نحوه تولید یونولیت و مواد اولیه تشکیل دهنده آن

مواد اولیه یونولیت

انواع یونولیت یا پلی استایرن نوعی پلیمر ترموپلاستیک می باشند که از استایرن تولید می شود. استایرن نوعی هیدروکربن با فرمول شیمیایی C6H5CH=CH2 است. این هیدروکربن از نفت خام گرفته می شود. پس در فرآیند تولید یونولیت دو عنصر کربن و هیدروژن نقش اساسی را ایفا می کنند.

مشخصا پلی استایرن یا یونولیت صرفا با کنار هم قرار گرفتن کربن و هیدروژن تولید نمی شود. این فرآیند تولید به آرایش مولکولی خاصی نیاز دارد. این آرایش مولکولی با پیوند دوگانه موجود در استایرن(styrene) میسر می شود. پیوندهای دوگانه متعدد باعث واکنش استایرن ها با هم و ایجاد زنجیره ای پلیمری می شود. این زنجیره پلی مری با نام پلی استایرن (Polystyrene) شناخته می شود. نام دیگر پلی استایرن، استایروفام Styrofoam) است.

ترکیبات یونولیت

عناصری مثل استایرن که پیوند دوگانه دارند به راحتی با هم ترکیب می شوند و ذره ای بزرگ تر می سازند. این فرآیند بسپار شدن یا polymerize نامیده می شود. در این فرآیند دقیقا چه اتفاقی رخ می دهد؟ در ابتدا پیوند دوگانه شکسته می شود. یک هیدروژن از استایرن مجاور به یک سمت پیوند دوگانه متصل می شود. سمت دیگر استایرن هم به سمت دیگر پیوند دوگانه ای که شکسته شده متصل می شود.

به این ترتیب دو استایرن متصل شده مجددا پیوند دوگانه دارند. پیوند دوگانه دوباره می شکند و استایرن های بی شماری به هم متصل می شوند. 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 ماده ای است که با نام آغازگر پلیمرسازی شناخته می شود. رایج ترین این آغازگرها بنزویل پراکسید نام (C6H5COOOCOC6H5) دارد. زمانی که فرآیند بسپار شدن شروع شود، بنزویل پراکسید انرژی کافی برای ادامه فرآیند را آزاد می کند.

Polystyrene برای درک عمیق تر 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 ماده ای است؟

پلاستیک ها مشتق هیدروکربن ها هستند. پلاستیک از سوخت ها ی طبیعی هیدروکربنی مثل ذغال سنگ، گاز طبیعی، نفت خام و حتی نمک و شن استخراج می شوند. پروسه تولید پلاستیک در پالایشگاه نفت و با تقطیر و شکستن هیدرکربن های سبک ساخته می شود. این هیدروکربن های سبک از ماده خام اصلی که مجموعه بی شماری از هیدروکربن های متصل به هم است جدا می شود. 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 نمونه ای از این نفتا هستند. این عناصر هیدرکربنی تقطیرشده هستند.

فرآیند شیمیایی تولید یونولیت

بسپارش زنجیری Chain-growth polymerization: این نوع بسپارش شامل اتصال مونومرهای متعدد با هم می شود. این مونومرهای متصل شده به گروه اصلی وصل می شوند. در نهایت زنجیره بسیار بلندی متشکل از این مونومرها تشکیل می شود. هر زنجیره اندازه و طول زنجیر، ساختار و ویژگی های شیمیایی متفاوتی دارد.

اتصال مولکول های مونومری به یکدیگر از طریق الکترون والانس یا الکترون ظرفیت انجام می شود. اتصال زمانی صورت می گیرد که این الکترون آزاد یا غیرمتصل باشد. پیوندی که این الکترون را به دیگر مولکول ها و اتم ها چسبیده نگه می دارد، نوعی پیوند دوگانه است. هنگام شکستن این پیوند دوگانه، الکترون آزاد تمایل به اتصال با دیگر مولکول ها را دارد.

مراحل و نحوه تولید یونولیت

یونولیت یا EPS از زنجیره ای از مونومرها به نام استایرن تشکیل می شود. این مونومرها با مقادیر بسیار کمی در بسیاری از گیاهان، سبزیجات، میوه ها، انواع مغزها و حتی گوشت یافت می شوند. EPS، از مشتقات بنزن و اتیلن است. در این باره پیش تر توضیح جامعی ارائه دادیم. حال می خواهیم به فرآیند تولیدی که باعث این تغییرات در سطح مولولکی می شوند بپردازیم. مراحل تولید یونولیت EPS عبارتند از:

مرحله پیش از انبساط

هنگامی است که زنجیره های پلی استایرنی با بخار در تماس قرار می گیرند. این بخار منجر به حجیم شدن یا به عبارتی منبسط شدن این زنجیره های مولکولی می شود. طی این مرحله حجم زنجیره ها 20 تا 50 برابر افزایش می یابد.

مرحله تهویه در تولید یونولیت

طی این مرحله، استراحتی 6 تا 12 ساعته به پلی استایرن های منبسط شده داده می شود تا به دما و فشاری متعادل برسند. پس از متعادل شدن است که این انبساط و گستردگی کامل و پایدار می شود.

مرحله قالب سازی

زنجیره های پلیمری ابتدا داخل قالب های متفاوت، با اندازه ها و طراحی متفاوت قرار می گیرند و مجددا با بخار گرم می شوند. بخار دادن تا زمانی ادامه می یابد که یونولیت تکمیل نشده تمام قالب را پر کند و هیچ حفره ای باقی نماند. قالب ها سفارشی و بسیار متنوع هستند. پس از اتمام، EPS تولید شده حاوی تقریبا 98 درصد هواست.

ماشین های تولید یونولیت

ماشین های تولید، بسته به نوع کاربرد متفاوت و از این نوع هستند:

• دستگاه مخصوص صنعت بسته بندی
• ماشین مرحله پیش از انبساطی
• ماشین فرم زنی قالب ها
• مایشن قالب زنی
• سیسنک سیلوی EPS
• سیستم بازیافت (در خط تولید الزامی نیست)
• دستگاه بسته بندی محصولات یونولیتی فومی
• مبدل گرمایی

دستگاه های مخصوص ساخت و ساز و محصولات عایقی

این دستگاه ها در صنعت ساخت و ساز بلوک های ساختمانی و عایق های حرارتی صوتی نقش دارند. چند نمونه از این دستگاه ها در تولید یونولیت عبارتند از:

• ماشین مرحله پیش از انبساطی
• ماشین فرم زنی بلوک ها
• دستگاه برش و خط زنی
• ماشین بسته بندی بلوک های یونولیتی
• سیستم سیلوی EPS
• سیستم بازیافت (در خط تولید الزامی نیست)
• مبدل گرمایی

دیگر دستگاه های کمکی برای هر دو خط تولید عبارتند از:

• دیگ بخار
• دستگاه ذخیره بخار
• کمپرسوز یا فشرده ساز هوا
• مخزن هوا

کلام آخر

مولکول های پلی استایرن و ویژگی آنها نقش بسیار پررنگی در نحوه تولید یونولیت و خاصیت یونولیت دارند. زنجیره های 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.