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.EPS成型生产培训教程第一章 概述发泡车间负责公司EPS包装衬垫的生产。因EPS泡沫塑料含有大量气泡，具有吸收冲击载荷、隔热、隔音、质轻、强度高等性能和优点，它广泛应用于体育用品、家电包装、建筑、交通运输、汽车工业等领域。在国内外包装行业，除广泛采用EPS原料生产EPS包装衬垫做包装外，还有用PPE、PPo、Epp等材料制作衬垫，它们主要应用于包装高档、精密商品，其生产成本也远远比EPS制品高。因其加工工艺、设备等于EPS不同，现我厂设备还可以生产PPE、PPo材料制作的衬垫，但无法生产Epp类型的衬垫。我厂现在使用的EPS包装成型设备，只适用于生产一定尺寸大小和结构形状的包装衬垫。目前，使用本厂设备生产的EPS衬垫分为两种，一种是密度相对较低（25g/l以下）的缓冲包装件衬垫，它广泛应用于家电、海产品及一些小整件产品的包装；另一种就是密度相对较高（30g/l以上）的结构件泡沫衬垫，它主要应用于空调产品上。除包装成型设备外，国内外部分厂家还有板材成型机，它适用于加工外形尺寸大而结构简单的泡沫板材制品，主要用于切割加工、大件物品的粗包装、建筑领域等。我厂目前因无此设备，还无加工EPS泡沫板材制品的能力。下面，我们就以具有代表性的家电泡沫衬垫的生产为例，分别从原材料、加工工艺、加工设备、常见问题分析与处理等方面，对泡沫衬垫的加工技术进行逐一介绍。第2章 可发性聚合材料现我厂生产泡沫制品的原材料主要是可发性聚苯乙烯（EPS，英文全称Expandable Poly Styrene）和可发性聚乙烯聚苯乙烯共聚物（Epo，英文全称Expanded Poly Olefin）这两种，青岛、武汉、广东等分厂还采用可发性聚丙烯（Epp，英文全称Expandable Poly Propylene）生产汽车件缓冲衬垫， 以上三种材料可以通称为EPS（可发性聚合材料，英文Expandable Poly Source），由于EPO和Epp的缓冲性能和回收成本明显高于EPS，Epo和Epp材料将是未来EPS行业的主要发展趋势。以下，我们将以EPS和Epo材料为例作简要说明：第一节 EPS原料1、 EPS分子结构和分子量EPS属空间无规则排列的线型大分子，国产原料外观为白色球形颗粒，其分子结构式如下： CH2-CH ， EPS分子量的高低取决于苯乙烯的聚合度，即“n”值的大小。在工业 领域，EPS分子量一般在45000-70000之间。通常情况下，EPS分子量越高，其珠粒内部的孔隙（毛细孔）越小，越密，交联性越好，机械强度越高。生产时，预发泡速度较慢，熟化时间相对较长，模压成型时蒸汽加热压力、用量及加热时间都相对较多。二、EPS原料组成成分：聚苯乙烯、发泡剂（主要为戊烷，C5H12）、涂层粉（抗凝固剂）、抗静电剂（用于防静电产品）、阻燃剂（用于防火产品）、水分（0.5%左右）组成，除此之外，还含有少量残留的苯乙烯单体等物质。三、EPS性能 EPS是一种热塑性材料，因泡沫塑料内含有大量气泡，所以，EPS具有以下主要性能：1、力学性能 EPS的本身结构，决定了泡沫制品在受压时会表现出弹性，因此，EPS制品具有抗压、抗弯、抗拉能力。当受到冲击载荷时，泡沫中的气体通过滞流和压缩，使外来作用的能量被消耗、散逸；同时，泡体以较小的负加速度逐步终止冲击载荷，这就是EPS产品具有良好的缓冲保护性能的原因。2、保温隔热性能 EPS具有良好的保温性能是因为它由完全封闭的多面体形蜂窝构成， 而滞留在蜂窝内的空气是热的不良导体，因而，它对EPS的保温隔热起着决定性的作用。3、防火性能 EPS是一种有机碳氢化合物并含有残留石油气，所以，普通型EPS是一种极易燃烧的物品。即使离开火源，仍将继续燃烧并产生浓烟和熔融物滴落，其燃烧呈坍塌式燃烧且燃烧速度非常快，一旦着火就很难控制和有效扑灭。EPS应用于包装行业时，有时会提出一定的阻燃要求。为此，各原料厂商都会生产一种经特别配方而制成的阻燃型EPS原料，这些阻燃型EPS原料，由于加入了有机卤化物等阻燃剂，因而大大的改变了其燃烧性能，扩大了EPS的使用范围。特别要说明的是，阻燃型EPS在离开火源后，虽然会在几秒钟时间内自熄，但在火源的持续引燃情况下仍会快速燃烧。4、尺寸稳定性 EPS产品的外形和尺寸是靠模具来保证的，当产品脱模后，因冷却或其他过程会导致尺寸细微变化，但在通常情况下，这种变化很小且可以忽略不计，尤其是EPS密度越高，尺寸变化越小。5、化学稳定性 EPS耐水及耐化学腐蚀性能好，能溶解于苯、甲苯、四氯化碳、氯仿、酮类（丙酮除外）、酯类和一些油类，但对水、酸、醇和碱都很稳定。其电性能很差，受温度的影响较小。EPS长期暴露在紫外线照射、风吹雨打等环境下，会导致EPS受到破坏。除此外，EPS还有吸水、抗老化等性能。四、EPS原料的包装与储存EPS原料主要用带内衬塑料袋的牛皮纸袋或其他容器进行包装，规格有25Kg、500Kg、750Kg和1000Kg等。我厂现使用的原料为龙王牌EPS料，包装规格主要为750Kg。因EPS的发泡剂易于挥发，所以，原料在储存时应注意通风和防止明火，且无论何种包装都应避雨、避雪、防冻、防日光直射，避免遭受机械损坏。原料库存温度一般要求低于20，储存时间最好不要超过保质期。原料发泡剂含量一般在5.5-6.5%之间比较合适，若原料发泡剂高于7%，则模压成型生产时产品易肿胀、生产效率低等，若原料发泡剂含量低于4%，则原料发泡生产速度较慢，不能预发低密度的预发料（如15g/l）。5、 安全注意事项 EPS原料为高分子有机化合物，极易燃烧且燃烧速度快。燃烧时会产生大量的有毒气体（如Co、So2等）、非有毒气体（如Co2）和大量的浓黑烟，不但给自然环境带来极大的污染和破坏，而且人一旦吸入EPS燃烧释放的混合气体过量，将导致中毒或窒息死亡。所以，EPS生产现场应无火源隐患存在。第2节 Epo原料 Epo属于70%的Ps和30%的Pe的可发泡共聚物，Pe（即聚乙烯）分子式CH2=CH2。它采用与EPS相同的发泡剂，一般为异戊烷，缓冲性能介于Epp和EPS之间，具有非常良好的缓冲性能，EPO具有EPS所不具有的材料韧性与抗剪切力，具有EPE不具有的强度和抗压缩性，充分利用了EPS与EPE两种材料好的材料性能，比EPS更加坚固、耐久和有韧性，具体优点如下：1）EPO具有很高的耐撕裂、乃戳穿、耐刮和耐碎裂性，与EPS相比，EPO需要大于2倍的力量去撕裂、大于2倍的力量去戳穿、超过4倍的扭力去折断。2）EPO的尺寸稳定性好，与EPS基本相似，克服了EPP的尺寸不稳定性，为生产汽车等结构件提供了有利条件。3）EPO泡沫制品的回弹性（复原性）远远超过EPS制品，可在供应链中重复使用数十次，可重复使用货物搬运托盘，这样由于重复多次使用，相对传统转运，成本得到降低。4）EPO具有比EPE无可比拟的抗压强度，作为较重物品的包装衬垫时，可大大降低泡沫衬垫的密度，这也决定了取代平板电视缓冲包装的潜力。5）相对于EPS、EPE等包装材料，EPO缓冲性价比相比EPP低，比EPS略高（目前原料价格相比两年前价格下降较大），EPO可以以更少的用量，更小的包装体积，降低了物流运输成本，减少了对环境的影响，提高了保护性能。目前EPO主要用于高端家电和缓冲性能要求苛刻的家电的缓冲包装，对于高档家电和缓冲性能要求苛刻的家电，相比EPS包装，EPO缓冲性能更加明显，能更好地减少运输环节对家电产品的破坏，能够有效降低包装尺寸，提高装箱量，有效降低电器产品破损率、返修率、包装与运输综合成本，对于出口，由于达到同等缓冲效果所耗用的原料重量比EPS低，所付出的包装回收成本也比EPS低。EPO已运用于平板电视、打印机、复印机、电脑、服务器等电子电器产品；空调、复印机的隔热、隔音；汽车的保险杠吸能块、工具盒、脚垫等；冲浪板内芯、儿童坐车、头盔；飞机模型；周转箱、托盘等。随着国内EPO的用量较快增长，其原料成本将进一步下降，又会进一步推进EPO的广泛运用。目前，EPO应用技术在国外已日趋成熟，但在国内还处于使用的初步阶段，生产厂家较少，尤其是原料生产厂家更少，EPO制品的生产工艺仍然处于初级摸索阶段。第3章 EPS产品加工工序及设备第1节 原料预发泡1、 预发目的 从工艺技术上讲，EPS原料本身不能直接用于模压成型生产，同时，为使EPS产品的密度能控制在要求范围内，确保粒子的均匀膨胀成型，就必须对EPS原料进行预发泡。2、 发泡剂 EPS原料能否发泡、发泡速度等是与发泡剂密不可分的，通常情况下，EPS是采用物理发泡剂进行发泡，常用的发泡剂如氟利昂、氮气、戊烷、氢气、氦气等，但也有采用化学发泡剂进行发泡的Ps产品。现车间设备适用的原料采用物理发泡，发泡剂一般为正戊烷和异戊烷（C5H12）。3、 预发泡设备 现车间所使用的预发泡机为奥地利HIRSCH公司生产的PREEX 6000间歇式预发泡机。4、 预发方法 间歇式预发泡机是由电脑控制，即原料的预发饰通过执行程序来完成。EPS原料预发，是指按设定投料量，待该次所投原料预发到一定的体积后，再将发泡桶内的料排出、真空抽水、搅拌输送，然后再投料、预发、排料如此周而复始。由于每批投料量一定，每批料的预发体积一定，这样预发后的密度波动也较小。5、 预发泡原理 预发过程中，含有发泡剂的珠粒缓缓加热至80以上，就开始软化（二次发泡时温度更低）。珠粒内的发泡剂受热汽化产生压力，使珠粒膨胀，并形成互补连通的泡孔（闭孔）。同时，蒸汽也渗透到膨胀的泡孔中，增加了泡孔内的总压力。随着蒸汽的不断渗入，压力也不断增大，珠粒的体积也不断增加。这一过程一直持续下去。在预发过程中，蒸汽的不断渗透，增加泡孔的总压力是很重要的。仅靠发泡剂汽化，即使全部无损耗，珠粒最多只能增加大约25倍，之所以发泡倍率可高达100多倍，是由于蒸汽渗入到膨胀的泡孔中，从而增加了泡孔内的总压力，才使气泡孔的体积得到进一步膨胀。6、 EPS预发料质量要求 EPS预发料的密度符合工艺规定要求，预发泡粒均匀，表面光滑、圆润，不结团，无明显静电，无粉尘，无细料，无收缩，目测表面无泡孔。第二节 原料熟化一、熟化及熟化方式 EPS熟化是指刚预发好的珠粒经一定时间的干燥、冷却和泡孔压力稳定的过程。EPS熟化有自然熟化和加压熟化两种。在阴凉、干燥、通风的条件下，让空气自由渗入EPS泡孔为自然熟化，而将预发珠粒置于密闭容器中，并加入一定压力的气体使其熟化是加压熟化。二、熟化原因 刚预发好的EPS珠粒比较潮湿，需将部分水分挥发掉。预发时珠粒中保留一定量的气态发泡剂和水蒸汽，出机冷却时骤然遇冷，致使蜂窝状毛细泡孔中气体冷凝，泡孔内形成负压（基本上处于真空状态），此时发泡珠粒很软，易变形、无弹性，不能直接用于成型。三、熟化原理 刚出机的EPS预发珠粒经过空气冷却，泡孔内的发泡剂和水蒸汽被冷凝成液体，使泡孔内形成负压，内部基本上处于真空状态，此时的EPS珠粒既没有弹性，也无后发性，不利于成型时的融结。熟化的目的是让空气经EPS粒子的毛细泡渗透到泡孔内部，使得EPS粒子泡孔内的压力与外界气体平衡，使其具有弹性，以保证EPS珠粒在成型时具有后发性。原料熟化程度在70%左右即可使用，具体时间取决于原料的发泡剂含量和当时的环境温度。第三节 泡沫成型一、泡沫模压成型工艺一）泡沫成型工艺流程图融合稳定双面蒸汽横切蒸汽MI回吹冷却MI、MII排水真空稳定脱模送风周期停顿横切蒸汽MII冷凝冲模压力填料蒸汽延迟预吹 2） 泡沫成型各工艺步骤的含义1、 预吹 填料前，用料枪填料风（低压空气）将模腔表面的粉尘、水分及杂质吹走，以利于进料、成型及产品质量。2、 压力填料 料罐底部阀门和料枪打开形成负压，同时，在料罐上方施加低压空气，使原料由料罐经输料管、料枪进入模具内。3、 回吹 模具进料完毕，用压缩空气将料枪和输料管内剩余的EPS原料吹回料罐，保证EPS进料管道的畅通，避免原料阻塞料管或料枪，以利于下一周期进料。4、 蒸汽延迟 设置一定时间（1秒以下），液压系统自检，保证在下一程序执行前，模具已合拢无缝，锁模到位。5、 冲模 蒸汽阀门和排出阀门打开，主要作用是预热模具，排走模具内的冷空气和水分，保证后续加热的精度。6、 横切蒸汽MI和MII 又称为交叉蒸汽，横切蒸汽MI是蒸汽由固模进入模腔再从移模排走，横切蒸汽MII则相反，其作用是排出EPS珠粒间的冷空气和水分，使产品表面得到初步融结。横切蒸汽MI和MII的先后顺序可以通过选择蒸汽加热方式而变更。7、 双面蒸汽 又称为主加热，固模和移模的蒸汽阀门同时打开，排出阀关闭，其作用是使珠粒内的发泡剂进一步挥发后膨胀，EPS分子相互渗透交联，最后融合在一起。8、 融合稳定 模具上的水、气、汽、排气阀门及模具下方的排出阀门均关闭，利用模具内残存的蒸汽继续对产品加热，使其充分融合在一起。9、 冷凝 固模和移模的水阀门打开，排出阀关闭，直接用冷却水对模具和产品降温。10、 冷却MI、MII 水阀门和排出阀门均打开，利用高温冷却水冲刷模具带走大量热量。11、 排水 通过模具冷却水管释放低压压缩空气，以达到清除模具冷却水管和模腔内水分的目的。12、 真空稳定 通过对汽室抽真空，带走模具汽室内、产品的水蒸汽，使模具和产品的温度降低。13、 脱模送风 通过对模具内施加低压空气，使产品在开模时松动，以利于产品顺利脱模。14、 周期停顿 在产品脱模后，设定一定的时间，使机床停顿，保证产品顺利脱模和机床安全。2、 模压成型原理EPS预发料达到工艺规定的熟化期后，即可用于模压成型，生产各类泡沫产品。熟化后的EPS珠粒通过蒸汽进行加热，约在8s-30s的时间内，珠粒内的空气来不及逸出，受热膨胀后产生压力，此时聚合物软化，发泡剂汽化后产生的压力和泡孔内空气产生的压力使珠粒再度膨胀，同时，EPS分子活性被激发，分子链相互渗透交联，使EPS粒子交融在一起，经水冷却后便可使其定型，形成与模具形状相同的产品。3、 成型产品质量要求EPS产品脱模后，要求表面光洁，无杂质、杂色，无碰伤、划伤、污渍现象；进料饱满，无明显翘曲或萎缩变形；料口、顶杆凹进或凸出0.5mm，毛刺、飞边0.5mm；产品融合良好，无发麻、掉粒现象，无因加热过多导致的膨胀变形甚至裂口现象，目测产品融结率达到70%以上；产品重量符合生产规定，外形尺寸应于EPS模具吻合。4、 成型加工设备1、 泡沫成型机 我厂采用的是德国品牌Kurtz成型机K1214和K1418两种机型，是目前国际上较先进的泡沫生产设备。2、 成型辅助设备 EPS成型除使用泡沫成型机外，还有一些必要的配套辅助设施，它们分别为蒸汽供给系统（锅炉、蒸汽储能罐等）、循环冷却水系统（水泵、冷却塔、水池、水罐等）、中央真空系统（真空泵、热交换罐、真空积水罐等）、空压系统（空压机、空气储能罐）、吸料真空系统（吸料真空泵及管道等）。这些辅助设施除给成型设备提供能源外，还负担预发泡机所需能源的供给。3、 EPS模具 产品的外形和尺寸，必须通过模具来保证。它一般采用铸铝、铝合金制成，一副模具分为固模（MI）和移模（MII）两部分，具体细分又分为：型芯、型腔、模板、模框、封板、冷却水管、支撑柱等。5、 成型机运行方式在成型机操作面板上，有5种运行方式，分别是:1、 预热 当模具处于低温状态时，需对模具进行预热（1次以上）方可进行生产。因此时模温低，直接成型生产会加热不足而使产品质量得不到保证。预热操作通过操作面板上的“预热”、“启动”键来完成。2、 半自动 成型机半自动操作是指成型机在执行完当前一个成型周期的所有程序步骤后将停止运行。若要半自动操作，点击“半自动”、“启动”键。3、 全自动 全自动操作是指成型机在执行完当前一个成型周期的所有程序后，再返回依次执行下一个成型周期的所有程序步骤，如此循环不停。点击“全自动”、“启动”键完成全自动操作。4、 手动 当需手动操作成型机（如手动控制某一阀门的开关、开合模等）时，按“手动”键执行。需要注意：手动操作状态下，液压系统处于高压力状态。5、 维修与换模 机床模具的更换及设备的维修通过“维修”键来实现，此时，液压系统处于低压状态。除此之外，操作面板下方还有一个键，“”，我们可以称之为程序步骤键。当需要机床进行我们所想要达到的步骤进行运行时，按下此键，同时通过点击“启动”键达到所需步骤，再按下“半自动”或者“全自动”，系统将从选定的步骤开始运行。注意：选定步骤一般要在模具完全锁死的情况下。第4节 重要参数1、 泡沫成型机K1214成型机一般成型面积1200mm1400mm，可用面积为1080mm1280mm，产品最大高度为270mm，一个料罐最多可连接18把料枪；K1418成型机一般成型面积为1400mm1800mm，可用面积为1280mm1680mm，产品最大高度为350mm，配备双料罐，最多可连接36把料枪。2、 料枪，现车间的料枪规格为50，料枪口径为24。3、 外围系统压力参数，蒸汽压力：4bar；低压压缩空气：4bar；高压压缩空气：6bar；冷 却水压力：4bar；真空压力：-0.6bar；模具锁模压力：170bar。以上参数决定了设备的加工范围，是进行新品开模和生产能力测算的依据，在开发新品时，应加以重视。第4章 常见问题分析与处理1、 产品进料不足序号可能存在的原因处理方法1料管内有结团料堵塞料管用“回吹”操作使输料管畅通2料枪不能正常开关且不灵活检查气路，维修或更换性能良好的料枪3料枪内有结团料清理料枪并使传输管道畅通4料罐内无原料检查程序设置有无问题、感应器是否正常、原料输送管道是否畅通5气窗脱落增补气窗6填料压力、填充缝及时间参数设置不合理调整压力、行程及时间参数7压缩空气压力、阀门等不正常检查并维修或更换二、泡沫冷却不良序号可能存在的原因处理方法1加热压力过大或加热时间过长适当降低加热压力或调整时间参数2冷却水压力过低或滤网堵塞检查水泵是否正常工作或清洗过滤网3冷却时间参数设置太短适当延长水冷时间4机床冷水管被堵或被破坏疏通管道，维修或者更换冷却水管5进