پلی استایرن (Polystyrene) یک پلیمر ترموپلاستیک مصنوعی بر پایه مونومر استایرن است که به دلیل ساختار سلولی، ضریب هدایت حرارتی پایین و وزن بسیار سبک، مستقیماً در تولید انواع عایق حرارتی، هسته ساندویچ پانل و قطعات صنعتی قالبگیری شده استفاده میشود.
خطوط پتروشیمی این متریال را در گریدهای تخصصی شامل پلی استایرن معمولی، پلی استایرن مقاوم، عایق انبساطی و فوم اکسترود شده تولید میکنند. تطابق مشخصات مکانیکی هر گرید با الزامات بارگذاری، مقاومت رطوبتی و شرایط اقلیمی، پیشنیاز قطعی مهندسان برای تامین مصالح پروژههای عمرانی است. برای انتخاب صحیح متریال، مقایسه ظرفیت باربری انواع فومها و تحلیل روند قیمت مواد اولیه فوم پلی استایرن در بورس کالا، جداول فنی و مشخصات اجرایی این گزارش را بررسی کنید.
پلی استایرن چیست و چه عملکردی در پوشش سازه دارد؟
پلی استایرن یک پلیمر ترموپلاستیک مصنوعی با زنجیره کربنی است که از پلیمریزاسیون مونومر استایرن تولید شده و به دلیل ضریب هدایت حرارتی بسیار پایین، مقاومت رطوبتی بالا و وزن سبک، به عنوان هسته عایق در ساندویچ پانل دیواری استفاده میشود.
متریال پایه استایرن به دلیل دارا بودن حلقه بنزنی در ساختار مولکولی خود، صلبیت بسیار بالایی دارد. مهندسان متالورژی با تغییر در شرایط راکتور پتروشیمی، این صلبیت را جهت تولید مقاطع مقاوم یا فومهای متخلخل کنترل میکنند. کاربرد اصلی این مقاطع در پروژههای عمرانی، ایجاد یک لایه ایزولاسیون قطعی میان فضای داخل و خارج سوله است.
انواع پلی استایرن صنعتی و بررسی مقاومت مکانیکی آنها
صنایع پتروشیمی انواع پلی استایرن را بر اساس ساختار مولکولی و میزان مقاومت در برابر تنشهای کششی و فشاری در چهار گرید اصلی تولید میکنند. مهندسان محاسب نوع متریال را با توجه به نیاز پروژه به شفافیت، ضربهپذیری یا عایقبندی حرارتی مشخص مینمایند. انتخاب گرید اشتباه، مستقیماً به شکست قطعه تحت بارهای استاتیک منجر خواهد شد.
پلی استایرن معمولی GPPS و شفافیت اپتیکال
گرید GPPS ساختاری کاملاً آمورف و شفاف دارد. این متریال فاقد فاز لاستیکی بوده و در برابر تنشهای برشی رفتار شکنندهای نشان میدهد. مقاومت کششی این پلیمر حدود ۴۰ تا ۵۰ مگاپاسکال است. شفافیت نوری بسیار بالا و مقاومت دیالکتریک، کاربرد آن را در تولید قطعات عایق جریان الکتریسیته و پنلهای شفاف داخلی توجیه میکند. قالبگیری این گرید منحصراً از طریق ماشینآلات تزریق پلاستیک انجام میپذیرد.
پلی استایرن مقاوم HIPS جهت تولید قطعات صلب
پلی استایرن مقاوم از ترکیب ماتریس پلیمری پایه با فاز الاستومری لاستیک پلیبوتادین در زمان پلیمریزاسیون تولید میشود. این ساختار دوفازی، مقاومت به ضربه و انعطافپذیری قطعه را به شدت افزایش داده و از تردی آن میکاهد. ظاهر این پلیمر مات و کدر است. کاربرد اصلی گرید HIPS در تولید بدنه لوازم خانگی، محفظه کمپرسورها، قطعات تزریقی خودرو و سینیهای مقاوم در برابر تنشهای مکانیکی است.
عایق پلی استایرن منبسط شده EPS؛ ساختار متخلخل و ظرفیت باربری
عایق پلی استایرن منبسط شده دارای ساختار سلول باز و دانهدانه است. تزریق بخار آب و گاز پنتان موجب انبساط دانههای پلیمری تا ۵۰ برابر حجم اولیه میگردد. دانسیته این فوم در بلوکهای استاندارد بین ۱۰ تا ۳۰ کیلوگرم بر متر مکعب تنظیم میشود. این گرید اصلیترین هسته عایق در تولید ساندویچ پانل دیواری غیرباربر، پارتیشنهای داخلی کلین روم و بلوکهای سبک سقف تیرچه بلوک محسوب میشود.
عایق پلی استایرن اکسترود شده XPS برای ایزولاسیون قطعی رطوبت
عایق پلی استایرن اکسترود شده با تکنولوژی تزریق پیوسته و با ساختار سلول بسته و کاملاً همگن تولید میشود. مقاومت فشاری این متریال بین ۳۰۰ تا ۵۰۰ کیلوپاسکال کالیبره میگردد. جذب آب نزدیک به صفر، نصب XPS را برای عایقکاری فونداسیون، دیوارهای حائل زیرزمین، سقفهای وارونه سبز و کفسازی سردخانههای صنعتی زیر صفر جهت تحمل وزن ماشینآلات لیفتراک الزامی میکند.
بیشتر بخوانید: فوم پلی اتیلن چیست؟
مقایسه فنی فوم منبسط شده و عایق اکسترود شده
انتخاب فوم مناسب جهت هسته ساندویچ پانل دیواری به میزان بارهای وارده، سطح رطوبت محیط و ضریب انتقال حرارت مجاز در مبحث ۱۹ مقررات ملی ساختمان بستگی دارد. جدول زیر رفتار مکانیکی این دو متریال را ارزیابی میکند:
| مشخصات مکانیکی و فیزیکی | عایق فوم منبسط شده EPS | عایق فوم اکسترود شده XPS |
| مورفولوژی ساختار شبکه | متخلخل سلول باز (دانههای کروی متصل) | همگن سلول بسته (بافت پیوسته و متراکم) |
| ظرفیت باربری فشاری متمرکز | ضعیف تا متوسط (خطر تغییر شکل پلاستیک) | بسیار بالا (مقاومت کامل در برابر لهیدگی) |
| ضریب نفوذپذیری بخار آب | دارای جذب رطوبت سطحی | ایزولاسیون قطعی و مقاومت کامل در برابر آب |
| کاربرد سازهای استاندارد | هسته دیوارهای غیرباربر سوله و سقف شیبدار | دیواره سردخانههای صنعتی و محیطهای اسیدی |
| ارزش اقتصادی و هزینه تامین | مقرونبهصرفه جهت پوشش متراژهای بالا | قیمت بالاتر به دلیل تکنولوژی پیچیده اکستروژن |
اشکال تجاری و مراحل تولید پلی استایرن در پتروشیمی
تولید پلی استایرن شامل فرآیند پلیمریزاسیون رادیکالی درون راکتورهای صنعتی تحت فشار کنترلشده است. محصولات خروجی در فرمتهای مشخصی جهت تغذیه کارخانجات پاییندستی بستهبندی و پالتبندی میشوند. کیفیت محصولات میانی، مستقیماً بر استحکام نهایی ساندویچ پانلها تاثیر میگذارد.
استانداردهای تغذیه اکسترودر با گرانول پلی استایرن
گرانول پلی استایرن مقاطع ساچمهای کوچکی است که مستقیماً وارد قیف تغذیه سیلندر ماردون اکسترودر میشود. یکنواختی ابعاد هندسی گرانولها، پایداری جریان ذوب را تضمین میکند. کنترل دقیق شاخص جریان ذوب MFI جهت جلوگیری از افت کیفیت قطعات پلاستیکی و حفظ مقاومت تسلیم متریال حیاتی است. وجود هرگونه رطوبت در گرانول، موجب ایجاد حباب در قطعه نهایی خواهد شد.
فرمولاسیون کامپاند پلی استایرن با افزودنیهای کندسوز
کامپاند پلی استایرن ترکیبی مهندسی از گرانول پایه و مستربچهای افزودنی شیمیایی است. تزریق پایدارکنندههای نوری UV و مواد بازدارنده شعله هالوژنه، مقاومت حرارتی متریال را ارتقا میدهد. دریافت تاییدیه ایمنی سازمان آتشنشانی برای ساندویچ پانل دیواری، منوط به استفاده قطعی از کامپاندهای کندسوز گرید F در خط تولید فوم است. این ترکیبات از شعلهور شدن قطرات ذوبشده پلیمری جلوگیری میکنند.
تکنیک اکستروژن و مقاومت حرارتی ورق پلی استایرن
ورق پلی استایرن از طریق عبور مذاب پلیمری از دای تخت دستگاه اکسترودر و کالیبراسیون توسط غلتکهای خنککننده (Calender) تولید میشود. این شیتها با ضخامتهای ۱ تا ۱۰ میلیمتر با دقت میکرومتر برش میخورند. کاربرد اصلی این مقاطع در اجرای تکنیک ترموفرمینگ حرارتی، تولید قطعات داخلی تجهیزات برودتی، پوشش داکتهای تاسیساتی و ساخت پنلهای شفاف روشنایی است.
کاربردهای پلی استایرن در صنایع تولیدی و بستهبندی
پلی استایرن به دلیل قابلیت قالبگیری حرارتی، مقاومت دیالکتریک بالا و ایزولاسیون رطوبتی، مستقیماً در تولید قطعات صلب لوازم خانگی، محفظههای عایق تجهیزات برودتی، شیتهای بستهبندی ترموفرمینگ و مقاطع ضربهگیر صنعتی کاربرد دارد و وزن نهایی محصولات را به شدت کاهش میدهد.
صنایع بستهبندی و لجستیک: استفاده از ورق پلی استایرن و فومهای متخلخل جهت محافظت فیزیکی از تجهیزات حساس الکترونیکی و قطعات مکانیکی در برابر تنشهای دینامیکی حین جابهجایی.
تجهیزات برودتی و لوازم خانگی: تزریق پلی استایرن مقاوم جهت ساخت بدنه داخلی یخچالها، محفظه موتور و سینیهای مقاوم در برابر برودت مداوم و ترکخوردگی.
تولید قطعات الکترونیکی: بهرهگیری از مقاومت دیالکتریک بالای این پلیمر در ساخت قاب تجهیزات، سوئیچهای صنعتی و محفظه باتریها جهت قطع جریان و جلوگیری از اتصال کوتاه.
صنایع پزشکی و آزمایشگاهی: قالبگیری ظروف یکبار مصرف، لولههای تست و سینیهای وکیوم با استفاده از پلی استایرن معمولی به دلیل شفافیت اپتیکال بالا و مقاومت شیمیایی در برابر اسیدهای ضعیف.
کاربرد عملیاتی عایق حرارتی پلی استایرن در ساختمان
کاربرد پلی استایرن در ساختمان نقش کلیدی در کاهش تناژ مقاطع فولادی ایفا میکند. ایزولاسیون حرارتی جدارهها، هدررفت انرژی در سیستمهای تهویه مطبوع کارگاهی را به حداقل میرساند و پایداری ترمودینامیکی سالن تولید را حفظ میکند.
ساندویچ پانل دیواری با هسته پلي استايرن و قطع پل حرارتی
تزریق عایق حرارتی پلی استایرن میان دو لایه ورق فولادی گالوانیزه یا آلوزینک رنگی کوره ای با عنوان ساندویچ پانل، مقطعی پیشساخته با صلبیت خمشی بالا ایجاد میکند. طراحی اورلپ گامدار در لبههای پانل، نفوذ آب باران و رطوبت را مسدود میسازد. نصب این متریال بر روی شبکه پرلینها با استفاده از پیچ سرمته واشردار از جنس استیل ضدزنگ در فواصل مشخص، پلهای حرارتی میان فضای داخل و خارج سوله را کاملاً قطع میکند. درزهای اتصال در نهایت توسط فلاشینگ جانبی و گاتر هدایت آب پوشش داده میشوند.
گچبری پلی استایرن چیست و چه ضوابطی دارد؟
گچبری پلی استایرن مقاطع فرمداده شده از فوم EPS با دانسیته بالا است که به عنوان جایگزین مستقیم ملاتهای گچی سقف کاذب نصب میشود. اجرای این ابزارهای دکوراتیو بدون نیاز به شاسیکشی فلزی سنگین و صرفاً با اعمال چسبهای پلیاورتان انجام میگیرد. وزن بسیار کم، سرعت نصب بالا و عدم جذب رطوبت، افتادگی مقاطع اکسپوز را در طول زمان بهرهبرداری کاملاً منتفی میسازد.
تحلیل قیمت پلی استایرن و نوسانات بازار مصالح پلیمری
برآورد دقیق هزینههای احداث سوله نیازمند رصد مستمر بازار مواد پتروشیمی است. استراتژی تامین کالا در پروژههای صنعتی بر مبنای تحلیل متغیرهای کلان اقتصادی برنامهریزی میشود.
نحوه برآورد قیمت فوم پلی استایرن و قیمت ورق پلی استایرن
قیمت فوم پلی استایرن مستقیماً به عدد دانسیته و ضخامت برش بلوکها وابسته است. فومهای متراکمتر نیازمند تزریق حجم بالاتری از مواد اولیه در قالب هستند و با ارزش ریالی بیشتری فاکتور میشوند. در محاسبه قیمت ورق پلی استایرن شاخصهایی نظیر شفافیت اپتیکال، گرید مواد پایه (GPPS یا HIPS) و ابعاد شیت تاثیرگذار هستند. هزینههای پوشش ضدخش و بستهبندی نیز به قیمت نهایی اضافه میگردد.
بررسی قیمت مواد اولیه فوم پلی استایرن
قیمت مواد اولیه فوم پلی استایرن تابعی از نرخ جهانی نفت خام و ارزش فوب مونومر استایرن در بازارهای بینالمللی است. هزینههای واردات عامل پفکننده (گاز پنتان) و افزودنیهای کندسوز مستقیماً بر بهای تمامشده محصولات کارخانجات پتروشیمی اثر میگذارد. نوسانات نرخ ارز ترجیحی، هزینههای لجستیک و تامین کامپاندهای تخصصی پلیمری را به صورت روزانه تغییر میدهد.
استعلام قیمت پلی استایرن انبساطی در بورس کالا
کارخانجات بزرگ تولیدکننده ساندویچ پانل دیواری، گرانول مصرفی خود را از طریق تالار معاملات بورس کالا تامین میکنند. قیمت پلی استایرن انبساطی در بورس بر اساس حجم عرضه پتروشیمیها و میزان تقاضای ثبت شده خریداران در سیستم مچینگ تعیین میگردد. قیمت پایه اعلامی در تالار معاملات، مبنای قیمتگذاری در بازار آزاد است. قیمت پلی استایرن انبساطی برای کارفرمایان جزء، با احتساب هزینههای انبارداری و سود عاملان فروش محاسبه میشود.
الزامات فنی در خرید پلی استایرن و فروش پلی استایرن صنعتی
مهندسان ناظر موظفند پیش از صدور دستور خرید پلی استایرن مدارک فنی، تستشیتهای مقاومت فشاری و گواهینامههای کارخانه مبدا را ارزیابی کنند. فرآیند فروش پلی استایرن فله و قطعات قالبگیری شده باید دقیقاً مطابق با استانداردهای کنترل کیفیت مبحث ۱۹ مقررات ملی ساختمان صورت پذیرد.
تیم کنترل کیفیت کارگاه در زمان تخلیه بار ساندویچ پانل دیواری باید موارد زیر را بررسی نماید:
- تاییدیه آزمایشگاهی گرید کندسوز (گرید F) برای کلیه فومهای مصرفی در دیوارهای سوله صنعتی.
- اندازهگیری دقیق دانسیته فوم EPS با استفاده از ترازوی دیجیتال صنعتی و کولیس دیجیتال.
- کنترل عدم وجود فضاهای خالی (Void) یا دانههای ذوبنشده در مقطع برشخورده فوم عایق.
- بررسی گونیا بودن لبههای بلوکها جهت جلوگیری از ایجاد درز حرارتی در محل اورلپ پانلها.
- الزام پیمانکار به دپوی مقاطع زیر سقف مسقف جهت جلوگیری از تخریب زنجیره پلیمری توسط اشعه فرابنفش.
سوالات متداول درباره خواص فیزیکی پلی استايرن
حلال پلی استایرن در محیطهای صنعتی چیست؟
حلال پلی استایرن ترکیبات آلی قدرتمندی نظیر تولوئن، بنزن و تتراهیدروفوران است که برای انحلال سریع زنجیره پلیمری در تولید چسبهای صنعتی و پوششهای ضدآب استفاده میشود. استفاده از این حلالهای آروماتیک نیازمند سیستم تهویه قوی کارگاهی است.
تفاوت وزن ساندویچ پانل دیواری با هسته پلی استایرن نسبت به پشم سنگ چقدر است؟
عایق پلی استایرن ساختاری بسیار سبکتر از الیاف معدنی دارد. جایگزینی هسته پشم سنگ با فوم EPS دانسیته ۲۰، وزن نهایی ساندویچ پانل دیواری را تا ۴۰ درصد کاهش میدهد که این امر تنشهای برشی وارده بر ستونها را تقلیل میسازد.
آیا پلی استایرن انبساطی در برابر حریق مقاومت ساختاری دارد؟
پلی استایرن خالص مادهای اشتعالپذیر است. مهندسان منحصراً استفاده از فومهای کندسوز حاوی افزودنیهای بازدارنده شعله هالوژنه را تایید میکنند. این گریدها از گسترش آتش جلوگیری کرده و در برابر حرارت مستقیم صرفاً دچار ذوب سطحی میشوند.
قیمت پلی استایرن انبساطی بر چه واحدی فاکتور میشود؟
قیمت پلی استایرن مستقیماً بر اساس واحد کیلوگرم وزن خالص بلوک محاسبه میگردد. کارخانجات تولیدی پس از قالبگیری، فومها را روی باسکول استاندارد توزین کرده و هزینه نهایی را با ضرب وزن در نرخ روز مواد اولیه اعلام میکنند.
عمر مفید عایق حرارتی پلی استایرن در داخل دیوارهای صنعتی چقدر است؟
عمر مفید عایق پلی استایرن در صورت اجرای صحیح فلاشینگ، عدم تماس با حلالهای نفتی و جلوگیری از تابش مستقیم اشعه فرابنفش، با طول عمر مفید اسکلت فلزی سازه برابر است و ساختار سلولی آن دچار افت کیفیت نمیشود.
تفاوت ظرفیت باربری عایق پلی استایرن اکسترود شده با فوم معمولی در چیست؟
عایق پلی استایرن اکسترود شده XPS به دلیل ساختار سلول بسته و همگن، مقاومت فشاری مضاعفی داشته و تحت بارهای استاتیک ماشینآلات کفسازی دچار تغییر شکل پلاستیک نمیشود، در حالی که فوم معمولی EPS فاقد ظرفیت باربری کف است.
آیا ورق پلی استایرن و مقاطع گرانولی قابلیت بازیافت مجدد دارند؟
قطعات پلی استایرن از طریق فرآیند خردایش مکانیکی و ذوب مجدد در سیلندر اکسترودر، به گرانولهای بازیافتی تقلیل مییابند. این مقاطع بازیافتی جهت تولید قطعات غیرحساس تزریقی و بلوکهای پرکننده فضای خالی در پروژههای عمرانی مجدداً مصرف میشوند.
مهمترین عامل افت کیفیت پلی استایرن در ساختمان چیست؟
تابش مستقیم اشعه UV خورشید ساختار زنجیره پلیمری استایرن را تخریب کرده و موجب پودر شدن سطح فوم میگردد. اجرای دقیق روکش ورق آلوزینک و آببندی با چسب پلیاورتان در محل اورلپها، از زوال متریال جلوگیری میکند.
سخن پایانی
پلی استایرن، مادهای پلیمری با تنوع و کاربریهای شگفتانگیز، نقش مهمی در زندگی مدرن ایفا میکند. از شفافیت و سبکی پلی استایرن معمولی گرفته تا مقاومت پلی استایرن فشرده و ویژگیهای عایقبندی بینظیر یونولیت و XPS، این پلیمر در صنایع گوناگونی از بستهبندی و لوازم خانگی تا ساخت و ساز حضور فعال دارد. قابلیت تولید آن در اشکال مختلفی چون گرانول، کامپاند و ورق، در کنار کاربردهای نوینی مانند گچبری پلی استایرن، گستره استفاده از آن را افزایش داده است. در مجموع، پلی استایرن با خواص منحصربهفرد و کاربردهای گسترده، جایگاه خود را به عنوان یکی از مهمترین پلیمرهای مصرفی در جهان تثبیت کرده است.
