Технология производства пенополистирола из вспенивающегося полистирола

1. Физико-химическая последовательность процесса.

Процесс производства пенопласта из вспенивающегося полистирола складывается из четырех
последовательных технологических операций.

А. Первоначального производства гранул из вспенивающегося полистирола
Б. Выдержки по времени вспененных гранул из вспенивающегося полистирола
В. Формирование блоков из вспенивающегося полистирола
Г. Сушка и выдержка по времени блоков из вспенивающегося полистирола.

А. Процесс производства гранул, происходящий во вспенивателе с помощью водяного пара, происходит при температуре 80-100 градусов Цельсия. Благодаря содержащемуся в гранулах порофору (обычно пентан, изопентан или пентан-изопентановая фракция), повышенной температуре и расширению водяного пара, гранулы многократно увеличивают свой объем и принимают микроячеистую структуру.

Б. Во время выдержки по времени вспененных гранул из полистирола происходит процесс диффузии воздуха вовнутрь микро ячеек и выравнивание давления внутри ячеек и атмосферным давлением.

В. Процесс формирования блоков из вспенивающегося полистирола, происходящий в закрытых формах, заключается в нагревании водяным паром вспененных и выдержанных гранул. Благодаря повышению температуры, а также заключенному в порах гранул порофору,  воздуху и водяному пару, наступает дальнейшее расширение объема гранул и их взаимное слипание, приводящее к возникновению монолитного блока из пенополистирола. После охлаждения блока в форме наступает ее разъединение.

Г. Процесс выдержки по времени блоков из пенополистирола заключается в двусторонней диффузии воздуха внутрь микропор, и выравнивание давления между внутренним объемом ячеек и атмосферой. Сушка блоков заключается в выпаривании поверхностной влаги в атмосферу.
Разрезание блоков из пенополистирола производится с помощью натянутой нагретой проволоки. Кроме того, возможно применение для разрезания блоков продольных и поперечных пил, предназначенных для работы по дереву. 

2. Сырье

Сырьем для производства блоков из пенополистирола являются гранулы полистирола, содержащие порофор. В состав порофора входят низкокипящие углеводороды – изопентан, пентан и другие.

2.2 Физико-химические свойства и требования к качеству сырья

Гранулы полистирола, предназначенные для производства блоков и плит, должны иметь вид круглых шариков белого или полупрозрачного цвета. Допускается наличие серповидных и рисообразных гранул полистирола.

Требования к гранулам

 

2.3. Доставка и хранение сырья.

  2.3.1. Требования к доставке сырья

Сырье доставляется в виде упаковок в закрытых средствах доставки – железнодорожным или
автомобильным транспортом. Разгрузка производится на разгрузочной рампе и сырьё доставляется на закрытый склад. Контроль за количественными характеристиками доставленного сырья производится лабораторным отделом.

Контроль должен производиться следующим образом:

а) Контроль содержания влажности в гранулах
б) Определение содержания мономера в гранулах
в) Определение вязкости гранул в 1% бензиновом растворе
г) Пробное вспенивание гранул
д) Определение удельного веса вспененных гранул
е) Анализ остатка на сите
ж) Пробное формование вспененных гранул

Могут быть выполнены дополнительные испытания качества в соответствии с методикой аттестации сырья, поданной производителем или методикой, принятой в стране.

2.3.2. Складирование сырья

Сырье храниться на складе. Температура в складском помещении не должна превышать 25-ти градусов Цельсия. Упаковки должны храниться на деревянных поддонах с высотой штабеля не более 3 м. Металлические бочки складировать в высоту не более 1-3. В складе надлежит обеспечить хорошую вентиляцию.

3. Характеристика источников энергии

 3.1. Водяной пар

Процесс производства пенопласта из вспенивающегося полистирола требует доставки тепла как
средства энергии нагрева для первичного процесса вспенивания, процесса формирования блоков, а также нагревания воздуха сушилки и пневматического транспортирования вспененного сырья. После проведения эксперимента с другими формами энергии, мы пришли к выводу, что наиболее практичный источник энергии – это водяной пар. Водяной пар, применяемый для преобразования пенополистирола, должен быть насыщенным паром при давлении как минимум 0,25 мПа, не перенасыщенным водой. Оптимальное давление для формирования блоков и последующего вспенивания составляет 0,02-0,07 мПа. Более высокое давление приводит к увеличению скорости поступления пара в форму (время
формирования около 20 секунд). Параметры пара определяются при помощи термометра и манометра, установленных на линии подачи и вывода водяного пара. В целях выравнивания давления и равномерного высвобождения пара может быть установлен аккумулирующий сборник.

 3.2. Электроэнергия

Электроэнергия применяется для приведения в действие вспенивателя, форм, оснащения для
разрезания блоков, пневмотранспорта и установленного освещения. Электроэнергия поставляется от промышленных источников питания при напряжении 380 или 220 В переменного тока. Контроль и изоляция токонесущих частей производится в соответствии с требованиями службы электробезопасности предприятия.

 3.3. Сжатый воздух

Сжатый воздух предназначен для приведения в действие пневматических устройств: закрывания и
открывания форм, а также выталкивания сформированных блоков. Давление сжатого воздуха от источника должно составлять не менее 5 атмосфер. Полученный сжатый воздух проходит через нагревательный элемент и распределяется при помощи системы трубопроводов. Контроль и обслуживание частей системы подачи сжатого воздуха производит служба энергобезопасности предприятия.

4. Характеристика полуфабриката

Полуфабрикатом для производства блоков из вспенивающегося полистирола являются вспененные гранулы. Они получаются на этапе вспенивания и после высушивания подаются для формирования блоков.

 4.1. Физико-химические свойства

 

4.2. Доставка и складирование

Вспененные гранулы подаются при помощи пневмотранспорта в бункеры накопления, в которых
происходит их выдержка по времени. Температура при выдержке гранул составляет 25-30°С. Время выдержки гранул составляет от 8 часов до 5 суток. Выдержанные гранулы вместе с крошкой отходов пневмотранспортом поступают в дозаторы, находящиеся над формами.

5. Характеристика продукта

Готовым продуктом являются блоки из пенополистирола. Далее их режут на плиты по размерам,
зависящим от требований заказчика, что является уже только преобразованием готового изделия, не изменяющим его свойства.

   5.1. Физико-химические свойства блоков из пенополистирола

 

6. Отходы

Максимальное количество отходов, образующихся в цикле производства изделий вспенивающегося полистирола, составляет не более 6,5%. Отходы складываются из выбракованных блоков, получающихся во время формирования и крошки, образующейся при разрезании блоков на плиты. Отходы размельчаются в дробилке (мельнице) и в качестве крошки отходов возвращаются в
производство. Крошка в смеси с выдержанными гранулами применяется для повторного производства блоков. Максимальное количество крошки при производстве и формировании блоков не должно превышать 5%.

7. Описание технологического процесса

  7.1. Общее описание процесса

      7.1.1. Процесс вспенивания гранул

Первой технологической операцией по производству изделий из вспенивающегося полистирола является вспенивание гранул. Процесс вспенивания происходит благодаря расширению пор гранул. Во время вспенивания, производимого во вспенивателе насыщенным водяным паром при температуре 90-100°С, в структуре полистирола образуются микропоры. Водяной пар, подающийся во вспениватель, играет двойную роль – нагревателя и дополнительной причины вспенивания (благодаря быстрой диффузии через стенки микропор), и приводит к многократному увеличению (до 50 раз) объема гранул. Во время вспенивания гранулы размешиваются с помощью механического размешивателя с целью избегания их слипания. Водяной пар подается по системе трубопроводов, подключенной к задней части вспенивателя. Во вспенивателе гранулы размешиваются вертикальным размешивателем, состоящим из системы лопастей, предотвращающих слипание гранул. Расширенные гранулы перемещаются к горловине вспенивателя и высыпаются через засыпное отверстие, размещенное в верхней части стенки вспенивателя. Из вспенивателя гранулы полистирола выпадают в сушилку. Поток теплого воздуха высушивает их и выдувает к горловине инжектора системы пневмотранспорта, которая доставляет гранулы в бункер. Сушилка и система пневмотранспорта обеспечиваются теплым воздухом (более 50°С) путем нагнетания вентиляторами и нагрева паром. В целях обеспечения возможности регулирования количества поданных гранул, предусмотрена
регулировка количества оборотов червячного дозатора, давления подводимого водяного пара. Определение количества подаваемых гранул возложено на персонал, обслуживающий вспениватели, которые наблюдают за внешним видом гранул. Контрольно-измерительное оснащение вспенивателя состоит из регулирующих вентилей и контрольного манометра измерения давления водяного пара на линии подачи пара во вспениватель, а также весов для определения веса насыпанных вспененных гранул.
Остановка вспенивателя Каждый раз при остановке вспенивателя необходимо выполнить следующие операции:

1. Остановка червячного дозатора.
2. Отключение подачи пара.
3. Отключение механического размешивателя по остывании.
4. Опорожнение вспенивателя от вспененных гранул.

Аварийная остановка вспенивателя (отключение электроэнергии, остановка размешивателя) Требует отключения подачи пара и включение сжатого воздуха для остужения гранул. Несоблюдение этих правил приводит к дальнейшему вспениванию гранул и выходу из строя привода вспенивателя. Возобновление работы при аварийной остановке может наступить после ее опорожнения от находящихся внутри гранул и осмотра вспенивателя.

      7.1.2. Выдержка гранул по времени

Опорожняющая часть пневматического транспорта направляет гранулы в бункеры. В бункерах происходит процесс выдержки по времени вспененных гранул. Это простая технологическая операция, имеющая, однако, большое значение для дальнейшего производства и влияющая на качество сформованных изделий. Во время выдержки по времени вспененных гранул в бункерах со свободно поступающим воздухом происходит процесс диффузии воздуха внутрь гранул и выравнивания разницы давления между внутренностью гранул и атмосферой. Длительность процесса в зависимости от количества насыпанных гранул, их размера, температуры воздуха колеблется от нескольких до нескольких десятков часов. Общепризнанным является оптимальное время выдержки в течение 8 часов при комнатной температуре. Время выдержки гранул не следует продлевать более недели вследствие потери пор и ухудшения качества изготовленных изделий из передержанных гранул. В целях уверенности, что температура выдерживания гранул, которая должна соответствовать 22-28°С, в помещении, в котором находятся бункеры, устанавливается нагревательная аппаратура, а для контроля служит настенный термометр. В целях обеспечения выдерживания по времени следует производить записи в соответствующих журналах и опорожнение выполнять в соответствии с табличками на бункерах. Выборка гранул производится из нижней части бункеров в систему пневматического трубопровода по трубам и с помощью потока воздуха транспортируется в соответствующие приспособления над формами. Заполнение приспособлений производится периодически, каждый раз после опорожнения. Из приспособлений вспененные гранулы поступают в формы.

     7.1.3. Формирование блоков из вспенивающегося полистирола

Формирование блоков из пенополистирола является наиболее важной операцией в цикле производства изделий из пенопласта. Во время этой операции засыпанные в формы вспененные гранулы дополнительно обрабатываются и слипаются между собой, образуя изделие в соответствие с заданной формой, в которой они находятся. Смыслом этой операции является нагревание гранул, которое приводит к эффекту дальнейшего
увеличения их объема. Увеличение объема в замкнутом пространстве формы совместно с повышенной температурой материала приводит к слипанию гранул между собой и заполнению всего объема формы. Применяемый метод производства требует использования насыщенного водяного пара как источника энергии. Водяной пар в процессе формирования, так как и при операции вспенивания, также играет роль образователя пор. Существенным элементом цикла является его начальная фаза - это устранение воздуха, имеющегося в свободном пространстве между гранулами и стенками формы. Это производится выдуванием его струей водяного пара. Но и дополнительная роль водяного пара в процессе формирования чрезвычайно важна. Наличие воздуха снижает скорость нагрева гранул и приводит к ухудшению качества их слипания (так называемое рассыпании блоков) или приводит к образованию в форме свободных пустот, не заполненных гранулами, так называемых каверн. Конечной операцией цикла формирования является охлаждение сформированных блоков. От этой, как кажется, простой операции очень сильно зависит качество блоков, а также удачность цикла
формования.

Цикл формования блока состоит из следующих операций:

А. Нагревание формы. Перед наполнением формы гранулами надлежит ее нагреть до температуры 80-90°С (при более высоких температурах гранулы будут слипаться сами по себе по мере их засыпания до подачи водяного пара). Во время нагревания форма должна быть закрыта, а конденсат и избыток поступающего пара должен быть направлен выделенным трубопроводом из здания. Нагревание формы имеет конечной целью избежание увлажнения гранул конденсатом, остающимся на холодной поверхности стенок формы. Поступающий на последующих этапах формирования пар должен только дополнительно нагревать стенки формы.
Б. Смазывание поверхности формы. Производится с помощью впрыскивания на внутреннюю поверхность формы раствора мыла или другого средства с целью обеспечения свободного отлипания сформированного блока от формы. Операции можно избежать, если гладкие внутренние стенки форм позволяют лёгкую выемку сформированного блока.
В. Наполнение формы. Подготовленная в соответствии с пунктами А и Б форма заполняется гранулами через сборник под давлением. Наполнение формы должно быть полным для обеспечения соответствующего качества изделия.
Г. Продувание формы водяным паром. После заполнения формы и ее закрывания с помощью пневматического привода и герметичным замыканием – контрольная лампочка на пульте управления, водяной пар подается в верхние и боковые части стенок формы и выводится (вначале как смесь воздуха и водяного пара) через камеру в нижней части формы в коллектор конденсата и водяного пара при открыто находящемся там вентиле. Давление пара в камерах во время операции должно составлять 0,03-0,05 мПа, время продувки 10-20 сек.
Применение более длительного срока продувки нежелательно, так как приводит к ухудшению слипания гранул между собой во внешней и нижней частях формы, а наоборот, сокращение времени продувки приводит к остатку воздуха в форме и образованию пустот.
Д. Собственно формирование. После проведения продувки, закрывается вентиль отвода пара и
конденсата, а также проводятся дальнейшие операции по формованию. В это время возрастает давление пара в форме до 0,04-0,06 мПа, в том числе и в свободном пространстве между гранулами. Возрастание давления должно достигнуть максимального значения и контролироваться с помощью манометров.
Во время формования гранулы разогреваются, дополнительно вспениваются и вспененные полностью занимают объем формы. Находящийся там пар проникает через стенки гранул и приводит к слипанию гранул между собой. Время формования блоков составляет 8-12 секунд.

Е. Выемка сформованных блоков. Сформированные блоки выталкиваются из формы при помощи установленного выталкивателя. Для исправного выполнения этой операции необходимо устранение причин прилипания гранул к стенкам формы, которое достигается путем нанесения средств против прилипания перед загрузкой форм. По мере эксплуатации наступает пассивность по отношению к прилипанию стенок форм и в дальнейшем можно избегать смазки.

Контрольно-измерительная аппаратура форм размещена на пульте управления. Кроме того, на линии подачи пара имеется регулирующий вентиль и манометр, а также вентиль на коллекторе конденсатора и отвода из формы. Во время приостановки работы следует прекратить подачу пара, а также сжатого воздуха и электроэнергии. Время пребывания сформованного блока в форме зависит от сырья и составляет 10-30 минут.

     7.1.4. Выдержка блоков по времени

Конечно, технологической операцией является выдержка сформованных блоков по времени, когда наступает проникновение воздуха в блоки, а также его сушение. Выдержку и сушение блоков следует производить при температуре 22-30°С в течение 8 часов.

     7.1.5. Разрезание блоков на плиты

Последним действием, которое производится над блоками, является процесс их преобразования в плиты. Он заключается в разрезании блоков при помощи разделительного провода. Разрезанию следует подвергать блоки, выдержанные по времени и высушенные. Разрезание блоков разогретым проводом возможно благодаря тому, что температура разогрева провода выше температуры плавления пенопласта и оставляет за собой литую поверхность, благодаря чему усиливается значение упругости материала. Разрезание блоков на плиты производится на оснащении, состоящем из подвижного стола и стальной рамы с натянутыми проводами. Благодаря легкой системе регулировки расстояния между проводами можно регулировать толщину разрезанных плит в соответствии с требованиями заказчика. Разрезанные плиты из пенопласта измеряют в соответствии с требованиями, принятыми на производстве, упаковываются или доставляются навалом через склад заказчику.

8. Стоки и отходы

  8.1. Технологические стоки

Стоки предназначены для стока пара, воды и конденсата из вспенивателей, форм и с места
расположения производственных мощностей. Единственная защита стока – это защита от механического занесения гранул.

  8.2. Отходы

Отходы, образующиеся в процессе производства блоков, а также механического разрезания блоков на плиты вместе с гранулами, рассыпанными во время транспортировки пневмотранспортом, возвращаются в процесс производства. Количество отходов, образующихся на различных этапах производства не должно превышать 6,5% и это значение составляет разницу между нетто произведенным и брутто примененным.   8.3. Испаряемые газы

Образующиеся в процессе производства газы составляют пар и пентан. Наибольшее количество пентана находится в отводах из впенивателей. Выхлоп убирается вытяжной вентиляцией в атмосферу, где он становится безопасным. На рабочих местах, где установлены вспениватели и имеется максимальная концентрация выхлопа, установленное оборудование должно обеспечивать достаточный отвод газов.
Вытяжное вентиляционное оборудование обеспечивает многократную замену воздуха в помещении и не допускает концентрацию пентана, угрожающую пожаром или взрывом.

9. Безопасность и гигиена труда

На всех стадиях производства пенополистирол не является токсичным и нет необходимости применять средства для вредного производства. В производственных помещениях, в которых имеется повышенная влажность (помещения вспенивателей и форм), пол следует выложить деревянным паркетом. Каждое место следует обеспечить общей инструкцией обслуживания, в которой определяется способ работы и соответствующие предписания, утвержденные службой безопасности труда, работы в соответствии с технологической инструкцией работы на данном оборудовании. Персонал к работе может быть допущен только после ознакомления с правилами технологии, эксплуатации, обслуживания и безопасности труда на данном оборудовании. Во время эксплуатации следует обратить внимание на следующие вопросы:
А. Оснащение рабочих мест общей инструкцией по обслуживанию Б. Подключить систему сигнализации и защиты от возрастания давления пара В. Проводить обслуживание системы трубопроводов пара и воздуха под давлением Г. Во время подачи пара в формы находиться за пультом управления за защитным экраном Д. Проверять состояние пневмотранспорта Е. Запретить курение в производственных и складских помещениях Ж. Проверять состояние вытяжного оборудования З. Не блокировать путей транспортирования и двери Во всех помещениях  следует поместить надписи о запрещении курения, гашения пожара водой
оборудования под напряжением, оборудовать помещения средствами пожаротушения. Во время ремонтных работ в качестве местного освещения применять лампы с напряжением 24В.

10. Обеспечение пожарной безопасности

Объект производства относится к третьей категории объектов по пожарной безопасности. Здание
относится к классу «С», причем помещение склада сырья должно быть класса «А» и иметь огнеупорные двери. Все помещения должны быть оборудованы гидрантами. Кроме того, все помещения должны быть
обеспечены средствами пожарного тушения в количестве не менее: углекислотные огнетушители (по два в каждом помещении), 2 углекислотных агрегата тушения (в помещении бункеров и выдержки блоков), 2 асбестовых тента (по 2 в каждом помещении).

11. Процесс двойного вспенивания гранул из пенополистирола.

Процесс двойного вспенивания гранул применяется для уменьшения расхода сырья, менее 14-15 кг/м3. Процесс заключается в том, что во время первого вспенивания, удельная плотность гранул насыпью находится в пределах 16-18 кг/м3, а после их высушивания проводится повторное вспенивание и удельный вес насыпью составляет 11-12 кг/м3. Гранулы после проведения процесса выдержки предназначаются для формирования изделий с плотностью 12-15 кг/м3. Процесс вспенивания можно проводить многократно и довести плотность до 5-7 кг/м3, однако формование изделий из таких интенсивно вспененных гранул затруднено, так как в них остается небольшое содержание порофора. Также изделия из него характеризуются невысокой стойкостью к механическим воздействиям, когда содержание полимера составляет 0,5-0,7 % от объема, а воздуха соответственно 99,3-99,5% объема. Процесс многократного вспенивания был запатентован еще в 1961 году.

   11.1. Теоретическое обоснование процесса двукратного вспенивания.

Из кинетической кривой вспенивания следует, что процесс проходит интенсивно в течение первых 2-3 минут и масса насыпанных гранул уменьшается с 550 до 25-30 кг/м3 или в 18-22 раза, соответственно увеличивается объем, а при более долгом вспенивании процесс затормаживается, даже может иметь место увеличение плотности гранул. Это связано с потерей порофора при вспенивании. Во время нагревания гранул до температуры вспенивания (около 100°С) находящийся в них порофор-пентан (химическая формула С5Н12, температура кипения – 36,5°С) превращается в пар. Его утечка невелика и для поддержания равновесия давления гранулы расширяются. Основные потери происходят по причине увеличения объема, а главное времени вспенивания. В процессе многократного вспенивания гранул порофор разрежается воздухом, проникающим в гранулы в процессе выдержки. Время двойного вспенивания почти совпадает со временем одинарного вспенивания, поэтому потери порофора одинаковы в обоих случаях. Во всех случаях вспенивания существенна роль пара. Он является дополнительным источником
вспенивания. Благодаря сильной диффузии он проникает в образующиеся микропоры  и приводит в соответствие давление в гранулах с внешним давлением.

   11.2. Процесс двойного вспенивания.

Технологический процесс двойного вспенивания выглядит следующим образом: на первом этапе
вспенивания, проводящейся в атмосфере водяного пара, надлежит довести удельный вес гранул до 16-18 кг/м3. Условиями получения такой интенсивности вспенивания являются соответствующий подбор скорости их дозирования, времени пребывания во вспенивателе или температуры вспенивания посредством использования смеси пара и воздуха. После первой стадии гранулы высушивают на месте в подвешенном состоянии при как можно более высокой температуре и выдерживают на месте. Расчеты по выдерживанию для 1 ступени: температура 15-25°С, время 3-8 часов. Высушенные гранулы повторно поступают во вспениватель и при помощи пара или смеси его с воздухом вспениваются до достижения удельного веса 11-12 кг/м3. Двукратно вспененные гранулы высушивают подобно 1 ступени и направляют в бункеры, в которых их выдерживают. Расчеты по выдерживанию для 2 ступени: температура 15-25°С, время 5-15 часов. После выдержки гранулы предназначаются для формирования блоков. Условия формирования блоков следует подбирать опытным путем, имея в виду повышенную деформируемость гранул при низком удельном весе на сжатие у сформированных блоков.

   11.3. Технология процесса и оснащение

Первое вспенивание Во время этого этапа гранулы должны достичь удельного веса насыпью в пределах 16-18 кг/м3. Для этих целей необходимо подобрать определенные параметры вспенивания. Этого можно достичь посредством:

• уменьшения уровня засыпания во вспениватель, что приводит, однако, к уменьшению
  производительности
• уменьшение количества подаваемого пара во вспениватель и тем самым уменьшение температуры во вспенивателе
• применение смеси пара и воздуха
• сокращение времени пребывания гранул во вспенивателе посредством увеличения скорости
  дозирования.

Последний вариант является наиболее приемлемым, потому что не уменьшает производительность вспенивателя. Чтобы количество подаваемого через шнек сырья стало меньше (при полном заполнении шнека) при максимальных оборотах надлежит увеличить количество оборотов шнека путем замены ременной передачи.

   11.4. Сушение гранул после первого вспенивания

Процесс сушки проводится в существующих сушилках. Не требуется ее специальная доработка для двойного вспенивания.

   11.5. Выдержка гранул после первого вспенивания

Несмотря на то, что гранулы после первого вспенивания имеют более высокий удельный вес, время выдержки гранул сокращается и составляет 3-8 часов. Как известно, время выдержки гранул меньшего диаметра меньше. Температуры выдержки составляют 15-25°С.    11.6. Второе вспенивание Процесс второго вспенивания проводится аналогично первому. Следует подобрать те же параметры:

• скорость дозирования
• температура во вспенивателе

Основными критериями оценки правильности работы вспенивателя является определяемый удельный вес гранул насыпью, а также отсутствие появления пыли по выходу из сушилки. В случае появления пыли из гранул, надлежит уменьшить температуру вспенивания (уменьшить
количество подаваемого пара или обогатить смесь воздухом) или увеличить скорость прохождения гранул (дозирование) через вспениватель путем увеличения оборотов подающего червякового шнека. Вспененные повторно гранулы, в связи с их малым удельным весом, более чувствительны к
механическим повреждениям во время их транспортировки. Поэтому следует уменьшить скорость
транспортировки путем изменения скорости работы вентилятора.

   11.7. Выдержка гранул после второго вспенивания

Из сушилки через инжектор гранулы направляются в существующие бункеры, где происходит процесс диффузии воздуха в образовавшиеся микропоры. Оптимальное время выдержки после второй ступени вспенивания составляет несколько часов в зависимости от размера гранул. Температура выдержки должна составлять, как и во время первой выдержки, в пределах 15-25°С. Время выдержки при одинаковом удельном весе зависит от размера гранул.

   11.8. Процесс формирования блоков

Процесс формирования блоков при двукратном вспенивании не сильно отличается от обычного
процесса. Также следует обеспечить продувку формы, наполненной гранулами. Давление пара во время этой операции должно быть в пределах 0,1-0,2 атмосфер, а время продувки как можно меньшим, в границах нескольких секунд. Расчеты продувки и дальнейшая подача пара должны обеспечивать равномерное нагревание гранул во всем рабочем объеме формы. Давление пара во время формования должно составлять 0,4-0,7 атмосфер в зависимости от качества гранул (удельного веса содержащегося полимера). Время формирования с учетом повышенной чувствительности к механическому воздействию не должно быть большим, потому что это приведет к осыпанию (появлению пыли) блоков, даже во время формирования и далее в процессе охлаждения. Общее время воздействия пара должно составлять 15-40 секунд, время охлаждения 5-10 минут, в
зависимости от температуры формования, а также давления пара, конструкции формы и ее герметичности. Данные должны определяться опытным путем с учетом качества сырья, а также удельного веса после второго вспенивания.

12. Описание и порядок эксплуатации вспенивателя, предназначенного для
ступенчатого вспенивания пенополистирола

    12.1. Описание и порядок эксплуатации

Вспениватель следует устанавливать на твердой ровной поверхности и выравнивать по длине и ширине при помощи уровня. Первой технологической операцией является вспенивание гранул. Процесс вспенивания возможен благодаря порофору, который содержится в гранулах. Во время вспенивания, производимого при помощи водяного пара, подаваемого во вспениватель при температуре 90-100°С (давление пара 0,1 мПа) в монолите полистирола возникает микропористая структура. Водяной пар, подаваемый во вспениватель, играет двойную роль: основную – нагревание и дополнительную – источника вспенивания (благодаря высокой скорости диффузии через стенки микропор), приводит к многократному (до 50 раз) увеличению объема гранул. Во время вспенивания гранулы перемешиваются при помощи механической мешалки с целью предотвращения их слипания. Водяной пар подается во вспениватель при помощи трубопровода к нижней его части. Во вспенивателе гранулы перемешиваются вертикальной мешалкой, состоящей из системы лопастей, предотвращающей слипание гранул. Увеличивающиеся в объеме гранулы перемещаются в верхнюю часть вспенивателя и опускаются через отверстие засыпания, размещенное в верхней части стенки вспенивателя. Из вспенивателя гранулы полистирола выпадают в сушилку. Поток теплого воздуха высушивает их и выдувает в горловину (инжектор) пневмотранспорта, который доставляет их в бункеры. Сушилка и транспортная часть приводится в действие теплым воздухом (более 50°С) при помощи
вентиляторов и обогревается паром. В целях возможного регулирования производительности и насыпного веса гранул, вспениватель
имеет: А. Возможность двукратного вспенивания, Б. Регулировку скорости оборотов шнековых дозаторов. Определение насыпного веса является обязанность обслуживающего персонала, который проводит внешний осмотр вспененных гранул. Контрольно-измерительное оборудование состоит из вентилей закрывания и манометра контрольного давления водяного пара на линии до вспенивателя, а также винта, регулирующего обороты червячной передачи.

12.2. Требования по безопасности труда

• вспениватель может обслуживаться только персоналом, ознакомленным с принципом его действия и устройством, а также с правилами безопасности труда
• обслуживающий персонал должен соблюдать общие правила безопасности труда, обязательные на предприятии
• рабочее место должно быть надлежащим образом освещено и быть чистым, а работник, обслуживающий вспениватель, должен работать в одежде и обуви, находящейся в надлежащем состоянии
• при манипуляциях с паровым вентилем руки должны быть одеты в рабочие рукавицы

Запрещается:

• открывание дверки главного сборника вспенивателя, а также выполнение внутреннего осмотра сборника во время работы мешалки
• включение двигателей привода при открытых защитных кожухах системы ременной передачи
• манипулирование рукой в контрольном лючке червячной передачи при работающем оборудовании.

   12.3. Порядок работ перед началом работы вспенивателя

Перед началом работы вспенивателя необходимо выполнить следующие действия:

1. Проверить герметичность системы подачи пара по трубопроводу при давлении 0,1 МПа.
2. Убедится в правильности подключения к электросети.
3. Проверить состояние защитного кожуха на ременной передаче.
4. Мусор, попавший в главный сборник, может повредить мешалку и сетку.
5. Мусор, попавший в сборник засыпания гранул, может повредить червячную передачу, подающую гранулы в главный сборник вспенивателя.

   12.4. Обслуживание во время работ

1. Тщательно закрыть дверки на главном сборнике вспенивателя.
2. Осторожно открыть паровой вентиль и нагреть главный сборник в течение 10-15 минут.
3. Наполнить главный сборник гранулами при помощи червячной передачи. Во время работы сборник (первая ступень вспенивания) должен заполняться автоматически.

3а. Для заполнения во второй ступени вспенивания наполнить бункер второй ступени вспенивания
гранулами, прошедшими через первую ступень при помощи червячной передачи большего диаметра. Бункер второй ступени заполняет себя при помощи вентилятора.

 

1. Включить двигатель мешалки в главном сборнике.
2. Включить червячную передачу, подающую гранулы в главный сборник.
3. Включить пневмотранспорт, а также сушилку.
4. Следить за текущей работой вспенивателя.

   12.5. Обслуживание по окончании работ

1. Выключить червячную передачу.
2. Выключить червячную передачу по опорожнении засыпного сборника.
3. Перекрыть подачу пара во вспениватель и подать сжатый воздух в целях охлаждения
   сборника.
4. Выключить двигатель привода мешалки в главном сборнике по охлаждении (примерно через 60 минут).
5. Выключить вентилятор, а также сушилку.
6. Выключить подачу электроэнергии главным рубильником.

Каждая остановка вспенивателя требует:

1. Остановка червячного дозатора.
2. Отключение подачи пара.
3. Отключение механической мешалки по охлаждении.
4. Опорожнение вспенивателя от вспененных гранул через дверки во вспенивателе.

   12.6. Порядок действий при аварии (выключение электроэнергии, остановка
мешалки)

Требует немедленного отключения подачи пара и включения подачи сжатого воздуха с целью
охлаждения гранул. Невыполнение этих правил может привести к слипанию гранул, находящихся внутри в агломерат, что может повредить оборудование привода вспенивателя. Возобновление работы вспенивателя после аварийной остановки может производиться после опорожнения находящихся внутри гранул и осмотра вспенивателя