روش تولید فوم پلی استایرن

برای داشتن فوم یکدست، لازم است روش تولید فوم پلی استایرن به خوبی رعایت شود. برای این منظور ریخته‌گری در داخل قالب به صورت یکنواخت انجام شود. در این شرایط، ابتدا گازهای تولید شده در سیستم مایع حل می‌شوند، و زمانی که به حد اشباع می‌رسند، هسته‌های اولیه را شکل می‌دهند.

پس از این مرحله، فرآیند بلند شدن فوم آغاز می‌شود. با ادامه فرآیند تولید گاز، انتقال مولکول‌های گاز تولید شده از حالت مایع به داخل سلول‌های ایجاد شده رخ می‌دهد. هرچه اندازه سلول‌ها کوچکتر باشد، فشار درون آنها بیشتر است.

این موضوع باعث ناپایداری سلول‌های کوچکتر و ادغام آنها در سلول‌های بزرگتر مجاور می‌شود. در ادامه بیشتر با روش تولید فوم پلی استایرن آشنا خواهیم شد.

مراحل و روش تولید فوم پلی استایرن

تولید فوم پلی استایرن منبسط شده از سه مرحله تشکیل شده است که در زیر به آن ها اشاره شده است:

• مرحله اول: دانه‌های پلی استایرن حاوی عامل پف زا به یک تانک عمودی با همزن و ورودی بخار منتقل می‌شوند. این مرحله به نام پیش انبساط (Pre-expansion) شناخته می‌شود و در آن، دانسیته نهایی فوم مشخص می‌شود.
• مرحله دوم: حجم دانه‌های منبسط شده یا پوف اولیه حجم تا 40 برابر حجم قبل از انبساط افزایش می‌یابد. این دانه‌ها به مدت چندین ساعت در شرایط باز در ظروف نگه‌داری می‌شوند تا خلاء ایجاد شده در داخل آن‌ها با جو به تعادل برسد.
• مرحله سوم: پس از مرحله دوم یا ثبات فشار، دانه‌های پف شده اولیه به داخل یک قالب بسته ریخته می‌شوند و مجدداً تحت حرارت بخار قرار می‌گیرند. در این مرحله، دانه‌های پف شده اولیه با یکدیگر تداخل می‌کنند و یک قطعه یکپارچه به شکل قالب ایجاد می‌کنند.

بیشتر بدانید: مراحل نصب ساندویچ پانل XPS

مرحله پیش انبساط فوم پلی استایرن چیست؟

پلی استایرن انبساطی در ابتدا دارای دانسیته حدود 3 پوند بر فوت مکعب است. در روش تولید فوم پلی استایرن، پیش انبساط این مواد خام در یک تجهیزات پیش منبسط‌کننده قرار می‌گیرد که به ورودی بخار کنترل شده، ورودی هوا، همزن، و سیستم خوراک‌دهی اتوماتیک مجهز است.

با کنترل سرعت خوراک‌دهی مواد اولیه، جریان هوا و بخار، سرعت دور همزن، دانه‌های پلی استایرن در دمای 90 درجه سانتیگراد، که بالاتر از نقطه جوش عامل پف زا قرار دارد، نرم می‌شوند.

فشار بخار درونی نیز افزایش می‌یابد و این دو پدیده به همراه، انبساط دانه‌ها و دستیابی به دانسیته مورد نیاز را فراهم می‌کند. میزان حداقل دانسیته حاصل بستگی به نوع محصول دارد و به عواملی نظیر اندازه ابتدایی دانه‌ها، محتوای عامل پف زا، و حضور یا عدم حضور افزودنی‌ها بستگی دارد.

انواع روش پیش انبساط فوم پلی استایرن

در روش تولید فوم پلی استایرن، دو کار متفاوت را می توان برای پیش انبساط انجام داد؛ این مرحله می‌تواند به صورت مداوم (continuous) یا گام به گام (batch) انجام شود.

در پیش منبسط‌کننده‌های مداوم، دانه‌های پلی استایرن انبساطی به صورت پیوسته از پایین پیش منبسط‌کننده وارد شده و دانه‌های منبسط شده (پف شده اولیه) از بالای آن خارج می‌شوند.

در روش گام به گام، دانه‌های پلی استایرن انبساطی از پیش وزن‌دار شده و از بالای پیش منبسط‌کننده وارد شده، و پس از انبساط از پایین آن خارج می‌شوند.

مرحله پایدار سازی فوم پلی استایرن

پوف‌های خارج شده از پیش منبسط‌کننده و خشک‌کن، با استفاده از یک سیستم بستر سیال، وارد ظروف پلاستیکی بزرگ می‌شوند تا به دمای معمولی برسند.

این مرحله از روش تولید فوم پلی استایرن ممکن است سه تا چهار روز (بسته به دانسیته، دمای اتاق، و جریان هوا) طول بکشد و طی آن تراکم عامل پفزای باقی‌مانده و بخار آب اطراف دانه‌ها رخ می‌دهد.

این فرآیند پایدارسازی ممکن است با نفوذ هوا به داخل دانه‌ها همراه شود تا تعادل فشار در دو طرف دانه حفظ شود. این مرحله پایدارسازی یا بلوغ، امکان خارج کردن آب جذب شده به داخل یا سطح دانه‌ها که برای فرآیند قالب‌گیری مضر است، را فراهم می‌کند.

همچنین، برای کاربردهایی با دانسیته بالا، این مرحله بلوغ اجازه می‌دهد تا مقدار اضافی عامل پف زا از دانه‌ها خارج شود.

مرحله قالبگیری فوم پلی استایرن

مرحلۀ پایانی از روش تولید فوم پلی استایرن به قالب بندی اختصاص دارد. ساختار قالب‌ها عمدتاً با توجه به کاربرد و نوع فوم تولیدی مشخص می‌شود.

با توجه به شرایط تولید مواد ساختمانی، ممکن است این قالب ها از فولاد گالوانیزه یا معمولی، آلومینیوم، و حتی چوب استفاده شود. قالب‌های بلوکی عمدتاً ابعادی در حدود 1 تا 1.25 متر ارتفاع، 0.5 تا 1.25 متر عرض و 6 تا 8 متر طول دارند.

دیواره‌های آن‌ها که در تماس با دانه‌های منبسط شونده هستند، باید دارای پوشش تفلون یا استنلس استیل باشند. این دیواره‌ها دارای تعداد زیادی سوراخ ریز با قطر کمتر از یک میلیمتر هستند که امکان ورود بخار به داخل قالب و خروج هوا از داخل قالب را فراهم می‌کنند.

بیشتر بدانید: فوم پلی استایرن اکسترود شده (XPS) چیست؟

در این مطلب به روش تولید فوم پلی استایرن پرداخته شد؛ همانطور که دیدیم تولید این فوم ها دارای سه مرحله پیش انبساط، تعادل فشار و قالبگیری است.