Литературный обзор. Полистирол получил известность также и как упаковочный материал. По всему миру используют особые преимущества, которые полистирол обеспечивает в связи с экономичными способами изготовления формованных элементов для защиты предметов упаковки.
Многосторонность была рано распознана. Возможности использования стиропора, однако, для инженеров, специалистов по упаковке и дизайнеров еще далеко не исчерпаны. Полистирол изготавливается в форме гранулята с размером от 0.2 до 3.0 мм и в этой форме поставляется изготовителям пенопласта. Первый синтез стирола удался фирме БАСФ в Людвигсхафене. Это было в 1929 году. Уже в 1930 году он уже производился в промышленных масштабах.
Но только спустя 20 лет удалось получение полистирола как пенопласт. 14 августа 1952 года немецким патентным Ведомством был опубликован «Способ получения пористой массы из полистирола», что является свидетельством о рождении стиропора. Как полученный на различных промежуточных стадиях исходный продукт стирол, молекулярный структурный элемент полистирола, так и требующийся для дальнейшей переработки вспениватель пентан получаются из нефти и являются чистыми соединениями, из которых полимеризацией в суспензии возникает расширяющийся полистирол.
Химический процесс получения EPS. В промышленности полистирол получают радикальной полимеризацией стирола, главным образом в массе по непрерывной схеме и в суспензии по периодической схеме; в небольшом масштабе – в эмульсии. Полимеризация в массе наиболее экономична, а получаемый этим методом полистирол обладает наилучшими электроизоляционными свойствами. Производительность современных агрегатов по производству полистирола в массе составляет 10 - 30 тыс. т/год. Процесс осуществляют при 80 – 220ºC в системе последовательно соединенных реакторов, снабженных мешалками.
Заканчивают реакцию часто в вертикальном реакторе типа колонны, в котором реакционная смесь движется под действием собственной тяжести, а температурный режим близок к адиабатическому. Температура в реакторах повышается ступенчато по ходу процесса. Суспензионную (бисерную) полимеризацию стирола проводят в реакторе объемом 10 – 50 м³ и более, снабженном мешалкой и рубашкой.
Стирол при интенсивном перемешивании суспендируют в деминерализованной воде в присутствии растворимого в мономере инициатора или смеси инициаторов (перекись бензоила или трет-бутила, трет-бутилпербензоат, динитрил азодиизомасляной кислоты, перекись лаурила и др.). В воду добавляют суспендирующие агенты – защитные коллоиды (не растворимые в воде тонкодисперсные минеральные смеси, поверхностно – активные вещества). После достижения степени превращения стирола 40 – 60 % суспензионная фаза представляет собой гранулы полистирола, размер которых в зависимости от условий полимеризации может быть равен 0.1 – 1.0 мм. Обычно процесс ведут при постепенном повышении температуры в течении 8 – 14 ч. Молекулярную массу регулируют, изменяя концентрацию инициатора и интервал температур (в пределах 40 – 130ºC; выше 100ºC процесс проводят при повешенном давлении). Полученный полистирол отделяют от водной фазы центрифугированием, промывают и высушивают.
Суспензионный полистирол содержит 0.1 – 0.2% остаточного мономера. Окраску и стабилизацию такого полистирола осуществляют в процессе экструзии.
Полимеризацией в суспензии получают также пенополистирол. В этом случае в реакционную среду добавляют порообразователь, растворимый в мономере, но не растворимый в полимере углеводород (обычно изопентан). Процесс ведут так же, как описано выше, но под давлением [5]. Эмульсионный полимеризацией по периодической схеме получают полистирол наиболее высокой молекулярной массы.
Для переработки литьем под давлением его предварительно подвергают горячему вальцеванию для понижения вязкости. На основе эмульсионного полистирола готовят также композиции для получения пенополистирола прессовым методом. Спецификация. Следующий обзор показывает, какие марки в настоящее время могут быть предложены. В «технических памятных листах» подробно описаны предлагаемые и испытываемые продукты.
Styropor® P Для изготовления блоков, соответственно, плит и формованных элементов. Styropor® F Продукты с противопожарной оснасткой, пригодные для изготовления трудновоспламеняемых блоков и плит по стандарту ДИН 4102, а также формованных элементов, которые выполняют требования класса F1 по стандарту ДИН 53 438, часть 3. Styropor® FH Продукты с противопожарной оснасткой (см. Styropor® F). Пенопласты из этого полистирола стойки к алифатическим углеводородам. Neopor® Продукты с противопожарной оснасткой (см. Styropor® F). Пенопласты из неопора имеют серебристый цвет и повышенную теплоизоляционную способность.
Peripor® Продукты с противопожарной оснасткой (см. Styropor® F). Пенопласты из перипора впитывают особенно малое количество воды. Требования к упаковке. Упаковки защищают промежуточные и конечные продукты на пути от изготовителя к потребителю. Производятся от простых упаковочных прокладок до сложных дисплейных упаковок во всех формах и размерах.
Их диапазон применения такой же многосторонний, как многочисленность отраслей и продуктов; их задачи охватывают: • защиту при транспортировке и хранении • изготовление обычных в торговле и транспортабельных единиц • способствование сбыту с информационными и рекламными данными. Наряду с обычными упаковками, такими, как дерево, картон, бумага, жесть и стекло, с их традиционными вязками, такими, как, ящики, коробки, мешки, тюбики, бутылки, банки, обертки, во многих областях проявили себя пластмассы в качестве оптимальных упаковочных материалов.
Пластмассы можно применять почти во всех упаковочных ситуациях. Они экономичны и их свойство приспосабливаться выше многих классических материалов [3]. Применение пенопластов из полистирола в качестве упаковочного материала предлагает на основе своих физических свойств особые преимущества: • низкая объемная плотность – поэтому малый вес упаковки • высокая абсорбция энергии при падении и толчках – поэтому малая толщина прокладок для защиты чувствительных товаров при транспортировке и хранении • прочная на истирание и одновременно мягкая поверхность защищают упакованный товар от загрязнений и повреждений • низкая теплопроводность защищает от быстрой смены температур • нечувствительность к воде и водяному пару обеспечивает хорошие механические свойства • химическая нейтральность – поэтому применимы для пищевых продуктов • легкое придание формы – вместе с этим простая конструктивная подгонка.
Формование. Особенно простыми и экономичными способами пенопластовые элементы могут изготавливаться почти во всех формах для различных целей упаковки, например, для: • защиты против внешних воздействий (внешние емкости и оболочки) • противоударная амортизация для избежания высокого ускорения при толчках, падении или вибрации • распределение толчков и нагрузок, при котором механические силы равномерно распределяются по общей несущей поверхности • прокладки и фиксирующие элементы, которые фиксируют товар в упаковке (из формованных элементов или нарезанных элементов). Механическая жесткость, малый вес, гладкая и мягкая поверхность, хорошая химическая совместимость с упаковываемыми товарами – все это является свойствами, которые сделали пенопласты из стиропора таким успешным в этой области применения.
Предпосылкой является в любом случае функциональная конструкция.
Однако, также и в этом пункте потребитель упаковки из стиропора имеет преимущество вследствие легкого формования материала упаковки [1, 2]. 4.