Разное

Изготовления пенопласта технология: Технология производства пенопласта | Delo1

Содержание

Технология производства пенопласта | Delo1

 

Пенопласт полистирольный ГОСТ 15588-86 (скачать 102К)

Пенополистирол — белое однородное вещество, имеющее структуру из склеенных между собой шариков, упругое на ощупь, не имеет запаха, является отличным тепло — звуко изолятором. 
ПЕНОПОЛИСТИРОЛ — экологически чистый, нетоксичный, тепло- и звукоизоляционный материал, применяемый в строительстве на протяжении уже более 60 лет. 
Пенополистирол является нейтральным материалом, не выделяющим никаких вредных для человека и его окружения веществ, не подвержен разложению под воздействием микроорганизмов и не имеет ограниченного срока годности (100 лет минимум). 

Пенополистирол производят в огнестойком (самозатухающем) исполнении.

Горючесть пенополистирола по ГОСТ 15588-86
1. Начало процесса усадки пенополистирола

85 — 90°C 

2. Начало плавления

240°C  

3. Начало процесса термодеструкции пенополистирола с выделением газообразных продуктов 280-290°C 
4. Температура возможного воспламенения пенополистирола 360-380°C

Влага не влияет на теплоизолирующие свойства этого материала и не вызывает образование в нем бактерий и плесени, что позволяет широко использовать пенополистирол также и в пищевой промышленности. 

Пенополистирол отлично переносит присутствие асфальтовых эмульсий, рубероида с асфальтовым покрытием, цемента, гипса, извести, воды и всякого рода грунтовых вод. Температура окружающей среды не оказывает отрицательного влияния на физические и химические свойства пенополистирола

Пенополистирол очень хорошо «держит» тепло. Закладка пенополистирола  в наружные стены жилых домов позволяет в несколько раз снизить теплопотери. 12 см пенопласта соответствуют по своей теплопроводности: 50см дерева, 180см  кирпича, 4м бетона!

 

Пенопласт (пенополистирол) применяется:

Для тепловой изоляции в качестве среднего слоя ограждающих конструкций при утеплении жилых домов, складов, гаражей, дач, при текущем и капитальном ремонте жилых и производственных зданий и сооружений, при строительстве ангаров, боксов, крытых площадок. Пенополистирол также незаменим при утеплении трубопроводов, овощехранилищ, промышленных холодильниках, транспортных вагонах, автофургонов,  для упаковки продукции при транспортировке, для теплоизоляции наклонной кровли.

 

 

Технология производства пенопласта разделяется на следующие этапы:

1. Вспенивание (однократное или многократное).  
Гранулы ПСВ попадая в камеру предвспенивателя, вспениваются (надуваются) превращаясь во всем хорошо знакомые шарики. При многократном вспенивании уже вспененные гранулы подаются еще раз в камеру предвспенивателя, где они еще больше увеличиваются в размере (надуваются). Многократное вспенивание нужно, если Вам необходимо получить пенопласт низкой плотности. Например, для пенопласта с фактическим весом 12 кг, достаточно однократного вспенивания, а если нужен пенопласт с фактическим весом ниже 12 кг, то потребуется вспенивать гранулы дважды или трижды. Причем перед каждым вторичным вспениванием гранулы должны вылежаться 12 — 24 часа в бункере вылеживания.

 

2. Вылеживание. 
После вспенивания гранулы подаются пневмотранспортом в бункер вылеживания. В бункере гранулы должны находиться 12 — 24 часа. За это время происходит стабилизация давления внутри гранул, плюс они попросту высыхают (из камеры предвспенивателя гранулы выходят влажными, а иногда и вовсе мокрыми).

 

3. Формовка.  
После бункера вылеживания гранулы засыпаются в блок форму, где под действием пара происходит формовка блока пенопласта. Расширяясь в замкнутом пространстве, шарики пенопласта «склеиваются» между собой образуя монолитный блок.

 

4. Резка. 
После того, как блок пенопласта  достали из формы его необходимо выдержать не менее суток, перед тем как резать. Это обусловлено тем, что блок пенопласта выходит из блок-формы, как и гранулы из предвспенивателя, влажным, а иногда и просто мокрым. Если же резать мокрый блок пенопласта, то рез получится «рваным» и чрезвычайно неровным. Высушенный блок пенопласта режется по горизонтали или по вертикали на станке для резки пенопласта. Толщина реза пенопласта в среднем 1 мм.  
 

Упрощенная технологическая схема производства пенопласта.

 

Исходные материалы и ресурсы для производства пенопласта:  
— полистирол суспензионный вспенивающийся типа ПСВ-С  
— вода  
— электроэнергия  
— пар (парогенератор может быть электрическим, газовым или дизельным)

               Схема химических процессов производства пенополистирола               

 

 

Производство пенопласта — безотходное: весь некондиционный материал дробится и добавляется к предварительно вспененному полистирольному грануляту перед формованием его в блоки пенопласта  в количестве 5-10% от свежего сырья.

Для лучшего представления о технологии производства пенополистирола Вы можете посмотреть видео ролик.

Как делают пенопласт (технология изготовления, производство пенополистирола)

Рассмотрены все этапы технологии производства пенопласта. Перечислено оборудование, необходимое для изготовления этого материала. Даны рекомендации, с которыми нужно обязательно ознакомиться перед покупкой.


Многие из нас не раз встречали пенополистирол, пробовали его на ощупь, что-то изготавливали из него, использовали его в строительстве, для обустройства дома. Однако далеко не все знают, какова технология изготовления пенопласта, каковы ее особенности.

Как ни странно, но в производстве этого материала нет ничего сверхсложного. И примечательно то, что сейчас на рынке появилось довольно много некачественного пенополистирола, который изготовлен без учета соответствующих норм и правил.

Некоторые умельцы умудряются создать небольшую производственную линию даже в обычном гараже. Да, не удивляйтесь.

И это нужно обязательно учитывать при покупке — не все Васи Пупкины строго придерживаются предписанных технологических норм. Да и какие нормы могут быть в гараже?

Итак…

Как изготавливают пенопласт

Ранее мы рассказывали, что такое пенополистирол. Помним, что этот материал состоит из многочисленных ячеек, заполненных воздухом. Значит — процесс изготовления должен включать вспенивание материала.

Так и есть: процесс вспенивания — один из важных в производстве пенополистирола.

Однако это еще не всё.

Рассмотрим:

Этапы технологии изготовления пенопласта

Обычно процесс включает в себя:

Теперь детальнее:

1. Вспенивание. В ходе выполнения этого процесса сырье помещают в специальную емкость (пенообразователь), где под действием давления (используется парогенератор) гранулы увеличиваются примерно в 20-50 раз. Операция выполняется в течение 5 минут. Когда гранулы достигают необходимого размера, оператор выключает парогенератор и выгружает вспененный материал из емкости.

2. Сушка полученных гранул. На данном этапе главная цель — удаление лишней влаги, оставшейся на гранулах. Делается это с помощью горячего воздуха — он направляется снизу вверх. При этом для лучшего просушивания гранулы встряхиваются. Этот процесс также длится недолго — около 5 минут.

3. Стабилизация (отлеживание). Гранулы помещают в бункеры, где и проходит процесс вылеживания. Продолжительность процесса — 4…12 часов (зависит от температуры окружающего воздуха, величины гранул).

Важное примечание: технология изготовления пенополистирола может исключать 2-й этап (сушку). В таком случае стабилизация (отлеживание) будет длиться дольше — до 24 часов.

4. Выпекание. Этот этап производства пенопласта часто называют формованием. Суть заключается в том, чтобы соединить между собой полученные ранее гранулы. Для этого они помещаются в специальную форму, после чего под давлением и под действием высокой температуры водяного пара проходит процесс спекания гранул. Длится примерно 10 минут.

5. Созревание (вылеживание). Цель — избавить полученные листы пенополистирола от лишней влаги, а также от оставшихся внутренних напряжений. Для этого листы располагают в свободном месте производственного цеха на несколько суток. В ряде случаев созревание может проходить до 30 суток.

6. Резка. Изготовленные блоки пенопласта кладут на спецстанок, на котором блоки разрезаются на листы соответствующей толщины, длины, ширины. Этот производственный процесс выполняется с помощью нихромовых струн, нагретых до определенной температуры. Соответственно, проводят как горизонтальную, так и вертикальную резку блоков.

Вот так делают пенопласт.

Разумеется, после перечисленных 6-ти этапов может выполняться 7-й этап — переработка оставшихся обрезков. В результате чего они смешиваются с другими гранулами, которые потом будут подвергаться тем же процессам — спеканию, вылеживанию…

Оборудование, которое используется в ходе производства пенополистирола, показано в виде таблицы:

Технология изготовления пенопласта напрямую влияет на качество

Как мы говорили выше, сейчас рынок наполнен немалым количеством низкокачественного материала. Его могут производить в гаражах, каких-то складских помещениях.

Но основная проблема заключается не в том, где изготавливают материал (хотя окружающая среда также влияет на качество), главная проблема — не соблюдение всех правил изготовления пенопласта.

Какие могут быть отклонения от правильного производства пенополистирола?

Самые различные — начиная от некачественной грануляции и заканчивая плохой, неточной нарезкой блоков пенопласта на листы.

Некоторые умники вообще не проводят как таковую стабилизацию, вылеживание. Для них важна исключительно скорость изготовления пенополистирола.

«Чем больше — тем лучше — больше денег заработаем!»

Из-за этого характеристики пенопласта сильно ухудшаются:

  • он может получиться хрупким, непрочным,
  • гранулы могут быть плохо соединены между собой,
  • плотность может быть неравномерной.

Это может также происходить из-за низкокачественного, неисправного оборудования, которое использовалось при производстве — вспениватели, сушильные установки, компрессоры, парогенераторы и т.д.

И еще немаловажный момент: при плохой технологии изготовления пенопласт может иметь резкий, неприятный запах. Возможна такая картина: привезли новенькие листы пенополистирола домой, уложили в гараж или другое помещение и… вскоре услышали, что помещение наполнилось каким-то едким, неприятным запахом.

Это очень плохо. Это значит, что пенопласт еще во всю «парит», выделяя вредные вещества. Особенно опасно, когда такой низкосортный материал складывается в жилых помещениях.

Выводы по изготовлению пенопласта

  1. Технология довольно проста, но требует обязательного соблюдения всех предписанных норм и правил.
  2. Материал (который внешне будет похож на качественный) можно получить даже при значительных отклонениях от правил производства. И этим пользуются «кустарные» фирмы (нехорошие люди).

Поэтому: покупайте только продукцию надежных, проверенных производителей (которые следят за качеством). Проверяйте наличие у продавцов соответствующих сертификатов качества.

Теперь вы знаете, как делают пенопласт, знаете основные особенности технологии изготовления и какому материалу нужно отдавать предпочтение. Успехов!

Технология производства пенопласта (пенополистирола) — ООО «ПК ВикРус»

Главная / Технология производства пенопласта (пенополистирола)

Содержание:

  1. Предварительное вспенивание гранул.
  2. Кондиционирование предварительно вспененных гранул.
  3. Формование пенополистирольных блоков.
  4. Кондиционирование пенополистирольных блоков.
  5. Разрезание пенополистирольных блоков на плиты.
  6. Использование пенополистирольных отходов.

1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ВСПЕНИВАНИЕ

1.1. Краткая характеристика сырья

В качестве сырья используется вспениваемый самозатухающий полистирол, содержащий 5-6% смеси пентана и изопентана, являющейся вспенивающим фактором. Эта смесь содержится в гранулах полистирола в растворенном виде.

Сырье имеет вид гранул, получаемых путем суспензионной полимеризации стирола. Оно содержит вещество, снижающее горючесть -антипирен.

После подогрева до температуры 90-100°С, под действием улетучивающегося пентана гранулы увеличивают свой объем (процесс вспенивания) примерно в 30-65 раз. В промышленной практике для вспенивания полистирола используется водяной пар, который проникает также внутрь гранул и способствует действию пентана.

Международное обозначение вспениваемого полистирола: EPS самозатухающий FS.

Хранение:

Хранить исключительно в заводской, плотно закрытой таре или контейнерах, установленных в проветриваемых помещениях или под навесом, далеко от источников тепла и огня. Рекомендуется хранить сырье при температуре, не превышающей 20°С.

Продукт, хранимый при рекомендуемой температуре, следует использовать не позднее 3-6 месяцев с даты исследования продукта, указанной в сертификате качества. Продукт из частично опорожненной или поврежденной тары следует использовать немедленно.

В производственных помещениях можно хранить сырье в количестве, не превышающем его среднесуточный расход.

1.2. Переработка вспениваемого полистирола .

Окончательная плотность готового продукта определена уже на этапе предварительного вспенивания.

Важным показателем является контроль давления при процессе вспенивания, для непрерывных предвспенивателей 0,015-0,03 МПа, для циклических 0,015-0,02 МПа.

 

Во вспенивателе два способа изменения мнимой плотности продукта:

  • путем изменения количества подаваемого сырья;
  • путем изменения уровня вспениваемого материала в рабочей камере;

Первый и второй способ оказывают влияние на время нахождения вспениваемого материала в рабочей камере. Третий способ влияет на температуру в камере.

Влияние времени нахождения сырья во вспенивателе на мнимую плотность продукта представлено на рис.1.2.

Если время нахождения сырья во вспенивателе слишком продолжительно, то гранулы начинают усаживаться и плотность растет; при слишком высокой температуре вспененные гранулы могут образовать комки. Оба эти явления могут происходить одновременно. И оказывать непосредственное влияние на качество конечного продукта.

Плотность

 

Продолжительность предварительного вспенивания

Рис.1.2. Зависимость между мнимой плотностью и продолжительностью вспенивания

С целью получения низкой плотности (< 12 кг/м3) применяют двухступенчатое вспенивание. Двухступенчатое вспенивание проводят с помощью того же самого оборудования, которое используется для одноступенчатого вспенивания, с подачей предварительно вспененного сырья через систему вторичного вспенивания.

С целью достижения оптимальных результатов вспенивания гранулы перед вспениванием второй ступени должны быть насыщены воздухом (процесс кондиционирования).

Предварительно вспененные гранулы поступают в сушилку с кипящим слоем, в которой теплый воздух (темп. примерно 30-40°С) проходит через перфорированное днище сушилки, сушит и продвигает гранулы в направлении выгрузочного вентилятора.

Воздушная струя должна распределяться таким образом, чтобы процесс сушки и перемещения гранул протекал равномерно по всей длине сушилки (регулировка осуществляется с помощью заслонок в воздушных камерах сушилки).

Одним из чрезвычайно важных факторов, оказывающих влияние на вспенивание полистирола, является продолжительность хранения сырья. Чем старше сырье, тем продолжительнее вспенивание и тем труднее достичь требуемой мнимой плотности вспененных гранул. Поэтому срок хранения сырья в герметичной упаковке ограничен до шести месяцев.

1.3. Техническое оснащение узла предварительного вспенивания

a) вспениватель ВП-03

b) система вторичного вспенивания СВВ-1

c) поточная сушилка гранул СС-106

d) выгрузочный вентилятор ВПВ-2,5

2. КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ВСПЕНЕННЫХ ГРАНУЛ

2.1. Основы процесса кондиционирования гранул

В ходе кондиционирования воздух проникает внутрь вспененных гранул вследствие образовавшегося в них вакуума, а из вспененных гранул в атмосферу выпускается влага в виде пара и пентан, не прореагировавшие остатки процесса полимеризации сырья. Указанный газообмен возможен благодаря газопроницаемости полистироловых оболочек.

Рис.2.1. Гранулы вспениваемого полистирола в процессе кондиционирования

 

Скорость диффузии воздуха внутрь гранул обусловлена, главным образом, мнимой плотностью, температурой окружающей среды и размером гранул. Целью удаления влаги с поверхности гранул в сушилке с кипящим слоем является получение 100% мнимой поверхности, через которую осуществляется газообмен.

Скорость испарения пентана также зависит от плотности, температуры окружающей среды и размера гранул. Из крупных гранул пентан испаряется медленнее, чем из гранул малого диаметра, что обусловлено соотношением между поверхностью гранулы и ее массой.

2.2. Техническое оснащение узла кондиционирования гранул

Силосы, используемые для кондиционирования вспененных гранул, изготовляются в виде легкой металлической конструкции стеллажного типа с контейнерами из ткани, пропускающей воздух.

При перемещении вспененных гранул с помощью струи воздуха, на поверхности гранул накапливаются сильные электростатические заряды. Поэтому чрезвычайно важно тщательно заземлить все металлические элементы силосов, транспортных трубопроводов и остального оборудования.

2.3. Параметры кондиционирования гранул

Температура окружающей среды в цехе кондиционирования гранул не должна быть ниже 15°С, при более низкой температуре продолжительность кондиционирования увеличивается. В летний период, при температуре свыше 20°С время кондиционирования сокращают, а при более низких температурах — продлевают.

При транспортировке свежих гранул в силосы, их мнимая плотность увеличивается в результате столкновений со стенками трубопровода. Поэтому при установке параметров вспенивания необходимо учитывать увеличение плотности при транспортировке.

3. ФОРМОВАНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛЬНЫХ БЛОКОВ

3.1. Характеристика процесса формования

При выработке блоков вспененные гранулы свободно засыпают в камеру формы до ее полного наполнения. Затем в форму подают насыщенный сухой водяной пар под давлением 0,2-0,4 МПа, что приводит к дальнейшему увеличению объема гранул. В связи с тем, что гранулы находятся в закрытой камере, сначала заполняется свободное пространство между ними, а затем гранулы сцепляются друг с другом.

Рис.3.1.1. Пример фазового цикла формования блоков без использования вакуума

1) наполнение 2) продувание 3) запаривание 4) охлаждение 5) расформовка

 

Рис.3.1.2. Пример фазового цикла формования блоков с использованием вакуума 

1) наполнение
2) вакуум
3) продувание
4) запаривание — рост
5) запаривание — выдержка
6) выпуск
7) вакуумное охлаждение
8) разгрузка

Важным фактором при запаривании блока является подача в камеру в свободное пространство между гранулами соответствующего количества пара в кратчайшее время. Для этого необходима соответствующая вентиляция (продувание), целью которой является удаление воздуха перед началом процесса запаривания. Недостаточная продолжительность продувания приводит к неоднородной плотности и плохому спеканию блока.

Важно также поддерживать постоянную высокую температуру формы, в противном случае значительно растет расход пара (рис.3.1.3) и пар становится мокрым, что снижает качество сцепления гранул.

Рис.3.1.3. Примерный расход пара в зависимости от температуры формыДавление, которое блок оказывает на внутренние стенки формовочной камеры, составляет примерно 0,08 МПа. Для того, чтобы блок можно было вынуть из формы без его повреждения, это давление необходимо уменьшить до величины около 0,01 МПа. Время, необходимое для уменьшения давления блока, то есть время охлаждения, зависит от марки пенопласта.
 
Рис.3.1.4. Примерное время охлаждения блока в зависимости от продолжительности кондиционированияВ фазе продувания и охлаждения применяется вакуум с целью интенсификации процесса запаривания и ускорения процесса охлаждения.

3.2. Техническое оснащение узла формования

a) блок форма УЦИП 1030.

b) установка вакуумирования ВУ-3,3 с аккумулятором вакуума АВ-1.

c) система вакуумной загрузки и охлаждения блоков.

d) компрессорная установка СБ4/Ф-500

e) аккумулятор пара ПН-5000

f) котел паровой

 

4. КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ БЛОКОВ

4.1. Краткая характеристика процесса кондиционирования блоков

 

После окончания процесса формования блоки кондиционируют. Кондиционирование проводится с целью снижения влажности и устранения внутренних напряжений, возникающих при формовании. Кроме того, при этом протекают процессы диффузии газов и выравнивания давления внутри гранул с атмосферным давлением, подобные процессам, происходящим при кондиционировании предварительно вспененных гранул.

В процессе кондиционирования блоков очень важную роль играет очередность их использования, соответствующая очередности формования, то есть при отборе блоков для разрезания следует начинать с самых «старых».

5. РАЗРЕЗАНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛОВЫХ БЛОКОВ НА ПЛИТЫ

5.1. Характеристика процесса резки пенополистирола

Разрезание блоков осуществляется с помощью реостатной проволоки, нагретой до соответсвующей температуры.

Все отходы подаются в измельчитель, откуда в измельченном виде пневматически транспортируются на вторичное использование.

5.2. Требования по качеству

Внешний вид

Окраска пенополистироловых плит должна быть такой же, как окраска предварительно вспененных гранул полистирола.

Необходимо проводить выборочную проверку плит — по крайней мере 2 шт. на длине каждого блока.

Если плиты отвечают предъявляемым требованиям, то после укладки в стопки они направляются на упаковку.

Если отклонение от требуемых размеров превышает допустимую величину, то следует еще раз проверить по одной плите на всей длине блока, определить причину, произвести соответствующую корректировку промежутков между отрезками реостатной проволоки.

Проверить таким же образом размеры плит, полученных в результате разрезания следующего блока.

Плиты, которые не отвечают предъявляемым требованиям, направляются на вторичное использование.

6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛЬНЫХ ОТХОДОВ

Отходы используется вторично в производстве блоков.

6.1. Техническое оснащение узла

a) дробилка пенополистирольных отходов

b) технологический силос

6.2. Система измельчения

Устройство предназначено для измельчения пенополистироловых отходов, в результате чего получают крошку, используемую в качестве добавки к гранулам полистирола при производстве пенополистироловых блоков. Размеры получаемой таким образом крошки составляют до 15 мм.

 


Интересно? Оставьте закладку, что бы вернуться сюда позже!

 

Производство пенопласта — как делают пенопласт на примере производителя из Чувашии

Компания “ПластСервис” производит полистирольный пенопласт или как его ещё называют пенополистирол. Изготавливается он по ГОСТ 15588-86.

Производство пенопласта разделяется на несколько этапов, каждый из которых мы вам сейчас покажем.

1 этап — обработка сырья

Сырье для изготовления пенопласта (пенополистирола) — это вспенивающийся полистирол (ПСВ).

ПСВ — это микрогранулы, каждая из которых состоит из микроскопических клеток, заполненных воздухом. Один кубометр такого вещества на 98% заполнен воздухом, заключенным в миллиарды закрытых ячеек.

Прежде чем использовать полистирол для производства пенопласта его вспенивают на специальном оборудовании.

В камере предвспенивателя гранулы полистирола вспениваются (проще говоря, надуваются) и превращаются в небольшие шарики.

При необходимости можно отправить получившийся материал на повторное вспенивание. Тогда гранулы станут ещё крупнее в размерах, а следовательно и плотность пенопласта будет ниже.

Повторное вспенивание используется только когда нужно изготовить пенопласт низких марок плотности.

“ПластСервис” производит пенопласт следующих марок плотности:

2 этап — выдержка сырья

Вспененный полистирол через пневмотрубы подаётся в специальные силоса, где вылеживается от 12 до 24 часов.

Выдержка полуфабриката для получения пенопласта в силосах необходима потому что:

  • во-первых, он должен высохнуть;
  • во-вторых, давление внутри гранул должно стабилизироваться.

Когда гранулы высохли и дошли до кондиции, то можно приступать к формовке.

3 этап — формовка пенопласта

Масса пенопласта подаётся в специальные блок-формы, где и происходит их формовка.

К блок-формам подведены трубы, через которые туда подаётся пар. Под воздействием пара происходит формовка блока пенопласта.

Взаимодействуя с паром, шарики вспененного полистирола расширяются. Процесс происходит в закрытом пространстве, и при расширении и соприкасании друг с другом шарики сцепляются между собой, образуя тем самым монолитный блок пенопласта.

Далее из этого моноблока нарезаются плиты пенополистирола, но прежде его необходимо выдержать в течение суток, пока он не высохнет.

4 этап — резка пенопласта

Отлежавшиеся блоки пенопласта нарезаются под необходимые размеры на специальном оборудовании и перемещаются на склад для хранения и последующей отгрузки.

Излишки с краёв блока, которые образуются при резке, перерабатываются на дробилке.

Дробленные отходы пенопласта вы также можете купить и использовать по назначению. Например, для производство полистиролбетонных блоков или изготовления каркасной мебели.

“ПластСервис” производит пенопласт (пенополистирол) много лет и зарекомендовал себя как надежный и проверенный партнёр. Если вам нужен теплоизоляционный материал по цене производителя, звоните 73-45-80.

Читайте также:
Преимущества пенополистирола
или
Утепление стен дома пенопластом

Оборудование и производство пенопласта позволяет начать малый бизнес с небольших инвестиций

Пенопластом (вспененным полистиролом) на сегодняшний день
утеплено большую часть квартир и домов. Его используют в качестве
упаковочного материала. Он послужит идеальным шумуизолятором. Как
эффективный утеплитель, всегда востребованный на рынке строительных
материалов. В основе бизнес-идеи лежит небольшая цена оборудования и
высокий спрос на готовый продукт. Чтобы оценить инвестиционный интерес
к бизнесу по производству пенопласта, следует проанализировать два
показателя:

  1. Разница между себестоимостью и рыночной ценой.
  2. Интерес потребителя к пенопласту на рынке строительных
    материалов.

Естественно, что в себестоимости должна быть включена
стоимость закупки необходимого оборудования и сырья. Недорогое
оборудования для производства пенопласта можно приобрести от 4650$
(минимальная комплектация) и до 26000$ (линия по производству с
производительностью в 100 куб метров за смену). Такие цены привлекают к
оборудованию для производства вспенненного полиситрола малый бизнес. Но
также важно учитывать расходы на сырье.

В качестве сырья используют гранулы полистирола. Они
отличаются между собою не только ценой, но и химическими показателями.
Отечественный полистирол дешевле, а вот иностранный более качественный,
именно из-за этого у него увеличенный уровень производительности (более
10%). В среднем стоимость таких гранул колеблется от 2,3$ за 1 кг.

Комплект оборудования и технология производства пенопласта

Производственную линию пенопласта
укомплектовуют следующим
оборудованием и расходными материалами:

  1. Сырье.
  2. Предвспениватель.
  3. Бункер вылеживания.
  4. Блок-форма.
  5. Готовая продукция.
  6. Порезка пенопластовых блоков.
  7. Пневмотранспорт.
  8. Ресивер пара.
  9. Компрессор.
  10. Парогенератор.
  11. Дробилка отходов.

Основной составляющей пенопласта являются гранулы полистирола.
На вид они напоминают полупрозрачный стеклянный бисер, размеры которого
колеблется в приделах от 0,02 см до 0,35 см в диаметре. В зависимости
от вида полистирола, гранулы подбираются соответствующие. К примеру,
для получения марки 50 понадобится полистирол №1, самый мелкий
полистирол, а для 15 марки используют 4-ый номер полистирола.

Пошаговое описание производства пенопласта:

  1. Вспенить.
    На этом этапе в контейнер, с загруженными в него гранулами полистирола,
    с парогенератора подают пар. При воздействии пара, который поступает в
    контейнер под давлением, гранулы полистирола начинают увеличиваться в
    объеме. Примерно за 4 минуты они увеличиваются в размере до 50 раз. При
    этом процесс полностью контролируемый. Оператор контролирует подачу
    пара, и при достижении гранулами необходимого размера отключает
    парогенератор. После этого, увеличенный в объеме полистирол
    (вспененный) выгружают с контейнера.
  2. Высушить.
    На этом этапе вспененный полистирол необходимо избавить от излишней
    влаги. Для этого на сушильном аппарате происходит постоянное
    встряхивание влажных гранул, при этом снизу на сушильный аппарат
    подается горячий воздух. Этот процесс также длится примерно 4 минуты.
  3. Дать отлежатся.
    Теперь, высушенные гранулы помещают в следующий резервуар. В этом
    резервуаре вспененный и высушенный полистирол будет находиться в
    состоянии полного покоя от 4 до 12 часов. Время вылеживания зависит от
    марки производимого пенопласта.
  4. Формирование. Подготовленное сырье
    принимает свой товарный
    вид, в котором мы с вами видим пенопласт в торговых точках. Для этого
    всю вспененную полистирольную массу помещают в специальные формы
    блочного типа. В этих формах и «выпекают» пенопластовые блоки.
    Выпекаются они под влиянием высокой температуры и давления. Время
    спекания пенопластовых плит длится от 6 до 12 минут.
  5. Выдержка. Следует вылежать спеченные
    блоки до полного
    дозревания.
    Казалось бы, что всё готово для того чтобы наши пенопластовые плиты
    отправились в продажу. Но это не так. После того как блоки достали с
    форм для спекания им необходимо еще некоторый период времени отлежатся.
    Для этого спеченные блоки сортируются и отправляются на склад, там они
    должны пролежать от 2 до 4 недель. Это необходимо для того чтобы из
    пенопластовых блоков испарилась вся излишняя влага.
  6. Нарезка. Теперь необходимо придать
    товарный вид. Для этого
    Вам понадобится специальное оборудование. На такой установке (станке)
    пенопластовые блоки, при помощи струнной резки, разделяются на плиты.
    Стандартная толщина плит 2,3,4,5 и 10 см. На таком оборудовании, Вы
    сможете резать пенопластовые блоки и на заказ, той толщины, которая
    необходима заказчику.
  7. Переработка производственных отходов.
    Превращаем
    производство пенопласта в безотходное производство. Как уже упоминалось
    выше, производство пенопластовых блоков безотходное. Оно обосновано
    тем, что обрезки, полученные на 6 этапе производства, пойдут в
    повторную переработку. И добавляются они в производственный процесс на
    4 этапе. Обрезки при этом не обязательно дробить, а добавлять их нужно
    в блок форму вместе с подготовленными гранулами в соотношении 1 к 8.
    Структура таком пенопласте будет аналогична однородному, произведенному
    из самих полистирольных гранул. Советуем вам не крошить остатки перед
    добавкой их в форму, ведь крошеный пенопласт в разы ухудшает качество
    продукта.

Вот это и есть 7 основных этапов успешного производства
пенопластовых листов. Всё это довольно не сложно, учитывая тот факт,
что вы приобретёте высококачественное оборудование. Ведь от качества
оборудования и сырья зависит качество изготавливаемого материала. А от
качества изготовленного материала зависит Ваша клиентская база и
конкурентоспособность.

Производить пенопласт – выгодно

Теперь предлагаем Вам рассмотреть малую схему бизнеса по
производству пенопласта средней мощности.
И так берем в пример линию с
производительностью в 50 м. куб./смена. Такая линия обойдется в среднем
до 10000$. На 1 куб средней плотности марки 25 требуется 16кг сырья, то
есть 16кг * 2,3$ = 36,8$/1куб. В среднем стоимость одного кубического
метра качественного вспененного полистирола для утепления колеблется в
пределах 43-48$ (цена опт и розница). Если всё это учесть, то прибыль с
произведенного одного кубического метра составит от 3$-8$. Также стоит
учесть тот факт, что производство пенопластовых блоков безотходное.
Даже если учесть, что производственные расходы составят около 80%
дохода, то при налаженном рынке сбыта производство окупает себя уже в
считанные месяцы после старта.

Если же говорить о повышенной рентабельности данного бизнеса,
то она может составлять до 100%. Такой высокий показатель легко
достижимым, ведь соотношение себестоимости и торговой наценки делают
для этого все необходимое. Но в данном виде бизнеса лучше делать акцент
на стабильный рынок сбыта и большие объемы продаж, ведь пенопласт
быстро производится и быстро продается. Продавая готовую продукцию по
оптовым ценам, вложенные инвестиции в оборудование окупаются
значительно быстрее.

Чтобы понять, прибыльно ли производить пенопластовые блоки,
необходимо дооценить тот факт, что основная часть производимого
пенопласта приходится на строительную сферу. А это 85%. И лишь 15%
распределяются между авиастроением, производством упаковок,
спасательных жилетов и всего прочего. Так что, решив заняться
производством, обдумайте пути сбыта готового продукта. Это может быть
розничная торговля, непосредственно к потребителю, и оптовая, продажа
продукции на оптовые и розничные строительные магазины, рынки и т.д. По
данным маркетинговых исследований, одна рабочая точка способна
реализовать от 30 куб. метров. То есть отдавать свой товар под
реализацию довольно выгодно, ведь в таком случае в Вашем бизнесе будет
меньше расходов на рекламу и логистику. Стабильный рынок сбыта всегда
рентабельный.

Производство полистирольных гранул

Производить полистирольные гранулы
можно двумя методами,
разработанными иностранными компаниями. Но и наша отечественная наука
предлагает свой вариант производства гранул вспенивающегося
полистирола. Именно используя свой метод, наше государство выпускает в
сбыт пенопласт 2 марок ПСБ и ПСБ-С (этот пенопласт самозатухающий).

Пенистый полистирол получается при суспензионной полимеризации
стирола в воде с поливиниловым спиртом и перекисью бензола. Этот
процесс происходит в автоклаве, размеры её могут быть от 5 до 20 метров
кубических. Автоклав для изготовления полистирольного сырья должен быть
с паровой рубашкой и мешалкой. При процессе полимеризации стирола в его
мономере равномерно распределяется вспенивающий агент. Температура
кипения, которого колеблется в приделах 28-45 градусов за Цельсием. Все
составляющие в автоклав необходимо добавить одновременно. После
закрытия автоклава, в него вводят сжатый азот, при этом поднимают
уровень давления до 2-3 ат. После этого, в паровую рубашку запускают
пар. А всё находящееся в автоклаве нагревают приблизительно до 70
градусов,
при этом уровень давление поднимается к показателю 6-7 атмосфер. При
этом в автоклаве постоянно происходит перемешивание компонентов. В
результате такого процесса мономер стирола рассевается на мелкие капли,
которые затвердевают и образовывают частицы кругообразной формы, в
которых равномерно распределился вспенивающий агент. Этот процесс
длится не меньше 17 часов. И в это время сам автоклав может достаточно
нагреется, поэтому периодически его необходимо остужать. После
окончания полимеризации автоклав охлаждают до 40 градусов, понижают
давление и достают полученные гранулы. Потом их, при помощи центрифуги
промывают и просушивают. Но этого не достаточно для окончательной
просушки, поэтому просушивают еще и искусственно высушивают. После
окончательного высыхания полистирольные гранулы помещают в многослойные
бумажные мешки. Хранить такие гранулы можно при температуре не выше 25
градусов за Цельсием до 2 месяцев.

Вот именно так выглядит процесс изготовления полистирольного
сырья. Но для начала советуем Вам наладить саму производственную линию,
а затем уже задуматься и о собственноручном изготовлении сырья для
производственных потребностей.

Полистирол для домашнего бизнеса.

Бизнес-идею даже можно
рассматривать ракурса домашнего бизнеса. Конечно, такой вид
промышленной деятельности потребует некоторых капиталовложений. Ведь
собственноручно произвести станок для изготовления пенопластовых плит
практически не возможно, да и на сырье пойдут затраты. Идеально такой
вид домашнего бизнеса подойдет для владельцев частного сектора, так как
потребуются производственные площади.

Цех следует оборудовать вентиляцией. При производстве
газонаполненных пластмасс в воздух выделяется некоторое количество
вредных веществ. Поэтому помещение для изготовления вспененного
полистирола должно хорошо проветриваться и иметь отличную
вентиляционную систему. Для этого подойдет качественно оборудованный,
большой и утепленный гараж.

как его делают, метод вспенивания гранул полистирола

Пенопласт, или пенополистирол, – экологически чистый, практически безвредный материал. Одноразовую посуду и различные виды упаковки для длительного хранения продуктов изготавливают именно из пенополистирола. Пенопласт – один из самых качественных теплоизолирующих материалов. По соотношению цены и качества этот материал лучше прочих строительных изоляционных материалов.

Производство пенопласта.

Толщина стен, в равной степени препятствующих потерям тепла, будет разной у разных материалов. Например, толщина стены из железобетона должна быть 430 см, из кирпича – 220 см, из минеральной ваты – 20 см, а из полистирольного пенопласта – 15 см. Используя пенопласт, можно уменьшить конструктивную толщину перегородок и увеличить общую полезную площадь внутреннего помещения.

Производство пенопласта.

Использование пенопласта в строительстве позволит уменьшить затраты на отопление. Технические характеристики пенополистирола стабильны во времени, он влагостойкий и сохраняет свои параметры при пониженных температурах. У пенопласта высокая прочность к механическим воздействиям. Что немаловажно, он устойчив к возгоранию и имеет первую степень огнестойкости.

При горении пенопласт разлагается на воду и углекислый газ, а они, в свою очередь, не позволяют пламени распространиться. Влагостойкость этого материала позволяет использовать его для утепления цокольных этажей, стен подвалов, фундаментов и других подземных элементов зданий. Пенополистирол не создает питательную среду для бактерий и грибков, не выделяет растворяющихся в воде веществ и не разлагается. Какова же технология производства пенопласта?

Методы изготовления пенопласта

Упрощенная технологическая схема производства плит из пенополистирола: 1. Предвспениватель. 2. Бункер промежуточной выдержки вспененных гранул. 3. Бункер вторичного сырья. 4. Вентилятор системы пневмотранспорта. 5. Мельница-дробилка вторичного сырья. 6. Дозатор-смеситель. 7. Блок-форма. 8. Гидростанция с постом управления. 9. Резательный стол. 10. Склад готовой продукции.

Первый метод изготовления пенопласта был разработан в 1951 году германской фирмой «BASF». Простота аппаратурного обеспечения и технологической схемы позволила методу распространиться во всех развитых странах мира. Из отдельных вспененных гранул можно изготовить модели довольно сложной конфигурации, из большого блока этого сделать невозможно.

Раздельные гранулы можно вспенить в 6-7 раз быстрее, чем большой блок; при вспенивании цельного блока полистирола слои на поверхности подвержены воздействию тепла более продолжительное время, чем внутренние слои, что может привести к разрыву стенок ячеек и нарушению структуры поверхностных слоев материала.

Сырьем для изготовления пенопласта является полистирол в виде суспензии. Суспензионный полистирол еще называют бисерным. Его получают методом полимеризации стирола с добавлением изопентана. Сейчас выпускают суспензионный полистирол с пониженным уровнем горючести, иначе говоря, затухающий самостоятельно.

Горючесть полистирола, и, как следствие, пенопласта снижается введением в его состав антипирена или тетрабромпараксилола. Основные свойства гранул пенополистирола определяются весом молекул и содержанием в них стирола, не вступившего в реакцию полимеризации. Метрический состав гранул и влияет на объемный вес материала. Полистирол, применяемый для вспенивания, должен соответствовать республиканским техническим условиям 6-05-959 и 6-05-1019 от 1966 года.

Схема процесса производства пенополистирольных плит.

Величина гранул у суспензионного полистирола техническими условиями определена в пределах от 0,6 мм до 3,2 мм. Молекулярный вес полистирола должен быть от 35000 до 45000. При большем молекулярном весе гранулы недостаточно вспениваются от повышенной температуры размягчения, а при меньшем весе – слипаются на стадии предварительного вспенивания.

Суть процесса изготовления пенопласта состоит в том, что при нагреве выше 80°С полистирол из стеклообразного состояния переходит в текуче-вязкое состояние. А изопентан, в свою очередь, при температуре выше 30°С вскипает и вспенивает гранулу полистирола.

Такая технология производства пенополистирола возможна благодаря способности гранул полистирола свариваться между собой при воздействии относительно небольших температур (до 100°С) и воды.

Технология производства пенополистирола состоит из таких операций:

  • предварительное или первичное вспенивание гранул;
  • при необходимости сушка ранее вспененных гранул;
  • выдержка и последующее формование, спекание изделий;
  • охлаждение формованных изделий и блоков;
  • резка на изделия или блоки необходимых размеров;

Основная особенность данной технологии изготовления пенополистирола – это то, что вспенивание гранул состоит из 2-х стадий.

Вернуться к оглавлению

Стадия первичного вспенивания

Схема получения карбамидного пенопласта усиленного.

На стадии первичного вспенивания в гранулах появляются ячейки, равномерно распределенные и заполненные парами, они имеют форму многогранников. Толщина стенки ячейки не более 0,005 мм. Размер ячеек около 0,15 мм. Молекулы полистирола в стенках ячеек находятся в строго ориентированном состоянии, и это повышает устойчивость вспененных гранул. Процесс первичного вспенивания довольно трудоемкий. Необходимо обеспечить абсолютное заполнение объема формы, чтобы пенопласт обладал определенным объемным весом. Это зависит от продолжительности вспенивания, температуры процесса, гранулометрического состава и молекулярного веса.

Гранулы полистирола, из которого делают пенопласт, имеют плотность 500-550 кг/м³. После предварительного вспенивания их плотность составляет 15-50 кг/м³. Каждая партия полистирола вспенивается при определенной оптимальной температуре. Оптимальная температура устанавливается для баланса внешнего давления и давления внутри гранул. Увеличение времени вспенивания приводит к увеличению объемного веса, созданию пористой структуры и, как следствие, разрушению гранул.

Оборудование для производства пенопласта.

Расширение гранул происходит только в начале стадии первичного вспенивания, а затем диффузия паров воды оказывает большее влияние. Водяные пары проникают через стенки гранул полистирола. При значительном повышении температуры проницаемость стенок гранул несколько снижается, но остается значительной. В сравнении с диффузией паров проникновение паров в середину ячеек довольно интенсивно.

Предварительное вспенивание проводится с целью снижения количества изопентана, вводимого в состав полистирола. Для того чтобы создать необходимое давление газа и получить изделие с объемным весом в 25-30 кг/м³, нужно 12-15% изопентана. Однако в гранулах полистирола изопентана содержится всего 4,5-5%. При формовании пенопласта нужное давление достигается путем выдерживания сухих гранул. Атмосферный воздух после предварительного вспенивания засасывается внутрь гранул, где образовался вакуум при конденсации.

Предварительное вспенивание проводят с помощью пара, горячей воды или токов высокой частоты. Полистирол нагревают до температуры 100-120°С. Объем гранул при этом увеличивается в 40-50 раз. Зависит это от свойств исходного материала. Для этой процедуры используют различные вспениватели гранул пенополистирола непрерывного или периодического действия.

Схема подключения вакуумного насоса.

При небольших объемах производства рационально использовать вспениватели периодического действия, со средой воздействия в виде воды или пара. В случае вспенивания посредством горячего воздуха нет необходимости сушить и выдерживать гранулы. Однако снижение коэффициента теплопередачи сказывается на эффективности и приводит с неравномерному вспениванию отдельных гранул.

При производстве пенополистирола в больших объемах выгоднее использовать водяной пар. В этом случае можно автоматизировать предварительное вспенивание. Гранулы увлажнятся незначительно, отпадет необходимость сушки. В настоящее время такой метод наиболее распространен. При помощи токов высокой частоты этот процесс значительно ускоряется.

Вернуться к оглавлению

Формование изделия

Технологическая схема производства теплоизоляционных плит из полистирольного пенопласта.

Для того чтобы осуществить формование, необходимо наполнить форму гранулами на 65-70% объема. При повторном нагревании полистирол снова размягчится и станет вязким и текучим. В ячейках гранул создастся избыточное давление паров, воды и воздуха. Результатом этого будет их увеличение. Гранулы пенополистирола уплотняются, деформируются и превращаются в многогранники.

В тех местах, где они соприкасаются, происходит сваривание и образуется прочное монолитное изделие. В процессе вторичного вспенивания на все стенки формы оказывается определенное давление. Величина этого давления напрямую зависит от плотности пенопласта. При достижении максимального давления фиксируется момент окончательного формования. Своевременная остановка процесса формования сильно влияет на качество пенополистирола.

Если затянуть процесс формования, ячейки гранул могут разрушиться и возникнут усадочные явления. В случае преждевременного окончания процесса вторичного вспенивания гранулы плохо сплавляются, ввиду недостаточного нагрева. И в первом, и во втором случае, это скажется на механических показателях и качестве изделия.

Вернуться к оглавлению

Окончательная доработка изделий

Технологическая схема производства листового пенополистирола.

По окончании процесса вторичного вспенивания и после охлаждения пенопласта в ячейках гранул создается вакуум. Пенопласт сопротивляется разнице давлений до той поры, пока воздух не наполнит ячейки. Изделие охлаждают до температуры 40-45°С прямо в формах и лишь потом извлекают. Влага, втянутая вакуумом внутрь гранул, повышает вес изделия и его теплопроводность. Поэтому изделия рекомендуется подсушить.

Если необходимо получить изделие с плотностью более 10 кг/м³, достаточно одной стадии вспенивания полистирола. Давления воды и паров изопентана будет достаточно для того, чтобы материал заполнил весь объем формы. Материал уплотнится и произойдет его склеивание.

В технологии производства пенополистирола предусмотрена тепловая обработка суспензионного полистирола на 2-х стадиях или двукратное вспенивание. На различных предприятиях производство организовано по-разному, что обусловлено различиями оборудования. Различие в выборе оборудования объясняется конфигурацией изготавливаемых изделий и их плотностью. Зачастую пенопласт изготавливают непосредственно внутри строительных конструкций.

Основными достоинствами пенопласта являются: легкость крепления к различным поверхностям, простота механической обработки, склеивание с прочими строительными материалами, возможность обработки ножом или ручной пилой. Также он легко формуется в различные сложные формы. Одна из основных характеристик пенопласта – низкая стоимость материала.

Технология производства полистирольного пенопласта —

Полистирольный пенопласт является эффективным теплоизоляционным материалом. По сравнению с другими утеплителями он обладает наилучшим сочетанием исключительно малого объемного веса, хороших тепло- и звукоизоляционных свойств, достаточной жесткости и весьма незначительного водопоглощения.

Объемный вес пенопласта 20—40 кг/м3. Это — в 25—30 раз ниже показателей наиболее эффективных ячеистых бетонов. Коэффициент теплопроводности пенопласта 0,027—0,03 ккал/м час град, т. е. при толщине в 1 см он обладает такой же теплоизоляционной способностью, как стена из кирпича в 20 см. Водопоглошение при длительном пребывании в воде не превышает 3—5%. Прочность при сжатии 0.5—1,5 кг/см2.

Пользуясь таким утеплителем, можно снизить вес 1 м2 стеновой панели до 8—10 кг.

Разработанный в Ленинградском научно-исследовательском институте полимеризационных пластиков исходный полуфабрикат, предназначенный для изготовления пенопластовых изделий беспрессовым методом, представляет собой суспензионный (бисерный) полистирол, в гранулы которого в процессе полимеризации введен типа изопентана. Находясь в полистироле в твердом растворе в количестве около 3°т хорошо удерживается в нем даже при температуре несколько выше точки кипения ( 28°) при стеклообразном состоянии полимера, не изменяя удельного веса (плотности) последнего.

При температуре -f-80° и выше полистирол переходит из стеклообразного в высокоэластичное состояние, значительно размягчаясь по мере повышения температуры.

Равномерно распределенный в массе полистирола изопентан переходит при нагреве свыше 28° в газообразное состояние, вспенивает размягченные (при +80° и выше) гранулы потистирола и увеличивает их объем в 10—12 раз.

При этом газообразный изопентан концентрируется в полистироле в замкнутых ячейках, имеющих вид округлых многогранников размером от 0.1 до 0.7 мм с тонкими перегородками между ячейками.

Скорость вспенивания и увеличение объема гранул зависят от температуры нагрева их. т. е. от соотношения между внутренним давлением газообразного изопентана и вязкостью размягченного полистирола.

Быстрое вспенивание полистирола начинается при 95—98°. Более энергично оно протекает при прогреве гранул пароводяной смесью, горячей водой (наиболее теплоемким теплоносителем) и значительно медленнее протекает при прогреве гранул горячим воздухом.

При вспенивании полистирола в закрытой форме его гранулы, увеличиваясь в объеме, заполняют полость формы, а затем уплотняясь сплавляются между собой, образуя пенополистирольное изделие.

Возможность получения изделий того или иного объемного веса из суспензионного полистирола с введенным в него изопентаном определяется следующим расчетом:

плотность полистирола = 1,05 г/см3

молекулярный вес изопентана (С5Н12) =72 грамм изопентана при 760 мм рт. ст. и температуре 30° занимает объем 310 см3, при температуре 100° — 390 см3, при 110° — 400 см3.

Получение изделий с объемным весом до 0,02 г/см3 из предварительно вспененных гранул полистирола с содержанием изопентана 3% объясняется следующим.

Предварительно вспененные гранулы полистирола прн охлаждении до 80° быстро отвердевают и наружная часть их становится жесткой, неспособной при дальнейшем охлаждении свой объем в соответствии со снижением бъема изопентана, особенно при переход, его жидкое состояние (при +28°), когда в ячейках образованных газообразным изопентаном. создается заметное разрежение (вакуум). В связи с этим через тон

кие стенки ячеек в них постепенным влиянием разности давлений проникает которое количество воздуха. Проникший в ячейки вспененного полистирола воздух наполняет их газообразным продуктом, способным при повторном нагреве предварительно вспененных гранул и быстром размягчении полистирола произвести дальнейшее увеличение объема (окончательное вспенивание).

Этим и определяется необходимость предварительного вспенивания при изготовлении изделий с объемным весом 0,02—0,06 г/см. Предварительно вспененные гранулы следует просушивать (или проветривать). Это необходимо для точной дозировки гранул с целью получения изделий заданного объемного веса, а также ввиду практически установленной целесообразности вспенивания гранул до требуемого насыпного веса.

Принципиальная технологическая схема производства полистирольного пенопласта показана на рис. 2.

Доставляемый в цех электрокарами полистирол высыпается из мешков в приемный бункер 4 вентилятора высокого давления 2 и воздухом подается в циклон 6.

Полистнрольнын пенопласт малого объемного веса представляет особый интерес для холодильной техники как теплостойкий изоляционный материал, который не разрушается от гниения и надежен против действия сырости.

На комбинате разработана и практически осуществлена принципиально новая технологическая схема производства полистирольного пенопласта.

Работы велись в содружестве с Ленинградским научно-исследовательским институтом полимеризационных пластиков, Кусковским химическим заводом и специалистами системы Главмоспромстройматериалов.

Заполненная пенополнетиролом форма до роль гангу, установленному под дозирующим устройством, отодвигается, а на ее место, под засыпку пустая форма. Форму с пенополтиролом тельфером устанавливают на запарочную вагонетку; на узкоколейном пути формируется состав m 15 вагонеток, которые лебедкой направляются в автоклав.

Выдержка изделий в автоклаве под давлением 0,8—1,2 атм длится 50— 60 мин. В условиях влажной среды при температуре 103—105° ленополистирол окончательно вспучивается, приобретает форму изделия.

После тепловой обработки изделия должны остывать непосредственно в формах. Откзание до 50—40° производится медленно.

Остывшие изделия распалубливаются и тельфером транспортируются в сушилку. Сушка производится при 30—35° с постоянной циркуляцией воз духа Продолжительность сушки зависит от размера изделий. Влажность их по выходе из автоклава составляет 40%, а после сушки не должна превышать 10%.

Формы после распалубки смазываются и тельфером подаются на рольганг под загрузочное устройство.

Как видно из технологической схемы, для транспортировки сырья применяется пневмотранспорт Пневмоустановка (рис. 3) состоит из вентилятора высокого давления, приемного бункера, воздуховода диаметром 150 мм и длиной 52 м, циклона.

В приемный бункер загружается сырье, которое увлекается затем воздушным потоком, создаваемым вентилятором Количество подаваемого сырья регулируется шибером приемного бункера. Вентилятор высокого давления имеет следующую характеристику: производительность 8 000 м3/час; давление, развиваемое вентилятором, 425 кг/м2; число оборотов электродвигателя 1440 в мин.; мощность его 10 кет; скорость движения воздуха 68 м/сек

Двигаясь по воздуховоду сырье поднимается па высоту 14 м и поступает в циклон Гам частицы сто оседают, а очищенный воздух выбрасывается в атмосферу. Для лучшей очистки воздуха от сырья г, циклоне предусмотрена поворотная сетка. Характеристика циклона- производительность 7 500м3/час диаметр 1 226 мм, высота 4 150 мм размеры входного патрубка 450×250 мм Применение пневмотранспорта обеспечивает полную механизацию подачи сырья без потерь к установкам по вспучиванию пенополистирола. На случай поступления сырья повышенной влажности предусматривается установка калориферов

Для предварительного вспучивания пенополистирола группой инженерно-технических работников комбината спроектирована и изготовлена принципиально новая, непрерывно действующая установка (рис. 4), состоящая из следующих узлов: приемного бункера пенополистирола, шнекового дозатора, трубчатого шнека, паровой рубашки, набора шестерен, редуктора и электродвигателя

Принцип работы установки заключается в еле дующем. В приемный бункер засыпается исходное сырье—полистирол, из бункера оно просыпается в шнековый дозатор, которым беспрерывно подается в трубчатый шнек. Шнек представляет собой трубу диаметром 200 мм, внутри которой вращается лопастный винт, с его помощью полистирол с определенной скоростью продвигается от загрузочного отверстия до выхода (рис. 5).

Наличие двигателя постоянного тока позволяет изменять в широком диапазоне число оборотов лопастного винта, тем самым изменяя скорость прохождения сырья через установку в зависимости от качества сырья.

Весь механизм смонтирован на легкой сварной раме. Установка проста в изготовлении и обслуживании.

Для повторного вспучивания с целью получения изделий из пенополистирола нами используются автоклавы 2×17 м. Это позволяет изготовлять плиты-панели больших габаритов и другие изделия различных конфигураций.

Процесс тепловой обработки пенополистирола при вторичном вспучивании в автоклаве показан на графике (рис. б). Весь процесс от загрузки форм до подачи под следующую загрузку продолжается 2 часа.

Одним из существенных недостатков полистирольного пенопласта является его горючесть. На комбинате проводятся сейчас опыты повышению огнестойкости этого материала. Изделия из пенопласта пропитываются растворами диаммония фосфата и сульфата аммония.

Результаты опытов показали:

1) возможность значительного повышения огнестойкости полистирольного пенопласта. Так, например, кубик пенопласта размером 100Х100Х10О мм, пропитанный указанными растворами, не загорается от непосредственного соприкосновения пламени спички или свечи;

2) после поверхностной пропитки полистирольного пенопласта указанными растворами он не гигроскопичен и не оказывает корродирующего действия на черные металлы и другие материалы, с которыми соприкасается.

Доступность, дешевизна и незначительный расход пропиточных материалов позволяют получать полистирольный пенопласт повышенной огнестойкости.

Недавно на комбинате введена в действие технологическая линия мощностью 30 тыс. м3 пенопласта. Если до сих пор производство пенопласта было организовано в сравнительно небольшом масштабе, по довольно сложной технологической схеме, требующей применения мощного прессового оборудования, что ограничивало габариты получаемых пенопотистирольных плит, то теперь на нашем комбинате практически можно изготовлять плиты и блоки любых размеров и конфигураций, причем беспрессовым методом.

Технологии производства пеноматериалов — Nomaco

Обладая четырехлетним опытом и обширной библиотекой патентов в области экструзии высокоэффективных пен, Nomaco обладает глубокими знаниями в различных технологиях производства пенопласта. В дополнение к многочисленным и разнообразным типам продуктов, которые мы разрабатываем для рынка в целом, Nomaco предлагает индивидуальные решения под ключ для клиентов со сложными требованиями к продукту и производительности.

Мы используем наш технический опыт, обширные возможности тестирования и анализа, модификаторы и процессы преобразования, чтобы расширить границы характеристик производимых нами пеноматериалов.

Вся наша продукция производится в США. Мы гордимся тем, что доставляем продукцию высокого качества, поддерживаем отличное обслуживание клиентов и быструю и экономичную доставку.

Экструзионное производство

Мы являемся экспертами в области экструзии пенопласта, в том числе в производстве одинарных, поперечных головок и совместной экструзии. Мы по-прежнему являемся признанным лидером в области проектирования штампов и сложных профилей. Используя передовое трехмерное компьютерное моделирование и более чем 100-летний опыт проектирования штампов, наши инженеры-разработчики обладают навыками для создания решений для сложных геометрических форм и спецификаций.Наши штампы и инструменты изготавливаются на современном оборудовании, способном выдерживать точность в пределах 1/10 000 дюйма, что обеспечивает высокую точность в процессе производства.

Материалы

Мы производим полиэтилен, полипропилен и гибридные пенопласты в рулонах, тубах, листах, досках и уникальных профилях. Наши пены по своей природе легкие, прочные, пригодные для вторичной переработки, многоразового использования и устойчивы к растворителям, химическим веществам и плесени.

Чтобы получить обзор наших материалов и их эксплуатационных свойств, загрузите наше Руководство по выбору материалов.

Модификаторы

Наши инженеры и научные эксперты могут варьировать составы для достижения точных характеристик, требуемых приложением. Мы можем изменять размер ячеек, тепловые характеристики, прочность на разрыв, мягкость, гибкость и упругость. Мы даже можем сделать совместимыми разные полимеры. Обладая глубоким пониманием свойств пены, мы можем изменить многие характеристики пены для получения оптимального решения.

Несколько стандартных добавок, которые могут быть интегрированы в любую из наших пен, включают:

  • Противомикробное
  • Антиоксидант
  • Красители
  • Огнестойкий
  • Средство для подавления дыма
  • УФ-стабилизатор

Устойчивые решения

Если вы ищете более экологичное решение для материалов, рассмотрите наши варианты биоразлагаемых или биологических рецептур.

NomaGreen

NomaGreen ™ — это наш биоразлагаемый полиэтиленовый состав. Он не основан на крахмале или биологических веществах, и он будет отвечать всем требованиям к характеристикам пенополиэтилена независимо от влажности, тепла, света или механических нагрузок. Процесс биоразложения NomaGreen происходит только тогда, когда пена помещается в среду, богатую микробами, например на свалку. Пену, полученную из этого состава, также можно повторно использовать и перерабатывать в стандартном потоке ПВД.

NomaGreen прошел испытания в сторонней независимой лаборатории на соответствие стандартам ASTM D-5511 по биоразлагаемости.Результаты показали, что после 120 дней в лаборатории NomaGreen достиг более 40% биоразложения.

NomaGreen Натуральный

NomaGreen ™ Natural — это полиэтиленовая пена с закрытыми порами на биологической основе, изготовленная из сахарного тростника, возобновляемого ресурса, но сохраняющая рабочие характеристики стандартной полиэтиленовой пены. Благодаря неограниченному сроку хранения NomaGreen Natural продолжит защищать ваш продукт при многократном использовании и может быть легко переработана в стандартном потоке рециркуляции LDPE.

Аналитические возможности

Наряду со стандартными средствами контроля качества и мерами, Nomaco имеет ряд собственных аналитических возможностей, чтобы гарантировать, что наши пенопласты соответствуют требованиям приложений, в которых они будут использоваться. В дополнение к стандартному тестированию наша команда по исследованиям и разработкам может создавать собственные тесты, когда нет стандарта. Мы также работаем с аккредитованными независимыми лабораториями для сертификации или проверки третьей стороной. Свяжитесь с нами для получения дополнительной информации о наших аналитических возможностях.

Развернуть раскрывающийся список

  • Комплект компрессионный
  • Прочность на сжатие
  • Ползучесть
  • Амортизирующие свойства
  • Плотность
  • Удлинение
  • Гибкость
  • Производительность ролика
  • Амортизация
  • Слеза
  • Прочность на разрыв

Развернуть раскрывающийся список

  • Автоматизированное полное испытание геометрии
  • Измерение размера ячейки
  • Стабильность размеров
  • Наружное УФ-излучение

Развернуть раскрывающийся список

  • Воспламеняемость
  • Характеристики дыма

Развернуть раскрывающийся список

  • Поведение расплава
  • Тепловая связь
  • Теплопроводность
  • Удельное термическое сопротивление

Развернуть раскрывающийся список

  • Реометрия капилляров
  • Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК)
  • Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR)

Развернуть раскрывающийся список

  • Воздухопроницаемость пены
  • Перенос движения в кровати
  • Производительность ролика
  • Другие специфические требования заказчика

Специализированные процессы переработки

Nomaco упрощает производственные процессы и сокращает затраты на рабочую силу для клиентов, предлагая различные поточные и автономные процессы преобразования.

Специализированные процессы:

  • TuffCoating — запатентованный процесс, который добавляет вторичную пленку к внешнему слою пены. Эта оболочка является гибкой, но достаточно прочной, чтобы ее можно было использовать в таких областях, как игровые площадки и набивка заборов для мячей.
  • Debossing — процесс, при котором на внешней поверхности пенопласта создается углубление. Пена уплотняется на отдельных участках, оставляя желаемое углубление или рисунок.
  • Частичная резка — метод, используемый для обеспечения эффективной упаковки при изготовлении коротких деталей на высоких скоростях.В результате куски равномерно нарезаются на простые в обращении сегменты.

Ниже приведен список наших стандартных возможностей преобразования. Кроме того, могут быть разработаны индивидуальные процессы преобразования.

Стандартные процессы преобразования

Технологический процесс производства пенополиуретана

Имея более чем 40-летний опыт работы, мы заслужили звездную репутацию благодаря нашим исключительным производственным возможностям. Если ваши компоненты из пенопласта требуют контурной резки, сжатия, придания формы, прокатки или формования, у нашей команды есть талант, который вам нужен.

На производственном предприятии и складе CFS мы специализируемся на производстве и формовании различных полиуретановых материалов в пенопласты, которые соответствуют вашим точным спецификациям с помощью различных технологических процессов.

Изготовленные процессы CFS

  • Автоматическая / ПЛК / ЧПУ фигурная резка
  • Горизонтальное и вертикальное режущее оборудование с ЧПУ
  • Прецизионные высекальные ячейки с возможностью работы с крупногабаритными компонентами
  • Возможность резания под разными углами и радиусами
  • Многокомпонентный узел с улучшенным клеем на водной основе
  • Квалифицированные партнеры по цепочке поставок по пошиву чехлов

Формованные процессы CFS

  • Пять ячеек реактивного литья под давлением для различных материалов и размеров компонентов
  • Полная линия химического состава формованного полиуретана в соответствии со спецификациями программы
  • Роботизированное нанесение краски в форме для обеспечения точного соответствия цвета и блеска
  • Герметизация вставок и креплений для готовых к установке компонентов
  • Координация программ возвратной тары
  • Квалифицированные партнеры по цепочке поставок для вставок: металл, пластик, дерево, крепеж и PSA

Наш обширный объем работы на автомобильном, медицинском и мебельном рынках, а также в широком спектре других отраслей по всей Северной Америке позволяет постоянно использовать наш превосходный уровень знаний в области материалов и производственных процессов, что приводит к более совершенным решениям, чем другие. при сохранении удельной стоимости и эффективности производства.

Наши системы бережливого производства, основанные на наших стандартах ISO 9001: 2015 и FDA, стимулируют наше стремление к постоянному совершенствованию каждый день, обеспечивая при этом достижение наших почасовых производственных целей, отличное качество изготовления и стабильное качество с целью отсутствия дефектов и 100% своевременности чтобы оправдать ваши ожидания.

Высокая степень адаптации

к вашим потребностям

Как производитель оригинального оборудования среднего размера с широким спектром технологических процессов и оборудования, системами бережливого производства мирового класса, экспертами по материалам и специализированным персоналом, мы можем удовлетворить ваши потребности в небольших или крупных заказных компонентах.

Наш размер также делает нас идеальным партнером, потому что мы легко адаптируемся и можем быстро реагировать на изменения приоритетов или сроков. Мы стремимся поддерживать ваши обещания, данные вашим клиентам, и добиваться долгосрочного успеха.

Поговорите со специалистом по пенам

Разработка одностадийного процесса производства пенопластовых древесностружечных плит с использованием жесткого пенополиуретана :: BioResources

Шалбафан А., Чайдарре К. К., Веллинг Дж. (2016). «Разработка одностадийного процесса производства пенопластовых древесностружечных плит с использованием жесткого пенополиуретана», BioRes. 11 (4), 9480-9495.


Abstract

Смоделированный одностадийный процесс был разработан для производства пенопластовых древесностружечных плит с использованием жесткого полиуретана в качестве внутреннего слоя. Результаты показали, что различные методы, используемые для разделения поверхностного слоя (несмолированные частицы и распыленная вода) и впрыскивания пены (открытая система и закрытая система), не влияли на характеристики панелей. На механические свойства (например, прочность на изгиб и прочность внутреннего сцепления) в основном влияла толщина поверхностного слоя, в то время как на водопоглощение и извлечение краевого винта влияла структура ячеек пены.Использование распыленной воды для отделения поверхностного слоя удвоило эмиссию формальдегида (FE) панелей. Добавление мочевины (из расчета 10% сухой смолы) к распыляемой воде имело положительный эффект снижения конечного FE. Более того, увеличение толщины поверхностного слоя имело прямую линейную связь с FE.


Скачать PDF


Полная статья

Разработка одностадийного процесса производства древесностружечных плит с пенопластом с использованием жесткого пенополиуретана

Али Шалбафан, a, * Камран Чупани Чайдарре, a и Йоханнес Веллинг b

Смоделированный одностадийный процесс был разработан для производства вспененных древесностружечных плит с использованием жесткого полиуретана в качестве внутреннего слоя.Результаты показали, что различные методы, используемые для разделения поверхностного слоя (несмолированные частицы и распыленная вода) и впрыскивания пены (открытая система и закрытая система), не влияли на характеристики панелей. На механические свойства (, например, прочность на изгиб и прочность внутреннего скрепления) в основном влияла толщина поверхностного слоя, в то время как на водопоглощение и извлечение краевого винта влияла структура ячеек пены. Использование распыленной воды для отделения поверхностного слоя удвоило эмиссию формальдегида (FE) панелей.Добавление мочевины (из расчета 10% сухой смолы) к распыляемой воде имело положительный эффект снижения конечного FE. Более того, увеличение толщины поверхностного слоя имело прямую линейную связь с FE.

Ключевое слово: ДСП; Легкий; Бутерброд; Полиуретан; Жесткая пена

Контактная информация: a: Отделение науки и технологии древесины и бумаги, Факультет природных ресурсов и морских наук, Университет Тарбиат Модарес, Нур, Иран; b: Институт исследований древесины Тюнена, 21031 Гамбург, Германия; * Автор, ответственный за переписку: [email protected]

ВВЕДЕНИЕ

Многослойные конструкции демонстрируют многообещающие легкие характеристики для использования в морской и авиационной промышленности и используются на протяжении десятилетий (Gruenewald et al .2015). Кроме того, легкие плиты значительно снижают общие выбросы парниковых газов (Feifel et al .2013). Использование сэндвич-стратегии в мебельной промышленности не очень хорошо развито из-за трудоемких производственных методов, которые по-прежнему препятствуют широкому применению.Вторым важным этапом производства многослойных конструкций является соединение сборных обшивок и легкого внутреннего слоя. Основными методами производства (которые уже представлены на рынке) являются либо периодический процесс, когда предварительно изготовленные слои склеиваются и собираются вместе, либо процесс, при котором вспенивающая жидкость для формирования материала сердцевины вводится между двумя предварительно изготовленными лицевыми слоями ( Allen 1969; Li et al .2014). Недостатками этих процессов являются отсутствие одновременного изготовления всех слоев вместе и некоторые ограничения в отношении технологий производства.

Среди всех процессов одностадийный процесс ( вспенивание на месте, ) демонстрирует большой потенциал для упрощения производственного процесса, а также соединения сэндвич-оболочек и сердцевины (Zenkert 1997). Luedtke (2011) и Shalbafan и др. . (2012) показали, что одностадийный процесс формирования многослойных структур имеет большой потенциал для производства легких вспененных древесностружечных плит. Характеристики материалов внутреннего слоя, , например. , их термореактивная или термопластичная природа, создают проблемы в одностадийном производственном процессе.В случае термопластичных материалов внутреннее охлаждение для стабилизации панели необходимо на заключительной стадии производства пресса. Шалбафан и др. . (2012) отметили, что материалы внутреннего слоя должны иметь расширяемую твердую гранулированную форму для использования в одностадийном процессе производства пенопластовых древесностружечных плит. С другой стороны, использование термореактивных вспененных материалов в качестве материалов внутреннего слоя не требует внутреннего охлаждения, но такие материалы (расширяемые термореактивные твердые гранулы), которые отвечают требованиям одностадийного производственного процесса, еще не доступны на рынке.

Полиуретан (ПУ) — это полимер, состоящий из органических звеньев, соединенных уретановыми связями. Большинство используемых полиуретанов представляют собой термореактивные полимеры, которые не нужно охлаждать для стабилизации (Sonnenschein and Koonce 2012). ПУ обычно образуются в результате реакции между компонентами полиола (PO) и изоцианата (ISO) и имеют жидкую фазу перед вспениванием, что представляет проблему для вспенивания in-situ на месте. Различные пенополиуретаны (мягкие, эластомерные и жесткие) могут быть произведены в зависимости от типа полиолов, используемых для изготовления пенопласта (Ionescu 2005).Полиолы с числом ОН от 300 до 500 предпочтительно используются для изготовления жестких пенополиуретанов, которые представляют собой простые полиэфирполиолы и полиэфирполиолы. Жесткие пенополиуретаны могут изготавливаться с плотностью от 40 до 1000 кг / м 3 , в зависимости от их полиольной структуры. Более низкая плотность (<60 кг / м 3 ) подходит для изоляционных материалов, в то время как более высокая плотность (> 500 кг / м 3 ) подходит для декоративных применений (Ionescu 2005). Пенополиуретан высокой плотности может иметь отличные характеристики в различных областях применения, но эффект легкости, необходимый для многослойных структур, в этих пенах больше не существует.Чтобы получить легкие панели на древесной основе, средний слой должен иметь значительно меньшую плотность (<300 кг / м 3 ), чем обычные панели. Когда плотность внутреннего слоя ниже, достигается формирование более легких панелей. Смесь двух различных полиолов (используемых для изоляционных и декоративных целей) может обеспечить легкость конструкции и отличные характеристики пены.

В этом исследовании два различных полиола, один из которых обычно используется для изоляции, а другой — для декоративных целей, были смешаны вместе, чтобы получить желаемую плотность пены и лучшую удобоукладываемость.Целью данного исследования является производство древесностружечных плит из пенопласта в моделируемом одностадийном процессе (с учетом проблем, упомянутых выше) с использованием жесткого полиуретана в качестве внутреннего слоя. Для моделирования одноэтапного производственного процесса необходимо использовать методы разделения поверхностных слоев. Таким образом, были изучены эффекты различных методов, используемых для разделения поверхностного слоя и впрыска пены в смоделированном одностадийном процессе. Также были проанализированы механические и физические свойства изготовленных таким образом панелей.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Материалы

Обычные мелкие частицы древесины, в основном бука и тополя (≤ 2 мм), использовались для облицовочных слоев и поставлялись местным заводом по производству древесно-стружечных плит в Иране. Частицы смешивали со смолой на основе формальдегида мочевины (UF) (12%) (Amol Resin Ltd., Иран) и сульфатом аммония (1%) в качестве отвердителя. Смола UF имела содержание твердого вещества и pH 62% и 7,1 соответственно. Целевая плотность поверхностного и нижнего слоев поддерживалась постоянной на уровне 700 кг / м 3 .Толщина поверхностного слоя варьировалась (3, 4 и 5 мм для каждого из двух лицевых слоев), соответственно, изменялась и соответствующая плотность панели (300, 370 и 440 кг / м 3 ).

Смесь простого полиэфира (Kupa 501) и сложных полиэфирполиолов (Kupa 150) смешивали с полимерным метилендифенилдиизоцианатом (pMDI) для получения центрального слоя. Используемые химические вещества были поставлены компанией Jazb Setareh Co., Иран. Заданная плотность подготовленного внутреннего слоя поддерживалась постоянной на уровне 120 кг / м 3 .

Подготовка образца для испытаний

Пенопластовые древесно-стружечные плиты (толщиной 19 мм) были произведены в смоделированном одностадийном процессе, состоящем из четырех последовательных стадий. Панели были изготовлены с различной толщиной поверхностного слоя 3, 4 и 5 мм, и, соответственно, внутренний слой пенопласта варьировался по толщине 13, 11 и 9 мм соответственно. Процесс, использованный в этом исследовании, описан на рис. 1. В идеальном промышленном одностадийном производственном процессе используются четыре последовательных этапа: уплотнение поверхностного слоя, разделение поверхностного слоя, впрыскивание пены и стабилизация панели.Можно констатировать, что наиболее сложными этапами являются разделение поверхностного слоя и нагнетание пены. Следовательно, были применены различные методы разделения слоев и впрыска пены, чтобы определить их эффект на таких сложных этапах.

Рис. 1. Разработка технологии производства пенопластовых ДСП в промышленных масштабах

Иллюстрированный одностадийный производственный процесс (рис. 1) был сначала смоделирован в лабораторном масштабе.Для начала два поверхностных слоя (после смола частиц и формирования мата) уплотняли до отверждения УФ-смолы (в конце секции прессования). Затем поверхностные слои были разделены в лабораторном масштабе благодаря использованным методам разделения. После формирования нижнего слоя и перед формированием лицевого слоя применялись различные методы разделения с использованием либо несмолистых древесных частиц, либо метода распыления воды. Обычные мелкие несмолистые частицы древесины (400 г / м 2 ) использовали в качестве разделительного материала между двумя слоями.Количество распыленной воды поверх нижнего слоя составляло 60 г / м 2 , чтобы образовалась масса пара (на стадии подготовки поверхностных слоев) между двумя слоями для разделения слоев. Более высокое количество распыляемой воды могло бы повлиять на образование пены и связь между лицевыми и сердцевинными слоями. Следовательно, необходимо поддерживать как можно более низкий уровень распыляемой воды. Для удаления несмолистых древесных частиц или плохо связанных частиц между поверхностью и нижним слоем, после отделения поверхностного слоя, но до стадии впрыска пены, использовался отсос (пылесос).

На этапе впрыска пены также использовались два разных метода; Для этого использовался либо деревянный каркас (закрытая система), либо четыре небольших деревянных кубика (открытая система). Высота деревянного каркаса и деревянных кубиков была такой же, как толщина слоя пенопласта (13, 11 или 9 мм), и они располагались поверх нижнего слоя. Затем смесь компонентов пены впрыскивалась (заливалась) на нижний слой и, соответственно, поверх него сразу же укладывался верхний поверхностный слой.После этого вся сборка была помещена на второй пресс (без зон нагрева), чтобы сохранить желаемую толщину панели (стабилизация панели). Рисунок 2 иллюстрирует смоделированный одностадийный процесс производства пенопластовых панелей в лабораторном масштабе.

Таблица 1 показывает состав переменных панели. Чтобы подтвердить влияние методов разделения лицевого слоя на свойства панели, контрольные образцы (с использованием периодического процесса) также были изготовлены без каких-либо методов разделения (где каждый поверхностный слой был изготовлен отдельно).

Таблица 1. Технологии производства древесностружечных плит с пенопластом

* Не смолистые древесные частицы, используемые между нижним и поверхностным слоями.

** Распыляемая вода, используемая поверх нижнего слоя.

Составы пены

Полиол простого полиэфира на нефтяной основе (Kupa 501) и полиол сложного полиэфира (Kupa 150) использовали после определения их гидроксильного числа (450 мг КОН / г и 306 мг КОН / г, соответственно) и содержания воды (0.15% и 0,1% соответственно). Сводка типичных физических и химических свойств обоих полиолов (от поставщиков) приведена в таблице 2. Химические вещества: полимерный метилендифенилдиизоцианат (pMDI), кремниевое поверхностно-активное вещество — полисилоксановый эфир, катализатор — диметилциклогексиламин и вспенивающий агент — ГФУ R-141b использовался в полученном виде. Содержание групп NCO в pMDI составило 31% (согласно паспорту поставщика).

Таблица 2. Физико-химические свойства полиолов

* Ароматический полиэфирный полиол.

** Значения, проверенные экспериментально.

Таблица 3. Составы и реакционная способность жестких пенополиуретанов

Методика рецептуры жесткого пенополиуретана представлена ​​в Таблице 3. Он был приготовлен двухэтапным методом. Полиолы смешивали с катализатором, поверхностно-активным веществом и вспенивающим агентом для получения гомогенной смеси в соответствии с процедурой приготовления. Затем смесь полиолов смешивали с pMDI (приблизительно 10 с) перед инъекцией.Данные о реакционной способности жесткого пенополиуретана были получены в ходе «чашечного теста» и представлены в таблице 3 (Ionescu 2005).

Характеристики панелей

Чтобы охарактеризовать новые произведенные панели и изучить влияние различных методов разделения слоев и инъекции полиуретана, а также влияние толщины поверхностного слоя, были проведены механические и физические испытания. Прочность на изгиб (EN 310 (1993)), внутренняя прочность сцепления (EN 319 (1993)) и сопротивление выдергиванию торцевого / краевого винта (EN 13446 (2002)) были определены в качестве основных механических свойств.Физическое поведение (EN 317 (1993)) панелей было охарактеризовано путем измерения разбухания по толщине и тенденции водопоглощения после длительного выдерживания (до 786 ч после погружения в воду). Из каждого варианта панели готовили по три повтора. Случайным образом были отобраны и протестированы три образца из каждой повторности ( n = 9). Перед испытанием все образцы кондиционировали в климатической камере при относительной влажности 65% и температуре 20 ° C до достижения постоянной массы. Физические испытания проводились на неотшлифованных образцах.

Измерение выбросов формальдегида

Чтобы лучше понять свойства этих новых древесностружечных плит из вспененного материала, было проведено испытание на выброс формальдегида. Влияние толщины поверхностного слоя и распыляемой воды (для разделения слоев) на выделение формальдегида панелями было исследовано с использованием колбового метода (EN717-3 (1996)). Раствор мочевины и воды использовался для распыления в качестве метода разделения поверхностного слоя для контроля эмиссии формальдегида.Количество использованной мочевины составляло приблизительно 10% в расчете на твердое содержание смолы в одном лицевом слое. Более подробная информация о вариантах панелей, используемых для выделения формальдегида, представлена ​​в таблице 4.

Таблица 4. Переменные панели , используемые для измерения выбросов формальдегида

* Каждый поверхностный слой изготавливали отдельно (контрольный образец).

** Для разделения поверхностных слоев использовали раствор мочевины и воды.

Статистический анализ

Двусторонний дисперсионный анализ (ANOVA) механических и физических свойств был выполнен с помощью статистического пакета для программного обеспечения социальных наук (программное обеспечение SPSS, IBM, США). Статистические различия между вариациями оценивались путем множественных сравнений на основе теста Дункана из-за однородности вариаций. Парный T-тест также использовался для сравнения различных значений методов разделения и закачки. Статистическая значимость была установлена ​​на уровне P <0.05.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Влияние методов разделения поверхностных слоев

Одним из наиболее важных этапов в разработке одностадийного процесса производства панелей с пенопластом является разделение поверхностного и нижнего слоев для впрыска пены. Влияние двух различных методов разделения (несмолистые частицы и распыленная вода) на значения прочности на изгиб (MOR) и внутренней связи (IB) представлены на рис. 3. Значения обоих свойств (MOR и IB) для не- Метод смолистых частиц был немного выше, чем метод распыления воды, но такие различия не были обнаружены статистически значимыми.На прочность на изгиб в основном влияли плотность панели и качество поверхностного слоя, которое было почти одинаковым для обоих типов панелей. На величину внутреннего сцепления в панелях с пенопластом повлияло качество границы раздела (лицевой и сердцевинный слой) (Shalbafan и др. . 2013b). В случае метода распыления воды между поверхностным и нижним слоями образовывалась масса водяного пара, которая влияет на отверждение УФ-смолы на частицах, образующих внутренние стороны лицевых слоев.Слабые внутренние поверхности приводят к снижению значений прочности внутреннего сцепления. Кроме того, более высокое содержание влаги в мате (в случае распыления воды) может также привести к уменьшению сшивки клея и, соответственно, к ослаблению характеристик склеивания (Roffael 1993).

Рис. 3. Влияние методов разделения поверхностного слоя на прочность на изгиб и прочность внутреннего соединения

На рис.3. Результаты показали, что контрольные образцы имели значительно более высокие значения MOR и IB, чем образцы, полученные с помощью непрерывных процессов. Как упоминалось ранее, качество поверхностного слоя из-за более плотного поверхностного слоя было причиной более высоких значений MOR в контрольных образцах. Для изготовления контрольных образцов не использовалась методика разделения. Следовательно, отсутствие слабосвязанных частиц привело к лучшей адгезии с компонентами пены. Некоторые слабые и плохо связанные частицы всегда будут присутствовать на внутренних поверхностях слоев в случае несмолистых древесных частиц и методов разделения водяным распылением, которые влияют на значения внутреннего сцепления.Этих слабых частиц не было в контрольных образцах. Хотя эталонные образцы имели более высокие MOR и IB, чем у панелей с пенопластом, они не могут быть одобрены в мебельной промышленности из-за процесса серийного производства (Shalbafan et al . 2013b).

Следует отметить, что минимальные требования к значениям IB согласно EN312 / P2 были достигнуты для всех вариантов панели. Хотя MOR почти на 30 процентов ниже, чем EN312 / P2 для панелей, произведенных с помощью разработанного одноэтапного процесса, он все еще находится в желательном диапазоне для специальных применений.

Влияние методов разделения поверхностного слоя на извлечение торцевого винта (FSW) и извлечение краевого винта (ESW) представлено на рис. 4. Результаты показали, что методы разделения не оказали значительного влияния на FSW и ESW. На FSW влияло качество поверхностного слоя, которое было почти одинаковым для обоих методов. На ESW повлияли структуры пены, которые также были одинаковыми для обоих методов из-за схожего состава пены.

FSW контрольных образцов был значительно выше, чем у панелей, изготовленных с помощью одностадийного производственного процесса, поскольку они имели лучшее качество поверхности и нижнего слоя.ESW существенно не изменился на контрольных образцах, поскольку компоненты пены оставались постоянными во всех вариантах панели.

Рис. 4. Влияние техники разделения поверхностных слоев на извлечение торцевых и краевых винтов

Влияние методов впрыска пены

Два разных метода (закрытая и открытая системы) использовались для впрыска пены между разделенными слоями.Влияние методов впрыска на прочность на изгиб и значения внутренней связи показано на рис. 5. Результаты показали, что различные системы впрыска не влияют на прочность на изгиб и значения прочности внутреннего скрепления. Следует отметить, что впрыскиваемая (залитая) пенная смесь не выливалась со сторон образца в случае открытого впрыска из-за высокой вязкости и очень короткого времени вспенивания (25 с) пенной смеси. Кроме того, визуальное наблюдение показало, что смесь ПУ в основном перемещалась в направлении высоты (направлении подъема), а ее боковые перемещения были довольно низкими.Полимерный изоцианат (pMDI) добавляли только к смеси полиолов перед инъекцией. Смесь перемешивали примерно 10 с и сразу выливали поверх нижнего слоя. Сливание смеси происходило сразу после заливки (впрыска) пены, излияния пены не наблюдалось. В конечном итоге можно предположить, что системы впрыска пены не оказывают существенного влияния на процесс вспенивания и, соответственно, на свойства панели.

Фиг.5. Влияние технологий впрыска пены на значения прочности на изгиб и прочности внутреннего сцепления

На рис. 6 представлены результаты значений вывинчивания торцевых и краевых винтов для панелей, изготовленных с использованием различных систем впрыска пены.

Рис. 6. Влияние техники впрыска пены на отвод торцевых и краевых винтов

Результаты показали, что значения FSW и ESW не сильно изменились при изменении систем впрыска пены.Значения торцевых винтов в основном зависят от качества поверхностных слоев, которое было одинаковым для обоих вариантов (Shalbafan и др. . 2013b). Значения краевого винта зависят от процедуры вспенивания и полученной структуры пены. Таким образом, можно сделать вывод, что структура пены в обеих системах впрыска практически одинакова, поскольку значения ESW были почти сопоставимы.

Влияние толщины слоя

Плотность и влажность панелей после двух недель кондиционирования (при 20 ° C и относительной влажности 65%) представлены в таблице 5.Толщина панели осталась неизменной (19 мм), а толщина поверхностного слоя увеличилась с 3 до 5 мм. Следовательно, плотность панели была увеличена за счет увеличения толщины поверхностного слоя с 3 (302 кг / м 3 ) до 5 мм (439 кг / м 3 ). Влагосодержание было выше в панелях с более толстыми поверхностными слоями, потому что в более толстых панелях содержится больше гигроскопичных материалов.

Таблица 5. Плотность панели и содержание влаги

* Цифры в скобках — стандартное отклонение

Влияние толщины поверхностного слоя на свойства панели (MOR и IB) показано на рис.7. Значения MOR незначительно увеличились с 9,5 МПа для панелей толщиной 3 мм до 10,5 МПа для поверхностных слоев панелей толщиной 5 мм. Толщина, плотность и структура каждого слоя пенопластовых панелей были наиболее важными факторами, влияющими на прочность на изгиб (Vinson 2005; Link et al .2011). Плотность панелей была увеличена за счет увеличения толщины поверхностного слоя с 3 мм (300 кг / м 3 ) до 5 мм (440 кг / м 3 ). Эта увеличенная плотность панели привела к увеличению прочности на изгиб.Также можно заметить, что древесина стала жестче и прочнее, чем материал полимерного сердечника. Утолщение поверхностных слоев сопровождалось уменьшением толщины внутреннего слоя пенопласта с 13 до 9 мм, и, соответственно, были получены более высокие значения MOR. Чен и Ян (2012) также обнаружили, что уменьшение толщины сердцевины поверхностного слоя привело к увеличению изгибных свойств сэндвич-панелей.

Значения внутренней прочности связи снизились, когда толщина поверхностного слоя была увеличена с 3 мм (0.От 46 Н / мм 2 ) до 5 мм (0,17 Н / мм 2 ). Шалбафан и др. . (2012) отметили, что преобладающим фактором, влияющим на значения прочности внутреннего сцепления панелей из пенопласта, является качество границы раздела лицевой и сердцевиной. Образцы, приготовленные с толщиной грани 3 мм, разрушились в лицевом слое в непосредственной близости от границы раздела, а для образцов с толщиной грани 5 мм разрушение произошло в середине поверхностных слоев. Как упоминалось ранее, масса водяного пара, образующаяся между поверхностным и нижним слоями, влияет на сшивание клея и, соответственно, дополнительно ослабляет характеристики склеивания в более толстых поверхностных слоях (Roffael 1993).

Рис. 7. Влияние толщины поверхностных слоев на прочность на изгиб и значения внутреннего сцепления

Значения отвода торцевых и краевых винтов для панелей с разной толщиной поверхностного слоя показаны на рис. 8. Результаты показали, что FSW линейно увеличивается с увеличением толщины поверхностного слоя. FSW увеличивается почти до 30% на каждый дополнительный миллиметр толщины поверхностного слоя.Значения извлечения краевого винта существенно не изменились, и значения ESW, безусловно, также зависели от состава пены, но они оставались постоянными для всех вариантов панели.

Рис. 8. Влияние толщины поверхностного слоя на отвод торцевых и краевых винтов

Влияние толщины поверхностного слоя на набухание толщины и водопоглощение при времени выдержки до 786 ч представлено на рис.9. Значения набухания по толщине были выше для панелей с более толстыми поверхностными слоями. Значения TS почти достигают максимального уровня (от 5% до 7%) примерно через 48 часов замачивания. Впоследствии увеличение TS было чрезвычайно снижено до достижения 786 ч времени выдержки, в то время как TS существенно не изменилась. На TS панелей с пенопластом влияет толщина поверхностного слоя (Luedtke 2011). Похоже, что деревянные частицы были насыщены после короткого времени (48 часов) замачивания, и это состояние не меняется при продлении замачивания до 786 часов (Shalbafan et al .2013а). Следует также учитывать, что внутренний слой пенопласта не влияет на набухание по толщине из-за его гидрофобной природы.

На рис. 9В показаны значения водопоглощения панелей. Значения водопоглощения (WA) значительно увеличиваются при увеличении толщины лицевого слоя с 3 до 5 мм. Значения WA также неуклонно увеличивались для всех панелей во время замачивания (от 2 до 786 ч), но скорость поглощения воды изменялась во время погружения. Интенсивное впитывание можно наблюдать в течение начального периода замачивания (48 часов), а при более длительном времени замачивания (от 48 до 786 часов) наблюдается почти линейная тенденция.Большая часть воды (> 60%) была впитана в начальный период (48 ч) замачивания. На значения WA в панелях с пенопластом влияли поверхностный слой (толщина и плотность) и структура ячеек пены (пустоты между ячейками и раздробленные ячейки) (Sabbahi and Vergnaud 1993; Link et al .2011). Следовательно, сравнивая части A и B на фиг.9, можно констатировать, что поверхностные слои являются преобладающими факторами, влияющими на WA в течение начального периода выдержки (48 часов). Вода в основном поглощается как пустотами между ячейками пены, так и раздробленными ячейками при более длительном времени замачивания (от 48 до 786 часов).Также стоит упомянуть, что WA не прекращалась даже после 786 часов выдержки, что показывает, что вода медленно, но неуклонно проникает во внутренние пустоты образцов (Schwartz и др. , 1989).

Измерение выбросов формальдегида

Эмиссия формальдегида (FE) из панелей из пенопласта была определена колбовым методом, как показано на рис. 10. Результаты показали, что FE линейно увеличивается при увеличении толщины поверхностного слоя с 3 до 5 мм (коды C, D, и E).Каждый дополнительный миллиметр толщины поверхностного слоя приводит к увеличению FE на 19%. Более высокое количество древесных частиц и смолы, используемой для увеличения толщины поверхностного слоя, приводит к более высокому выбросу формальдегида (Petersen и др. . 1972).

Использование методов разделения поверхностного слоя (, например, , распыление воды или несмолистые частицы) является одним из наиболее важных этапов производства в одноэтапном процессе изготовления панелей с пенопластом. Следовательно, чтобы понять влияние методов разделения (распыление воды) на FE, панель, полученная в результате одноэтапного процесса (код C), сравнивали с эталонной панелью (код F).Результаты показали, что КЭ панелей, изготовленных в смоделированном одноэтапном процессе, почти удвоился по сравнению с КЭ контрольных панелей. Причину этого можно увидеть в разбрызгиваемой воде (60 г / м 2 ), используемой для разделения поверхностного слоя. Петерсен и др. . (1972) заявили, что содержание влаги в мате из ДСП влияет на КЭ производимых панелей. Для контроля эмиссии формальдегида изготовленных панелей был применен раствор мочевины и воды (код K) для разделения поверхностного слоя.Сравнение кодов C и K показало, что добавление мочевины снизило вдвое (примерно на 50%) КЭ панелей, изготовленных в одностадийном производственном процессе. Мочевина является одним из наиболее эффективных и в то же время самых дешевых поглотителей формальдегида на рынке (Ashaari и др. . 2016; Boran и др. . 2011). Колочный метод подходит только для внутреннего контроля производства древесных плит. Следовательно, официальных предельных значений не публиковалось.

Фиг.10. Эмиссия формальдегида пенопластовых панелей

ВЫВОДЫ

  1. Это исследование показало, что древесностружечные плиты из пенопласта с использованием жесткого полиуретана в качестве внутреннего слоя могут быть произведены в смоделированном одностадийном производственном процессе.
  2. Исследование показало, что методы производства (методы разделения и впрыска) не оказывают значительного влияния на характеристики панелей, но свойства панелей эталонных панелей и панелей, полученных с помощью смоделированного процесса, значительно различались.Значения MOR, IB и FSW были значительно выше в контрольных панелях из-за лучшего качества их поверхностного слоя.
  3. Увеличение толщины поверхностного слоя (с 3 до 5 мм) увеличивает значения MOR и FSW и приводит к значительному снижению IB. TS и WA также были увеличены за счет увеличения толщины поверхностных слоев.
  4. TS и WA были интенсивными в течение начального периода замачивания (48 ч), а затем замедлились. Результаты показали, что поверхностные слои были почти насыщенными после начального времени выдержки, что отражалось в чрезвычайно низком TS после начального времени выдержки.Однако вода все еще абсорбировалась в конце времени выдержки (до 786 ч), потому что она мигрировала в пустоты между ячейками пены.
  5. Увеличение толщины поверхностного слоя приводит к увеличению КЭ образцов. Распыляемая вода в качестве метода разделения почти вдвое увеличивает КЭ из образцов, что можно контролировать, добавляя мочевину в разбрызгиваемую воду.
  6. В целом, древесностружечные плиты из пенополиуретана показали хороший потенциал для использования в мебельной промышленности. Дальнейшие исследования в рецептуре полиуретана потребуются для улучшения структуры пены, которая, соответственно, может повлиять на характеристики панели.

БЛАГОДАРНОСТИ

Авторы выражают благодарность Иранскому национальному научному фонду (INSF) за финансовую поддержку этого исследования в рамках гранта № 93012950.

ССЫЛКИ

Аллен, Х. Г. (1969). Анализ и проектирование структурных сэндвич-панелей , Pergamon Press, Оксфорд, Великобритания.

ASTM D4672 — 12 (2012). «Стандартные методы испытаний полиуретанового сырья: определение содержания воды в полиолах», ASTM International, Вест Коншохокен, Пенсильвания, США.

ASTM D4699-03 (2013). «Стандартный метод испытания плотности вибрационной упаковки крупных сформированных частиц катализатора и носителя катализатора», ASTM International, West Conshohocken, PA, USA.

ASTM D4890 — 13 (2013). «Стандартные методы испытаний полиуретанового сырья: определение цвета по Гарднеру и APHA полиолов», ASTM International, Вест Коншохокен, Пенсильвания, США.

ASTM D4878-15 (2015). «Стандартные методы испытаний полиуретанового сырья: определение вязкости полиолов», ASTM International, West Conshohocken, PA, USA.

ASTM D4274-16 (2016). «Стандартные методы испытаний полиуретанового сырья: определение гидроксильных чисел полиолов», ASTM International, West Conshohocken, PA, USA.

Ашаари, З., Ли, А. М. Х., Азиз, М. Х. А., и Нордин, М. Н. (2016). «Добавление гидроксида аммония в качестве поглотителя формальдегида для древесины сесендук ( Endospermum diadenum ), компрегнированной фенольными смолами», Eur. Дж. Вуд Вуд Прод . 74 (2), 277-280. DOI: 10.1007 / s00107-015-0995-9

Боран, С., Уста М., Гемуеская Е. (2011). «Снижение выбросов формальдегида из древесноволокнистых плит средней плотности, произведенных путем добавления различных аминовых соединений к карбамидоформальдегидной смоле», Int. J. Adhes. Клеи. 31 (7), 674-678. DOI: 10.1016 / j.ijadhadh.2011.06.011

Чен, З., Янь, Н. (2012). «Исследование модулей упругости сэндвич-панелей с сотовым заполнителем из крафт-бумаги», Compos. Часть B-англ. 43, 2107-2114. DOI: 10.1016 / j.compositesb.2012.03.008

EN 310 (1993).«Панели на основе древесины — Определение модуля упругости при изгибе и прочности на изгиб», Европейский комитет по стандартизации, Брюссель, Бельгия.

EN 310 (2010). «ДСП. Технические условия », Европейский комитет по стандартизации, Брюссель, Бельгия.

EN 317 (1993). «ДСП и древесноволокнистые плиты — определение разбухания по толщине после погружения в воду», Европейский комитет по стандартизации, Брюссель, Бельгия.

EN 319 (1993). «ДСП и древесноволокнистые плиты — Определение прочности на разрыв перпендикулярно плоскости плиты», Европейский комитет по стандартизации, Брюссель, Бельгия.

EN 323 (1993). «Панели на древесной основе — определение плотности», Европейский комитет по стандартизации, Брюссель, Бельгия.

EN 320 (1993). «ДВП. Определение сопротивления осевому извлечению винта », Европейский комитет по стандартизации, Брюссель, Бельгия.

EN 717-3 (1996). «Панели на древесной основе. Определение высвобождения формальдегида — Часть 3: Высвобождение формальдегида методом колбы », Европейский стандарт, Брюссель, Бельгия.

EN 13446 (2002).«Панели на древесной основе. Определение выносливости крепежа », Европейский стандарт, Брюссель, Бельгия.

Фейфель, С., Поганиц, В. Р., Шебек, Л. (2013). «Использование легких плит для сокращения выбросов в атмосферу в деревообрабатывающей промышленности Германии — перспективы?», Environ. Sci. Евро. 25, 5. DOI: 10.1186 / 2190-4715-25-5

Грюневальд Дж., Парлевлит П. и Альтштадт В. (2015). «Производство термопластичных композитных сэндвич-конструкций; Обзор литературы », J.Термопласт. Compos . DOI: 10.1177 / 0892705715604681

Ионеску, М. (2005). Химия и технология полиолов для полиуретанов , Rapra Technology Limited, Великобритания.

Ли Дж., Хант Дж. Ф., Гонг С. и Цай З. (2014). «Высокопрочные сэндвич-панели на основе дерева, армированные стекловолокном и пеной», BioResources 9 (2), 1898-1913. DOI: 10.15376 / biores.9.2.1893-1913

Линк, М., Колбич, Ч, Тонди, Г., Эбнер, М., Виланд, С., Петучниг, А.(2011). «Пены на основе танинов без формальдегида и их использование в качестве легких панелей», BioResources 6 (4), 4218-4228. DOI: 10.15376 / biores.6.4.4218-4228

Людтке Дж. (2011). «Разработка и оценка концепции непрерывного производства легких панелей, включающих полимерный сердечник и древесную облицовку», докторская диссертация , Гамбургский университет, Гамбург, Германия.

Петерсен, Х., Ройтер, В., Эйзеле, В., и Виттманн, О. (1972). «Zur Formaldehydeab-spaltung bei der Spanplattenerzeugung mit Harnstoff-Formaldehyde-Bindermitteln», Holz Roh Werkst. 31 (12), 463-469. DOI: 10.1007 / BF02613831

Э. Роффаэль (1993). Формальдегид из ДСП и других деревянных панелей , Институт лесных исследований Малайзии (FRIM), Куала-Лумпур, Малайзия.

Саббахи А. и Верно Ж. М. (1993). «Поглощение воды пенополиуретаном. Моделирование и эксперименты », евро. Polym. J. 29 (9), 1243-1246. DOI: 10.1016 / 0014-3057 (93)

-9

Шалбафан А., Веллинг Дж. И Людтке Дж. (2012). «Влияние параметров обработки на механические свойства сэндвич-панелей с легким пенопластом», Wood Mater.Sci. Англ. 7 (2), 69-75. DOI: 10.1080 / 17480272.2012.661459

Шалбафан А., Веллинг Дж. И Людтке Дж. (2013a). «Влияние параметров обработки на физические и структурные свойства легких сэндвич-панелей с пенопластом», Wood Mater. Sci. Англ. 7 (2), 69-75. DOI: 10.1080 / 17480272.2012.684704

Шалбафан А., Людтке Дж., Веллинг Дж. И Фрювальд А. (2013b). «Физиомеханические свойства сверхлегких пенопластовых древесностружечных плит: разная плотность сердцевины», Holzforschung 67 (2), 169-175.DOI: 10.1515 / hf-2012-0058

Шварц, Н. В., Бомберг, М., и Кумаран, М. К. (1989). «Пропускание водяного пара и накопление влаги в пенополиуретане и полиискоцианурат», ASTM STP 1039, H.R. Trechsel и M. Bomberg (ред.), Американское общество испытаний и материалов, Филадельфия, Пенсильвания, стр. 63-72.

Зонненшайн, М., Кунсе, В. (2012). «Полиуретаны», in: Encyclopedia of Polymer Science and Technology , 4 th Ed., H. Mark (ed.), John Wiley & Sons, Хобокен, Нью-Джерси. DOI: 10.1002 / 0471440264.pst295

Винсон, Дж. Р. (2005). «Сэндвич-конструкции; Прошлое, настоящее и будущее »в: Многослойные конструкции 7; Продвижение сэндвич-структур и материалов: материалы 7-й Международной конференции по многослойным конструкциям . О. Т. Томсен, Э. Божевольная и А. Ликегард (ред.), Ольборгский университет, Ольборг, Дания, стр. 29–31.

Зенкерт Д. (1997). Введение в сэндвич-конструкцию , Engineering Material Advisory Services Ltd., Крэдли Хит, Великобритания.

Статья подана: 12 июля 2016 г .; Рецензирование завершено: 4 сентября 2016 г .; Доработанная версия получена и принята: 5 сентября 2016 г .; Опубликовано: 22 сентября 2016 г.

DOI: 10.15376 / biores.11.4.9480-9495

Улучшенные методы производства пенополиуретана

Новые поверхностно-активные вещества — результат более экологически безопасного производственного процесса

Метиленхлорид, токсичное химическое вещество, способствующее загрязнению воздуха, недавно было исключено из использования в США.S. полиуретановая промышленность. Это обязательное исключение не позволило производить как можно больше сортов пенопласта с использованием хлористого метилена, что поставило промышленность США в невыгодное положение с точки зрения конкуренции. Air Products and Chemicals, Inc. при финансовой поддержке AMO разработала новые силиконовые поверхностно-активные вещества, позволяющие эффективно производить весь спектр сортов пен с использованием более экологически безопасного вспенивающего агента CO 2 . Помимо снижения токсичности, новый процесс потребляет меньше энергии и снижает чистый выброс CO 2 , который влияет на глобальное потепление.

Проблемы при использовании жидкого CO 2 в качестве вспенивающего агента включают быстрое испарение, быстрое образование пузырьков и трудности в поддержании мелкопористой структуры в пене. Новые поверхностно-активные вещества решают эти проблемы за счет эмульгирования вспенивающего агента, тем самым сохраняя мелкие ячейки во время вспенивания. Силиконовые поверхностно-активные вещества достигли превосходных характеристик, что привело к более мелкой структуре ячеек (лучший выход), большей высоте пучков (больший выход), лучшему градиенту физических свойств сверху вниз (консистенция продукта) и лучшей совместимости с антипиренами.

Воздействие коммерциализированной технологии
9030

9030 x

2006 2007 2008 2009 2010 2011
Экономия энергии (9013 триллион БТЕ) 9030
0,087 0,103 0,117 0,129
Снижение выбросов
(тыс. Тонн)
Углерод 0.421 1,452 1,549 1,834 2,075 2,281
NO x 0,003 0,011 9030 0,03

9030 0,03 0,003 0,009 0,009 0,011 0,012 0,014
Твердые частицы 0.000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

производителей пенопласта | Корпорация HEUBACH

Armacell, мировой лидер в производстве гибких изоляционных пен для рынка изоляции оборудования, также является ведущим поставщиком инженерных пен. Компания работает в двух основных направлениях: Advanced Insulation и Engineered Foams. Подробнее…


ARPLANK SALES — ваш эксклюзивный поставщик вспененного полиэтилена (EPE) и вспененного полипропилена (EPP).EPE и EPP — это вспененные материалы с закрытыми порами, доступные в виде досок 48 ″ x 72 ″ и толщиной 4 ″ и 6 ″. Доступные значения плотности PCF см. В обзоре продукта ниже. Подробнее…


Carpenter Co. — крупнейший в мире производитель комфортной амортизации. Возможно, нас не очень хорошо узнают, но вы контактируете с нашими продуктами каждый день. Мы помогаем сделать ковер мягче, мебель — уютнее, а постельное белье — мягче. Мы приносим комфорт в вашу жизнь .® Подробнее…


Более 20 лет Foam Packaging обслуживает DFW и не только.Используя современное оборудование для автоматизированного проектирования и резки с ЧПУ, мы можем создавать архитектурные формы высочайшего качества, упаковочные решения и индивидуальное художественное изготовление пенопласта. Подробнее…


Foamex — ведущий производитель комфортных амортизаторов для постельных принадлежностей, мебели, ковровых подушек и автомобилей, а также технических пенопластов для различных применений в промышленной, бытовой, электронной и транспортной отраслях. Подробнее…


Future Foam, Inc.начала производить пену в 1958 году для мебельной промышленности на нашем заводе в Каунсил-Блаффс, штат Айова. Сегодня мы производим пену на пяти стратегически расположенных заводах по розливу пенопласта и производства подушек для ковровых покрытий, а также на пятнадцати производственных предприятиях. Наша цель — не быть крупнейшим производителем пенополиуретана, а быть производителем лучшего пенополиуретана. Подробнее…


Innocor Foam Technologies — национальный производитель и поставщик изделий из пенополиуретана. Наша частная компания работает в производстве пеноматериалов с 1970 года, и у нас работает более 1000 сотрудников по всей стране.Подробнее…


INOAC был первым, кто внедрил технологию вспенивания полиуретана в Японии, и стал ведущим новатором в области полиуретановых технологий во всем мире. Однако вместо того, чтобы специализироваться на одной области бизнеса, INOAC добавил другие материалы, такие как резина, пластмассы и составные материалы. Подробнее…


Наше подразделение потребительских товаров производит изделия из гибкого пенопласта, которые используются в производстве мебели, постельных принадлежностей, ковровых покрытий, морской, медицинской и авиакосмической промышленности.Подробнее…


Palziv North America продолжает прекрасные традиции Palziv (International), поставляя на рынок Северной Америки химические булочки с поперечными связями (Vizion ™) и химические булочки с поперечными связями (Fuzion ™). Эти поперечно-связанные пены производятся с использованием последних технологических достижений и обладают превосходными характеристиками. Подробнее…


Premier Foam — ведущий производитель специальной пены. Premier Foam производит пеноматериалы для мебели, постельных принадлежностей, упаковки и судостроения. Premier Foam также предлагает решения для пенопласта для специализированных технических применений, таких как дренируемая пена и формы, поглощающие энергию.Подробнее…


СЕВЕРОАМЕРИКАНСКАЯ КОМПАНИЯ Ранее известная как Michigan Foam & Fabrication, LLC, мы стали Rex Performance Products, LLC. Это изменение названия представляет собой расширение возможностей для лучшего обслуживания клиентов за пределами Среднего Запада, с гордостью обслуживая клиентов по всей Северной Америке. Мы расширили ассортимент нашей текущей линейки вспененного полиэтилена, и теперь в него входят: выбор тонких пенопластов и рулонных материалов особой плотности, ламинированная доска военного класса, 1-дюймовая доска прямого прессования и теплоизоляционная пена.Подробнее…


Решения

Sealed Air обеспечивают высокий уровень защиты, продлевают свежесть и срок хранения скоропортящихся пищевых продуктов, а также добавляют товарный вид и привлекательность для продажи. Наши решения для повышения производительности направлены на улучшение характеристик продукции и производительности наших клиентов при одновременном снижении основных факторов затрат. Подробнее…


Мы предлагаем две основные линейки продуктов: Volara® и Volextra®. В рамках каждого из них мы можем изменять такие элементы, как выбор смолы, добавки, технологии вспенивания, параметры сшивки, плотность и толщину, чтобы достичь необходимых вам рабочих параметров.Мы делаем все возможное, чтобы помочь вам решить вашу задачу. Подробнее…


Vulcan Corporation — компания по производству резины и пены, акции которой полностью принадлежат Vulcan International Corporation. Мы стремимся к качеству продукции, обслуживанию клиентов и конкурентоспособным ценам. Подробнее…


Наши технологические возможности обеспечивают уровень качества, необычный для производителей пенопласта. Многие из наших технологий являются проприетарными. В частности, мы вспениваем полиэфирную пену с самой низкой плотностью в мире, являемся лидером в производстве акустических пен и поставляем экологически чистые компоненты крупным международным производителям.Подробнее…


Надежность и качество в производстве
Woodbridge FoamPartner — это производитель пенополиуретана для плит, расположенный в Чаттануге, штат Теннесси. Наши рынки включают автомобильную, фильтрационную, медицинскую и промышленную продукцию. Мы являемся совместным предприятием Woodbridge Foam Corporation и Foam Partner Group. Совместное предприятие было впервые создано в 2006 году и начало официальную деятельность в январе 2007 года. Подробнее…


Zotefoams plc — ведущий мировой производитель сшитых пеноблоков.Его продукция используется в широком спектре рынков, включая спорт и отдых, упаковку, транспорт, здравоохранение, игрушки, строительство, морское и военное дело. Подробнее…

Как производится пенополиуретан?

Что такое пенополиуретан?

Пенополиуретан — один из четырех основных типов продуктов, которые могут быть изготовлены из сырого жидкого полиуретана. Они состоят из двух химических веществ, которые при смешивании и нагревании образуют жидкий полиуретан перед дальнейшей обработкой.Эти химические вещества представляют собой полиол, тип сложного спирта, и диизоцианат, побочный продукт нефти, который сильно реагирует со спиртом. Комбинируя их, образуется стабильная длинноцепочечная молекула. Это полимер или пластик, известный как уретан.

Для чего используется пенополиуретан?

Пенополиуритан

применяется в основном для набивки постельных принадлежностей и мебели. Он гипоаллергенен, нетоксичен и не разлагается со временем. Это означает, что наполненные им подушки всегда будут восстанавливать свою форму, независимо от того, какое наказание они претерпят.Кровати из пенопласта также становятся популярными. Прочный слой поролона формирует тело по размеру. Упаковочные арахисы и пенопласты также используются судоходными компаниями по всему миру.

Как производится пенополиуретан?

После объединения двух ингредиентов с образованием горячего жидкого полиуретана они пропускаются по трубе в сопловую головку. Под головкой находится ряд роликов, по которым проходит вощеная бумага. Сопло распыляет мелкую струю горячей жидкости на вощеную бумагу, смешиваясь с потоками углекислого газа, поступающими из другого сопла.Это заставляет полиуретан расширяться при движении вниз по конвейерной ленте, образуя полосу пенопласта. Края пенопласта обрезаются и сжимаются, чтобы он сохранял жизнеспособную форму. Пена состоит из бесчисленного количества крошечных пузырьков газа, захваченных полиуретаном. Если не будет выпущен газ, пена приобретет консистенцию камня. Итак, пена проходит под рядом нагревательных ламп. Он сушит пену и заставляет пузыри расширяться, а затем лопаться, оставляя после себя готовый губчатый пористый материал.

Безопасное обращение с ТДИ на предприятиях по производству гибкого пенополиуретана

1 мая 2015 г.

Работа с опасными веществами: успех в области безопасности труда в одной отрасли

Как производители гибких пенополиуретанов управляют обращением с толуолдиизоцианатом.

  • Мишель Остров
  • 01 мая 2015 г.

Более 12 миллионов американцев, или 9 процентов рабочей силы, заняты непосредственно на производстве.По данным Бюро экономического анализа, производители в США выполняют более трех четвертей всех исследований и разработок в частном секторе и внедряют больше инноваций, чем любой другой сектор. Инновации в одном месте становятся все более актуальными — это безопасное обращение с опасными веществами, которые часто требуются в производственном процессе.

Одним из таких химикатов является толуолдиизоцианат (TDI), известный респираторный сенсибилизатор и необходимое сырье для производства многих типов гибкой полиуретановой пены.Для некоторых рабочих воздействие даже небольших количеств ТДИ может привести к профессиональной астме, и рабочий, у которого развивается это состояние, может быть не в состоянии переносить дальнейшее воздействие даже безопасных уровней изоцианатов ни на работе, ни дома.

Практически весь ТДИ, используемый в качестве сырья, расходуется в ходе химической реакции, которая происходит в процессе производства пенопласта, поэтому риск воздействия на готовый продукт отсутствует. В этом тематическом исследовании основное внимание уделяется ТДИ в непрореагировавшей форме сырья и эффективности отраслевых методов безопасного обращения и снижения воздействия.Практика производства эластичных пенопластов может служить руководством для других отраслей, которые работают с аналогичным опасным сырьем.

На протяжении более полувека производители гибких пенополиуретанов уделяют первоочередное внимание безопасности рабочих и разрабатывают механические системы и рабочие процедуры, которые помогают управлять обработкой TDI в соответствии со стандартами передовой практики на всех этапах процесса получения, хранения и производства.

Торговая группа отрасли, Ассоциация по производству пенополиуретана (PFA), способствовала обмену информацией о новейших технологиях и технологических инновациях в масштабах всей отрасли.Ее участники, занимающиеся производством пеноматериалов, могут похвастаться замечательной репутацией в области безопасности на примерно 70–80 заводах в Северной Америке.

Что такое гибкий пенополиуретан?
Гибкий пенополиуретан (FPF), впервые разработанный в 1940-х годах, является предпочтительным амортизирующим материалом для широкого спектра применений. Практически везде, куда мы обращаемся: матрасы, сиденья и защитные панели в транспортных средствах и самолетах; в мягкой мебели жилого и коммерческого назначения; в подушках, обивке одежды, фильтрации воздуха и жидкостей, сиденьях в офисе / на рабочем месте, медицинских скобах и ограничителях; и под ковровым покрытием в наших домах.Он удобно удерживает, поддерживает и снимает давление для инвалидов-колясочников; позволяет протезам дышать; и обеспечивает среду для сбора и поглощения в больницах, лабораториях и испытательных инструментах. FPF защищает хрупкие предметы во время транспортировки и помогает чернилам течь в картриджах принтера. Список областей применения, казалось бы, бесконечен: только в Соединенных Штатах ежегодно производится более 1,6 миллиарда фунтов гибкой полиуретановой пены.

Исполнительный директор

PFA Боб Людека объяснил, что, как и «пластмассы», полиуретаны представляют собой широкую категорию со многими типами продуктов.Не все изделия из полиуретана и пенополиуретана одинаковы. Отличительной особенностью FPF является то, что продукты этой отрасли всегда отверждаются перед использованием, что исключает возможность воздействия на потребителей сырья, которое использовалось в процессе реактивного производства.

Это уникальное промышленное изделие создано путем объединения сырого TDI с водой и полиолом с образованием полимеров FPF. С помощью катализаторов и поверхностно-активных веществ в результате этой экзотермической химической реакции образуется жидкая смесь, которая быстро загустевает и расширяется, образуя гибкую ячеистую структуру, которая после отверждения становится гибкой полиуретановой пеной.

На сегодняшний день не существует реальных альтернатив TDI для производственного процесса. Для многих продуктов FPF использование заменителей изоцианатов придает значительные нежелательные физические характеристики. Ввиду отсутствия эффективных заменителей сырья отрасль FPF сосредоточилась на производстве пеноматериалов с использованием TDI без ущерба для здоровья своих сотрудников. Давайте посмотрим на несколько задействованных этапов управления безопасностью:

Оборудование производства, от поставки до вентиляции
Как упоминалось ранее, производство FPF, будь то процесс формования или непрерывный процесс плиты (блоки длиной 9-200 футов), потребляет почти все сырье TDI.Испытания показали, что на каждую метрическую тонну или 2200 фунтов произведенной пены после начальной реакции остается максимум 1,6 унции или 0,1 фунта TDI. Большая часть следового количества оставшегося TDI захватывается и обрабатывается как эмиссия стека. Оставшиеся следы ТДИ удаляются во время окончательного отверждения с помощью сложных систем вентиляции.

Что происходит с TDI на каждом этапе производственного процесса? Как и во многих отраслях, безопасность начинается с механики:

1) TDI прибывает на завод по производству FPF в железнодорожных цистернах или грузовиках для перевозки жидкостей.Его выгружают, часто используя замкнутые системы улавливания паров, в современные стальные резервуары для хранения. Резервуары оснащены индикаторами высокого уровня с автоматическими системами обнаружения и возможностью отключения, чтобы избежать любой возможности испарения, утечки или переполнения ТДИ.

2) TDI дозируется в смесительную камеру пенообразователя с помощью труб из нержавеющей стали с герметичными фитингами под давлением и в условиях контролируемого давления. В этой системе подачи без уплотнения используются специализированные насосы.Внутри насосов все вращающиеся компоненты герметизированы, а соединения герметизированы уплотнительными кольцами, устойчивыми к TDI. Для дополнительной защиты в насосах может использоваться вторичная защитная оболочка или они могут быть погружены в воду, которая быстро вступает в реакцию с ТДИ, превращаясь в доброкачественную мочевину.

3) Система с замкнутым трубопроводом, управляемая компьютером, вводит ТДИ в пенообразующую смесь, включая полиол, воду, катализаторы, поверхностно-активные вещества и часто улучшающие характеристики добавки. В туннеле разливочной линии вытяжные вентиляторы синхронизированы, чтобы предотвратить образование пены, если системы вентиляции не работают должным образом.Также имеются средства автоматического отключения для остановки подачи сырья в случае сбоя в работе линии разливки. Аварийные резервные генераторы могут использоваться для обеспечения аварийного питания конвейеров линии пены и вентиляции.

4) Растущий пеноблок транспортируется по туннелю длиной от 75 до 150 футов с помощью движущихся конвейерных лент. Современные туннели для пенопласта оборудованы вытяжными системами с отрицательным давлением. Давление направляет пары, которые могут содержать следовые количества ТДИ, вверх через высокую вентиляционную трубу, которая спроектирована таким образом, чтобы не дать непрореагировавшему ТДИ когда-либо достигать уровня земли.Пары TDI быстро растворяются внутри штабеля и вступают в реакцию с влажностью окружающей среды. Некоторые заводы также направляют воздух, забираемый из туннеля производственного помещения и вокруг блока растущей пены, через камеры с активированным углем, которые улавливают пары TDI для последующей надлежащей утилизации.

Человеческий интерфейс: обучение и защита рабочих
Рабочие производственных участков, которые находятся в непосредственной близости от TDI во время производственного процесса, составляют другую важную сторону уравнения безопасности.Возможность человеческой ошибки — и человеческих последствий — необходимо предвидеть на каждом этапе, уделяя особое внимание благополучию всех участников. Знания и подготовка являются ключевыми.

1) Если TDI прибывает по железной дороге, вагоны «обнаруживаются» в определенных местах разгрузки, обычно в пределах зоны локализации разливов, и включаются тормоза. Соблюдается подробный контрольный список разгрузки, который включает проверку товаросопроводительных документов по заказам и номерам автомобилей; подтверждение того, что приемные цистерны могут принять содержимое автомобиля; определение отсутствия доказательств взлома, повреждения или утечки; проверка того, что все передаточные и возвратные шланги чистые и предназначены для обслуживания TDI; и обеспечение того, чтобы все уплотнения были новыми и подходящими для обслуживания TDI.Операция по разгрузке проводится только специально обученным техником, который остается с железнодорожным вагоном и приемным резервуаром и контролирует их в течение всего периода транспортировки химикатов. Во время разгрузки имеются системы локализации разливов.

2) Если TDI прибывает на автоцистерне, водители должны быть проинформированы о требованиях доступа на место и ознакомлены с самим объектом. Они должны сопровождаться опытным оператором на объекте на протяжении всего процесса, так как TDI выгружается со дна автоцистерны с помощью герметичных насосов, которые предотвращают утечку паров.В конечном итоге руководитель завода или объекта несет ответственность за личную безопасность водителей и за любые выбросы в окружающую среду, которые могут возникнуть в результате небезопасного обращения, с которого начинается первый этап обучения.

3) В соответствии с требованиями Департамента транспорта автоцистерны и железнодорожные вагоны никогда не остаются без присмотра во время разгрузки. Также обязательно обучение разгрузочного персонала.

4) Во время процесса разгрузки и в производственных зонах, где могут быть потенциально опасные концентрации TDI, сотрудники должны использовать средства индивидуальной защиты, состоящие из респираторов, закрывающих лицо, и костюмов с полной химической стойкостью и перчаток.Должны быть доступны нейтрализующие растворы.

5) В качестве дополнительной меры предосторожности периодически проводится личный мониторинг рабочего места и проводятся периодические осмотры легких, чтобы убедиться, что у работников не развиваются хронические респираторные заболевания с течением времени.

6) Методы безопасного обращения с материалами регулярно подкрепляются обучением по технике безопасности, охватывающим все аспекты обращения с TDI, от предотвращения разливов до смягчения последствий наихудшего сценария, включая отработанные процедуры эвакуации.

Окончательные данные, подтверждающие чистый послужной список отрасли
Как отрасль оценивает эффективность своих мер безопасности? Сенсибилизация TDI — это респираторное заболевание, имеющее симптомы в рамках более широкой категории профессиональной астмы. Поскольку диагностика сенсибилизации к TDI может быть сложной задачей, PFA изучила отраслевую историю случаев более широкой и легко диагностируемой профессиональной астмы. Используя методы обследования, PFA разработала базу данных, в которой отмечается количество случаев профессиональной астмы, о которой сообщают сами и диагностированной с медицинской точки зрения, на предприятиях по производству пеноматериалов.База данных по профессиональной астме охватывает 24 года, с 1988 по 2011 годы.

Обследование предоставило исторические данные для более чем 1300 рабочих производственных участков на предприятиях, которые в совокупности производили более 90 процентов гибкого пенополиуретана в стране.

Объединенные результаты, представленные в научном плакате и статье под названием «Исследование заболеваемости профессиональной астмой среди заводов по производству гибких полиуретановых пенопластов», подтвердили, что случаи профессиональной астмы среди рабочих, занятых в производстве гибких пенополиуританов в Соединенных Штатах, были редкими.Случаи, о которых сообщают сами, представляли примерно 1 процент текущих производственных рабочих и максимум 2 процента рабочих в течение 24-летнего периода. Частота подтвержденных с медицинской точки зрения случаев была еще ниже: только шесть случаев профессиональной астмы были зарегистрированы среди ответивших растений в течение последнего периода исследования с 2008 по 2011 годы. Результаты становятся более убедительными по сравнению с 10-процентным уровнем заболеваемости астмой среди взрослого населения США в целом, по оценке Центров по контролю и профилактике заболеваний.

Благодаря тому, что во всей отрасли уделяется особое внимание безопасности на рабочем месте при приемке, хранении и транспортировке; Медицинский мониторинг и программы непрерывного обучения технике безопасности, рабочие в производстве гибких пенополиуретанов поддерживают гораздо более низкий уровень астмы, чем население в целом. Как сказал Люедека из PFA: «Это послужной список, которым мы очень гордимся, и каждый в этой отрасли запрограммирован на то, чтобы поддерживать его каждый день».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *