Şişebilen polistiren (EPS) boncuklardan izolasyon malzemesi üretim parametrelerinin optimizasyonu
The optimization of the production parameters of the insulation materials from expandable polystyrene beads (EPS)
Yazar: TUNCAY ŞAHİN
Danışman: PROF. DR. MEHMET ALİ GÜRKAYNAK
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Optimizasyon = Optimization ; Polistiren köpük = Polystyrene foam ; Yalıtım malzemeleri = Insulating materials

Özet:
Var olan enerji kaynaklarının kısıtlı olması, stratejik olarak kontrol edilmesi yada tükenmeye yüz tutması nedeniyle enerji tasarrufu büyük önem kazanmaktadır. Tükenmekte olan petrol, doğal gaz gibi enerji kaynaklarını verimli kullanmak için binalarda ısı yalıtımı yapılmalıdır. Ayrıca yakıtların atmosfere verdikleri zararlı gazların (CO2, kükürt ve azot oksitler vb. gibi) salınımlarını azaltmak için de binalarda ısı yalıtım malzemelerinin kullanılması büyük önem kazanmaktadır.Binalarda ısı yalıtım amaçlı olarak kullanılan Genleştirilmiş Polistiren Köpük (EPS, Expanded Polistiren ) üretim aşamaları; ön genleşme evresi , olgunlaşma evresi, kalıplama ve kesme evresi olmak üzere 3 kısımdan oluşmaktadır. Bu çalışmada EPS köpük üretiminde ön genleşme evresindeki proses parametrelerinden sıcaklık ve basıncın malzeme oluşumuna olan etkileri ve optimizasyonu incelenmiştir.EPS üretiminde şişirme ajanı olarak kullanılan ?pentan? bir hidrokarbon olup düşük kaynama noktası ve yanıcılık özelliğine sahiptir. Yanıcılık riskini azaltmak amacıyla pentana alternatif olabilecek malzemeler üzerine bilim adamları ve EPS üreticilerinin yaptıkları çalışmalar incelenmiştir. EPS üretiminde şişirme ajanı olarak pentan yerine su kullanılan teknolojiler ( WEPS, Water Expandable Polystrene) geliştirilmiştir. Ancak suyun kaynama sıcaklığı EPS'nin yapısındaki Polistiren malzemesinin camsı geçiş sıcaklığına yakın bir değerde olduğundan EPS taneciklerinden üretim aşamasında genleşme esnasında yada soğuma sırasında bir miktar suyun kondense olmasına engel olunamamaktadır. Bu durum istenilen üretim veriminin alınamamasına ve istenilen genleşmenin sağlanamamasına sebep olmaktadır.EPS üretim evrelerinden ön genleşme prosesinde 3 farklı sıcaklık değerlerinde çalışılarak optimum sıcaklık ve besleme hızı değerlerine ulaşılmaya çalışılmıştır. Üretilen ürünlere çeşitli mekanik testler yapılarak elde edilen bulgular değerlendirilmiştir.Yaptığımız çalışmada, 74 0C sıcaklık değeri ve 70 dak-1 reaktör besleme hızının optimum çalışma sıcaklığı ve besleme hızı olduğu anlaşılmıştır.

Abstract:
Energy saving is very important because the existing energy resources are limited, tend to exhaust or control of a strategically. Thermal Insulation should be done for efficient use of energy resources that is running out such as oil and natural gas. Also, it is great important to use of thermal insulation materials in buildings to reduce fuels harmfull gases (CO2, sulfur and nitrogen oxides, etc.) emissions into the atmosphere.Expanded polystyrene foam (EPS) used for thermal insulation in buildings has three production stages; first one is pre-expansion stage, second is maturation stage, last one is molding and cutting stages. In this work it was tried to investigate to the process parameters that is temperature and pressure effects on the pre-expansion stage of EPS production and its optimization.Pentane is a hydrocarbon with a low boiling point and flammability which uses as a blowing agent in the production of EPS. Scientists and EPS manufacturer?s resources to find the alternative material instead of pentane to reduce the risk of flammability were investigated. The technologies which were used water instead of pentane as a blowing agent for production of EPS (WEPS, Water Expandable Polystyrene) have developed. However, water?s boiling temperature and glass transition temperature of Polystrene are closer value and so it were not prevented to condense of amount of water during production or during expansion of EPS particles. This situation does not allow to have desired production efficiency and expansion.It was tried to find the optimum temperature and space velocity values by studying three different temperature on the pre-expansion stage which is the one of the EPS production stages. Manufactured products were tested by various mechanical tests and the test results were evaluated.In this study, 74 0C temperature and 70 min-1 space velocity of the reactor were determined as optimum working temperature and space velocity.