شرحی کامل از پلی استایرن گسترش یافته و یا EPS
پلی استایرن گسترش یافته و یا EPS برای چندین سال به عنوان ماده ای منتخب برای تولید بسته بندی مواد غذایی، محصولات کم هزینه و انواعی که انرژی کمی مصرفی میکنند، در ساخت و ساز و همچنین بسته بندی پشتی ها به کاربرده میشد. این پشتی در وسایل حمل و نقلی استفاده میشود که نسبت به ضربه حساس میباشند.
ولی پلی استایرن گسترش یافته و یا EPS چیست؟ چگونه تولید میشود؟ خواص اصلی ان کدامند و چگونه این ماده را به گزینه ای ایده ال برای مصارف گوناگون تبدیل کرده اند؟
در این مقاله میتوانید اطلاعات بیشتری در خصوص این پلیمر کسب کنید و همچنین با مزیت ها و خواص و سایر موارد مرتبط با ان اشنا شوید.
پلی استایرن گسترش یافته و یا EPSچیست ؟
پلی استایرن گسترش یافته و یا EPS نوعی ماده پلاستیکی فوم مانند سفید است (یونولیت) که از انواع جامد پلی استایرین ساخته میشود. اولین کاربرد این ماده در بسته بندی است و پس از ان عایق سازی قرار میگیرد و غیره. این ماده نوعی فوم سخت است:
- استایرن: که ساختار سلولی را تشکیل میدهد
- پنتان: که به عنوان عامل حباب زا به کار برده میشود
استایرن و پنتان هر دو ترکیبات هیدروکربنی هستند و از نفت و محصولات جانبی بدست امده از گاز طبیعی ساخته میشوند.
پلی استایرن گسترش یافته و یا EPS بسیار سبک بوده و رسانایی گرمایی ان نیز پایین است. همچنین ماده یاد شده به مقدار کمی آب را جذب میکند و میتواند خاصیت حفاظتی خیلی خوبی داشته باشد. یکی از محدودیت های اصلی فوم های پلی استایرن این است که دمای بیشینه کارکردی ان پایین میباشد ( 80درجه سانتی گراد). همچنین خواص فیزیکی ان در حیطه ی دمای کارکردی آن (یعنی تا 167 درجه فارنهایت یا 75درجه سانتی گراد) و با قرار گیری در معرض حرارت طولانی مدت تغییری نمی کنند.
خواص شیمیایی پلی استایرن گسترش یافته و یا EPS هم شباهت زیادی با ماده اصلی یعنی پلی استایرن دارد. این ماده کاملا بازیافت میشود و 98 درصد حجم ان را هوا تشکیل میدهد.
پلی استایرن گسترش یافته و یا EPSچگونه تولید میشود؟
تبدیل پلی استایرن های قابل گسترش به انواع گسترش یافته در طی سه مرحله صورت میگیرد: پیش از گسترش، پایداری یا بلوغ و قالب گیری
به منظور تولید پلی استایرن گسترش یافته، بسترهای پلی استایرن با عامل کف زای پنتان اشباع یا اغشته میشوند. ذرات پلی استایرن در مراحل قبل و در دمای بالای 90 درجه سانتی گراد حالت کفی پیدا میکنند.
این دما باعث میشود تا عامل کف زا تبخیر شود و ماده اصلی ترموپلاستیک به میزان 20 تا 50 برابر اندازه واقعی بزرگ شود.
پس از ان، ذرات به مدت 6 تا 12 ساعت نگه داشته میشوند تا به تعادل برسند. در نهایت این مواد داخل قالب ریخته میشوند تا فرمی متناسب با محصول نهایی پیدا کنند.
در طی مرحله پایانی، مواد پایدارشده یا در بلوکهای بزرگ ریخته میشوند (فرایند قالب گیری بلوکی) و یا به شکلهای دلخواه طراحی میشوند که به ان فرایند قالب گیری طرحی گفته میشود.
میتوان پلی استایرن گسترش یافته و یا EPS را با افزودن موادی مانند بازدارنده های آتش اصلاح کرد تا این مواد رفتار اشتعالی متفاوتی پیدا کنند.
خواص و مزیت های اصلی پلی استایرن گسترش یافته و یا EPSکدامند؟
این ماده سبک بوده و خاصیت عایق سازی خوبی نیز دارد و این مزایا را ارائه میکند:
- خاصیت گرمایی (عایق سازی): از انجایی که ساختار سلولی این ماده بسته است و 98 درصد ان را هوا تشکیل میدهد، رسانایی گرمایی ان نیز خیلی پایین است. هوای موجود در سلولها به سختی گرما را از خود عبور میدهد و به همین دلیل به عنوان یک عایق گرمایی خوب عمل میکند. رسانایی گرمایی فوم های پلی استایرن گسترش یافته با چگالی 20 کیلوگرم بر مترمربع در دمای 10 درجه سانتی گراد، 0.035 – 0.037W/ (m·K) میباشد.
- استحکام مکانیکی: تولید انعطاف پذیر این ماده باعث میشود تا این ماده خاصیت استحکامی خوبی نیز داشته باشد که با توجه به نیازمندی های محصول نهایی تعیین میشود. ماده یاد شده استحکام بالایی در برابر فشردگی و فشار دارد و به همین دلیل برای محصولاتی به کار برده میشود که باید تحت فشار و وزن زیادی قرار گیرند. به طور کلی خواص مرتبط با استحکام ماده با افزایش چگالی، بهبود می یابند و این در حالی است که خواص حفاظت کننده بسته بندی فومی ساخته شده از این پلیمر، از شکل هندسی بخش های قالب گیری شده اثر می پذیرند ولی تاثیر پذیری انها از اندازه ذرات، شرایط فراوری و چگالی به مراتب کمتر است.
- پایداری ابعادی: پلی استایرن گسترش یافته و یا EPS دارای پایداری ابعادی ایده الی است و در شرایط محیطی گوناگونی، همچنان خواص ظاهری خود را حفظ میکند. بیشترین میزان تغییر این ماده 2 درصد خواهد بود.
- خواص الکتریکی: استحکام یا مقاومت دی الکتریک این پلیمر تقریبا 2KV/mm است. مقدار ثابت دی الکتریک ان در فرکانسهای 100 تا 400 مگاهرتز و چگالی ناخالص 20 تا 40 کیلوگرم بر متر مکعب، بین 1.02 تا 1.04میباشد. میتوان عاملهای ضد الکتریسیته ساکن را به این پلیمرها اضافه کرد تا امکان به کار گیری انها در حوزه صنایع برقی و بسته بندی های ارتشی فراهم شود.
- جذب آب: پلی استایرن گسترش یافته اب را به خود جذب نمی کند. حتی زمانی که در اب غوطه ور شود، فقط مقدار کمی از ان را به خود جذب میکند. از انجایی که دیواره سلولی ضد آب است، آب فقط میتواند از طریق کانالهای خیلی ریز بین ذرات ها نفوذ کند.
- مقاومت شیمیایی: آب و محلولهای مایع نمکی و قلیایی تاثیری بر پلی استایرن گسترش یافته ندارند. ولی حلالهای ارگانیک به این ماده حمله میکنند.
- مقاومت در برابر تغییرات اب و هوایی و فرسودگی: پلی استایرن گسترش یافته مقاومت خیلی خوبی در برابر فرسودگی و خرابی دارد. اگرچه قرار گیری این پلیمر در معرض تابش مستیقم نور خورشید به خصوص اشعه فرابنفش میتواند باعث ایجاد رنگی زرد مانند بروی سطح ان شود. علاوه بر تغییر رنگ، لایه فوقانی نیز حالتی شکننده پیدا میکند. این تغییر رنگ هیچ اهمیتی در مقاومت مکانیکی این ماده در عایق سازی ندارد زیرا عمق نفوذ ان کم است.
- مقاومت در برابر آتش: پلی استایرن گسترش یافته اشتعال پذیر است ولی اصلاح ان با مواد ضد آتش میتواند خاصیت اشتعال پذیری فوم و گسترش زبانه های آتش را به مقدار کمینه کاهش دهد.
پلی استایرن های گسترش یافته چه معایبی دارند؟
- در مقابل حلالهای ارگانیک مقاوم نیستند.
- نمیتوان انها را در ترکیب با فویلهای هیدروعایق MPVC استفاده کرد.
- در گذشته این مواد از کلروفلوئوروکربنها ساخته می شدند که به لایه اوزون اسیب می رسانند.
- در صورتی که این پلیمر به روغن آغشته شود، شعله ور میشود.
- نگرانی هایی در خصوص امکان آسیب رسانی استایرن به سلامت انسان وجود دارد.
پلی استایرن های گسترش یافته در برابر پلی استایرن های روزن رانی شده
1- پلی استایرن های گسترش یافته
- این ماده با گسترش ذرات کروی در یک قالب بوجود می اید و از فشار و حرارت نیز به منظور ترکیب این ذرات استفاده میشود. هر کدام از ذرات خود یک محیط بسته سلولی هستند ولی فضای خالی قابل توجهی بین انها وجود دارد.
- ذرات این ماده در بلوکهای بزرگ قالب گیری میشوند و پس از ان ماشینهای ویژه ای برش داده شده و به ورقه یا سایر فرم ها تبدیل میشوند و یا توسط سیستمهای کامپیوتری شکل داده میشوند
- عامل های کف زا یا حباب زا باعث میشوند تا ذرات، هر کدام هزاران سلول ریز پر شده از هوا را بسازند.
- انواع گسترش یافته پلی استایرن در مقایسه با نوع دوم آب بیشتری را به خود جذب میکنند بنابراین عملکرد پایین تری داشته و قدرت عایق سازی انها کمتر است.
2- پلی استایرن های روزن رانی شده یا XPS
- این نوع از پلی استایرن ها در فرایندهای ممتد روزن رانی ساخته میشوند و سلولهای بسته ی متجانسی را تولید میکنند که در ان هر سلول به طور کامل با دیواره های پلی استایرنی محاصره شده است.
- این ماده با روزن رانی به ورقه تبدیل میشود. پلی استایرن با مواد افزودنی و عاملهای کف زا ترکیب میشود و پس از ان ذوب میشود
- عاملهای کف زای این ماده برای سالها به صورت پایدار و جاسازی شده در محل خود باقی می مانند.
- معمولا در انتخاب بین این ماده و نوع قبل، پلی استایرنهای روزن رانی شده برای محیط های مرطوب تر انتخاب میشوند زیرا در این موارد به مقاومت بیشتری در برابر انتشار بخار اب نیاز است.
- استحکام این ماده در برابر فشردگی و فشار بیشتر از نوع قبل است.
ممنوعیت استفاده از پلی استایرن های گسترش یافته
مجادلات حول موضوع امکان اسیب رسانی این نوع از پلی استایرنها به محیط زیست باعث شده اند تا تعدادی از شهرها مانند نیویورک استفاده از این مواد را به شکل ظروف یکبار مصرف مواد غذایی و بسته بندی غذاها ممنوع کنند. این ایده از انجایی نشات میگیرد که ممنوع سازی این محصولات میتواند میزان زیاله های تولیدی را کاهش دهد و همچنین از حیواناتی حفاظت کند که این مواد را با غذا اشتباه می گیرند. مخالفان این روش باور دارند که ممنوعیت استفاده از پلی استایرنهای گسترش یافته هیچ کمکی نخواهد کرد و در نهایت منجر به تولید محصولاتی میشود که خود میتوانند در مقایسه با این نوع پلیمر، به میزان بیشتری به محیط زیست آسیب وارد نمایند. اگرچه ماده یاد شده در تعدادی از شهرها ممنوع شده است ولی همچنان در سرویس های غذایی و صنایع بسته بندی مورد استفاده قرار میگیرد.
