporabljamo moznike s kapami v obliki dežnika. Število elementov je približno 6 kosov na kvadratni meter stene.
9. Po namestitvi pritrdilnih elementov pritrdimo armaturno mrežo. Površino predhodno obdelamo z lepilom. Plast mora biti debela približno tri milimetre.
10. Mrežico nanesemo na sveže nanešen sloj lepila, začenši od vogalov objekta. V tem primeru za vogalom pustimo približno 12-15 centimetrov materiala, ki ga nato na drugi strani stene zalijemo z lepilom.
11. blizu okenske odprtine Kotne dele plošč armiramo z mrežo velikosti približno 20x35 centimetrov. Dodatno zaščitimo vogale z aluminijastimi kapami.
12. Izravnalni sloj ometa nanesemo 3 dni po armiranju.

Opomba! Spoje med ploščami ekspandiranega polistirena je priporočljivo zatesniti s tekočim polistirenom ali penastimi odrezki. Ne morete jih napolniti s poliuretansko peno. Povečal se bo v velikosti, kar lahko uniči toplotnoizolacijsko strukturo.

Oglejte si video pregled polistirenske pene:

Ekspandirani polistiren je sodoben priljubljen izolacijski material, ki ima številne prednosti in slabosti. Pri izbiri materiala za posebne namene upoštevajte tehnične značilnosti posamezne vrste. Kupujte ekspandiran polistiren od svetovno znanih proizvajalcev, da ne boste prejeli nizkokakovostnega izdelka, ki ne bo ustrezal okoljskim standardom.

Izum je namenjen povečanju produktivnosti postopka in hitrosti ekspanzije penjenja polistirena PSV. Tehnični rezultat je dosežen z dejstvom, da metoda suhega penjenja polistirena vključuje kratkotrajno segrevanje granul PSV v zračno okolje, naknadna kratkotrajna izpostavljenost segretim granulam vakuumu, naknadno ohlajanje granul pod vakuumom pod temperaturo viskoznega stanja polistirena in po ohladitvi odstranitev vakuuma. Suho segrevanje granulata EPS poteka v zaprti posodi, napolnjeni z vročim zrakom. V tem primeru nastane vakuum s črpanjem zraka iz zaprte posode. Hlajenje granul poteka predvsem zaradi sevanja toplotne energije granul. 2 plača f-ly, 3 ilustr.

Metoda suhega penjenja polistirena PSV se nanaša na tehnologijo za proizvodnjo granulirane polistirenske pene za gradbeništvo.

Granule ekspandiranega polistirena so pridobljene iz surovega polistirenskega granulata PSV (suspenzijsko penjeni polistiren), proizvedenega v kemični industriji. Granule surovine so nasičene z molekulami produkta nizkega vrelišča izopentana z vreliščem 28°C. Ko se granule segrejejo, polistirenske granule postopoma preidejo v stanje viskoznega toka, izopentan pa vre in razširi material granul s pritiskom svojih hlapov; pride do penjenja (nabrekanja) polistirena. Tehnologija uporablja temperaturo približno 100 °C; to je naravno razmerje do vrelišča vode in temperature vodne pare pri normalnem atmosferskem tlaku. Granule surovine so majhne velikosti: večinoma od 0,5 do 2,0 mm in pri penjenju se večkratno povečajo. Oblikovane granule so narejene iz penastih granul. toplotnoizolacijski izdelki v obliki plošč in segmentov ter granulata dodajamo betonu kot lahko polnilo za proizvodnjo polistiren betona - nizko toplotno prevodnega, lahkega in dovolj trpežnega materiala za gradnjo hiš.

Znana je metoda penjenja polistirena z vročo vodo [A.s. 1578020 A1, kl. B29C 67/22, objav. 15.7.90]. Ta metoda daje dober rezultat glede na pogostost penjenja zrnc. Metoda je preprosta, tehnološka oprema ni zapletena. Prednost metode je zmožnost doseganja nizke stopnje penjenja polistirena pri temperaturah vode pod 100°C s kontrolirano proizvodnjo gostote produkta v območju od 200 do 20 kg/m 3 . Pomanjkljivost te metode so tako imenovani »mokri postopki« (uporaba vode, izhlapevanje vode, potreba po sušenju granul). Poleg tega je treba zrnca, pridobljena s to metodo, ne le posušiti, ampak tudi po sušenju hraniti do 24 ur v zračnem okolju normalne temperature in vlažnosti, da se v njih odstrani vakuum, sicer se pod mehanskimi obremenitvami zlahka sploščijo. Do sedaj ni bilo mogoče ustvariti visoko zmogljive tehnološke opreme, ki izvaja to metodo, zato se metoda trenutno ne uporablja v proizvodnji.

Znana je metoda za penjenje polistirena PSV v okolju vroče vodne pare [A.s. 1458244 A1, kl. B29C 67/20, objav. 02.15.89]; Ta metoda se pogosto uporablja v gradbeništvu. S to metodo dobimo granule penaste polistirenske pene z nasipno gostoto 8 kg/m 3 in več. Industrija proizvaja sredstva za penjenje z nizko in visoko zmogljivostjo. Pomanjkljivost te metode so tako imenovani "mokri postopki" (uporaba vode, nastajanje pare iz nje, potreba po sušenju nastalega materiala). Poleg tega je treba zrnca, pridobljena s to metodo, ne le posušiti, temveč tudi hraniti po sušenju do 24 ur v zračnem okolju pri normalna temperatura in vlago za odstranitev vakuuma v njih, sicer se pod mehanskimi obremenitvami zlahka sploščijo. Postopek zahteva proizvodnjo znatne količine vroče vodne pare, ki porabi veliko količino toplotne energije.

Resnična pomanjkljivost metode je zelo hitro penjenje v območju gostote produkta od 200 do 20 kg/m 3, zaradi česar je težko dobiti produkt z dano gostoto v tem območju. K temu pripomore nezmožnost hitrega določanja gostote nastalega produkta med tem hitrim postopkom penjenja, merjeno v sekundah, saj določanje gostote mokrega produkta zahteva najprej večurno sušenje vzorca.

Ker se kot polnilo za lahke betone uporablja znatna količina granulirane polistirenske pene, je v tehnologiji polistirenskega betona pomembno poenostaviti in poceniti tehnologijo, zmanjšati stroške energije in zmanjšati prostorninsko gostoto granulirane polistirenske pene na znižati stroške izdelkov iz polistiren betona.

Znana je metoda, vzeta kot prototip izuma, A.S. 680628, MKI 3 V29D 27/00, objav. 25.08.79 in naprava za suho penjenje polistirena z vročim zrakom. V tem primeru ni potrebna niti vroča voda niti vroča vodna para, sušenje granul pene in dolga izpostavljenost nista potrebna, ker med procesom penjenja se v njih odstrani vakuum. Skladno s tem je potrebna manjša tehnološka oprema, zmanjšajo se stroški energije, prihrani proizvodni prostor itd. Penjenje poteka bolj gladko kot pri penjenju z vodno paro, kar je uporabno pri pridobivanju izdelka povečane gostote. Stopnjo penjenja je enostavno zmanjšati z znižanjem temperature zraka. Suho penjenje vam omogoča hitro spremljanje trenutne gostote izdelka med postopkom in njegovo pravočasno uravnavanje. Vendar suho penjenje traja 3-4 krat dlje kot mokro penjenje, povišanje temperature zraka pa povzroči taljenje granul. Prav tako ni mogoče izdelati granulirane polistirenske pene z gostoto pod 16 kg/m 3.

Avtor predlaganega izuma dolgo časa se ukvarja z raziskovanjem metode suhe ekspanzije polistirena, razvojem in proizvodnjo ekspanzij na suhem zraku, znanstvena in tehnična poročila so državno registrirana, prejeti so bili patenti za ekspanzije na suh zrak. Ekspanzijska sredstva, ki jih proizvaja avtorjevo podjetje, so naprednejša, minimalna gostota ekspandiranega proizvoda, pridobljenega s temi ekspandiranimi sredstvi, v procesu enojne kontinuirne ekspanzije doseže 10 kg/m 3 . Izraza penjenje in nabrekanje trenutno veljata za nedvoumna glede na nedavne objave. Izraz penjenje je pogostejši, zato ga uporabljamo v nadaljevanju. Med raziskovalnim procesom smo proučevali tudi procese penjenja polistirena z vročo vodo in vročo vodno paro. Ugotovljeno je bilo, da penjenje z vročo vodo in vročo vodno paro daje izdelek minimalna gostota, enako 15 kg/m 3. In šele sekundarno penjenje že spenjenega izdelka po sušenju in enodnevnem staranju omogoča doseganje gostote 8 kg/m 3 .

To je razloženo na naslednji način. Parni tlak izopentana pri 20°C (293 K) je 79 kPa, kar je manj od zračnega tlaka okolice (tehnična atmosfera 98 kPa, fizična atmosfera 101 kPa). Zaradi segrevanja na 100°C se bo parni tlak nekoliko povečal. Na žalost ni podatkov o parnem tlaku izopentana pri temperaturah okoli 100°C. Če bi bil izopentan plin pri tej temperaturi, bi se njegov tlak pri segrevanju od 20°C (293K) do 100°C (373°C) povečal za 373/293=1,27-krat in dosegel 79 1,27=100,33 kPa. To je blizu atmosferskega tlaka, tj. poči nadtlak ne bi premagal odpornosti polimera. Najverjetneje je parni tlak izopentana še vedno nekoliko višji od atmosferskega tlaka, tako da se v resnici zrnca še vedno penijo, čeprav ne zelo aktivno na koncu procesa - v območju nizke gostote produkta.

Namen izuma je ustvariti tehnologijo za proizvodnjo granulirane polistirenske pene po metodi suhega penjenja, da dobimo izdelek minimalne gostote z minimalnim trajanjem postopka, kar ustreza največji produktivnosti tehnologije.

Ta cilj se doseže tako, da se pri metodi suhega penjenja polistiren PSV na kratko segreje in nato na kratko izpostavi vakuumu, nato se ohladi brez odstranitve vakuuma in po ohladitvi granul pod temperaturo viskoznega toka. stanju polistirena, se vakuum odstrani.

Suho segrevanje granul poteka v zaprti posodi, napolnjeni z vročim zrakom, s črpanjem zraka iz posode pa se ustvari vakuum.

Hlajenje granul poteka predvsem zaradi sevanja toplotne energije granul.

Zaradi odprave zunanjega atmosferskega protitlaka se parni tlak izopentana realizira v največji možni meri - v največji hitrosti ekspanzije in največji hitrosti penjenja granul. Širjenje (penjenje) granul se nadaljuje, dokler se parni tlak izopentana, ki se zmanjša zaradi njegove ekspanzije in delne difuzije iz granul, uravnoteži z elastičnimi nasprotnimi napetostmi materiala granul. Hkrati minimalno trajanje procesa penjenja pomaga zmanjšati izgube izopentana in s tem največjo pogostost penjenja. Poleg tega je ohranjanje največje možne količine izopentana bistvenega pomena za tehnologijo oblikovanja izdelkov iz polistirenske pene, kjer oblikovanje izdelkov poteka s sekundarnim penjenjem granul iz polistirenske pene zaradi ostankov izopentana in zraka, ki prodre v granule.

Hlajenje granul utrdi strukturo materiala granul, delovanje vakuuma med ohlajanjem granul pa onemogoči njihovo krčenje, zaradi česar se povečane velikosti granul ohranijo tudi po odstranitvi vakuuma.

Zmanjšanje gostote izdelka in povečanje produktivnosti postopka bo privedlo do znižanja stroškov granulirane polistirenske pene in do popolne realizacije vseh navedenih prednosti postopka suhega penjenja EPS.

Slika 1 prikazuje fotografijo zrnc, pridobljenih na različne načine:

Zgornja vrsta granul je pridobljena s tradicionalno metodo penjenja surovih polistirenskih granul v okolju vroče vodne pare (nad površino vrele vode);

Srednjo vrsto granul dobimo s penjenjem surovih granul polistirena v vreli vodi;

Spodnja vrsta granul je bila pridobljena s predlagano metodo suhega penjenja granul surovega polistirena (suho segrevanje v okolju vročega zraka, ki mu sledi vakuum).

Slika 2 prikazuje fotografijo laboratorijske naprave za izvedbo predlagane metode na posamezni granuli, ki je označena s pozicijo 1, v poziciji, ko je granula v grelni coni.

Na sliki 3 je prikazana fotografija laboratorijske naprave za izvedbo predlagane metode na posamezni granuli, ki je označena s pozicijo 1, ko je granula odvzeta iz grelne cone za hlajenje.

Naprava omogoča segrevanje posamezne granule EPS, ki se nahaja na izvlečnem pladnju, v okolju vročega in suhega zraka. Grelec je izdelan v obliki nosilca, ki pokriva določen prostor s prostornino cca 50 cm 3 okoli pladnja z granulo.

Grelec granul je nameščen v snemljivem steklenem pokrovčku, kot je razvidno iz fotografij; naprava je zaprta s priključkom na vakuumsko črpalko. Grelec se samodejno krmili z elektronsko napravo, ki omogoča nastavitev in držanje nastavljeno temperaturo grelec v določenih mejah.

Poskusni poskusi v temperaturnem območju 100 do 125 °C so ugotovili, da je optimalna temperatura za poskus nastavljene temperature grelnika 115 °C, kar ustreza temperaturi zraka v območju, kjer je postavljena granula, približno 105 °C. °C (merjeno z drugo napravo). Po segrevanju naprave smo na podaljšani pladenj položili zrnca PSV s premerom 1,6 mm in stekleni pokrov. Pladenj z granulo smo potisnili v grelec pri določen čas, izračunano v celih minutah. Po določenem času, na primer eni minuti, je bila vakuumska črpalka vklopljena za 20 sekund, nato je bil pladenj z granulami izvlečen iz grelnika, da se je ohladil 10 sekund, ne da bi odstranili vakuum, nato pa je bila vakuumska črpalka vklopljena. izklopljeno. Po 20 sekundah se je vakuum spontano zmanjšal, stekleni pokrovček odstranili, granulo odstranili s pladnja in na optičnem mikroskopu z dvajsetkratno povečavo z merilno skalo izmerili njen premer.

Hlajenje zrnca v vakuumu nastane zaradi sevanja toplotne energije, ker ni hladilne tekočine. Zato se hlajenje zgodi hitro, brez toplotnoizolacijskega vpliva zraka. Dodatni poskusi so predhodno ugotovili, da struktura polistirenskih granul postane precej toga že pri 80°C.

Naslednja EPS granula enakega premera je šla skozi isti cikel z eno minuto daljšim časom segrevanja, z enakimi procesnimi parametri. Vsi podatki in eksperimentalni rezultati so bili zabeleženi v dnevniku.

Za primerjavo, v istem procesu, z enojnimi zrnci enake velikosti, iz istega vzorca EPS, je potekalo penjenje v okolju vročega suhega zraka brez uporabe vakuuma na isti laboratorijski napravi in ​​penjenje zrnc na mrežastem pladnju. nad zrcalom vrele vode v posodi s pokritim pokrovom (kar je ustrezalo tradicionalni parni ekspanziji).

Originalne in penaste granule so bile postavljene v vrste in fotografirane skupaj z milimetrskim ravnilom, slika 1, ki vam omogoča vizualno oceno rezultatov in celo merjenje premerov granul. A tudi brez meritev je posledični pozitivni učinek precej jasno viden.

Zgornja vrstica prikazuje zrnca parne pene; Jasno je, kako se granule PSV zelo hitro spenijo v prvi minuti. Nato se njihova velikost počasi povečuje in doseže največ v 4. minuti. Nato se premer granul zmanjša - uničenje. To se zgodi zaradi izgube intumescentnega sredstva, izopentana, v zrncih zaradi difuzije.

V srednji vrsti so granule, spenjene na vročem suhem zraku brez uporabe vakuuma. Vidi se, da se zrnca penijo počasneje kot v parnem okolju; največjo velikost dosežejo v 5. minuti, vendar manjša od največje velikosti zrnc v primeru penenja s paro; nato se velikost zrnc zmanjša zaradi izguba izopentana. Primerno je reči, da je zmanjšanje stopnje penjenja granul enostavno in široko doseženo z znižanjem temperature grelnika.

V spodnji vrstici so zrnca po penjenju z uporabo iste naprave v okolju vročega zraka, pri isti nastavljeni temperaturi, z uporabo vakuuma. Vidi se, da se penjenje v tem primeru pojavi hitreje in v v večji meri. Seveda je hitrost in pogostost penjenja v tem primeru enostavno in v širokih mejah regulirana s temperaturo segrevanja in stopnjo izpraznitve.

Podane informacije dokazujejo izvedljivost metode in možnost doseganja cilja.

1. Metoda suhega penjenja granulatov polistirena, ki se penijo v obliki suspenzije, vključno z držanjem granul v okolju vročega zraka, označena s tem, da so granule po kratkotrajnem segrevanju izpostavljene kratkotrajnemu vakuumu, nato pa ohlajene brez odstranitve vakuumu in po ohladitvi granul pod temperaturo stanja viskoznega tečenja polistirena se vakuum odstrani.

2. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da se suho segrevanje granul izvede v zaprti posodi, napolnjeni z vročim zrakom, in se ustvari vakuum s črpanjem zraka iz posode.

3. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da se ohlajanje granul izvede predvsem zaradi sevanja toplotne energije granul.

Podobni patenti:

Izum se nanaša na tehnologijo penjenja granulatov polistirenske pene, ki vsebuje pentan ali izopentan, in se lahko uporablja za izdelavo toplotne izolacije v gradbeništvu, pri izdelavi uplinjenih modelov, pri proizvodnji litih izdelkov in embalaže.

Izum se nanaša na peneče zrnate materiale s sestavki na osnovi vinil aromatskih polimerov, ki vsebujejo: a) 65-99,8 mas. % polimera, pridobljenega s polimerizacijo 85-100 mas. % enega ali več vinil aromatskih monomerov, ki imajo splošna formula(I) kjer n predstavlja nič ali celo število v območju od 1 do 5 in Y predstavlja halogen, kot je klor ali brom, ali alkilno ali alkoksi radikalno skupino z 1 do 4 atomi ogljika in 0-15 mas. % - alkilstiren, v katerem alkilna skupina vsebuje od 1 do 4 atome ogljika; b) 0,01-20 mas. % glede na polimer (a) saj s povprečnim premerom delcev v območju od 10 do 1000 nm in površino v območju od 5 do 200 m2/g; c) vsaj enega od naslednjih dodatkov (c1)-(c3): c1) 0,01-5 mas. %, izračunano glede na polimer (a), grafita s povprečnim premerom delcev v območju od 0,5 do 50 µm; c2) 0,01-5 mas. %, računano glede na polimer (a), okside in/ali sulfate in/ali lamelarne dihalkogenide kovin skupin IIA, IIIA, IIB, IVB, VIB ali VIIIB; c3) 0,01-5 mas. %, računano glede na polimer (a), anorganskih derivatov ploščastega silicija; d) 0,01-4,5 mas. %, izračunano glede na polimer (a), e) 1-6 mas. %, izračunano glede na 100 delov celotne mase (a)-(d) , eno ali več penilnih sredstev.

Ekspandirani polistiren- Gradnja izolacijski material, pridobljen s penjenjem polistirena.

Ta material se zgodi drugačna barva, vendar je njegova glavna barva bela. Glavna sestava je: polistiren z dodatki - 2% in plin - 98%.

Splošne informacije o polistirenski peni

Ekspandirani polistiren je sestavljen iz:

• glavna komponenta (polistiren);
• sredstvo za penjenje;
• barvilo;
• plastifikatorji in drugi dodatki.

Glavna komponenta v večini primerov je polistiren. Lahko se uporablja tudi:

• polidiklorostiren;
• polimonoklorostiren;
• kopolimer z akrilonitrilom;
• kopolimer z butadienom.

Za proizvodnjo ekspandiranega polistirena se uporabljajo naslednja sredstva za penjenje:

• pentan, C5H12;
• petrol eter;
• diklorometan CH2Cl2;
• izopentan

Glavne značilnosti ekspandiranega polistirena, obseg, prednosti in slabosti

Ekspandirani polistiren je zelo lahek material, ki ima nizko toplotno prevodnost in paroprepustnost. Zahvaljujoč tej sestavi (samo 2% surovin) se v primerjavi z analogi šteje za relativno poceni material.

V osnovi je ekspandirani polistiren namenjen za toplotno izolacijo ovojov stavb in konstrukcij. V Evropi se na primer od vse proizvedene polistirenske pene 60 % uporablja v gradbeništvu za izolacijo ovojov stavb.

Ekspandirani polistiren se proizvaja v obliki plošč 1000x1000 mm; 1000x1200 mm; 2000x1000 mm; 2000x1200 mm.

Debelina pločevine 20, 30, 40, 50, 100 mm. Spodaj individualno naročilo Možna je izdelava izdelkov tudi drugih debelin.

Proizvodnja ekspandiranega polistirena in njegovih sort

Polistirenske delce bombardiramo s čistim ogljikovodikom (pentanom) in segreto paro, kar povzroči kemično reakcijo penjenja in ekspanzije. Tako se polistiren poveča v prostornini 40 ... 50-krat in napolni kalup. Sam polistiren kot surovina je narejen iz nafte.

To je zanimivo! V skladu z regulativnimi dokumenti je pri primerjavi toplotnih lastnosti ekspandiranega polistirena in drugih gradbenih materialov stena iz ekspandiranega polistirena debeline 10 cm enakovredna toplotni prevodnosti steni iz:

• armirani beton debeline 4,8 m;
• masivna glinena opeka debeline 1,75 m;
• votle glinene opeke debeline 1,45 m;
• trdna silikatna opeka debeline 1,9 m;
• ekspandiran glineni beton debeline 0,5 m;
• les debeline 0,35 m.

Obstajajo naslednje vrste polistirenske pene:

1. Stisnjena polistirenska pena (PS)
2. Ekspandirani polistiren brez stiskanja (PSB)
3. Ekstrudirana polistirenska pena (EPS)
4. Avtoklavirana polistirenska pena
5. Avtoklavirana ekstrudirana polistirenska pena

Različice ekspandiranega polistirena se med seboj razlikujejo le po različnih dodatkih, kot so zaviralci gorenja, mehčala, generatorji pare itd. Uporaba določenih dodatkov in njihova količina določata pomembne razlike V fizikalne in mehanske lastnosti Oh.

Oglejmo si nekaj vrst polistirenske pene

Stisnjena polistirenska pena. Sama beseda "stiskanje" v imenu ekspandiranega polistirena govori o načinu njegove proizvodnje. Stiskanje se izvaja, da se pridobi gostejši in vzdržljiv material. Po toplotnoizolacijskih lastnostih se stisnjena polistirenska pena praktično ne razlikuje od nestisnjene polistirenske pene.

Označeno s črkami PS(na primer PS-1, PS-4). Razširjeno PS ni prejela, ker tehnološki proces proizvodnja je bolj zapletena kot brez stiskanja (cena se poveča, učinek pa je nepomemben).

To je najpogostejša vrsta polistirenske pene. Ta material ima številne prednosti in prednosti. Navedena je oznaka polistirenske pene brez stiskanja - PSB. Stroški nevzdržne polistirenske pene so nižji v primerjavi z PS, saj je tehnologija za njegovo proizvodnjo veliko enostavnejša.

V skladu z GOST-15588-86 "Tehnični pogoji za plošče iz polistirenske pene" so plošče iz polistirenske pene razdeljene v naslednje razrede - 15, 25, 35, 50 .

IN tabela 1 Podani so podatki o glavnih značilnostih, po katerih se določa blagovna znamka plošč iz polistirenske pene. Rad bi vas opozoril na eno nianso - znamka pene označuje zgornjo mejo gostote materiala in ne dejanske vrednosti gostote. Dejanska gostota pene je približno povprečna vrednost mejne vrednosti, določene v tabela 1.

Glavne značilnosti ekspandiranega polistirena glede na njegovo znamko po gostoti (DSTU B.V.2.7.-8-94), glej tabela 1.

Tabela 1

Značilnosti polistirenske pene brez stiskanja

Tehnični indikatorji	Blagovna znamka plošč iz polistirenske pene
	PSB S-15	PSB S-25	PSB S-35	PSB S-50
Gostota materiala, kg/m 3
Tlačna trdnost pri 10 % linearne deformacije MPa, ne manj
Upogibna trdnost MPa, ne manj
Toplotna prevodnost pri temperaturi 25±5 in normalni relativni vlažnosti, W/(m K), ne več
Vlažnost plošč, % ne več

Opomba: črka "C" v znamki polistirenske pene pomeni samougasljivo, tj. Pri izdelavi se materialu dodajajo zaviralci gorenja, s pomočjo katerih material ob odsotnosti neposredne izpostavljenosti ognju ugasne in preneha goreti (gasi in ne podpira gorenja).

Kje se uporablja polistirenska pena?

Odvisno od gostote polistirenske pene se uporablja:

PSB S-15 – uporablja se za izolacijo in zvočno izolacijo konstrukcij, ki niso izpostavljene mehanski stres. Uporablja se tudi za izolacijo poševnih streh. Nesprejemljivo je uporabljati za izolacijo fasad stalnih stanovanjskih zgradb in za izdelavo notranjih slojev zunanjih sten.

PSB S-25 – uporablja se za izolacijo sten, tal, streh zgradb in objektov (najpogosteje uporabljen). Lahko se uporablja kot zvočna izolacija.

PSB S-35 – uporablja se za izdelavo sendvič plošč, izolacijo tal in ravnih streh.

PSB S-50 – za izolacijo skladiščnih industrijskih hladilnic, za izolacijo temeljev, kleti, tal, streh, predvsem tam, kjer je visoka vlažnost.

Ekstrudirana (ekstrudirana) polistirenska pena (EPS)

Ekstrudirana polistirenska pena (EPS) oz XPS) – V primerjavi z drugimi ima zelo fino strukturo zaprtih por in praznin s premerom 0,1...0,2 mm. Material se proizvaja z ekstruzijo – ko visoka temperatura Polistiren se stopi, nato se doda sredstvo za razpenjanje in stisne (ekstrudira) v kalup pod pritiskom.

Tak ekspandiran polistiren ima povečano tlačno trdnost z gostoto le 25 ... 45 kg / m 3; material ima nizko toplotno prevodnost 0,029...0,034 W/(m °C) in je praktično vodotesen (vpojnost vode je 0,2...0,4%). Ker je ekstrudirana polistirenska pena zelo gosta, je njena paroprepustnost zelo nizka: 0,013 Mg/(m h Pa) - 4-krat nižja kot pri ekspandiranem polistirenu znamke PSB.

EPPS ima zelo visoko stopnjo vnetljivosti - razred vnetljivosti G3, G4. Njegova trajnost je več kot 60...80 let. Zaradi svojih pomanjkljivosti (visoka vnetljivost, nizka paroprepustnost) se uporablja predvsem za izolacijo podzemnih objektov - izolacijo temeljev, kleti in kleti. Izolirane so tudi fasade stavb.

Izdelujejo se naslednje vrste ekstrudirane polistirenske pene: XPS 25, XPS 30, XPS 35 in XPS 45(številka označuje gostoto materiala v kg/m3).

Prednosti ekspandiranega polistirena

1. Trajnost - ne gnije, v njem ne nastajajo razpoke in ni hrana za glodalce in insekte. Po dolgem obdobju delovanja (10...50 let) ohrani vse svoje osnovne lastnosti.
2. Zelo nizka absorpcija vode (nehigroskopičen) - 0,5...4% prostornine. Vlažnost praktično ne vpliva na toplotno prevodnost goste polistirenske pene.
3. Lahek material, enostaven za uporabo, ne zahteva resnih veščin pri delu z njim.
4. Nizki stroški in dobra donosnost naložbe. Pri izolaciji hiše z ekspandiranim polistirenom se takoj občuti učinek - stroški ogrevanja in klimatizacije se bistveno zmanjšajo (približno 3...4-krat).

Slabosti ekspandiranega polistirena

Ekspandirani polistiren ima številne pomanjkljivosti:

1. Ultravijolični žarki vodijo do destruktivnih sprememb in staranja materiala, čemur sledi njegovo uničenje.
2. Uničujoče delujejo naslednje snovi: aceton, bencin, razredčilo za barve, kerozin, terpentin, toluen.
3. Ekspandirani polistiren ni hrana za žuželke in glodalce, vendar se v njem zlahka prebijejo do hrane. Zato je potrebno dodatno zaščito ta material.
4. Ekspandirani polistiren je ognjevaren material. Konvencionalna necertificirana polistirenska pena je lahko vnetljiv material (temperatura vnetišča 210...440°C) in pri gorenju oddaja dim in strupene snovi (fosgen, vodikov bromid), ki so nevarne za življenje in zdravje ljudi. Za izolacijo stavb je prepovedano uporabljati necertificirane (ali nemodificirane) materiale. Za varno delovanje tega materiala se pri izdelavi uporabljajo različni zaviralci gorenja, ki zagotavljajo samougasljivost in požarno varnost izdelka. Da bi zmanjšali verjetnost požara, mehurčki iz polistirenske pene niso napolnjeni z zrakom, temveč ogljikov dioksid. V skladu z DBN V.1.1-7-2002 " Požarna varnost gradbeni projekti« takšna certificirana polistirenska pena spada v skupino vnetljivosti G1.
5. V zelo porozni polistirenski peni (razred nizke gostote) lahko vodna para prehaja skozi material in kondenzira v njem, s čimer se poveča njegova toplotna prevodnost za 5...10 %. In pri temperaturah pod ničlo nastali kondenzat zmrzne in s tem uniči material.

Konev Aleksander Anatolievič

Sodobna tehnologija

Tehnologija za proizvodnjo penastega polistirena je dokaj sodoben izum. Ta tehnologija revolucionirala ovire za vstop na trg izolacijskih materialov z izdelavo to proizvodnjo poceni in dostopen. Organizacija proizvodnje izdelkov iz penastega polistirena zahteva več deset tisoč dolarjev, tehnološki proces pa je preprost in enostaven. Zato skoraj v vsakem kraj Najdete lahko podobne produkcije.

Vsaka granula je sestavljena iz enakomerno razporejenih mikroskopsko gostih celic, napolnjenih z zrakom. Posledično nastane enakomerno spenjena masa z zelo tanko zaprto celično strukturo. 1 m 3 takega materiala je 98% napolnjen z zrakom, ki ga vsebuje 3-6 milijard zaprtih celic. Zaradi svoje notranje zgradbe ima zelo nizko toplotno prevodnost, ki je blizu toplotni prevodnosti mirujočega zraka (koeficient toplotne prevodnosti zraka je približno 0,00006 cal/cm. sec. deg., tj. vsak kvadratni centimeter pri temperaturni razliki 1 o C in z debelino 1 cm prenese 0,00006 kalorij v 1 sekundi). Polistiren je torej pri hlajenju utrjena penasta polistirenska masa z zaprtimi celicami, napolnjenimi z zrakom, in je okolju prijazen gradbeni material.

Izdelki iz ekspandiranega polistirena

Pri proizvodnji blokov in plošč iz polistirenske pene različne konfiguracije za toplotno in zvočno izolacijo zgradb in prostorov za kakršne koli namene (stene, strehe, tla, skladišča, paviljoni, stanovanjske zgradbe, garaže, kleti, lože);

Pri izdelavi embalaže kompleksnih oblik za razne naprave, ki zahteva zaščito pred udarci med skladiščenjem in prevozom;

Pri izdelavi komponent za avtomobile, vodna plovila, okrasni predmeti notranjost;

Pri proizvodnji polistiren betona - lahki beton na cementnem vezivu in polnilu iz penastega polistirena, ki se uporablja pri izdelavi toplotnoizolacijskih blokov in plošč, monolitne toplotne izolacije podstrešij, streh, zunanjih sten, tal itd.;

Za izdelavo zaključna gradiva za strop - ploščice, podstavki, rozete;

Precej nova področja uporabe penastega polistirena so izdelava trajnih opažev za monolitno stanovanjsko gradnjo in lupin za toplotno izolacijo cevovodov.

Dve proizvodni tehnologiji – polimerizacija v razsutem stanju in polimerizacija v suspenziji

Pri proizvodnji penastega polistirena sta glavni metodi suspenzijska polimerizacija in polimerizacija v razsutem stanju. Najbolj sodoben in učinkovit je drugi način pridobitve IPN. Poleg tega, da je množična polimerizacija več na ekonomičen način proizvodnje, se kakovost končnega izdelka zelo razlikuje. Ekspandirani polistiren, proizveden z masno polimerizacijo, omogoča izdelavo bolj kakovostnih in kompleksnejših izdelkov.

Masivna polimerizacija

Metoda proizvodnje polistirenov s polimerizacijo v razsutem stanju z nepopolno pretvorbo monomerov je trenutno ena najpogostejših zaradi visokih tehničnih in ekonomskih kazalnikov. V domači industriji je bila metoda polimerizacije v razsutem stanju izbrana kot prednostna metoda v 70. letih prejšnjega stoletja in trenutno se približno 50% izdelkov proizvaja po tej metodi. Ta metoda ima optimalna shema tehnološki proces. Postopek poteka po neprekinjenem krogu v sistemu 2-3 naprav, ki so zaporedno povezane z mešalniki; zadnja stopnja postopka se pogosto izvaja v aparatu kolonskega tipa. Začetna temperatura reakcije je 80-100 °C, končna temperatura je 200-220 °C. Polimerizacija se prekine, ko je stopnja pretvorbe stirena 80-90%. Nezreagirani monomer se odstrani iz taline polistirena pod vakuumom in nato z vodno paro, dokler vsebnost stirena v polimeru ne znaša 0,01-0,05 %. Stabilizatorji, barvila, zaviralci gorenja in drugi dodatki so dodani polistirenu in granulirani. Za blok polistiren je značilna visoka čistost. Ta tehnologija je najbolj ekonomična (ne vključuje pranja, dehidracije in sušenja fino dispergiranih izdelkov) in je praktično brez odpadkov (nereagiran stiren se vrne v polimerizacijo). Izvajanje postopka do nepopolne pretvorbe monomera (80-90%) omogoča uporabo visoke hitrosti polimerizacija, nadzor temperaturnih parametrov, zagotavljanje sprejemljive viskoznosti polimeriziranega medija. Pri izvajanju postopka do globljih stopenj pretvorbe monomera postane težko odstraniti toploto iz visoko viskozne reakcijske mase in postane nemogoče izvesti polimerizacijo v izotermnem načinu. Ta značilnost procesa polimerizacije v razsutem stanju je povzročila, da se vse večja pozornost namenja drugim proizvodnim metodam, predvsem suspenzijski metodi.

Polimerizacija suspenzije

Suspenzijska polimerizacija je konkurenčen tehnološki proces, ki se razvija vzporedno z polimerizacijo v masi in temelji na nizki topnosti vinilnih monomerov v vodi ter nevtralnosti slednjih v reakcijah radikalske polimerizacije. Postopek se uporablja za proizvodnjo posebnih vrst izdelkov, predvsem ekspandiranega polistirena. Metoda proizvodnje suspenzije je polkontinuiran proces in je značilna prisotnost dodatnih tehnoloških stopenj (ustvarjanje reakcijskega sistema, izolacija nastalega polimera) in periodična uporaba opreme na stopnji polimerizacije. Postopek poteka v reaktorjih s prostornino 10-50 m 3, opremljenih z mešalom in plaščem. Stiren se suspendira v demineralizirani vodi z uporabo stabilizatorjev emulzije; Iniciator polimerizacije (organski peroksidi) se raztopi v kapljicah monomera, kjer pride do polimerizacije. Posledično nastanejo velika zrnca v suspenziji polimera v vodi. Polimerizacija poteka s postopnim dvigovanjem temperature od 40 do 130°C pod pritiskom 8-14 ur. Polimer izoliramo iz nastale suspenzije s centrifugiranjem, nato ga speremo in posušimo. Zakoni polimerizacije suspenzije so blizu zakonitostim polimerizacije v monomerni masi, vendar sta odvajanje toplote in mešanje komponent sistema bistveno olajšana.

Rusija ima zastarele tehnologije

Kot smo že omenili, se v Rusiji penasti polistiren proizvaja po trenutno zastareli metodi - metodi suspenzijske polimerizacije stirena v prisotnosti penila. ( Izjema je linija, nameščena pri Salavatnefteorgsintezu z zmogljivostjo 10 tisoč ton na leto).

Že nekaj desetletij je na svetovnem trgu prevladujoča metoda proizvodnje ekspandibilnega polistirena metoda kontinuirane polimerizacije v masi, ki omogoča pridobivanje naprednejših izdelkov z višjimi kazalniki učinkovitosti.

Ekspandirani polistiren, pridobljen s kontinuirano polimerizacijo v masi, daje najboljši izkoristek pri uporabi končni material(barva, jasnost meja, prožnost, gostota) in lahko znatno zmanjšajo porabo surovin. Glavna prednost prve suspenzijske polimerizacije je daljši rok trajanja granulata, ki je posledica prisotnosti molekul izopentana v granulu.

Zato kljub temu, da je več kot polovica UPS, porabljenih v Rusiji, dobavljenih iz tujine, zmogljivost domači proizvajalci so v prostem teku.

Domači proizvajalci

Proizvodnja penastega polistirena v Rusiji poteka v treh podjetjih:

1. OJSC "Salavatnefteorgsintez", Salavat
2. JSC "Plastik", Uzlovaya
3. OJSC "Angarsk Polymer Plant" (regija Irkutsk)

Omsk Chemical Company ima zmogljivosti za suspenzijsko polimerizacijo. Poleg tega je to najsodobnejša proizvodnja penastega polistirena v Rusiji. V osemdesetih letih prejšnjega stoletja so VPS izdelovali v Omsku, nato pa so proizvodnjo ustavili. Trenutno vodstvo Omsk Chemical Company ne namerava obnoviti proizvodnje penastega polistirena.

Napoved obsega proizvodnje v letih 2006-2010.

Napovedovanje obsega domače proizvodnje ekspandiranega polistirena je povezano izključno z zagonom novih zmogljivosti. Sposobnost izkoriščanja nameščene zmogljivosti ostaja zelo pomembna. Linija v obratu Angarsk Polymer Plant ima zmogljivosti za proizvodnjo EPS. Vendar pa so tehnologije vzmetenja za proizvodnjo EPS brezupno zastarele in oživljanje zastarelih tehnologij verjetno ne bo obetavno.

Trenutno dve petrokemični podjetji, Sibur in Nizhnekamsneftekhim, razmišljata o organizaciji proizvodnje ekspandibilnega polistirena.

1. JSC "Plastik", Uzlovaya

Vodstvo SIBURA je predstavilo ambiciozne načrte za reorganizacijo proizvodnje v JSC Plastic (Uzlovaya). V letu 2006 je predvidena rekonstrukcija obstoječe naprave za suspenzijsko polimerizacijo. Poleg tega je predviden nakup opreme za proizvodnjo ekspandibilnega polistirena s kontinuirano polimerizacijo v masi. Obseg vodov, predviden za namestitev, še ni odobren. Predvidevamo lahko, da načrti Siburja vključujejo organizacijo nove proizvodnje na ravni 50 tisoč ton na leto.

Sibur načrtuje tudi organizacijo proizvodnje penastega polistirena v Permu na lokaciji Sibur-Khimprom. Ocenjena zmogljivost prihodnje proizvodnje je 50 tisoč ton na leto.

2. OAO Nizhnekamskneftekhim

Podjetje Nizhnekamsk je sklenilo pogodbo s korejskim podjetjem LG International Cor. Korejsko podjetje LG Chem deluje kot dajalec licence za proces VPS. s sodelovanjem LG International. Proizvodna zmogljivost bo 37,8 tisoč ton na leto.

Ozadje vprašanja je, da je jeseni 2003 korejsko podjetje LG International Corp. skupaj z delniškimi družbami Tatneft, Nizhnekamskneftekhim in Svyazinvestneftekhim (vsi Tatarstan) podpisala sporazum o ustanovitvi delniške družbe Tatar-Korean Petrochemical Company (TKNK), katere namen je izgradnja velike rafinerije nafte in petrokemični kompleks v Nižnekamsku. Predmet pogajanj je bila ustanovitev v Nizhnekamsku (Republika Tatarstan) največjega kompleksa za petrokemično in naftno rafinacijo s projektno vrednostjo 1 milijardo 300 milijonov ameriških dolarjev, pa tudi sodelovanje južnokorejske korporacije pri načrtovanju in gradnji dveh proizvodnih obratov - penjenja polistirena in linearnega polietilena. Načrtovani zagon linije za proizvodnjo ekspandiranega polistirena je predviden za leto 2007.

Proizvodnja v državah CIS

Poleg treh ruskih podjetij - JSC Salavatnefteorgsintez, JSC Plastic (Uzlovaya), JSC Angarsk Polymer Plant - penjeni polistiren v CIS proizvajata JSC Concern Stirol (Gorlovka, Ukrajina) in Plastic Plant (Aktau, Kazahstan).

JSC Concern Stirol (Gorlovka, Ukrajina)

Proizvodnja penastega polistirena je bila v podjetju uvedena leta 1965. Prvotna projektirana zmogljivost je bila 16 tisoč ton letno (rekonstrukcije so omogočile povečanje zmogljivosti na 17,8 tisoč ton letno). Takrat je bila to še tovarna dušikovih gnojil Gorlovka. Podjetje je leta 1976 dobilo ime PO Stirol. kako Delniška družba Koncern Stirol je bil registriran 1. septembra 1995.

Septembra 2002 je bila odprta nova delavnica za proizvodnjo penastega polistirena (na lokaciji stare opreme, ki je bila demontirana), z zmogljivostjo 24 tisoč ton na leto, sestavljeno iz štirih proizvodnih linij. Projekt je bil izveden na račun lastnih sredstev koncerna. Skupni znesek sredstev, vloženih v nakup opreme ter gradbena in inštalacijska dela, je znašal nekaj več kot 16 milijonov griven.

Projektantski del dela je izvedel Stirolinzhproekt, montažo opreme in komunikacij je izvedel gradbeno-inštalacijski oddelek Stirolkhimmontazh trusta Stirolkhimremstroy, medtem ko je tehnologijo, osnovni inženiring, opremo za polimerizacijo in štiri reaktorje dobavila madžarska podjetje Inter-Kemikal KFT in ameriško podjetje PST International.

Nova proizvodnja je omogočila skrajšanje časa enega cikla polimerizacije na 12 ur (prej je bil 28 ur), zmanjšanje števila osebja, ki servisira instalacijo, predvsem pa so se izboljšale fizikalne in mehanske lastnosti polistirena ( izkoristek zrnc glavne frakcije v velikosti od 0,5 mm do 2 mm je 99,5%).

LLP "Sat Operating Aktau" (Aktau, Kazahstan)

LLP "Sat Operating Aktau" - nekdanji "Plastic Plant", Aktau, Republika Kazahstan - zadnji industrijske proizvodnje polistirena, ki so ga začeli uporabljati v nekdanji ZSSR. Proizvodnja se je začela leta 1981. Potem se je podjetje imenovalo obrat Shevchenko. Danes je skupaj z Omsk Chemical Company najmočnejša in sodobna proizvodnja polistiren, podedovan iz sovjetskih časov.

Tovarna je bila zgrajena v letih 1976-1980 na osnovi celovite uvožena oprema. Zgrajen ogromen proizvodni obrat Sovjetska zveza leta 1980 je bila s sodelovanjem francoskih strokovnjakov (podjetje Litvin) organizirana v celoti tehnološka shema– od sinteze monomera stirena do proizvodnje končnih oblik polistirena. Poleg tega je bila dobičkonosnost dosežena z uporabo lokalnih ogljikovodikovih surovin v primarni sintezi. AKPO je na leto proizvedel 100 tisoč ton penastega polistirena in 110 tisoč ton polistirena, odpornega proti udarcem, kar predstavlja več kot polovico splošna proizvodnja teh izdelkov v ZSSR. Z razpadom Unije povpraševanje po izdelkih AKPO ni oslabelo in je stabilno ne le v CIS, ampak tudi v svetu.

Od leta 1994 do 2000 je tovarna obratovala po skrajšanem urniku zaradi nesreče v tovarni etilbenzena decembra 1993. Edinstveni tehnični kompleks za sintezo stirena je bil izgubljen, nakup monomera v tujini pa je bil ekonomsko nesmiseln: v tem primeru so stroški končnega izdelka presegli njegovo tržno vrednost. Niti regija niti republika nista mogli sami oživiti porušenega kompleksa.

Leta 2001 je obrat doživel preporod, ko je po pridobitvi premoženjskega kompleksa obrata na dražbi (na konkurenčni osnovi) Trgovska hiša Ekstraplast obnovila proizvodnjo polistirena. Vodja skupine je Ekstraplast LLC industrijska podjetja, združena v skupno finančno strukturo, ki deluje v kemični industriji Rusije in Kazahstana.

Tako je bilo ustvarjeno največje kemično združenje v CIS, ki ga sestavljata dve ruski ("Tovarna kompozitnih materialov in plastike Tomsk" in Petrokemična tovarna Tomsk) in dve kazahstanski (Petrokemijska tovarna Atyrau in "Tovarna plastičnih mas" Aktau). Za obnovitev proizvodnje matična družba tovarni nameni več kot 15 milijonov dolarjev, približno polovica tega zneska je namenjena dopolnitvi obratnega kapitala tovarne. Visoko kakovost izdelkov zagotavlja uporaba sodobnih procesov vodilnih svetovnih podjetij - Emejota (ZDA), Rhone Pоjil (Francija). Decembra 2001 je bila zagnana samo ena linija. Njegova produktivnost je 2,5 tisoč ton polistirena na mesec. Leta 2002 je stekla druga linija.

Vendar se tem načrtom ni bilo usojeno uresničiti. Trajnostna proizvodnja polistirenov ni bila nikoli vzpostavljena. Od avgusta 2003 tovarna praktično ni delovala, plače niso bile izplačane, davki niso bili poplačani. Glavna težava je v tem, da Trgovska hiša Ekstraplast doo ni mogla rešiti problema dobave surovin. Leta 2005 je bila Trgovska hiša Ekstraplast doo prisiljena opustiti obrat. Lastnik je bilo kazahstansko podjetje blizu države - Atoll Joint Stock Company, hčerinsko podjetje SAT&Co in KazMunayGas Exploration Production JSC,

Nadaljnji razvoj podjetja je povezan z izvajanjem državnega programa za razvoj petrokemične industrije Republike Kazahstan. Do leta 2010 načrtujejo povečanje proizvodnje vseh vrst polistirena na ZPM na 150 tisoč ton letno. Toliko drznih izjav temelji na načrtih vlade za odprtje obratov za predelavo plina, ki bodo morali rešiti problem surovin. Stroški polistirena, pridobljenega iz slednjega, so bistveno nižji od cen v državah CIS zaradi visoke zmogljivosti proizvodne linije (pri obremenitvi 70-100%) in bodo še nižji, če bo podjetje opremljeno z domačimi surovinami blizu v proizvodnjo.

Uvozne zaloge

Trenutno je več kot polovica porabljenega obsega tega polimera uvožena v Rusijo. Kot smo že omenili, se uvoženi ekspandirani polistiren bistveno razlikuje od domačega. EPS, proizveden z masno polimerizacijo, je uvožen in ima neprimerljive prednosti za potrošnike. V Rusiji se IPS trenutno proizvaja po metodi suspenzijske polimerizacije. (Linija, nameščena v Salavatnefteorgsintezu, še ne deluje v industrijskem načinu). Izjema so dobave iz Ukrajine in Kazahstana. Koncern Stirol proizvaja tudi EPS po metodi suspenzijske polimerizacije. Danes je to najsodobnejša proizvodnja EPS v CIS in po svojih lastnostih EPS, ki ga proizvaja koncern Stirol, bistveno presega izdelke ruskih tovarn. Leta 2006 se je ponovno začela dobava EPS iz tovarne plastike v Aktau (Kazahstan).