Получение пенополистирола прессовым и беспрессовым методом
Производство пенополистирола (ППС) осуществляется тремя методами: прессовым, беспрессовым и экструзионным. Более широкое применение находят беспрессовый и экструзионный методы. Изготавливают блоки и плиты, пленки и листы, изделия разнообразной формы и трехслойные конструкции.
Прессовый метод. Технологический процесс состоит из трех стадий: смешение эмульсионного ПС с газообразователем, прессование композиции, вспенивание заготовки. 100 ч.(масс.) порошкообразного эмульсионного ПС и 2—5 ч.(масс.) газообразователя (азодиизобутиронитрила, карбоната аммония) смешивают в шаровой мельнице, снабженной рубашкой для охлаждения, в течение 12—24 ч до получения однородной смеси. Готовую композицию закладывают в герметичную пресс-форму пресса и нагревают при 120—145°С под давлением 8—12 МПа в течение 1,5—2 мин (на 1 мм толщины заготовки). При указанных условиях частицы порошка сплавляются в монолитную массу, а газообразователь выделяет газ (азот, углекислый газ), который растворяется в массе полимера. После охлаждения пресс-формы до 25—35°С заготовку вынимают и нагревают в обогреваемых камерах при 95—100°С в течение 90—120 мин. При этом ПС размягчается и происходит равномерное вспенивание заготовки до размеров изделия.
Беспрессовый метод. Технологический процесс производства ППС осуществляют периодическим или непрерывным способом. Он состоит из трех стадий: предварительное вспенивание гранул, хранение гранул и окончательное вспенивание гранул с оформлением изделия. Предварительное вспенивание гранул, полученных суспензионным методом и содержащих в качестве вспенивающего агента изопентан, осуществляется на специальных установках производительностью 50—400 кг/ч. Вначале гранулы нагревают острым паром (100°С) в течение 2—8 мин. При этом происходит их частичное расширение. Затем гранулы выдерживают на воздухе при 20—25°С в течение 5—24 ч. За это время из образовавшихся ячеек удаляется проникший пар, который замещается воздухом. Окончательное вспенивание гранул, помещенных в формы с перфорированными стенками, осуществляется с помощью пара давлением 0,06—0,12 МПа при температуре 107—110°С. Вслед за вспениванием, сопровождающимся сплавлением расширенных гранул, проводится охлаждение изделия в форме до 20— 40°С в течение 30—40 мин, после чего
изделие вынимают из формы. Если изделия представляют собой блоки, то они могут быть нарезаны на пластины и листы.
Экструзионный метод. Пленки и листы из ППС шириной 400—2100 мм, толщиной 0,1—4 мм и поверхностной плотностью 60—300 г/м2 производятся непрерывным методом как экструзией специально приготовленных гранул ПС на установках производительностью 30—50 кг/ч,
так и экструзией ПС с введением в расплав полимера вспенивающих агентов на установках производительностью свыше 100 кг/ч. ПС или смесь ПС с 20—50% УПС в необогреваемых барабанных или скоростных турбинных смесителях смешиваются с остальными компонентами, %:
| Порофор | 5—7 | |
| Бикарбонат натрия | 0,2—0,3 | |
| Лимонная кислота | 0,2—0,3 | |
| Парафин | 0,2 | |
| Концентрат красителя |
Смесь экструдируют с получением гранул или перерабатывают в виде порошка. Гранулы перерабатываются в рукавные пленки на установках, состоящих из экструдера, раздувочного, тянущего и намоточного устройств. Пленка из ПС дополнительно подвергается двухосной ориентации для упрочнения, а пленки из смесей ПС с УПС могут быть подвергнуты дополнительному вспениванию в термостатируемой водяной ванне или обогреваемом канале. В первой части экструдера при 200—240°С получают гомогенный расплав, содержащий вспениватель, а во второй части расплав быстро охлаждают до минимально допустимой температуры экструзии (130—140°С).
Вспенивание начинается на расстоянии нескольких миллиметров после выхода расплава из кольцевой головки экструдера. При этом рукав изнутри раздувается воздухом (степень раздува от 1:2 до 1:6). Затем пленка разрезается ножом вдоль по образующей и наматывается на барабаны.
Вспенивающие агенты (пентан, фреоны) в расплав полимера, уже содержащего все необходимые компоненты, вводятся в экструдер под давлением 10—20 МПа. Применяют двухчервячные экструдеры или два экструдера с последовательным (тандемным) расположением. В первом экструдере происходит гомогенизация массы со вспенивающим агентом, а во втором — охлаждение расплава до температуры экструзии и оформление пленки.