بازیافت ضایعات پلی استایرن PS

دسته: مقالات منتشر شده در 02 خرداد 1401
نوشته شده توسط Admin بازدید: 918

بازیافت ضایعات پلی استایرن (PS)

هدف از این مطالعه، نه تنها بررسی امکان بازیافت پلی استایرن و خواص آن است؛ بلکه به کاربرد آن در صنعت ساختمان هم اشاره می کند. علاوه براین، دانش بازیافت ضایعات فوم پلی استایرن در زمینه های مختلف را نیز ارائه می دهد.

 

پلی استایرن یکی از رزین های مصنوعی شناخته شده است که با فرایند پلیمریزاسیون استایرن و برخی روش های دیگر تولید می شود. پلیمریزاسیون به شکل جایگزین رادیکال در حضور یک کاتالیزور پراکسید رخ می دهد و سرعت آن با گرم کردن، نور قوی و کاتالیزورهای خاص افزایش می یابد. محصول نهایی یک ماکرومولکول زنجیره مانند بی رنگ (شفاف)، هیالین (شیشه ای)، شکننده و یک عایق الکتریکی بسیار خوب است که کاربرد گسترده ای دارد. امروزه تولید آن در قالب فوم بعنوان عایق حرارتی در صنعت ساختمان و بسته بندی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. تولید روزافزون پلی استایرن بدون شک ضایعات پلی استایرن بیشتری نیز تولید می کند. برهمین اساس، در اینجا سعی شده است تا دیدگاه ها و امکانات بازیافت این ضایعات را بررسی کنیم. با این حال، هدف از این مقاله بیان راهکارها و شرایط بازیافت ضایعات پلی استایرن است.

 

پلی استایرن (PS)

پلی استایرن یکی از پرمصرف ترین پلاستیک ها است؛ یک پلیمر وینیل آروماتیک محسوب می شود که مونومر آن استایرن (وینیل بنزن) است. چون ترموپلاستیک است، به راحتی می توان آن را قالب گیری کرد و همچنین به دلیل اشتعال پذیر بودن، در هنگام سوختن گازهای تحریک کننده و سمّی تولید می کند. از آنجا که اثرات آلایندۀ آن در محیط زیست بسیار خطرناک است، استفاده از آن محدود شده و با مواد دیگری جایگزین می شود. پلی استایرن انبساطی (EPS) در سال 1839 توسط یک داروساز به نام ادوارد سیمون در برلین کشف شد. از لحاظ فیزیکی، پلی استایرن یک پلاستیک سخت و شفاف با نقطه ذوب 240 درجه سلسیوس است اما در دمای پایین تر (95 درجه سلسیوس) انعطاف پذیر و نرم می شود. چگالی متوسط آن 1130-1040 کیلوگرم/ مترمکعب است. در حلال های آلی نیز به خوبی حل می شود. از طرفی، آن را می توان به روش های  مختلف همچون اکستروژن، قالب گیری تزریقی و خلاء به دست آورد. در پلی استایرن مقاوم (HIPS) می توان از آن در صنعت خودروسازی، کیت مونتاژ مدل پلاستیکی و ساخت اسباب بازی استفاده کرد. فوم پلی استایرن نیز یکی از محصولات پلاستیکی است که کاربرد زیادی در صنعت ساختمان دارد. در کل، با توجه به فرایندهای تولید پلی استایرن، می تواند خودِ پلی استایرن را به دو گروه تقسیم کرد: پلی استایرن انبساطی (EPS) و اکسترود شده (XPS) با فناوری های توسعه یافته اخیر.

 

پلی استایرن انبساطی (EPS)

پلی استایرن انبساطی (EPS) یک پلیمر ترمولاستیک با ساختار سلولی بسته است که از نفت و گاز طبیعی با کمک فرایندهای پیچیده تولید شده است. مواد پایۀ آن استایرن پلیمریزه شده حاوی مواد کف ساز و ضد شعله است. فوم پلی استایرن حاوی 2-1.5 درصد پلی استایرن پلیمریزه شده و 98.5-98 درصد هوا است. در حین کف سازی، از پنتان برای افزایش مقاومت در برابر شعله تا حداکثر 7-5 درصد هگزان بروم سیکلو دودکان (همگی بر حسب حجم-درصد) استفاده می شود. یک ماده غیر سمی است که از لحاظ بیولوژیکی نیز غیرفعال است. از مهم ترین خواص EPS می توان به چگالی کم، عایق حرارتی بودن، آبگریزی، و همچنین مقاومت شیمیایی در برابر اسیدها و بازها اشاره کرد. علاوه بر این، یکی از ارزان ترین مواد عایق کاری نمای ساختمان است. میزان رسانایی حرارتی EPS بین 0.04-0.03 درصد است که به دما، محتوای بخار و چگالی جرم بستگی دارد. خواص و ویژگی های پنل های عایق حرارتی ساخته شده از EPS با گذر زمان دچار تغییرات و پوسیدگی نمی شوند. این پنل ها بایستی از مقاومت خوبی در برابر رطوبت برخوردار باشند زیرا رطوبت رسانایی حرارتی را تحت تأثیر قرار می دهد.

 

فوم پلی استایرن انبساطی (FPS)

مواد پایۀ آن حاوی پنتان و سایر سنگدانه ها است که خواص فوم نهایی (هیدراتاسیون و اشتعال پذیری) را تحت تأثیر خود می گیرد. در حین فرایند تولید، از بخار 120-110 درجه سلسیوس، بدون افزودن مادۀ دیگری، برای دمیدن دانه ها استفاده می شود. همانند EPS، مراحل تولید FPS هم شامل پیش انبساط، تهویه، کف سازی و محصول نهایی می شود.

 

پلی استایرن اکسترود شده (XPS)

مواد پایۀ XPS نیز پلی استایرن پلیمریزه شده با 7-3 درصد دی اکسید کربن برای کف سازی، 6-1 درصد مواد مقاوم در برابر اشتعال، رنگ و پودر تالک است. فوم پلی استایرن با ساختار سلولی بسته از طریق فرایندهای اکسترود و دمشی تولید شده و بعنوان مواد پایۀ ایده آل در تولید میله های تزئینی کاربرد دارد. بایستی در برابر دمای بالا (بالاتر از 70-60 درجه سلسیوس) و اشعه ماوراء بنفش مقاوم سازی شوند. همچنین، چگالی آن 35-25 کیلوگرم بر مترمکعب و رسانایی حرارتی آن نیز بین 0.035-0.029 W/mk است. از مهم ترین خواص آن می توان هیدراتاسیون بسیار کم (بین .02-1.0درصد) را نام برد. در نتیجه، در نقاط مرطوب مانند پله ها، سقف های مسطح با لایه های معکوس، بام های سبز، دیوارهای زیرزمینی و غیره استفاده می شوند. در کل، عملکرد بسیار بهتری از EPS دارند.

 

با توجه به مطالب گفته شده می توان نتیجه گرفت که از پلی استایرن های حاصل از منابع اولیه و ثانویه با استفاده از روش های اکستروژن، قالب گیری تزریقی و خلاء برای تولید ظروف مختلفی من جمله ظروف پتر آزمایشگاهی، ظروف خانگی، قاب های پلاک خودرو، بسته بندی، ساخت قطعات خودرو و حتی اسباب بازی استفاده کرد. پلی استایرن انبساطی (EPS) را می توان بعنوان یک مادۀ عایق در صنعت ساختمان استفاده کرد و از مهم ترین خواص آن نیز باید چگالی کم، عایق حرارتی بودن، آبگریزی و مقاومت شیمیایی در برابر بازها و اسیدها را نام برد. ناگفته نماند که بیشترین کاربرد را در عایق کاری نمای ساختمان دارد. جدا از این، بیشتر EPS تولید شده به ضایعات تبدیل می شود که محیط زیست را آلوده کرده و هزینه های زیادی را در پی دارد. پس از بازیافت، می توان از آن در تولید مصالح ساختمانی به منظور بهبود خواص عایق حرارتی آنها یا تولید محصولات جدید از پلی استایرن استفاده کرد. علاوه براین، پس از ذوب می توان از آن EPS تولید کرد و هدف از بازیافت شیمیایی، بازیابی مونومر استایرن بعنوان مواد پایه در دیگر فرایندها است. استفاده از فرایندهای حرارتی روشی کارآمد برای رسیدگی به ضایعات EPS محسوب می شود؛ به این معنا که از سوزاندن آنها انرژی تولید می شود. استفاده از ضایعات پلی استایرن در آینده ممکن است آن را با هدف ارتقاء خواص اشتعال پذیری، در حطیه ژئوپلیمر محصور کرده و استفاده از آن را تسهیل کند.