آشنایی با ماشین آلاتبخش صنعت

فرایند تولید سقف کاذب (یونوبلوک)

یونولیت ساختمانی

سفارش طرح توجیهی

بررسی اجمالی تکنولوژي و روشهاي تولید یونولیت ساختمانی

  1. فرآیند فیزیکی فوم شدن

    وقتیکه اجزاي فرمولاسیون فوم با یکدیگر اختلاط پیدا کردند، واکنشهاي شیمیایی بطور همزمان شروع میشود، پس از گذشت زمان اندکی، رنگ سیستم در حال واکنش کدر میگردد. در این مرحله تشکیل حباب هاي گاز که با چشم قابل مشاهده است. به این فاصله زمانی که از شروع اختلاط آغاز میگردد، زمان کرمی شدن (cream time) گفته میشود. (از آنجائیکه زمان کرمی شدن، زمان کوتاهی است و ویسکوزیته سیال اختلاط یافته نسبتاً بالاست، معمولا جریان مواد واکنش در قالب ضعیف است.
    بنابراین براي تولید فوم یکدست، باید ریخته گري در داخل قالب بصورت یکنواخت انجام پذیرد). در این شرایط ابتدا گازهاي تولید شده در سیستم مایع حل شده، وقتیکه به حد اشباع رسیدند، تشکیل هسته هاي اولیه را میدهند. پس از این مرحله، عمل بالا آمدن فوم شروع میگردد. با ادامه فرآیند تولید گاز، عمل انتقال مولکولهاي گاز تولید شده از مایع به داخل سلولهاي بوجود آمده، صورت می پذیرد. هر چه اندازه سلول ها کوچکتر باشد، فشار داخل آن بیشتر است. همین امر باعث ناپایداري سلولهاي کوچکتر و ادغام آنها در سلولهاي بزرگتر مجاور میشود. با ادامه این فرآیند از تعداد سلولها کاسته شده و بر اندازه آنها افزوده میشود. در ابتدا وقتیکه سلول ها تشکیل میشوند، کروي هستند ولی با گذشت زمان به صورت چند ضلعیهایی در می آیند که در جهت بالا آمدن فوم، حالت کشیده پیدا میکنند (شکل 2 -1). بطور کلی شکل هندسی سلولها به سمتی میل میکند که حداقل سطح را ایجاد نماید، در نتیجه انرژي کمتري داشته باشد.

    نماي شماتیک از رشد سلول در فوم ها (A) شکل هاي کروي اولیه سلول (B) شکل هاي چند ضلعی سلول هاي رشد یافته
    شکل 2 -1- نماي شماتیک از رشد سلول در فوم ها (A) شکل هاي کروي اولیه سلول (B) شکل هاي چند ضلعی
    سلول هاي رشد یافته

    مدت زمانیکه از شروع تشکیل حباب ها تا بالا آمدن فوم و توقف آن صورت میگیرد، زمان بالا آمدن نامیده میشود. در شکل 2 -2 فرآیند فوم شدن نشان داده شده است.

    فازهاي مختلف فوم شدن
    شکل 2 -2- فازهاي مختلف فوم شدن
    براي تولید فوم هاي پلی استایرن مورد استفاده در بلوکهاي سقفی یک روش وجود دارد که در ادامه فرآیند آن تشریح شده است.

  2. شرح فرایند تولید

    تولید فوم پلی استایرن منبسط شده شامل سه مرحله است. در مرحله اول، دانه هاي پلی استایرن حاوي عامل پف زا وارد یک تانک عمودي مجهز به همزن و ورودي بخار می شود. این مرحله را پیش انبساط (Pre-expansion) می نامند و در این مرحله است که دانسیته نهایی فوم تعیین می شود. دانه هاي منبسط شده در این مرحله اصطلاحاً، پوف اولیه (Prepuff) نامیده می شوند که حجم شان تا 40 برابر قبل از انبساط افزایش یافته است. این دانه ها در این مرحله تا چندین ساعت در ظروف در باز نگهداشته می شوند تا خلاء ایجاد شده در داخل دانه ها با اتمسفر به تعادل برسد.

    تفاوت اندازه دانه هاي رزین و دانه هاي منبسط شده ( پرپوف)
    شکل 2 -3 – تفاوت اندازه دانه هاي رزین و دانه هاي منبسط شده ( پرپوف)
    بعد از مرحله ثبات فشار، دانه هاي پف شده اولیه به داخل یک قالب بسته ریخته میشود و مجدداً تحت حرارت بخار قرار میگیرد. در این مرحله، دانه هاي پف شده اولیه در یکدیگر نفوذ کرده و قطعه یکپارچه اي که به شکل قالب است را ایجاد میکند. فرآیند تولید در شکل 2-4 دیده میشود.
    فرآیند تولید
    شکل 2 -4 – فرآیند تولید
    در قسمت هاي زیر سه مرحله پیش انبساط ، تعادل فشار و قالبگیري مورد بحث بیشتر قرار میگیرد:

    • پیش انبساط
      به منظور قالبگیري کردن قطعاتی با دانسیته مورد نیاز الزامی است که در ابتدا پف شده اولیه با دانسیته لازم تهیه شود.
      پلی استایرن انبساطی در ابتدا داراي دانسیته حدود 40lb/ft3 است .پیش انبساط این مواد خام در یک پیش منبسط کننده مجهز به ورودي بخار کنترل شده، ورودي هوا، همزن و سیستم اتوماتیک خوراك دهی انجام میشود.
      با کنترل سرعت خوراك دهی مواد اولیه، جریان هوا و بخار، سرعت دور همزن، دانه هاي پلی استایرن در دماي 90 درجه سانتی گراد که بالاتر از نقطه جوش عامل پف زا است نرم میشوند. فشار بخار درونی نیز افزایش مییابد و انجام همزمان این دو پدیده باعث انبساط دانه ها و رسیدن به دانسیته مورد نیاز میشود. میزان حداقل دانسیته بدست آمده بسته به نوع محصول تغییر میکند و به عواملی نظیر اندازه اولیه دانه ها، محتواي عامل پفزا، حضور یا عدم حضور افزودنی ها بستگی دارد.
      زمان طولانی نگهداري در پیش منبسط کننده (یا دماي بخار خیلی بالا) منجر به افزایش دانسیته و کولاپس کردن دانه ها میشود. این کولاپس شدن ناشی از کاهش فشار داخل دانه ها در نتیجه خارج شدن عامل پف زا است.
      این مرحله پیش انبساط میتواند به صورت پیوسته (continuous) یا ناپیوسته (batch) انجام شود. در پیش منبسط کننده هاي پیوسته، دانه هاي پلی استایرن انبساطی بصورت پیوسته از ته پیش منبسط کننده وارد شده و دانه هاي منبسط شده (پف شده اولیه) از بالاي آن خارج میشود که در شکل 2 -5 نشان داده شده است.
      پیش منبسط کننده پیوسته
      شکل 2 -5 – پیش منبسط کننده پیوسته
      در روش ناپیوسته دانه هاي پلی استایرن انبساطی از پیش، وزن شده و از بالاي پیش منبسط کننده وارد و بعد از انبساط از ته آن خارج میشوند.
      تنظیم دانسیته محصول از طریق کنترل مدت زمانی که دانه ها در منبسط کننده باقی میمانند و یا با فشاري که در پیش منبسط کننده وجود دارد، کنترل میشود. در پیش منبسط کننده هاي ناپیوسته با کنترل دما، فشار و مقدار دانههاي وارد شده، میتوان به موادي با حداقل دانسیته دست یافت. پرپوف خارج شده از پیش منبسط کننده به یک خشک کن با بستر سیال منتقل شده و به دقت خشک میشود. این پف شده اولیه خارج شده از پیش منبسط کننده بدلیل خلأ موجود در ساختار سلولی آن و بخاطر گرم و نرم بودن بسیار حساس است.
    • پایدارسازي پف شده اولیه
      پرپوف خارج شده از پیش منبسط کن و خشک کن با سیستم بستر سیال، وارد ظروف پلاستیکی بزرگی میشود تا به دماي معمولی برسد. در حین این مرحله که ممکن است سه الی چهار روز (بسته به دانسیته، دماي اتاق و جریان هوا) طول بکشد، تراکم عامل پفزاي باقیمانده و بخار آب اطراف دانه ها اتفاق میافتد. این فرآیند پایدارسازي میتواند با نفوذ هوا به داخل دانهها نیز همراه باشد تا تعادل فشار در طرفین دانه وجود داشته باشد. این مرحله پایدارسازي یا بلوغ (maturing) امکان خارج کردن آب جذب شده به داخل یا سطح دانه ها که براي فرآیند قالبگیري مضر است را فراهم میکند.
      کیسه هاي ذخیره براي پایدار سازي پف شده اولیه
      شکل 2 -6 – کیسه هاي ذخیره براي پایدار سازي پف شده اولیه
      همچنین براي کاربردهایی با دانسیته بالا، این مرحله بلوغ اجازه میدهد تا مقدار اضافی عامل پف زا خارج شود.
    • قالبگیري بلوکی
      ساختمان قالبها اغلب با توجه به کاربرد و نوع فوم تولیدي تعیین میشوند. با توجه به شرایط تولید مواد ساختمانی میتواند فولاد گالوانیزه یا معمولی، آلومینیوم و یا حتی چوب باشد. در فرآیندهاي قالبگیري بسته، نسبت به حالت هاي قالبگیري باز در شرایط قالب یکسان، مواد زیادتري استفاده میگردد. در چنین شرایطی دانسیته فوم بیشتر شده و فشار قابل توجهی در قالب ایجاد میشود. بنابراین براي جلوگیري از باز شدن قالب، استفاده از اتصالات مناسب ضروري است.
      قالب هاي بلوکی معمولا داراي ابعاد 1 تا 1/25 متر ارتفاع، 0/5 تا 1/25 متر عرض و 6 تا 8 متر طول هستند و معمولا از جنس فلز استینلس (استیل یا آلیاژ آلومینیوم) میباشند. شش دیواره آن که در تماس با دانه هاي منبسط شونده هستند باید داراي پوشش تفلون یا استینلس استیل باشند. این دیواره ها داراي تعداد زیادي سوراخ ریز با قطر کمتر از یک میلی متر هستند که اجازه ورود بخار به داخل قالب و خروج هوا از داخل قالب را میدهند. نمونه اي از این قالبها در شکل 2 -7 نشان داده شده است.
      مونه اي از قالبهاي بلوکی
      شکل 2 -7 – نمونه اي از قالبهاي بلوکی
      پشت هر دیواره، محفظه اي وجود دارد که محفظه بخار نامیده میشود و داراي یک ورودي بخار و یک خروجی آب متراکم شده است. اغلب قالب هاي بلوکی به یک سیستم خلأ نیز مجهزند تا به خارج شدن هوا قبل از ورود بخار و به خارج شدن گازهاي داغ قبل از خارج کردن قطعه از قالب کمک کند.
      جهیزات خلاء و قالب بلوك EPS
      شکل 2 -8 – تجهیزات خلاء و قالب بلوك EPS
      چرخه قالبگیري شامل چندین مرحله است که در ذیل به هر یک از آنها پرداخته خواهد شد.
      • چرخه پرکردن (Fill cycle ) :این مرحله شامل بستن قالب و جابجایی هوا از داخل آن است.
      • چرخه خلأ (Vacuum cycle ) :این مرحله شامل یک کاهش سریع در فشار از طریق بار کردن اتصال تانک خلأ (پریود 1) انجام میشود. مجدداً با کار کردن پمپ خلأ، خلأ افزایش مییابد (پریود 2). این مرحله پیش خلأ اجازه میدهد تا هوا و آب موجود در قالب خارج شود و مرحله بعدي پیش فیوژن تسهیل شود.
      • چرخه بخار دادن (Steaming cycle ) :در این مرحله با بستن خروجی هاي قالب، قالب تحت فشار بخار قرار میگیرد تا اینکه به فشار اتمسفر برسد (پریود 3) .بعد از اینکه به فشار اتمسفر رسید، مسیر خروجی براي خروج مواد تراکمی باز میشود (پریود 4) فشار بخار از طریق وارد شدن بخار از دو طرف دیواره قالب در حالیکه خروجیها در چهار دیواره دیگر باز هستند، افزوده میشود (پریود 5). بخار باعث نرم شدن پف شده اولیه شده و این مواد شروع به انبساط میکنند. اما از آنجاییکه فضائی براي انبساط وجودندارد عمل فیوژن رخ میدهد.
      • چرخه اتوکلاو (Autoclave cycle ) :در این مرحله پایدارسازي، (پریود 6) تمامی دریچه هاي خروجی بسته شده و فشار بخار براي یک زمان کوتاه 3 تا 15 ثانیه اي نگه داشته میشود که در این مرحله فیوژن نهایی محصول کامل میشود.
      • چرخه سرد کردن (Cooling cycle ) :در این مرحله شیرهاي خروجی مواد متراکم شده باز میشود و فشار داخل قالب کاسته میشود (پریود 7) .سپس مجدداً شیرها بسته شده و مجدداً خلأ اعمال میشود (پریود 8 و 9) و هرگونه مواد متراکم باقیمانده از قالب خارج میشود. در حین این چرخه، بلوك ایجاد شده سرد میشود. وقتی که خلأ داخل قالب به مقدار bar-0/1 رسید، خلأ متوقف میشود (پریود 10). وقتی که فشار قالب به شرایط اتمسفر رسید، قالب باز میشود.

      کل این چرخه هاي قالبگیري بین 3 تا 5 دفیقه (بسته به نوع قالب، دانسیته دانههاي پیش منبسط شده و نوع مواد اولیه) طول میکشد.

      قالب بلوکی پلی استایرن انبساطی
      شکل 2 -9 – قالب بلوکی پلی استایرن انبساطی
      دماي بلوك وقتی که از قالب خارج میشود حدود 90 تا 95 درجه سانتیگراد است و سلولهاي آن هنوز یک خلأ نسبی دارند. بنابراین باید مواظبت نمود تا یک شوك حرارتی به بلوك وارد نشود. زیرا باعث جمع شدگی آن میشود. بلوك تازه از قالب خارج شده بر روي یک تسمه نقاله قرار گرفته و معمولاً 24 ساعت در شرایط مناسب نگهداشته می شود تا پایدار شود. شکل 3 -10 نمایی از فوم خارج شده از قالب را نشان می دهد.
      فوم خارج شده از قالب بر روي تسمه نقاله
      شکل 3 -10 -فوم خارج شده از قالب بر روي تسمه نقاله
      شکل 3 -11 مراحل قالبگیري بلوك پلی استایرن انبساطی را نشان می دهد.
      مراحل قالبگیري بلوك پلی استایرن انبساطی
      شکل 3 -11 – مراحل قالبگیري بلوك پلی استایرن انبساطی

    • قالبگیري به شکل مورد نظر

      با استفاده از ماشینهاي مجهز به پرکن اتوماتیک، پران و قالب هایی با اشکال مختلف میتوان به انواع طراحی ها و اندازه ها از فوم هاي پلی استایرن دست یافت. اصول استفاده از قالب ها مشابه آنچه در خصوص قالب هاي بلوکی عنوان شده، می باشد. قالب شامل دو قسمت میباشد که یکی از این قسمت ها متحرك بوده که توسط یک سیستم سیلندري حرکت میکند و قسمت دیگر ثابت میباشد. سه نوع اصلی از این نوع قالبها وجود دارند که عبارتند از قالب هاي تحت خلأ، قالب هاي انتقالی و قالب هاي پیچیده.

      قالبگیري شکلی پلی استایرن منبسط شده
      شکل 3 -12 -قالبگیري شکلی پلی استایرن منبسط شده

      1. قالبگیري تحت خلا (Vacuum molding )
        پلی استایرن پیش انبساط یافته (پف شده اولیه) از طریق چند راه مختلف وارد قالب میشود. سپس سیکلهاي بخار دهی مشابه همان مراحلی که براي قالب هاي بلوکی بیان شد (شامل پیش گرم کردن قالب، بخار دهی جانبی، افزایش فشار، حفظ فشار) انجام میشود. سرد کردن قالب ابتدا از طریق آبی که به پشت دیواره هاي قالب وارد میشود انجام میشود و در نهایت از طریق خلأ در قالب انجام میشود. سپس قالب باز شده و قطعه توسط پران یا هوا فشرده از قالب خارج میشود.
      2. قالبگیري انتقالی (Transfer molding )
        در قالب گیري انتقالی از دو قالب براي فرآیند استفاده میشود. به این ترتیب که ابتدا در قالب اول که یک قالب داغ است دانه هاي پیش فوم شده وارد شده و سپس در حالی که مواد داغ هستند به یک قالب سرد انتقال داده میشوند. در نتیجه قطعه در قالب سرد پایدار شده و سپس از آن خارج میشود . مصرف انرژي در این نوع قالب گیري کمتر است، اما هزینه اولیه آن بیشتر است.
      3. قالبگیري مرکب (Complex molding )
        در این نوع قالب گیري قالب ها طوري طراحی میشوند تا امکان قالب گیري همزمان پلی استایرن انبساطی و سایر فیلمهاي پلاستیکی وجود داشته باشد. دو نوع فرآیند امکان پذیر است:
        • در روش اول، ابتدا قالبگیري قسمت پلی استایرن انبساطی انجام میشود. سپس فیلم پلاستیکی روي آن لامینه میشود.
        • در روش دوم، ابتدا یک فیلم پلاستیک از طریق ترموفورمینگ به شکل خاصی تبدیل شده و سپس قالبگیري پلی استایرن انبساطی در درون آن انجام میشود.

        فیلم پلیمري که اغلب براي این منظور استفاده میشود از جنس پلی استایرن است تا بازیافت قطعه راحتتر باشد. با استفاده از این روش امکان تولید قطعات پلی استایرنی که داراي مقاومت مکانیکی خوب و کیفیت مناسب براي چاپ کردن هستند، ایجاد میشود.

    • شکل دهی فوم ها

      فوم ها علاوه بر قالبگیري، گاهی با عمل برش به شکلهاي دلخواه تبدیل میشوند. در شکل هاي 2 -13 و 2 -14 شکل دهی توسط سیم داغ نشان داده شده است.

      استفاده از سیم داغ جهت برش
      شکل 2 -13 -استفاده از سیم داغ جهت برش
      استفاده از سیم داغ بشکل U براي برش پروفیل
      شکل 2 -14 -استفاده از سیم داغ بشکل U براي برش پروفیل
      با استفاده از تلفیق عمل فشار و برش، میتوان اشکال مختلفی در فوم ایجاد کرد.
      ایجاد اشکال مختلف با استفاده از اعمال فشار، قالب و برش
      شکل 2 -15 -ایجاد اشکال مختلف با استفاده از اعمال فشار، قالب و برش

      با عمل پرداخت نیز میتوان لبه هاي فوم را شکل دهی کرد.

      عمل شکل دهی با استفاده از پرداخت فوم
      شکل 2 -16 -عمل شکل دهی با استفاده از پرداخت فوم

  3. بررسی نقاط ضعف و قوت تکنولوژي هاي مرسوم

    یکی از مهمترین مشخصه هاي هر فومی، دانسیته آن میباشد. در فوم هاي قالبگیري شده با توجه به ثابت بودن حجم قالب، دانسیته مواد به مقدار موادي که به داخل قالب ریخته میشود بستگی دارد. اما در روشهاي تولید فوم به روش غیر قالبگیري یا آزاد، پارامترهاي مختلف دیگري هم بر دانسیته فوم تأثیر دارند. یکی از این پارامترها، اندازه و یک دست بودن ساختمان سلولهاي فوم میباشد که این امر توسط راندمان اختلاط و هسته گذاري در مخلوط فوم کنترل میشود.

    نوشته های مشابه

    سلولهاي کوچکتر داراي دیواره هاي نازکتري بوده، بطوریکه براحتی شکسته شده و به سلولهاي بزرگتر تبدیل میشوند و فوم هاي با دانسیته بالا ایجاد مینمایند. در صورتیکه هواي اضافی در مخلوط کن وجود داشته باشد، ساختمانهاي سلولی ناهمگون به وجود آمده، در نتیجه گازهاي عوامل پفزا در مقایسه با فوم هاي با ساختمان سلولی یکدست، براحتی از فوم خارج میشوند.

    درجه حرارت مواد اولیه از دیگر پارامترهاي مؤثر بر دانسیته فومها میباشد. این دما بر سرعت فوم شدن، سرعت پلیمریزاسیون و درجه حرارت نهایی واکنش مؤثر است. علاوه بر آن اختلاط و هسته گذاري در مخلوط فوم را تحت تأثیر درجه حرارت مواد بر ساختمان فوم است. بطور کلی میتوان اینطور نتیجه گرفت که درجه حرارت بالاي مواد اولیه باعث ایجاد فوم نسبتاٌ دانسیته پائین با کمی زبري میشود.

    ظرفیت تولید نیز از دو طریق بر روي دانسیته فوم مؤثر است. فومهاي تولیدي توسط ماشینهاي کوچک (مثلاً ظرفیت خروجی(50) kg/min پلی ال) نسبت به فومهاي تولیدي توسط ماشینهاي بزرگتر داراي توزیع دانسیته پهن تري هستند، بطوریکه در این فومها دانسیته مرکز فوم نسبت به دانسیته متوسط فوم از اختلاط بیشتري برخوردار است. از طرف دیگر بلوكهاي فوم تولیدي بزرگ (مرتفع)، در ارتفاع فوم داراي تغییرات دانسیته بیشتري میباشند، به عبارت دیگر دانسیته از کف فوم تا سطح فوم تغییرات محسوسی دارد، همین مسئله حداکثر اندازه مفید فوم تولیدي را محدود مینماید.

    تنظیم همزمان سرعت ژل شدن و سرعت رشد فوم نیز بسیار مهم است. کوچکترین تغییرات در موازنه این سرعت ها، تأثیر بسزایی هم در دانسیته و هم نفوذپذیري فوم هاي نرم دارد. سرعت بالاي ژل شدن ناشی از فعالیت پلی ال، گرم بودن مواد اولیه، حضور بقایاي کاتالیزورهاي نمکهاي فلزي و یا استفاده از مقادیر بیشتر کاتالیزور، فومهایی با دانسیته کم، نفوذ پذیري کمتر در برابر هوا و رزیلیانس بر جهندگی (resilience rebound ) پائین تر میدهد.

    تغییرات فشار جو نیز بر روي دانسیته فوم مؤثر است. دانسیته یک فوم با فرمولاسیون معین، رابطه مستقیمی با فشار جو در لحظه تولید دارد. این تغییرات جو میتواند در اثر تغییرات شرایط آب و هوایی و یا تعویض فصول ایجاد شود. مثلاً در بعضی از کارخانهها تحت تأثیر تغییرات جو، علی رغم استفاده از یک فرمولاسیون یکسان، کاهش 30 درصدي در دانسیته مشاهده شده است. تکنولوژي شرح داده شده در این پروژه کلیه نکات ذکر شده در بالا را در برمی گیرد و هیچ عیب و ایراد خاصی ندارد.

امتیاز کاربران: اولین نفری باشید که به این مطلب رای می دهد!
سفارش طرح توجیهی
گرد آورنده
ایـ توجیهی
دانلود رایگان طرح توجیهی

نوشته های مشابه

دکمه بازگشت به بالا
Call Now Buttonتماس فقط جهت سفارش طرح توجیهی