تولید پلی استایرن

ماده اولیه ساخت یونولیت / تولید پلی استایرن انبساطی

یکی از حجیم ترین پلیمرهای موجود در صنعت پلیمر یونولیت یا همان پلی استایرن انبساطی است که در صنایع مختلف از جمله ساختمان غذایی و بسته بندی مورد استفاده گسترده قرار می‌گیرد.

دلایل محبوبیت پلی استایرن

دلایل اصلی محبوبیت این مواد در صنایع مختلف همانطور که در مقاله های گذشته شرح داده شد، به طور خلاصه کم هزینه بودن شفافیت خواص مکانیکی خوب و سهولت رنگ‌آمیزی قابلیت فون شدن یا حجیم شدن یا انبساطی شدن و قابلیت فرآوری هست.
پلی استایرن تجاری به وسیله پلیمریزاسیون فله‌ای و سوسپانسیون با محلول اتیل بنزن استایرن سنتز می شود.
که متداولترین روش پلیمریزاسیون رادیکال های آزاد است که از پراکسید بنزوئیل به عنوان مواد اولیه و آغازگر استفاده می شود. با این حال می توان از مواد مواد آغازگر دیگری همچون ترکیبات اکسیداسیون و ترکیبات آزو نیز برای آغازگر عملیات پلیمریزاسیون استفاده کرد.
این واکنش گرمازا است. بنابراین باید مخلوط مونومر پلیمر خنک گردد. در مورد پلیمریزاسیون فله‌ای باید این توضیح را در نظر گرفته گرمازایی واکنش با استفاده از یک فرایند پلیمریزاسیون دو مرحله ای کنترل می شود. در مرحله اول استایرن در یک راکتور مخزن هم زده به اصطلاح پیش پلیمر سازی پلیمری میشود.
سپس مخلوط معلق پلیمر در مونومر به یک راکتور فیلم نازک لوله‌ای منتقل می‌شود و سپس پلی استایرن مواد اولیه یونولیت به صورت مذاب از راکتور خارج میشود و از طریق پمپ اکسترود پمپ می شود تا گرانول نهایی مورد نظر به شکل گلوله های ۲ تا ۵ میلیمتر تولید شود.
پلی استایرن و یونولیت تولید شده توسط پلیمرازیسیون انبوه یک ترموپلاستیک کاملاً شفاف استراتژیک و کاملاً کم هزینه است که به عنوان کریستال پلی استایرن هم شناخته می‌شود. کریستال پلی استایرن با دو روش محلول و تعلیغ می‌تواند تولید شود ولی در هر دو فرایند آن را می‌توان به صورت دستی یا کانتینیوس انجام داد. در شرایطی که فرایند پلیمریزاسیون استایرن در یک حلال مناسب مانند اتیل بنزن حل می‌شود که کنترل دما را بسیار آسان‌تر می‌کند. با این وجود استفاده از حلال مناسب به دلیل وجود ناخالصی بالاتر وزن مولکولی را کاهش می‌دهد و در نتیجه ای پی اس شفاف تری به دست می‌آید. فرآیند تعلیغ هم در پلیمریزاسیون هم متداول است به ویژه در مورد پلی استایرن قابل انبساط که حاوی ۵ تا ۱۰ درصد لاستیک بوتادین است و همچنین پلی استایرن مقاوم در برابر ضربه یا hips.

پلیمرازسیون حرارتی

پلی استایرن یا مواد اولیه یونولیت یکی از معدود مونومرهای وینیل است که در دمای متوسط و بدون آغازگرهای رادیکال می‌توان آن را پلیمری کرد. این فرآیند به عنوان پلیمرازسیون حرارتی خود به خود شناخته می شود و بیش از نیم قرن به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است.
با این حال تا همین اواخر در مورد سازوکار ذکر شده هیچ اتفاق نظری وجود نداشته و دلیل این پدیده مشخص نگردیده است. در هر حال گرانول های تولید شده در واحد پلیمریزاسیون آغشته به گاز پنتان می‌شود. این گاز طبیعی که مانند گازهای دیگر مثل متان بوتان و پروپان کاملاً اشتعال زا هست به عنوان عامل فضا در فرایند اکسپنشن یا انبساط مورد استفاده قرار می گیرد. گرانول های تولید شده در فرایند پلیمریزاسیون در ابعاد ۲ تا ۵ میلیمتر تولید می‌شود و یک عدم همگن بودن در اندازه به وجود می‌آورند.

گرید بندی

در این بخش سرندهای صنعتی استفاده می شوند و به وسیله آنها گرید بندی های متفاوت ایجاد می‌شود. مثلاً وقتی کارخانه نوع مواد را ۱۰۰ یا ۲۰۰ یا ۳۰۰ اعلام می‌کند، منظور همان یک دو یا سه میلی‌متر بودن گرانولها است و بعد از آن را با ۱۰۰۰ ۲۰۰۰ ۳۰۰۰ نیز اعلام می‌کند. پلی استایرن تولید شده در این فرایند هنوز اشتعال زاست و برای استفاده در صنایع ساختمان استاندارد و مناسب نیست. در این مرحله واحد پتروشیمی با استفاده از افزودنی های خاص اشتعال زایی آن را تا ۸۰ درصد کاهش می دهند و در این مرحله مواد و تولیدی با اضافه شدن حرف انگلیسی f که مخفف flameless هست از گرید اشتغالزا جدا شده و به صورت جداگانه سورت و بسته بندی می شوند.
نتیجه حاصل در واحد بسته بندی در جنبو های ۱۰۰۰ کیلویی ویا گونی های مقوایی ۲۵ کیلویی بسته بندی میشود و پس از اتصال برچسب متناسب با گرید و علامت کندسوز بودن در انبار های پتروشیمی انبار میشود.

نکات نگهداری

همینطور که قبلا اشاره شد بدلیل اشتعالزایی فوقالعاده گاز پنتان ملاحظات فرآوانی جهت نگهداری مواد اولیه در انبار ها وجود دارد.
مواد اولیه تولید شده بدلیل تبخیر تدریجی گاز پنتان و فرار بودن آن در مدت زمان محدودی میتواند در انبار نگهداری شود. بطور سر انگشتی بهترین زمان استفاده از آن جهت قالب گیری و مرحله انبساط ۲ هفته پس از تولید میباشد و پس از این زمان میزان تبخیر پنتان زیاد شده و انبساط یونولیت در قالب دشوارتر میشود و در نتیجه کیفیت و مقاومت فشاری بلوک ها و قطعات تولید شده و قابلیت های فیزیکی محصول نهایی پایین می آید.


در مقاله بعدی مراحل مختلف انبساط و قالبگیری یونولیت مورد بررسی قرار خواهد گرفت.