Tvárný proces polystyrenu: EPS a XPS, výroba, vlastnosti a aplikace

portalcenter.cl

Polystyren, ať už ve formě expandovaného (EPS) nebo extrudovaného (XPS), je klíčovým materiálem v mnoha odvětvích, zejména ve stavebnictví pro své vynikající izolační vlastnosti. Process výroby polystyrenu je moderní a přesně řízený postup, při kterém se z pevného polystyrenového granulátu vytváří lehký, objemný a výborně tepelně izolační materiál. Podívejme se na jednotlivé fáze výroby podrobněji.

Suroviny a jejich role

Základní surovinou pro výrobu pěnového polystyrenu je zpěňovatelný polystyren ve formě perlí, obsahujících 5-7 % pentanu jako nadouvadla. Tyto perle se vyrábějí suspenzní polymerací monomeru styrenu a jsou dodávány výrobcům pěnového polystyrenu v několika frakcích od 0,3 do 2,8 mm v závislosti na konkrétní aplikaci. Styren i pentan používané při výrobě pěnového polystyrenu jsou látky běžně se vyskytující v přírodě. Jako nadouvadlo se používá pentan patřící mezi lehké uhlovodíky, které kromě jiného vznikají ve velkém množství například v zemědělství při rozkladu rostlinného materiálu působením mikroorganismů. Obě tyto látky se pro průmyslové využití vyrábějí z ropy.

Proces výroby pěnového polystyrenu (EPS / AIRPOP)

Výroba pěnového polystyrenu probíhá ve třech hlavních stupních: předpěnění, meziuskladnění (zrání) a výroba tvarovek nebo bloků.

1. Předpěnění Zpěňovatelný polystyren se předpěňuje působením syté vodní páry v předpěňovačích. Surovina se zahřívá ve speciálních strojích zvaných preexpandéry párou při teplotách 80-100 °C. Během tohoto procesu zvětší perle svůj objem na dvaceti až padesáti násobek původního objemu a uvnitř každé perle vznikne buněčná struktura. Hustota materiálu klesá z přibližně 630 kg/m3 na hodnoty mezi 10 a 35 kg/m3. V základním polymeru se působením přehřáté vodní páry v předpěňovacím zařízení iniciuje napěnění nadouvadla, které způsobí zvětšení objemu kuliček základního polymeru o 20 až 50 % oproti jejich původnímu objemu. Výsledná sypná hmotnost je dána teplotou páry a dobou jejího působení na perle. Tato sypná hmotnost musí být stejná jako požadovaná objemová hmotnost vyráběného EPS.
2. Meziuskladnění (Zrání) Proces meziuskladnění probíhá v provzdušňovaných silech. Perličky z předpěňovače se přemístí do zrajících zásobníků vyrobených z perforované tkaniny. V čerstvě vypěněných perlích se během chlazení vytvoří podtlak, způsobující vysokou citlivost perlí na mechanické poškození a znemožňující jejich bezprostřední další zpracování. Difuzí vzduchu do buněk perlí se podtlak vyrovnává, perle získávají větší mechanickou pružnost a zlepšuje se jejich další zpracovatelnost. Perle se současně i suší. V zásobnících se struktura kuliček stabilizuje a zpevňuje. Doba zrání závisí na množství sypké hmoty a druhu zpracovávané suroviny.
3. Výroba tvarovek nebo bloků Předpěněné a vyzrálé perle mohou být různými způsoby zpracovány na konečné výrobky. Nejčastěji používaný postup zpracování je výroba bloků a řezání na desky nebo obalů ve formě tvarovek. Výroba bloků: Pomocí pneumatické dopravy se perle dopravují do blokové formy, kde se působením páry a tlaku po určitou dobu „svařují“ do tvaru formy - bloku. Dutina blokové formy ve tvaru kvádru s parními tryskami ve stěnách se zcela vyplní předpěněnými perlemi a vystaví se opět působení syté vodní páry. Perle změknou a působením pentanu a vzduchu v buňkách dále expandují. V uzavřeném prostoru formy se vzájemně svaří a vytvoří kompaktní blok. Po relativně krátké době na ochlazení jsou bloky vyjmuty z formy a uskladněny před dalším zpracováním. Potom jsou řezány teplým, nebo studeným drátem na desky. Před vlastním rozřezáním bloků na desky je třeba nechat tyto bloky potřebný čas odležet, aby uvnitř horký blok vychladl a jednotlivé perle nabyly konečné pevnosti. Bloky jsou po vyzrání rozřezány teplým odporovým drátem na desky a následně expedovány. Výroba tvarovek: Při této technologii se používá shodný princip jako při výrobě bloků, dutina ale má tvar konečného výrobku. Pokud se takto vyrábějí desky, mohou mít složité zámky, povrch desky může být opatřen rastrem nebo výstupky pro uložení otopného potrubí pro podlahové topení a podobně.

Výroba extrudovaného polystyrenu (XPS)

Extrudovaný polystyren se vyrábí smícháním polystyrenových pelet s různými přísadami, které je zkapalní. Do směsi se vstříkne vyfukovací činidlo, které vytvoří plynové bubliny. Extrudovaný polystyren je o něco hustší, a proto je v tlaku o něco pevnější než pěnový polystyren, má však nižší tepelnou vodivost.

Vlastnosti a využití EPS a XPS

Pěnový polystyren (EPS / AIRPOP) je univerzální materiál s pestrou škálou možností využití. Jde vlastně o obalený vzduch, který tvoří 98 % objemu polystyrenu. Z tohoto důvodu se polystyren v Evropě začíná označovat jako AIRPOP.

• Klíčové vlastnosti: odolnost proti stlačení, odolnost proti vlhkosti, pevnost a trvanlivost, tepelná a zvuková izolace, nízká hmotnost, tvarová přizpůsobivost, hygienická a ekologická nezávadnost, recyklovatelnost, cenová dostupnost.
• Využití: fasádní a střešní izolace, podlahové zateplení, speciální zakládací desky, spádové kliny či zvukově izolační prvky; jako surovina pro modely, formy pro odlévání kovů a další výrobky; obaly a ochranné tvarovky.
• Recyklace: odřezky a stavební nebo obalový EPS lze nadrtit a vracet do výroby nových EPS produktů; rozdrvené odřezky lze přidávat do nových výrobků.

Hlavní výrobci a český kontext

Naše společnost patří k předním výrobcům forem na zpracování pěnových plastů v České republice. LONGWELL, s více než 20 lety zkušeností, je jedním z největších výrobců a dodavatelů výrobců tvarovacích strojů z polystyrenu v Číně. Formy z nástrojárny OK-FORM se používají při zpracování pěnových plastů za účelem výroby obalů, technických dílů a stavebních tvarovek. Koncoví zákazníci jsou většinou nadnárodní korporace globálního významu.

Technické detaily strojů a jejich parametry

Základní informace o strojích a jejich parametrech zahrnují modely, suroviny, automatizaci, certifikace, rozložení, exportní trhy, rozměry formy, výkon, spotřebu páry, tlak, kapacitu vakuové pumpy, dobu cyklu a další. Například lisy pro EPS mají různé modely s rozměry formy a různými výkonnostními parametry, ovládání PLC a dotykovou obrazovkou, systém vakuového chlazení a více režimů provozu.

Vakuové formování a další související technologie

Vakuové formování je běžnou součástí elektronické i plastové výroby. FormBox a související zařízení umožňují malé série přípravků, krytů, madel a dalších dílů. Proces zahrnuje přípravu formy na 3D CNC frézce nebo 3D tiskárně, zahřátí fólie a následné vakuové tvarování. Celá operace trvá zpravidla 3-5 minut. Materiály pro vakuové formování jsou termoplasty jako ABS, HIPS, PETG, PS a další. HIPS je častým jednorázovým materiálem pro potravinářství a jednoduché tvary.

Tabulková shrnutí vlastností

Typ	Hustota	Izolace	Využití	Ekologie
EPS	10-35 kg/m3	vynikající tepelná i zvuková izolace	stavebnictví, obaly, tvarovky
XPS	vyšší než EPS	vysoká izolace, lepší vlhkost	střešní izolace, ztracené bednění

Polystyren je všestranný plastový materiál; každý typ má jedinečné vlastnosti, díky nimž je vhodný pro specifické aplikace, od pevného GPPS přes pěnovou izolaci EPS a XPS až po odolnost proti nárazu HIPS a ABS. Volba typu závisí na požadavcích konkrétní aplikace.

tags: #tvareci #forma #polystyren