فوم پلي استايرن

تهیه و تنظیم: سعیده ابراهیمی کارشناس ارشد شیمی - معدنی

کارشناس اداره نظارت بر اجرای استاندارد و کنترل کیفیت بوشهر

اداره کل استاندارد و تحقیقات صنعتی استان بوشهر

بلوك هاي يونوليتي «پلي استايرن» مدتي است كه براي ساختمان سازي در کشور و در آپارتمان هاي بلند به دليل سبكي و كم هزينه بودن مورد استقبال انبوه سازان (بساز بفروش هاي سابق)¬ قرار ¬گرفته است. اين بلوك ها در دو نوع «قابل اشتعال» و «غير قابل اشتعال» در بازار عرضه مي شوند. وزن هر قطعه بلوك سيماني كه در ساختمان سازي به كار مي رود، ۱۵ كيلوگرم است، در حالي كه وزن بلوك هاي يونوليتي بسيار ناچيز است و تا اندازه بسيار زيادي موجب پايين آوردن وزن ساختمان مي شود .بلوک های سقفی حداقل 100 کیلوگرم بار مرده سقف را در مقایسه با بلوک های سیمانی و سفالی کاهش داده و جایگزین مناسبی برای بلوک های سفالی می باشند. ابعاد هر قطعه به نحوی است که هر متر طول بلوک سقفی جایگزین حداقل 10 عدد بلوک سفالی می باشد و بدین ترتیب سرعت کار را تا میزان قابل توجهی بالا می برد. این بلوک ها قابلیت پوشش با محصولاتی نظیر گچ ، سیمان ، رابیتس و دیوار کشی را داراست.

تاريخچه
پلی استایرن انبساطی یا به اختصار EPS پلی استایرن ضد آتش می باشد گرانولی سبک و سفید رنگ است. این ماده اولین بار در سال 1950 تولید گردید. انبساط این محصول در اثر وجود مقداری گاز پنتان است که به صورت حل نشده در هنگام تولید در داخل آن محبوس می شود. این گاز در اثر حرارت ناشی از بخار آب از داخل دانه های پلی استایرن خارج شده و باعث انبساط آن می گردد. در اثر خروج این گاز حجم دانه های پلی استایرن تا 40 برابر اندازه اولیه آنها افزایش می یابد. بعد از عملیات انبساط ، دانه های منبسط شده بر حسب نوع کاربرد قالب گیری می شوند.
پلی استایرن انبساطی محصولی است که برای محیط زیست و انسان مشکلی ایجاد نمی کند. عدم آسیب رسانی به محیط زیست در تمام مراحل ساخت ، کاربرد و بازیافت یا دور ریزی این محصول به چشم می خورد. فوم پلی استایرن ضد آتش در واقع پلی استایرن مقاوم در برابر آتش می باشد. که اصطلاحاً گرید F نامیده میشود.

با معرفی فوم پلی استایرن به بازار و کاربردهای آن در صنعت ساختمان و سایر صنایع ، این فوم جایگاه خود را در این صنعت یافته است.

ویژگیهای فوم پلی استایرن :
ضد آتش ضد حریق عایق حرارتی خوب خواص مکانیکی ایده آل و مقاومت در برابر فشار و میرا نمودن شوک وارده و غیر حساس بودن به آب توانایی قالبگیری و برش در اشکال مختلف امکان بازیافت هزینه کم به ازای واحد حجم بالا بودن نسبت سفتی به وزن به طوری که قطعات ساخته شده دارای وزن کم و استحکام خوب هستند.
فوم پلی استایرن ضد آتش ، این حسن را دارد که آتش را پخش نمیکند و با دور شدن شعله مستقیم از آن ، خیلی زود خاموش می شود. به عبارتی ، اگر شما با یک فندک به مدت 20 الی 30 ثانیه در زیر آن یک شعله روشن کنید ، هیچ دود غلیظی و سیاهی از آن بلند نمی شود و همچنین با خاموش شدن شعله فندک ، شعله ای باقی نمی ماند. از دیگر مزایای استفاده از این بلوک های جدید ، پایداری آنها در مقابل زلزله است زیرا به دلیل کاستن بار مرده در مقابل زلزله پایداری بیشتری دارد و خرد نمی شود و به طور كلي ميتوان ويژگي هايش را به شرح زير نام برد :
1)سبكی قطعه بلوکبه ابعاد
2)کاهش 30 درصدی حجم بتن
3 )کاهش مصرف فولاد
4 )کاهش مصرف تیرچه
5)صرفه جویی در مصرف قالب بندی

ماده اولیه:
ماده اولیه یونولیت پروپان است و در پتروشیمی به شکل جامد در آمده يونوليت اولا نام يك شركت در ايران است و اخيرا اين ماده را تحت عنوان پلاستوفوم (پلي استايرن انبساطي) نام مي‌برند.

كاربرد¬هاي¬ پلاستوفوم چيست ؟
بیش از 50 سال است که پلی استایرن انبساطی در بسیاری از کاربردهای بسته بندی جای خود را باز کرده است. علاوه بر آن، این محصول در ساخت عایق های حرارتی برای ساختمان ها، سردخانه ها، تونل های انجماد و کانتینرهای حمل مواد به کار برده می شود. اغلب تولید کننده ها در صنایع مختلف برای عرضه محصولات تولیدی خود نیاز به بسته بندی دقیق دارند تا در هنگام حمل و نقل و عرضه محصول خود از آسیب رسیدن به آنها جلوگیری کنند. ویژگی هایی نظیر وزن پایین، مقاومت ابعادی و حرارتی، پایداری در برابر رطوبت، ضربه گیری خوب و قالب پذیری عالی پلی استایرن انبساطی در بسته بندی و محافظت از قطعات حساس الکترونیکی نقش بسیار مهمی داشته است. علاوه بر این، پایداری در برابر رطوبت و نیز عدم فسادپذیری پلی استایرن انبساطی، این محصول را در بسته بندی مواد دارویی و غذایی شاخص ساخته است.
از دیگر موارد کاربرد این محصول استفاده از آن در عایق کاری است. مقاومت خوب حرارتی و نیز عدم فساد آن در طول زمان باعث استفاده از این ماده در عایق کاری سردخانه ها شده است. البته در سال های اخیر بلوک های پلی استایرن جایگزین سفال در دیوار منازل و ساختمان ها شده است که این امر باعث کاهش هزینه نیروی انسانی، کاهش مصرف سایر تجهیزات، صرفه جویی در حجم و هزینه بتن، صرفه جویی در هزینه اسکلت و فونداسیون و صرفه جویی در هزینه کلی اجرای سقف شده است.
اما به طور کلی دانه های پلی استایرن انبساطی به عنوان یک محصول نهایی به بازار عرضه می شود که پس از آن توسط کارگاه های مصرف کننده بدون انجام هی چگونه واکنش شیمیایی تبدیل به انواع قطعات و پلی استایرن می شود که این مواد بر حسب دانسیته و شکل و اندازه در زمینه بسته بندی و یا عایق کاری به کار برده می شود.
فوم پلی استایرن ضد آتش در ساخت سازه های پیش ساخته (3D پانل ها) و نیز در صنایع ریخته گری و قالب سازی استفاده می شود. در صنایع ریخته گری از این فوم ها به عنوان قالب استفاده می شود که مواد مذاب داخل آن ریخته می شود و بعد از آن در اثر حرارت پلی استایرن از بین می رود و قطعه با همان شکل حاصل می شود.
اصلی ترین کاربرد فوم پلی استایرن ضد آتش که در این گزارش مورد بررسی قرار گرفته است عبارت از استفاده از این فوم در ساخت و ساز و استفاده از آن خصوصا در دیوار ساختمان ها می باشد.

برخي از كاربرد هاي پيشنهادي در خصوص اين محصولات عبارت‌اند از:
1)استفاده از ورق هاي پلاستوفومي تا ابعاد 100*200 سانتيمتر و ضخامتهاي گوناگون از 4 تا 1000 ميليمتر به عنوان زمينه Background انواع تابلوها مانند تابلوي اعلانات و يا بسياري از مصارف گوناگون ديگر.
2) انواع ورق و بلوك هاي پلاستوفومي در ابعاد گوناگون و ضخامتهاي متفاوت در بسته بندي هاي خاص، و شكل دهي بوسيله دستگاه برش به منظور تهيه كاردستي دانش آموزان دوره هاي ابتدايي و راهنمايي البته با نظارت مربيان مربوطه.
3 )ورق در ضخامتهاي گوناگون و يا دانه هاي فوم (گرانول) جهت ساخت اشكال ، انواع طرحها و حروف فارسي و انگليسي، ساخت ماكت ، تهيه تابلوهاي تبليغاتي و تزئيني و به عنوان فوم ريخته گري و فوم گُل‌سازي كه در درس حرفه‌وفن دوره راهنمايي تحصيلي خواهران و برادران و همچنين برخي رشته هاي كار و دانش دوره متوسطه استفاده هاي فراوان دارد.
4 )استفاده از ورق پلاستوفوم به عنوان عايق ساختمان و بلوك هاي سقفي پلاستوفومي به عنوان جايگزين بلوك هاي سيماني يا سفالي در صنعت ساختمان.

ضوابط فنی برای استفاده از بلوک های سقفی پلی استایرن منبسط شده در سیستم سقف تیرچه-بلوک بلوک های سقفی از نوع پلی استایرن منبسط شده در صورتی عملکرد مناسب و قابل قبول خواهند داشت که مواردی از قبیل ایمنی در برابر آتش، رواداری های ابعادی، مقاومت مصالح (که می تواند با دانسیته مصالح ارتباط داشته باشد )، شکل هندسی و روش اجرایی مناسب در آن رعایت گردد. بنابراین لازم است تا مشخصات بلوک تولیدی با ضوابط زیر انطباق داشته و در اجرا نیز از روشها و
محافظتهای صحیح بهره گیری گردد. بدیهی است که سیستم سقف تمام شده باید علاوه بر تطابق با این ضوابط، مانند سایر سیستم های ساختمانی به طور کامل با مقررات ملی ساختمان و کلیه ضوابط و آئین نامه های مصوب مرتبط مطابقت نماید.
1)الزامات ایمنی در برابر آتش
تنها استفاده از انواع کندسوزشده بلوک پلی استایرن منبسط شده مجاز بوده و استفاده از انواع غیرکندسوز ممنوع
است. تولید کنندگان موظف می باشند مدارک لازم دال بر استفاده از مواد اولیه از نوع کندسوز شده برای تولید بلوک را به شرح زیر ارائه نمایند :
مواد اولیه (پودر پلی استایرن منبسط شده محصول کارخانجات پتروشیمی ) باید از نوع کندسوز باشد. در این زمینه باید مدارک فنی معتبر از کارخانه فروشنده مواد اولیه اخذ گردد . مدارک فوق باید قرار گرفتن ماده اولیه از نظر واکنش در برابر آتش را، بر اساس استانداردهای معتبر بین المللی، در یکی از گروه های زیر نشان دهد:
EN 13501_ -یا گروه های بهتر از آن مطابق با استاندارد 1D¬گروه
DIN_ یا گروه های بهتر از آن مطابق با استاندارد 4102 B گروه 1
-BS 3837_ مطابق با استاندارد 1 A تیپ
ASTM E_ مطابق با استاندارد 84 A گروه
برای حفاظت از بلوک سقفی پلی استایرن و جلوگیری از برخورد مستقیم هرگونه حریق احتمالی با بلوک لازم است تا زیرسقف به وسیله پوشش مناسب محافظت شود . پوشش باید به تیرها و تیرچه ها متصل و مهار گردد . اتصال مستقیم به بلوک پلی استایرن (مانند گچ کاری مستقیم بر روی بلوک بدون استفاده از اتصالات مکانیکی ) به تنهایی قابل قبول نیست . انواع پوششهای مورد پذیرش به شرح زیر می باشند:
1 سانتی متر که به نحو/ پوشش گچ یا پوششهای محافظ پایه گچ-پرلیت یا گچ -ورمیکولیت یا تخته گچی به ضخامت حداقل 5
مناسب و مستقل از بلوک به سقف سازه ای مهار شده باشد.
اتصال مستقیم اندود به بلوک با هر شکل هندسی (اعم از معمولی یا دارای انواع شیار ) به تنهایی و بدون استفا¬ده از اتصالات مکانیکی به هیچ وجه مجاز نبوده و ضرورتاً باید از اتصالات مکانیکی مهار شده به تیرها و تیرچه¬ها (نظیر سیستم رابیتس¬)استفاده شود . لذا تولیدکنندگان موظف هستند از ارائه هر گونه اطلاعات شفاهی یا کتبی به مصر ف کنندگان که مغایر با این موضوع باشد، خودداری نمایند.
از آنجایی که دیوارهای بین واحدهای مستقل (مانند دیوار بین آپارتمان های مسکونی یا واحدهای تجاری، اداری مستقل و غیره¬) در هر ساختمان باید دارای مقاومت در برابر آتش باشند، این دیوارها باید از لایه بلوکهای پلی استایرن عبور کرده و تا زیر سقف سازه ای (یعنی زیر تیرچه یا بتن ) امتداد داشته باشند یا به طور مناسب از مصالح حریق بند استفاده شود، به گونه ای که بلوکهای پلی استایرن در این قسمت بین دو فضای مجاور پیوستگی نداشته باشند و از گسترش هر گونه حریق احتمالی بین دو فضایی که به وسیله دیوار مقاوم در برابر آتش از یکدیگر جدا شده اند، جلوگیری گردد.
Expanded Polystyrene(1
Fire retarded(2
انبارکردن بلوکها در کارگاه ساختمانی : بلوکهای پلی استایرن منبسط شده در محل کارگاه ساختمانی به دور از هر گونه مواد قابل اشتعال (نظیر رنگها ، حلالها یا زبال ه های قابل اشتعال) نگهداری شوند . محل نگهداری باید به گونه ای باش د که از احتمال ریزش یا تماس براده های داغ یا جرقه های ناشی از جوشکاری یا هر گونه شیء داغ دیگر با بلوکها در کارگاه ساختمانی پیشگیری شود . محل انبار اصلی بلوکها حتی الامکان به دور از محل عملیات ساختمانی باشد تا از سرایت هر گونه شعله یا حریق احتمالی به محل انبار اصلی جلوگیری شود.
توصیه می گردد که از انبار کردن بلوکها به حجم بیش از 60 متر مکعب خودداری شود . در صورت نیاز به انبار کردن مقادیر بیش از 60 متر مکعب، بلوکها به قسمتهای با حجم حداکثر 60 متر مکعب تقسیم شده و بین هر دو قسمت حداقل 20 متر فاصله
وجود داشته باشد.
کلیه کارگران و کارکنان باید نسبت به عدم استفاده از هرگونه شعله و نیز عدم استعمال سیگار در مجاورت محل نگهداری بلوکها توجیه شوند و استفاده از تابلوی استعمال دخانیات ممنوع در مجاورت محل نگهداری بلوکها الزامی است . تعدادی کپسول آتش نشانی نیز در نزدیکی محل نگهداری بلوکها پیش بینی گردد.

2) الزامات مکانیکی
حداقل مقاومت بلوکهای تولیدی در برابر بارهای حین اجرا باید برابر با 200 کیلوگرم به ازای هر 30 سانتی متر طول بلوک باشد. این بار باید در نواری به عرض حداکثر 7 سانتی متر در وسط بلوک اعمال شود.
تذکر: آزمایشها نشان می دهند که به علت تفاوتهای موجود در مواد اولیه و فرآیند تولید، چگالی دقیقی برای کسب مقاومت مذکور در فوق نمی توان مشخص کرد. با این وجود به عنوان یک راهنمای کلی انتظار می رود که در صورت تولید مناسب، بلوکهای با عرض 50 و ارتفاع 25 سانتی متر با دانس یته حدود 13 کیلوگرم بر متر مکعب مقاومت مورد نظر کسب شود. ضمناً با فرض شرایط یکسان از نظر مواد اولیه، فرآیند تولید و ضخامت بلوک، هر چه که عرض بلوک افزایش یافته یا ارتفاع آن کاهش یابد، به چگالی بیشتری برای کسب مقاومت لازم نیاز خواهد بود.
لازم است تا کارخا نجات تولیدکننده بلوک سقفی از جنس پلی استایرن منبسط شده دارای آزمایشگاه حداقل برای کنترل رواداری های ابعادی و باربری بلوک باشند . در این آزمایشگاه باید باربری بلوکها با استفاده از جک با بار معادل 200 کیلوگرم و بصورت نواری بر روی بلوکهای به طول 30 سانتی متر مورد آزمایش قرار گیرد (مطابق شکل زیر ). بلوکی که به این شکل آزمایش می شود، نباید دچار هیچگونه شکست یا گسیختگی گردد.
استفاده از بلوکهای با طول کمتر از 30 سانتی متر ممکن است خطر شکست بلوک را در پی داشته باشد . لذا به مصرف کنندگان توصیه می شود از به کار بردن بلوکهای با طول کمتر خودداری نمایند. همچنین هرگونه تولید و یا ارائه بلوکهای به طول کمتر از 30 سانتی متر به مصرف کنندگان ممنوع است.
استفاده از بلوک های توخالی با طول کمتر از بلوک کامل (برش آن به قطعات کوچکتر از یک بلوک کامل ) ممنوع است.
برای بلوکهای دارای حفره که در ابتدا و انتهای دهانه یا در مجاورت پلهای اصلی یا در مجاورت تیرهای عرضی و یا در هر محلی که امکان ورود بتن به داخل حفره ها وجود داشته باشد، قرار می گیرند، به منظور جلوگیری از سنگین شدن سقف و هدر رفتن بتن باید تمهیدات لازم برای بستن حفره های بلوک به وسیله درپوشها یا پرکننده های مناسب به نحو مطمئن به عمل آید تا از ورود بتن به داخل آن جلوگیری شود و یا اصولاً در این قسمتها از بلوک های توپر استفاده شود.

3)الزامات ابعادی
27 میلی متر باشد. از آن جایی که افزایش عرض لبۀ نشیمن این نوع بلوک ها (در ± 1-3 . عرض لبه نشیمن بلوکها در محل قاعده باید 2 مقایسه با بلوک های سفالی و بتنی ) سبب کاهش عرض موثر جان تیرچه بتنی م ی گردد، لذا برای جبران آن توصیه می شود عرض فوندولۀ تیرچه در هنگام ساخت حداقل برابر 14 سانتیمتر درنظر گرفته شود.
رعایت پخی در دو لبه فوقانی به ارتفاع 5 و قاعده 5 سانتی متر به منظور تسهیل در عبور بتن به داخل تیرجه ها الزامی است.
حداکثر رواداری طول، عرض و ضخامت بلوک از مقدار اسمی اعلام شده، به شرح زیر باشد:
طول بلوک در هر نقطه حداکثر 5± میلی متر به ازای هر متر طول اسمی بلوک و عرض بلوک حداکثر 3± میلی متر با عرض
اسمی بلوک می تواند تفاوت داشته باشند. ضخامت هیچ نقطۀ اندازه گیری شده از بلوک نباید بیش از 5± میلی متر با مقدار اسمی تفاوت داشته باشد.
کلیه لبه های بلوک ها (به غیر از محلهای پخی در لبه های فوقانی ) باید گونیا باش ند. رواداری مجاز برای انح راف از گونیا بودن لبه های طولی و عرضی حداکثر 5± میلی متر به ازای هر 1000 میلی متر طول یا عرض نمونه می باشد. حداکثر انحراف از گونیا بودن لبه ضخامت 3± میلی متر می باشد.

4) مشخصات ظاهری
بلوکها باید دارای ظاهر سالم و یکپارچه باشند . سطح بلوک باید نسبتاً صاف باشد و بین دانه های پلی استایرن فاصله مشخص ظاهری وجود نداشته باشد.
لازم است تا نام تولید کننده، کندسوز بودن محصول، حداقل چگالی و اندازه های طول، عرض و ضخامت بلوک بر روی تمام بلوک های تولیدی کارخانه حک یا چاپ یا برچسب شود. در صورت استفاده از چاپ یا برچسب، ا ین کار باید به نحو تثبیت شده صورت گیرد، به گونه ای که امکان پاک شدن یا برآمدن ساده در حین نقل و انتقال یا سوءاستفاده توسط افراد وجود نداشته باشد.

بررسی کالاهای جایگزین و تجزیه و تحلیل اثرات آن بر مصرف محصول:
فوم پلی استایرن ضد آتش از جمله پلیمرهایی است که به دلیل داشتن خواص انبساطی، ویژگی های خوب حرارتی و صوتی موارد کاربرد خاصی دارد. رشد مصرف این فوم در جهان در سال های اخیر نشان از اهمیت کاربرد و نیز ایجاد زمینه های مصرف جدید برای این محصول دارد.
در سال های اخیر زمینه کاربرد جدیدی برای فوم پلی استایرن ضد آتش در کشور معرفی شده است و آن کاربرد این محصول در ساختمان سازی و خصوصا کاربرد آن در دیوار ساختمان ها است. البته قدمت مصرف فوم پلی استایرن ضد آتش در این زمینه در اروپا به بیش از 30 سال پیش می رسد. فوم پلی استایرن ضد آتش بهترین جایگزین برای سفال ها و رابیس مورد استفاده در دیوارها و گچ بری های تزئیناتی می باشد. البته در حال حاضر کاربرد پلی استایرن انبساطی به جای این مواد در کشور جایگاه خاص خود را پیدا نکرده است و دلیل این امر آن است که گرید تولیدی پتروشیمی تبریز از نوع ضد آتش نیست و لذا مصرف آن هنوز به طور کامل از طرف مراجع ذی صلاح تائید نشده است.