مراحل تولید یونولیت
اگرچه یونولیت اولین بار در سال ۱۸۳۹ کشف شد اما تولید انبوه آن در سال ۱۹۵۹ توسط کمپانی آلمانی کوپر انجام شد و باعث شد که انقلاب بزرگی در صنایع مختلف از جمله ساختمانسازی و بستهبندی ایجاد کند. تولید یونولیت میتواند به دو شیوه دستی و اتوماتیک انجام شود. در روش دستی ابتدا دانههای کوچک فوم استایرن در دیگهای بخار منبسط میشوند و سپس خشک شده و به دستگاه بلوکر انتقال داده میشوند تا عملیات فشردهسازی بر روی آنها انجام شود و به بلوکهای یونولیت تبدیل شوند. در روش اتوماتیک تمامی این مراحل توسط تجهیزات و دستگاههای مدرن انجام میشود و میزان خطای کمتری دارد. به صورت کلی مراحل ساخت یونولیت شامل ۳ مرحله اصلی پیش انبساط، تثبیت و شکلدهی تولید است.
مراحل تولید یونولیت
کلیه مراحل تولید یونولیت به وسیله دستگاه ها و تجهیزات پیشرفته و مدرن انجام می گیرد. ساخت یونولیت به دو صورت دستی و اتوماتیک قابل انجام است.
در روش دستی، ابتدا ذرات ریز فوم استایرن را در دیگ منبسط کرده، سپس خشک کرده و به بلوکر منتقل میکنند و روی آنها فشرده میشود و به بلوکهای یکپارچه تبدیل میشوند.
در روش اتوماتیک تمامی این مراحل توسط ماشین آلات و تجهیزات مدرن انجام می شود که ضریب خطا کمتر است. به طور کلی مراحل تولید یونولیت از 3 مرحله اصلی پیش انبساط، تثبیت و فرم دهی تشکیل شده است.
تولید یونولیت و ویژگی های آن
در این بخش مطلب مراحل تولید یونولیت بهتر است با ویژگی های آن نیز آشنا شوید. یونولیت به عنوان یک ماده سلول بسته تولید می شود و آب را به راحتی جذب نمی کند.
شما عزیزان می توانید برای کسب اطلاعات بیشتر درباره یونولیت سقفی با ما همراه باشید.
یونولیت همچنین در برابر رطوبت مقاوم است و برای نگهداری محصولات در دماهای پایین ایده آل است. همچنین به دلیل مقاومت در برابر رطوبت، این ماده دارای بالاترین استانداردهای بهداشتی می باشد.
این ویژگی آن را برای استفاده در کشتی های ماهیگیری و کشتی های دریایی مناسب می کند. این محصول دارای رسانایی حرارتی کمی کاهش یافته است اما شکل، اندازه، ساختار و ظاهر فیزیکی خود را حفظ می کند.
تقریباً در هر شکل و اندازه ای شاهد تولید یونولیت هستیم و یا در صورت نیاز با توجه به هر نوع کاربرد، برش و شکل دهی آسانی دارند.
آشنایی با یونولیت و نحوه ساخت آن
یونولیت به عنوان یک پلیمر با وزن مولکولی بالا به شمار می آید که از مونومر استایرن تشکیل شده و منجر به تولید یونولیت می شود.
این ماده سخت، بادوام و بسیار شفاف است و مقاومت شیمیایی خوبی دارد. می توان آن را به راحتی با قالب گیری تزریقی، اکستروژن یا ترموفرمینگ پردازش کرد.
در این مقاله به نحوه تولید و استفاده از یونولیت برای کاربردهای مختلف می پردازیم. مراحل تولید یونولیت بسته به نوع و چگالی آن می تواند مختلف باشد که در ادامه به همه آنها اشاره خواهد شد.
یونولیت از مونومر استایرن ساخته شده است. سطوح پایین استایرن در بسیاری از گیاهان، میوه ها، سبزیجات، آجیل و غذاها یافت می شود.
یونیولیت یک مشتق اتیلن و بنزن است که توسط فرآیند پلیمریزاسیون تولید می شود و دانه های پلی استایرن کروی به اندازه یک حبه قند تولید می کند.
در این فرآیند، یک هیدروکربن کم بویلر، معمولاً گاز بوتان، به مواد اضافه می شود تا به انبساط مواد در طول پردازش کمک نماید.
مرحله قبل از انبساط
در مرحله قبل از انبساط به عنوان یکی از مراحل تولید یونولیت ماده اولیه یونولیت که پلیمری مصنوعی به نام استایرن می باشد شبیه دانه های قند است.
این مواد اولیه دارای چگالی منحصر به فردی هستند و برای تولید هر نوع سنگ سنگی باید چگالی مواد اولیه را در نظر گرفت.
در این مرحله مواد اولیه با تزریق بخار حجیم به دستگاهی به نام منبسط کننده تزریق می شود و در این دستگاه اندازه دانه های استایرن به 50 برابر حجم اولیه می رسد.
این فرآیند در واقع با حرکت پروانه ها انجام می شود. استایرن به طور کامل در دیگ های بخار توسعه یافته است.
مرحله تهویه
پس از استفاده از دو ماده شنتان و دی اکسید کربن برای باد کردن و باد کردن مواد خام در فرآیند پلیمریزاسیون، بیش از 90 درصد مونومر استایرن با هوا منبسط می شود و مقداری از مواد خام از حجم نهایی منبسط می شود.
محصول کمتر از 10 درصد خواهد بود. در مرحله تهویه، مواد پخته شده و بسته بندی شده برای خنک سازی به سیلوهای ذخیره سازی منتقل می شود.
توپ های تولید شده در این مرحله باید 6-12 ساعت استراحت کنند تا به دمای تعادل و فشار برای رشد برسند.
مرحله قالب گیری
یکی دیگر از مراحل تولید یونولیت یعنی آخرین مرحله آن قالب گیری می باشد. در این مرحله دانه های سرد شده را در قالب گذاشته و سپس با بخار حرارت می دهند.
بخار آب شکل بلوک مادری واحدها را به خود می گیرد. دانه ها توسط فوم ها از قبل منبسط شده و کاملاً به هم متصل شده اند.
پس از انتقال مواد اولیه به انبار به صورت بلوک های یکپارچه، مادر مبادله درآمد، تا زمانی که کاملا خشک و آماده برش شوند. در طول قالب گیری تقریباً 98 درصد از حجم کل واحدها را هوا تشکیل می دهد.
یونولیت یک پلیمر با وزن مولکولی بالا است که از استایرن مونومر به وجود آمده و در نتیجه تولید یونولیت را شاهد هستیم. این ماده سخت ، سفت و بسیار شفاف و دارای مقاومت شیمیایی خوبی است. میتوان آن را به راحتی با قالب گیری تزریق ، به شکل اکستروژن یا ترموفرمیسیون، پردازش کرد.
در این مطلب به این موضوع خواهیم پرداخت که چگونه میتوان یونولیت را تولید کرد و برای استفادههای مختلف به کار برد. تولید یونولیت با توجه به نوع و چگالی آن میتوانید مراحل و سبکهای مختلفی داشته باشد که به تمامی موارد در ادامه اشاره خواهد شد.
یونولیت از استایرن مونومر تولید میشود. سطح پایین استایرن به طور طبیعی در بسیاری از گیاهان ، میوهها ، سبزیجات ، آجیل و گوشت وجود دارد. یونولیت متشکل از مشتقات اتیلن و بنزن است و با استفاده از یک فرآیند پلیمریزاسیون ساخته میشود که دانههای کروی شفاف پلی استایرن را در اندازه حبههای قند تولید میکند. در طی این فرآیند ، یک هیدروکربن با جوش کم ، که معمولاً گاز پنتان است ، به مواد اضافه میشود تا در طول پردازش بعدی به بسط و گسترش این مواد کمک کند.
تولید یونولیت در ۳ بخش است:
پیش از انبساط
در این مرحله ابتدا مواد اولیه یونولیت که یک پلیمر مصنوعی با نام استایرن است و شباهت زیادی به دانههای شکر دارد تهیه میشود. این ماده اولیه دارای چگالی خاص و ویژهای است و برای تولید هر کدام از انواع یونولیتها باید به چگالی ماده اولیه آن توجه شود. در این مرحله ماده اولیه به وسیله تزریق بخار حجیم شده وارد دستگاهی به نام اکسپندر میشود و در این دستگاه حجم دانههای استایرن به بیش از ۵۰ برابر حجم اصلی خود میرسد. این فرآیند در حقیقت توسط پروانههای همزن انجام میشود استایرن در دیگهای بخار کاملاً منبسط میشوند.
تهویه
بعد از آنکه در فرایند پلیمریزاسیون از دو ماده شنتان و دیاکسید کربن برای حجم دهندگی و پف کنندگی مواد اولیه استفاده شد بیش از ۹۰ درصد استایرن مونومر توسط هوا حجمی میشود و سهم ماده اولیه از حجم نهایی محصول کمتر از ۱۰ درصد خواهد بود. در مرحله تهویه مواد پخته شده و حجیم شده برای خنک شدن به سیلوهای ذخیرهسازی منتقل میشوند. در این مرحله مهرههای تولید شده برای رسیدن به دما و فشار تعادل باید ۶ تا ۱۲ ساعت استراحت کنند تا دوره تکامل را طی کنند.
قالب سازی
مرحله نهایی تولید یونولیتها قالبگیری است. در این مرحله مهرههای خنک شده داخل قالب قرار میگیرند و دوباره با بخار آب گرم میشوند. بخار آب باعث میشود که یونولیتها شکل بلوک مادر را به خود بگیرند. مهرهها از قبل به وسیله فومها گسترش پیدا میکنند و کاملاً به هم میچسبند. بعد از آنکه مواد اولیه به شکل بلوک یونولیت مادر تبدیل درآمد به انبار منتقل میشود تا کامل خشک شده و آماده برش شوند. هنگام قالب ریزی ، تقریباً تمام حجم یونولیت ها از ۹۸% هوا است.
دو فرایند قالب گیری برای ساخت یونولیت
به صورت کلی دو فرآیند اصلی برای قالبگیری یونولیتها وجود دارد که به شرح زیر میباشند:
فرآیند اول
در فرآیند اول برای تولید یونولیت اول قالب، بلوکهای بزرگی از یونولیت را تولید میکند. این بلوکها میتوانند برای استفادههای بستهبندی و ساختمانسازی کاربرد داشته باشند.
فرآیند دوم
در فرآیند دوم قالبگیری یونولیتها بهگونهای است که محصول نهایی دارای مشخصات طراحی سفارشی میباشد.
تولید یونولیت سقفی
بعد از آنکه بلوکهای یونولیت مادر طی ۳ مرحله اصلی گفته شد تولید شد، بلوکها به سالن یا انبار انتقال داده میشود تا آماده برش گردد. بعد از خنک شدن کامل بلوکها میتوان آنها را با کمک سیمهای المنت برقی و یا دستگاههای CNC به یونولیتهایی با ابعاد و اندازههای مشخص تبدیل کرد که شامل انواع یونولیت دیواری، یونولیت سقفی و … هستند.
تولید یونولیت بسته بندی
برای تولید فوم بسته بندی نیز تمامی مراحل گفته شده برای تولید بلوکهای مادر یونولیت تکرار میشود و تنها تفاوت آنها در مرحله قالبگیری نهایی خواهد بود و قالبگیری یونولیتهای بستهبندی متناسب با نوع صنعتی که در آن به کار میرود در اشکال و طرحهای مختلف تولید میشود. البته در صنعت بستهبندی از ورق عایق پلاستوفوم نیز استفاده میشود اما برای بستهبندی قطعات خودرو، لوازمخانگی، دارو و … معمولاً فومهای بستهبندی دارای اشکال و طرحهای اختصاصی هستند.
ویژگی ساخت یونولیت
یونولیت ها به دلیل تطبیق پذیری فنی، کارایی و مقرون به صرفه بودن، بیش از نیم قرن است که مورد استفاده قرار گرفته است. این ماده در بسیاری از برنامههای روزمره مورد استفاده قرار میگیرد که در آن وزن سبک، استحکام، دوام، عایق حرارتی و ضد ضربه بودن، اقتصادی و با کارایی بالا یونولیت ها، حائز اهمیت است.
سبک وزن
یونولیت ها ماده ای بسیار سبک وزن هستند و با توجه به اینکه از ۹۸% هوا تشکیل شده اند، نمیتواند تعجب آور باشد. این ویژگی، آنها را برای استفاده در بسته بندیها به عنوان یونولیت بسته بندی ایدهآل میکند، زیرا به میزان قابل توجهی به وزن کل محصول افزوده نمیشود و در نتیجه هزینههای حمل و نقل را کاهش میدهد. مصرف انرژی و سوخت حمل و نقل نیز کاهش مییابد و تولید گازهای گلخانه ای به وسیله وسایل نقلیه به حداقل میرسد و همه این موارد به کاهش گرمایش کره زمین نیز کمک میکند.
دوام
دوام استثنایی یونولیت ها ، آنها را به عنوان یک محصول برای بسته بندیهای محافظ ، موثر و قابل اعتماد و برای طیف گسترده ای از کالاها تبدیل میکند. ساختار سلولی یونولیت ها آن را از نظر ابعادی پایدار میکند و بنابراین در طی گذر سالها این مواد با دوام هستند. همچنین یونولیت ها بی بو و غیر سمی نیز هستند. همچنین در بسیاری از ساختمانها دیدهاید که بسیار از یونولیست استفاده میشود زیرا زمانی که در کنار یکدیگر قرار میگیرند استحکام و مقاوت فوقالعادهای را تولید میکنند. نتیجه امر این است که در دیوارها و بسیاری از سقفهای خانههای امروزی شاهد استفاده از یونولیت هستیم و به همین علت است که تولید یونولیت در کشور ما رونق دارد.
مقاومت در برابر رطوبت
تولید یونولیت به گونهای است که ماده ای با سلولهای بسته است و به راحتی آب را جذب خود نمیکند. یونولیت ها همچنین خاصیت ضد رطوبت دارند و این ویژگی یونولیتها را برای نگه داری محصولاتی در دمای خنک ایده آل میکند و چون در مقابل رطوبت مقاوم هستند ، بنابراین بالاترین استاندار بهداشتی در این متریال برآورده میشود. همچنین این ویژگی، یونولیت ها را برای استفاده در شناورهای ماهیگیری و شناورهای دریایی مناسب میکند. یونولیت ها همچنین با کاهش اندک عملکرد حرارتی، شکل، اندازه، ساختار و ظاهر بدنی خود را حفظ میکند.
راندمان حرارتی
راندمان حرارتی برتر یونلیتها ، این مواد را برای بسته بندی هر محصولی که نسبت به تغییر دما حساس است ، ایده آل میکند. محصولات محصور شده در ظروف یونولیتی میتوانند برای مدت طولانی در دمای بالاتر حفظ شوند و از تغییرات ناگهانی دما که میتوانند در حمل و نقل از طریق مناطق مختلف آب و هوایی ایجاد میشوند ، محافظت باشند. به طور مثال میتوان به بسته بندی محصولات تازه و غذاهای دریایی و همچنین محصولات دارویی و پزشکی به وسیله یونولیت ها اشاره کرد.
ضدضربه بودن
یونولیت ها دارای ویژگیهای عالی برای ضد ضربه بودن هستند و این مواد اولین انتخاب برای بسته بندی طیف گسترده ای از محصولات از جمله لوازم ، محصولات الکترونیکی ، رایانه و مواد شیمیایی هستند.
تطبیق پذیری
تقریباً به هر شکل و اندازهای تولید یونولیت را شاهد هستیم، یا در صورت لزوم با توجه به هر نوع کاربرد ، به راحتی برش داده میشوند و شکل میگیرند. همچنین در طیف گسترده ای از چگالیهای متفاوت تولید یونولیت را داریم و دامنه متنوعی از خصوصیاتهای ساختاری را ارائه میدهند. این خصوصیات با برنامههای مختلفی که در آن از مواد برای بهینه سازی عملکرد آنها استفاده میشود ، مطابقت دارد. علاوه بر این ، یونولیت ها با طیف گسترده ای از مواد سازگار است.
راحتی در استفاده
برای برنامههای کاربردی در ساختمان و ساخت و ساز ، یونولیت ها یکی از ساده ترین مواد برای نصب در سایت در نظر گرفته میشود. این ماده معمولاً به صورت ورق یونولیت تهیه میشود، اما میتوانیم به شکل یا بلوکهای بزرگ نیز تولید یونولیت را داشته باشیم.
مواد اولیه یونولیت
انواع یونولیت یا پلی استایرن نوعی پلیمر ترموپلاستیک می باشند که از استایرن تولید میشود. استایرن نوعی هیدروکربن با فرمول شیمیایی C6H5CH=CH2 است. این هیدروکربن از نفت خام گرفته میشود. پس در فرآیند تولید یونولیت دو عنصر کربن و هیدروژن نقش اساسی را ایفا میکنند.
مشخصا پلی استایرن یا یونولیت صرفا با کنار هم قرار گرفتن کربن و هیدروژن تولید نمیشود. این فرآیند تولید به آرایش مولکولی خاصی نیاز دارد. این آرایش مولکولی با پیوند دوگانه موجود در استایرن(styrene) میسر میشود. پیوندهای دوگانه متعدد باعث واکنش استایرنها با هم و ایجاد زنجیرهای پلیمری میشود.
این زنجیره پلیمری با نام پلی استایرن (Polystyrene) شناخته میشود. نام دیگر پلی استایرن، استایروفام Styrofoam) است.
ترکیبات یونولیت
عناصری مثل استایرن که پیوند دوگانه دارند به راحتی با هم ترکیب میشوند و ذرهای بزرگتر میسازند. این فرآیند بسپار شدن یا polymerize نامیده میشود. در این فرآیند دقیقا چه اتفاقی رخ میدهد؟ در ابتدا پیوند دوگانه شکسته میشود. یک هیدروژن از استایرن مجاور به یک سمت پیوند دوگانه متصل میشود. سمت دیگر استایرن هم به سمت دیگر پیوند دوگانهای که شکسته شده متصل میشود.
پلی مری شدن در تولید یونولیت
به این ترتیب دو استایرن متصلشده مجددا پیوند دوگانه دارند. پیوند دوگانه دوباره میشکند و استایرنهای بیشماری به هم متصل میشوند. زنجیره مولکولی حاصل یک پلیمر با نام پولی استایلن است.
تغییرات درون مولکولی یونولیت
قدم اصلی در تولید یونولیت شکستن پیوند دوگانه استایرن است. عامل شکستن این پیوند مادهای است که با نام آغازگر پلیمرسازی شناخته میشود. رایجترین این آغازگرها بنزویل پراکسید نام (C6H5COOOCOC6H5) دارد. زمانی که فرآیند بسپار شدن شروع شود، بنزویل پراکسید انرژی کافی برای ادامه فرآیند را آزاد میکند.
ساختار شیمیایی بنزل پروکساید موثر در تولید یونولیت
Polystyrene برای درک عمیقتر نحوه تولید یونولیت باید نگاهی به ماده پلاستیک و شیوه تولید آن داشته باشیم. یونولیت و پلاستیک هر دو نوعی پلی استایرن هستند و طبعا شیوه تولید مشابهی هم دارند.
پلاستیک چه نوع مادهای است؟
پلاستیکها مشتق هیدروکربنها هستند. پلاستیک از سوختهای طبیعی هیدروکربنی مثل ذغال سنگ، گاز طبیعی، نفت خام و حتی نمک و شن استخراج میشوند. پروسه تولید پلاستیک در پالایشگاه نفت و با تقطیر و شکستن هیدرکربنهای سبک ساخته میشود. این هیدروکربنهای سبک از ماده خام اصلی که مجموعه بیشماری از هیدروکربنهای متصل به هم است جدا میشود.
نفتا Naphtha در فرآیند پالایش و تولید یونولیت که نوعی پلاستیک است نقش اساسی دارد. اتیلن ethylene C2H4 ، پروپیلن propylene C3H6 و بوتن butene C4H8 نمونهای از این نفتا هستند. این عناصر هیدرکربنی تقطیرشده هستند.
فرآیند شیمیایی تولید یونولیت
در تولید پلاستیک که نوعی پلی استایرن یا یونولیت است یکی از این فرآیند شیمیایی اتفاق میافتد:
بسپارش زنجیری Chain-growth polymerization: این نوع بسپارش شامل اتصال مونومرهای متعدد با هم میشود. این مونومرهای متصلشده به گروه اصلی وصل میشوند. در نهایت زنجیره بسیار بلندی متشکل از این مونومرها تشکیل میشود. هر زنجیره اندازه و طول زنجیر، ساختار و ویژگیهای شیمیایی متفاوتی دارد.
اتصال مولکولهای مونومری به یکدیگر از طریق الکترون والانس یا الکترون ظرفیت انجام میشود. اتصال زمانی صورت میگیرد که این الکترون آزاد یا غیرمتصل باشد. پیوندی که این الکترون را به دیگر مولکولها و اتمها چسبیده نگه میدارد، نوعی پیوند دوگانه است. هنگام شکستن این پیوند دوگانه، الکترون آزاد تمایل به اتصال با دیگر مولکولها را دارد.
مراحل تولید یونولیت
یونولیت یا EPS از زنجیرهای از مونومرها به نام استایرن تشکیل میشود. این مونومرها با مقادیر بسیار کمی در بسیاری از گیاهان، سبزیجات، میوهها، انواع مغزها و حتی گوشت یافت میشوند. EPS، از مشتقات بنزن و اتیلن است. در این باره پیشتر توضیح جامعی ارائه دادیم. حال میخواهیم به فرآیند تولیدی که باعث این تغییرات در سطح مولولکی میشوند بپردازیم. مراحل تولید یونولیت EPS عبارتند از:
مرحله پیش از انبساط
هنگامی است که زنجیرههای پلی استایرنی با بخار در تماس قرار میگیرند. این بخار منجر به حجیم شدن یا به عبارتی منبسط شدن این زنجیرههای مولکولی میشود. طی این مرحله حجم زنجیرهها ۲۰ تا ۵۰ برابر افزایش مییابد.
مرحله تهویه در تولید یونولیت
طی این مرحله، استراحتی ۶ تا ۱۲ ساعته به پلی استایرنهای منبسط شده داده میشود تا به دما و فشاری متعادل برسند. پس از متعادل شدن است که این انبساط و گستردگی کامل و پایدار میشود.
مرحله قالبسازی
زنجیرههای پلیمری ابتدا داخل قالبهای متفاوت، با اندازهها و طراحی متفاوت قرار میگیرند و مجددا با بخار گرم میشوند. بخار دادن تا زمانی ادامه مییابد که یونولیت تکمیل نشده تمام قالب را پر کند و هیچ حفرهای باقی نماند. قالبها سفارشی و بسیار متنوع هستند. پس از اتمام، EPS تولید شده حاوی تقریبا 98 درصد هواست.
ماشینهای تولید یونولیت
ماشینهای تولید، بسته به نوع کاربرد متفاوت و از این نوع هستند:
- دستگاه مخصوص صنعت بسته بندی
- ماشین مرحله پیش از انبساطی
- ماشین فرم زنی قالبها
- مایشن قالب زنی
- سیسنک سیلوی EPS
- سیستم بازیافت (در خط تولید الزامی نیست)
- دستگاه بسته بندی محصولات یونولیتی فومی
- مبدل گرمایی
دستگاههای مخصوص ساخت و ساز و محصولات عایقی
این دستگاهها در صنعت ساخت و ساز بلوکهای ساختمانی و عایقهای حرارتی صوتی نقش دارند. چند نمونه از
این دستگاهها در تولید یونولیت عبارتند از:
- ماشین مرحله پیش از انبساطی
- ماشین فرم زنی بلوکها
- دستگاه برش و خط زنی
- ماشین بستهبندی بلوکهای یونولیتی
- سیستم سیلوی EPS
- سیستم بازیافت (در خط تولید الزامی نیست)
- مبدل گرمایی
دیگر دستگاههای کمکی برای هر دو خط تولید عبارتند از:
- دیگ بخار
- دستگاه ذخیره بخار
- کمپرسوز یا فشردهساز هوا
- مخزن هوا
مولکول های پلی استایرن و ویژگی آنها نقش بسیار پررنگی در نحوه تولید یونولیت و خاصیت یونولیت دارند. زنجیرههای مولکولی این ماده قابلیت شکسته شدن و اتصال مجدد را دارند. پلی استایرن به خودی خود پتانسیل این شکستن و پیوستن مجدد را دارد اما برای شروع این فعالیت به آغازگر نیاز دارد. در این مطلب به صورت جامع به این اصل پرداخته شده است.