تولید فوم پلی استایرن
تولید فوم پلی استایرن شامل چندین مرحله برای اطمینان از کیفیت و ویژگی‌های مطلوب آن می‌باشد. اولین مرحله پلیمریزاسیون مونومرهای استایرن برای تشکیل دانه‌های پلی استایرن است. این فرآیند معمولاً شامل استفاده از یک کاتالیزور است که واکنش را آغاز می‌کند و امکان تشکیل زنجیره‌های بلند مولکول‌های پلی استایرن را فراهم می‌کند. هنگامی که دانه‌های پلی استایرن تشکیل شدند، از طریق فرآیندی به نام بخار یا انبساط شیمیایی، منبسط می‌شوند. در انبساط بخار، دانه‌ها در معرض بخار پرفشار قرار گرفته و در اثر گرما و فشار باعث نرم شدن و انبساط سریع آن‌ها می‌شود.
از طرفی دیگر، انبساط شیمیایی شامل افزودن یک عامل دمنده به مهره‌ها است که هنگام گرم شدن، گاز آزاد می‌کند و در نتیجه انبساط آن‌ها را به همراه دارد. پس از انبساط، مهره‌های پلی استایرن منبسط شده (EPS) را می‌توان با استفاده از قالب‌ها یا با اعمال فشار و حرارت به اشکال مختلف قالب‌گیری کرد و بسته به کاربرد در انواع مختلفی همچون مواد بسته بندی و یا ساندویچ پنل‌ها تولید و عرضه می‌شوند. برای افزایش بیشتر خواص پلی استایرن، مواد افزودنی مانند بازدارنده شعله را می‌توان در حین تولید به فوم پلی استایرن اضافه کرد. این افزودنی‌ها به بهبود قابلیت‌های مقاومت در برابر آتش کمک می‌کنند.
انواع فوم پلی استایرن
پلی استایرن معمولی (GPPS)
پلی استایرن معمولی (GPPS) یک ماده ترموپلاستیک همه کاره و پرکاربرد است. یک پلیمر شفاف، سفت و شکننده است که شفافیت عالی و مقاومت بالایی در برابر ضربه از خود نشان می‌دهد. GPPS از مونومرهای استایرن از طریق فرآیندی به نام پلیمریزاسیون تشکیل می‌شود. یکی از ویژگی‌های کلیدی پلی استایرن معمولی توانایی آن در قالب‌گیری آسان و اشکال مختلف است.
از مواد بسته بندی گرفته تا کالاهای مصرفی همچون کارد و چنگال یکبار مصرف، جعبه سی دی، بسته بندی لوازم آرایشی و اجزای عایق الکتریکی از پلی استایرن معمولی استفاده می‌شود. این فوم علاوه بر خواص فیزیکی، مقاومت شیمیایی و پایداری ابعادی خوبی دارد.
پلی استایرن مقاوم (HIPS)
فوم پلی استایرن مقاوم که معمولاً با نام HIPS (پلی استایرن با ضربه بالا) شناخته می‌شود. این ماده در صنایع مختلف کاربرد دارد و به دلیل مقاومت استثنایی خود در برابر ضربه از محبوبیت بسیاری برخوردار است. اغلب در صنعت ساخت و ساز برای تولید ساندویچ پنل سقفی استفاده می‌شود. علاوه بر این، فوم HIPS، مقاومت شیمیایی خوبی از خود نشان داده و آن را به انتخابی ارجح در صنعت خودروسازی برای قطعاتی که با روغن‌ها، سوخت‌ها و سایر مواد شیمیایی در تماس هستند تبدیل می‌کند.
پلی استایرن انبساطی یا همان یونولیت (EPS)
فوم پلی استایرن انبساطی که معمولاً به عنوان فوم EPS شناخته می‌شود، یک ماده همه کاره و پرکاربرد در صنایع مختلف است. فوم EPS طی یک فرآیند دو مرحله‌ای تولید می‌شود. در مرحله اول، دانه‌های ریز پلی استایرن با استفاده از بخار منبسط می‌شوند و منجر به ساختار سلولی مشخص می‌شود. در مرحله دوم، فوم قالب‌گیری شده سرد شده و به شکل‌ها و اندازه‌های دلخواه بریده می‌شود.
ساختار سلول بسته این نوع فوم پلی استایرن، حفره‌های هوا را در داخل ماده به دام می‌اندازد و انتقال حرارت را از طریق رسانش و همرفت کاهش می‌دهد. این امر سبب می‌شود تا در تولید ساندویچ پنل EPS جهت پوشش دیوار و سقف انواع سازه‌ها کاربرد وسیعی داشته باشد. انتقاداتی روبرو شده است. تجزیه پذیر نیست و صدها سال طول می کشد تا در محل های دفن زباله تجزیه شود.
امروزه تلاش‌هایی برای بازیافت فوم EPS از طریق برنامه‌های بازیافت تخصصی انجام می‌شود تا ردپای محیطی آن به حداقل برسد. به طور کلی، فوم پلی استایرن قابل انبساط طیف وسیعی از مزایای از جمله خواص بالشتکی، استحکام بالا نسبت به وزن کم و تطبیق پذیری در صنایع مختلف را ارائه می‌دهد.
پلی استایرن اکسترود شده (XPS)
فوم پلی استایرن اکسترود شده (XPS) یک ماده همه کاره و پرکاربرد در صنایع مختلف است. خواص منحصر به فرد آن، آن را به گزینه‌ای مقرون به‌صرفه جهت، بسته بندی و کاربردهای ساختمانی تبدیل می‌کند. فوم XPS از طریق فرآیندی به نام اکستروژن تولید می‌شود، جایی که گلوله‌های پلی استایرن ذوب می‌شوند و سپس از طریق قالب، یک صفحه فوم پیوسته تشکیل می‌دهند. این روش ساخت به XPS ساختار سلول بسته مشخصه خود را می‌دهد که خواص عالی دارد.
یکی از مزایای کلیدی XPS مقاومت فشاری بالای آن است که آن را برای کاربردهای باربر در ساخت و ساز مناسب می‌کند. همچنین جذب آب پایینی داشته و دوام طولانی مدت را حتی در محیط‌های مرطوب تضمین می‌کند. علاوه بر قابلیت‌های ذکر شده، ساندویچ پانل XPS سبک وزن و در عین حال سفت و سخت است که سبب راحتی نصب این مصالح پیش ساخته می‌شود.
کاربرد انواع پلی استایرن
- تولید ظروف یکبار مصرف
- وسایل الکترونیکی
- پلی استایرن مقاوم، در برابر ضربه مقاوم است، به همین علت در ساخت ظروف و بدنه‌ی لوازم خانگی به کار می‌رود.
- از این پلیمر برای تولید لوازم ورزشی، اسباب بازی، وسایل خانگی و… استفاده می‌شود.
- انواع ساندویچ پانل
مزایای فوم پلی استایرن
ویژگی‌های پلی استایرن در خصوصیات فیزیکی-مکانیکی و بصری-حرارتی آن خلاصه می‌شود.
مزایای فیزیکی- مکانیکی فوم پلی استایرن
- مقاومت
- استحکام کششی
- مدول ها
- استحکام ضربه
- استحکام فشاری
- چگالی پلی استایرن از ۱۰ تا ۵۰ کیلوگرم بر مترمکعب متغیر است.
- پلی استایرن پرنشده، ساختاری بی نظم و ظاهری شیشه‌ای و درخشان دارد.
- خواص فیزیکی این ماده از وجود پیوندهای ضعیف واندروالس میان زنجیره‌ای پلیمر، نشات می‌گیرد.
- اشکال کریستالی این پلیمر استحکام ضربه‌ای کمی دارند.
- خواص مکانیکی این پلیمرها در مقابل نور تحت تاثیر قرار گرفته و به علت اکسیداسیون نوری تخریب می‌شوند.
ویژگی‌های بصری – حرارتی
- پلی استایرن‌های (GPPS)شفاف هستند؛ که در بازار ایران با نام تجاری کریستال شناخته می‌شوند.
- نوع مقاوم این ماده (HIPS) مات می‌باشد اما ظاهری براق دارد که میزان براق بودن با درصد بازتاب نور از سطح پلیمر، اندازه‌گیری می‌شود.
- این پلیمر با افزایش دما بدون تغییر شیمیایی، ذوب می‌شود. فوم پلی استایرن در دمای معمولی جامد یا شیشه‌ای است و با افزایش دما به حالت مایع در آمده و جاری می‌شود که برای قالب‌گیری یا اکستروژن است.
معایب فوم پلی استایرن
در حالی که فوم پلی استایرن دارای مزایای بی‌شماری از نظر عملکرد و مقرون به صرفه بودن است؛ اما به دلیل ماهیت غیرقابل تجزیه زیست محیطی، چالش‌های زیست محیطی را نیز به همراه دارد. روش‌های دفع مناسب مانند بازیافت یا مدیریت پسماند باید برای به حداقل رساندن تأثیر آن بر اکوسیستم‌ها اجرا شود. در نتیجه، درک چگونگی تولید فوم پلی استایرن بینش‌های ارزشمندی را در مورد کاربردهای آن و جایگزین‌های بالقوه برای راه‌حل‌های بسته بندی پایدار، در دنیایی که به طور فزاینده‌ای نسبت به محیط زیست آگاه است، ارائه می‌دهد.
ساندویچ پانل پلی استایرن
ساندویچ پانل پلی استایرن پس از پانل پلی اورتان از جمله محبوب‌ترین پانل‌های ساندویچی در صنعت ساخت و ساز شناخته می‌شود که به دلیل مزایای منحصر به‌فرد فوم پلی استایرن در کاربردهای بسیاری مورد استفاده قرار می‌گیرد. پانل پلی استایرن تشکیل شده از یک لایه فوم درونی پلی استایرن انبساطی و یا XPS است که توسط دو لایه ورق فلزی اعم از: آلوزینک، آلومینیوم و گالوانیزه محصور شده است.
