Производство изделий из пенополистирола реферат

Обновлено: 02.07.2024

В этой курсовой работе рассмотрен вид теплоизоляционного материала – пенопласт, в частности, один из его разновидностей – пенополистирольный.
Теплоизоляционные пластмассы называют газонаполненными материалами, т. е. материалами, большую часть объема которых занимает воздух. Различают ячеистые пластмассы, в которых мелкие поры расположены беспорядочно, и сотопласты, в которых воздушные полости имеют правильную геометрическую форму.
Пенопласты представляют собой легкие материалы ячеистой структуры. Для них характерна физическая неоднородность строения, обусловленная чередованием плотного полимерного вещества, из которого построены стенки ячеек, и газообразных продуктов, заполняющих эти ячейки

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 4
НОМЕНКЛАТУРА И ХАРАКТЕРИСТИКА ИЗДЕЛИЯ 6
СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ 15
АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ 17
ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА 20
ИСПОЛЬЗУЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКИ 22
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 28
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 29

Работа содержит 1 файл

КР строительные материалы и изделия.docx

Производство теплоизоляционных плит из пенополистирола

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине

Данная курсовая работа состоит из пояснительной записки, основанной на 5 литературных и 3 информационных источниках и содержащей 25 листов печатного текста, и графической части, состоящей из 1 листа формата А-2 (технологическая схема производства пенополистирольных плит).

Ключевые слова: ПЕНОПОЛИСТИРОЛ, ИЗОПЕНТАН, ЭМУЛЬСИОННЫЙ, БЕССПРЕСОВЫЙ МЕТОД, ГАЗООБРАЗОВАТЕЛЬ, ИЗОЛЯЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ, ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ, ПЛАСТМАССЫ, ПЕНОПЛАСТЫ.

Целью данной курсовой работы было рассмотреть и изучить производство теплоизоляционных плит из пенополистирола. В работе рассмотрена схема производства пенополистирольных плит бесспресовым методом.

НОМЕНКЛАТУРА И ХАРАКТЕРИСТИКА ИЗДЕЛИЯ 6

СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ 15

АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ 17

ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА 20

ИСПОЛЬЗУЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКИ 22

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 29

ВВЕДЕНИЕ

В этой курсовой работе рассмотрен вид теплоизоляционного материала – пенопласт, в частности, один из его разновидностей – пенополистирольный.

Теплоизоляционные пластмассы называют газонаполненными материалами, т. е. материалами, большую часть объема которых занимает воздух. Различают ячеистые пластмассы, в которых мелкие поры расположены беспорядочно, и сотопласты, в которых воздушные полости имеют правильную геометрическую форму.

Пенопласты представляют собой легкие материалы ячеистой структуры. Для них характерна физическая неоднородность строения, обусловленная чередованием плотного полимерного вещества, из которого построены стенки ячеек, и газообразных продуктов, заполняющих эти ячейки

В зависимости от вида полимера пенопласты подразделяют на термопластичные, получаемые на основе полимеров с линейными и разветвленными молекулами (пенополистирол, пенополивинилхлорид, пенополипропилен и др.); термоактивные, получаемые на основе полимеров с пространственной структурой молекул.

По способу получения газонаполненные пластмассы подразделяют на две большие группы: прессовые, изготовляемые в условиях давления извне, и бесспресовые, получаемые без воздействия внешнего давления. В свою очередь, пенопласты по технологическим признакам можно подразделить на следующие группы: а) заливочные пенопласты, получаемые вспениванием жидких исходных композиций газами, выделяющимися из массы; б) пенопласты, получаемые путем омоноличивания (спекания) предварительно вспененного гранулированного полимера (например, пенополистирол); г) пенопласты, образующиеся при вспенивании твердых смоляных композиций с помощью газообразователей (например, пенопласты на основе твердых новолачных фенолоформальдегидных смол).

По функциональному назначению пенопласты делятся на теплоизоляционные, используемые в виде плит и скорлуп в холодильной технике, для изоляции химической аппаратуры, изотермических вагонов, в кровельных и стеновых конструкциях зданий; конструкционно- теплоизоляционные, используемые в виде ограждающих конструкций, в том числе слоистых конструкциях, в качестве монтажной теплоизоляции трубопроводов.

НОМЕНКЛАТУРА И ХАРАКТЕРИСТИКА ИЗДЕЛИЯ

Пенополистирол (пенопласт) - изоляционный материал белого цвета на 98% состоящий из воздуха, заключенного в миллиарды микроскопических тонкостенных клеток из вспененного полистирола.

Изделия из пенополистирола биологически безопасны и используются для упаковки продуктов питания.

Пенополистирол устойчив к воздействию влаги, применяется даже для изготовления поплавков, устойчив к старению, не подвержен воздействию микроорганизмов.

Как наиболее эффективные, изоляционные материалы из пенополистирола вот уже 30 лет применяются для теплоизоляции кровли, стен, потолков и полов в жилых и административных зданиях.

Легкость обработки при помощи ручной пилы или ножа, низкий объемный вес, возможность склеивания с различными строительными материалами, простота механического крепления - несомненные достоинства пенополистирола.

Применение полистирола позволяет:

1. Сократить расходы на материалы - ни один из подобных изоляционных материалов не имеет такой приемлемой стоимости. Например, при сравнительно равных ценах за куб.м. минеральной ваты требуется в 1,5 раза больше, чем пенополистирола.

2. Сократить расходы на монтаж - работа с пенополистиролом не представляет трудностей, плиты легки, приятны на ощупь и не загрязняют окружающую среду.

3. Сократить расходы на отопление - деньги, потраченные на теплоизоляцию (в среднем от 0,5 до 3% от стоимости нового здания) окупаются за очень короткий срок.

Для строительных целей полистирольные пенопласты получают беспрессовыми способами, выпуская изделия марок ПСБ и ПСБС (пенополистирол беспрессовый и пенополистирол беспрессовый самозатухающий).

Средняя плотность пенополистирольных изделий колеблется в пределах 16…40 кг/м 3 и отражается в марках цифровыми значениями, например ПСБ-20, ПСБС-30 и т. д.

Плиты марки ПСБС не должны поддерживать самостоятельного горения после удаления источника огня в течение более 5 с.

Температура применения плит ПСБ и ПСБС определяется изменением свойств пенопласта и не должна превышать 60ºС, так как при повышении температуры даже до этого предела их механические характеристики снижаются на 30…40ºС, а при температурах 80ºС и выше возникают усадочные деформации.

Пенополистирольные пенопласты применяют в виде термовкладышей в стеновых панелях, кровельных покрытиях. Их можно использовать для заполнения пустот в железобетонных и других видах конструкций.

Иногда полистирол используют в теплоизоляционных засыпках и в качестве легкого заполнителя в производстве теплоизоляционных штучных материалов с применением различных связующих. Большей же частью зернистый пенополистирол перерабатывается в изделия без применения каких-либо вяжущих. Формования такого материала происходит под действием повышенной температуры за счет спекания гранул друг с другом. Вспученный полистирол имеет вид гранул размером 5-15 мм.

Пенополистирол – легкогорючее вещество. Воспламеняется даже от маломощных источников пламени. Температура самовоспламенения около 400ºС. Пламя сравнительно быстро распространяется по поверхности материала (примерно 1-1,5 м/мин).

При резке пенопласта выделяется пыль, образуются отходы. Необходимо постоянно следить за исправностью режущего инструмента и системы аспирации, не допускать скопления пыли и отходов. По пожарной опасности производство пенополистирола относится к категории Б, по правилам устройства электроустановок – к классу В II.

Плиты предназначаются для тепловой изоляции в качестве среднего слоя строительных ограждающих конструкций и промышленного оборудования при отсутствии контакта плит с внутренними помещениями. Температура изолируемых поверхностей не должна быть выше 80 °С.

Плиты в зависимости от предельного значения плотности подразделяют на марки: 15, 25, 35, 50 и ПСБ-С-50D.

Марка М15 - применяется в качестве утеплителя для бытовок, контейнеров, вагонов, а так же для утепления и звукоизоляции конструкций, не подвергающихся механическим нагрузкам.

Марка М25 - применяется для утепления стен, полов, фасадов, лоджий, домов, квартир, крыш, полов, вообще, во всех местах, где нужно утеплять.

Марка М35 - применяется при изготовлении многослойных панелей, в т.ч. железобетонных, устройства обогреваемых дорожек, подъездных площадок, стоянок автомобилей, тепло-гидроизоляции подземных коммуникаций, теплоизоляции труб, утеплении фундаментов, для предотвращения, промерзания и вспучивания грунтов, для отвода стоков, укрепления откосов, при строительстве бассейнов, разбивки газонов, спортивных площадок.

Марка М50 - применяется при устройстве полов холодильников на межэтажных перекрытиях многоэтажных холодильников, на обогреваемых грунтах и над вентилируемыми подпольями, в автомастерских, гаражах, на стоянках тяжелого автотранспорта, строительстве и реконструкции дорог в заболоченной местности в условиях слабых и подвижных грунтов.

Марка ПСБ-С-50D - сделана по усовершенствованной технологии, используя которую удалось существенно снизить наличие пустот и полостей между гранулами пенополистирола (пенопласта) и, таким образом, сократить объем открытых ячеек, которые не изолированы от окружающей среды.

Номинальные размеры плит должны быть:

по длине — от 900 до 5000 мм с интервалом через 50 мм;
по ширине — от 500 до 1300 мм с интервалом через 50 мм;
по толщине — от 20 до 500 мм с интервалом через 10 мм.

По согласованию изготовителя с потребителем допускается изготавливать плиты других размеров.

Технические требования. Плиты должны изготавливаться в соответствии с требованиями настоящего стандарта и по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке. Для изготовления плит применяют вспенивающийся полистирол, содержащий порообразователь (изопентан или пентан) и остаточный мономер (стирол).

Полистирол, применяемый для изготовления плит, должен удовлетворять требованиям нормативно- технической документации на указанный материал. На поверхности плит не допускаются выпуклости или впадины длиной более 50 мм, шириной более 3 мм и высотой (глубиной) более 5 мм. В плитах допускается притупленность ребер и углов глубиной не более 10 мм от вершины прямого угла и скосы по сторонам притупленных углов длиной не более 80 мм.

Показатели физико-механических свойств плит должны соответствовать нормам, указанным в таблице.

Использование универсальных пенополистирольных плит. Выбор способа производства и технологический процесс пенополистирольных плит. Расчет технологического оборудования для производства. Противопожарные нормы в цехе по производству пенополистирола.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	23.03.2015
Размер файла	579,5 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Пенополистирольные плиты (пенопласт) - теплоизоляционный материал, получаемый путем вспучивания полистирола газообразователем (пентан). Вспененный полистирол представляет собой многоячеистые влагостойкие гранулы, состоящие на 98% из воздуха, что и обусловило их основные теплоизоляционные свойства.

Высокая теплосберегающая способность пенополистирола является следствием того, что пенопласт состоит на 2% из полимера, что определяет главные отличительные характеристики данного материала. Воздух обладает небольшими показателями теплопроводности, поэтому пенополистирольная плита имеет теплопроводность около 0,04 Вт/мК, что намного меньше теплопроводности дерева, кирпича, керамзита и других строительных материалов. Если заложить при постройке теплоизоляцию из пенополистирольных плит, то этим можно значительно сократить издержки на подачу тепла в здание.

Пенополистирол легкий и имеет хорошие прочностные характеристики (прочность на разрыв -- около 0,08 МПа, а прочность на сжатие -- около 0,16 МПа). Это позволяет использовать пенополистирольные плиты как строительный материал, который может нести равномерную механическую нагрузку, не подвергаясь деформации или провисанию.

Благодаря химическому составу и своей природе пенополистирольные плиты универсальны и используются для теплоизоляции при строительстве и ремонте зданий и сооружений, для звукоизоляции при ударных шумовых нагрузках, для создания термоизолирующих объёмов (например, морозильные камеры), для теплоизоляции трубопроводов и др. Он незаменим для утепления подземных частей здания, фундаментов, стен, подвалов, цокольных этажей, где применение других видов теплоизоляции недопустимо вследствии капиллярного поднятия грунтовых вод, и предохраняет гидроизоляцию от вредного воздействия окружающей среды.

1. Номенклатура выпускаемой продукции

В данной курсовой работе разработана технология изготовления пенополистирольных плит ПСБ-С 35 размером 1000 х500 х50 мм, где ПСБ-С - плиты, изготавляемые с использованием антипирена;

35 - марка плиты по плотности;

1000 х500 х50 мм - номинальные размеры плиты (длина, ширина и толщина соответственно).

Основные физико-механические показатели для плит ПСБ-С 35 приведены в таблице 1.1

Т а б л и ц а 1.1

Норма для плит марок

Прочность на сжатие при 10 % линейной деформации, МПа, не менее

Предел прочности при изгибе, МПа, не менее

Теплопроводность в сухом состоянии при (25±5)°С, Вт/(м·К), не более

Время самостоятельного горения плит типа ПСБ-С, с, не более

Влажность, %, не более

Водопоглощение за 24 ч, % по объему, не более

Плиты должны иметь правильную геометрическую форму. Отклонение от плоскостности грани плиты не должно быть более 3 мм на 500 мм длины грани. Разность диагоналей для плит длиной до 1000 мм не должна превышать 5мм.

Предельные отклонения при заданных геометрических параметрах приведены в таблице 1.2

Предельные отклонения от номинальных размеров

Т а б л и ц а 1.2

Предельные отклонения, мм

для плит длиной до 1000

для плит шириной до 1000

для плит толщиной до 50

На поверхности плит не допускаются выпуклости или впадины длиной более 50 мм, шириной более 3 мм и высотой (глубиной) более 5 мм. В плитах допускается притупленность ребер и углов глубиной не более 10 мм от вершины прямого угла и скосы по сторонам притупленных углов длиной не более 80 мм.

Требования к сырью

Сырьем для производства формованных изделий (пенополистирольных блоков, плит) служит вспенивающийся полистирол, представляющий собой продукт суспензионной полимеризации стирола в присутствии порообразователя (пентана, изопентана).

Пенополистирол может иметь антипиреновые добавки для негорючих марок.

Марка сырья для пенополистирола определяется содержанием частиц с наиболее часто повторяющимся размером при рассеве, что в готовом изделии будет определять, наряду с прочими факторами, конечную плотность. Также в маркировке обычно оговорено наличие антипиренов (F). Чем больший процент гранул основной фракции (более 90%), тем стабильнее будет процесс переработки.

Основными критериями при выборе марки вспенивающегося полистирола являются:

· массовая доля частиц основной фракции и их размер;

· массовая доля пентана;

· кажущаяся плотность пенополистирола при однократном вспенивании;

· время выдержки предвспененного полистирола перед формованием (короткий цикл, длинный цикл);

· особые свойства -- высокие физико-механические характеристики, негорючесть и пр.

Для получения качественных изделий необходимо провести входной контроль по определенным параметрам, чтобы убедиться, что в работу поступают гранулы в полном соответсивии с заявленными техническими характеристиками. В большинстве случаев производители гарантируют сохранение качества продукта в течение 3 -- 6 месяцев в герметичной упаковке.

Для изготовления плит различной плотности используется одинаковое сырье -- полистирольные гранулы. Но на один кубометр строительных блоков идет разное количество сырья: на ПСБ-15 -- до 15 кг, ПСБ-25 -- от 15 до 25 кг, ПСБ-35 -- от 25 до 35 килограммов. Сырье составляет основную долю в себестоимости продукции --70%.

Требования к вспенивающемуся полистиролу, приведены в таблице 3.

Требования к вспенивающемуся полистиролу,

Т а б л и ц а 3

Содержание влаги, %, не более

Массовая доля остаточного мономера стирола, %, не более

Массовая доля порообразователя, %, не менее

Относительная вязкость, с, не менее

Средний диаметр частиц, мм 1,6±0,25

2. Технологическая часть

2.1 Выбор способа производства и его обоснование

Пенополистирол производят в основном 3 способами: прессовым, беспрессовым и экструзионным.

Прессовый способ заключается в смешивании порошкообразного полистирола с газообразователями и другими компонентами, прессовании полученной массы на гидравлических прессах. Отпрессованные заготовки вспенивают в гидравлических или формовочных камерах при повышенной температуре в среде насыщенного водяного пара. Конфигурация изделий после вспенивания зависит от профиля отпрессованных заготовок (прямоугольные плиты, полусферы и т. д.). Так как прессовый пенополистирол изготавливается путем прессовки бисера полистира, он намного прочнее, чем беспрессовый пенополистирол, благодаря более плотному сцеплению бисера. Данная технология производства влечет за собой большие затраты и как показывает опыт не совсем целесообразна.

Сущность процесса получения пенополистирола беспрессовым методом (ПСБ) заключается в том, что под влиянием нагрева выше 80°С полистирол переходит из стеклообразного состояния в вязко-текучее, а изопентан при температуре выше 28°С вскипает и давлением паров вспенивает гранулу полистирола. Технология производства безпрессового вспененного полистирола менее затратна и более распространена.

Экструзионный пенополистирол производится на экструзионном оборудовании посредством продавливания расплавленной полистирольной массы сквозь насадку, определяющую конфигурацию и размер изделия. Экструзионный пенополистирол имеет однородную мелкоячеистую структуру, которая состоит из практически полностью закрытых ячеек. Данный способ производства пенополистирольных плит увеличивает стойкость материала к механическим нагрузкам, повышает его плотность, делает материал полностью водонепроницаемым, и как результат, продлевает срок службы конструкции.

Разные способы производства предопределяют разницу технических характеристик и эксплуатационных свойств конечной продукции, определенных разными условиями ориентации молекул.

Пенополистирольные плиты, полученные беспрессовой технологии уступают по физико-механическим показателям экструзионным изделиям. Однако, основным преимуществом утеплителя, полученного беспрессовой технологией, является доступная стоимость, что обусловило его широкое распространение.

2.2 Описание технологического процесса производства пенополистирольных плит

пенополистирольный плита теплоизоляция строительство

Производство полистирольного пенопласта характеризуется тем, что при нагревании свыше 80єC полистирол переходит из стеклообразного в вязко-текучее состояние, а изопентан при температуре свыше 28єC вскипает и давлением паров вспенивает гранулу полистирола. При этом размягченные гранулы при температуре 90 - 100єC слипаются друг с другом в монолит.

Технологический процесс производства пенополистирола ПСБ состоит в следующем (см. рис.2.1):

предварительное вспенивание гранул производят при помощи горячей воды, пара, воздуха или токов высокой чистоты, нагревая бисерный полистирол до 90 - 120єC. При этом объем гранул увеличивается в 10 - 30 раз в зависимости от его свойств.

Предварительное (первичное) вспенивание

Выдержка вспененных гранул

и их сушка (при необходимости)

Заполнение форм или формующих устройств

Спекание или формование изделий

^ Резка блоков на плиты

Рис. 2.1 Получение беспрессового пенополистирола

Для предварительного вспенивания используют аппараты периодического и непрерывного действия с различными теплоносителями.

К вспенивателям периодического действия относятся водяные ванны горизонтального и вертикального типа, снабженные ситом типа дуршлага или мешалкой. Обычно обогрев осуществляется водой, производительность их невелика. Съем вспененных гранул составляет ~ 500 г/м2.

К вспенивателям непрерывного действия относятся шнековые, механические, барабанные и др., в которых процесс вспенивания может производиться водой или паром в течение 1 - 6 мин. Производительность аппаратов может составлять от 1 до 5,5 м3/ч. Вспененные гранулы, в случае повышенной влажности, подсушивают при температуре 40єC, охлаждают и выдерживают в течение 6 - 24 ч для выравнивания давления с окружающей средой. При большем времени выдержки остаточный изопентан может улетучиться и тем самым снизится способность гранул к последующему вспениванию.

Вторичное вспенивание (формование изделий) также можно производить непрерывным и периодическим способом с использованием различных теплоносителей.

К формовочным агрегатам периодического действия следует отнести переносные и стационарные формы различных конструкций. Обычно теплоноситель (острый пар или горячая вода) подается через перфорированные стенки и днище. Чаще всего размер форм не превышает 1000х750х100 мм.

При использовании в качестве аппарата для вторичного вспенивания автоклава формы заполненные гранулами, подают в автоклав и пропаривают по заданному режиму (засыпка гранул ~ 2 мин, вспенивание 1-2мин при Т=95-105єC, охлаждение ~ 10 мин).

Стационарные формы позволяют получать изделия больших размеров от 2000х1000х500, 4000х1000х500 до 6000х1000х1250 мм. Формы обычно оборудуются гидравлическими затворами для смыкания и раскрытия стенок и выталкивателем готовых блоков. Теплоносителем чаще всего является пар под давлением 0,4-0,5 МПа. Конструкции форм могут иметь пустотообразователи, позволяющие изготавливать изделия сложных конфигураций. Общая продолжительность спекания в блок 4 - 5 мин, охлаждение 45 - 55 мин (для выравнивания давления внутри блока).

Технологический процесс непрерывного способа формования изделий, осуществляемый на конвейерных линиях (рис. 2.2) осуществляется следующим образом.

Рисунок 2.2 Принципиальная схема установки для непрерывного формования пенополистирола беспрессовым методом

Предварительное вспенивание осуществляется и непрерывно действующих шнек-машинах в течение 0,5…1 мни при давлении пара 0,03. 0,05 МПа. Предвспененные гранулы выдерживаются в бункерах хранения при температуре 20. 28°С в течение не менее 4 ч и не более 7 сут. Затем гранулы пневмотранспортом подаются в расходный бункер 1 (см. рис. 2.2), оборудованный вертикальными смесителями, для предотвращения сводообразования. Из расходного бункера гранулы засыпаются на нижний лотковый конвейер 9, палеты которого имеют перфорацию для прохождения пара к спекаемому материалу. Высоту засыпки гранул регулируют с помощью шибера 2. Пар к материалу поступает из паровых камер 4, которые установлены в средней и правой частях лоткового конвейера.

Верхний пластинчатый конвейер 3 предназначен для создания замкнутого геометрического пространства, в котором происходят довспениванне и спекание гранул в монолит. Для создания избыточного давления в зоне спекания устраивают специальные уплотнения в кожухе, который изолирует конвейеры и паровые камеры.

В зоне спекания гранулы образуют сплошной брус 5 сечением 1000X1000 мм, который, выходя из камеры спекания, захватывается резиновыми лентами конвейеров 6 и протягивается через калибрующее устройство 7. Далее брус с помощью автоматического устройства 8 разрезается на плиты заданных размеров.

В настоящие время технологический процесс непрерывного способа формования устарел, производительность такой линии достаточно низкая, а установка для непрерывного производства слишком габаритная. Поэтому, в данном курсовом проекте, целесообразно применить технологию периодического действия

3. Расчетная часть

3.1 Режим работы цеха

Для предприятия по производству пенополистирольных плит следующий режим работы: 2 смены - 247 рабочих дней, длительность 1 рабочей смены - 8 часов.

Годовой фонд времени работы технологического оборудования определим по формуле:

Читайте также: