1、 EPS工艺技术 EPS生产成型的主要工序 • 能量来源 • 蒸汽种类 • 原料特性 • 预发泡 • 圆熟及送料系统 • 成型 • 产品熟化 • 周边辅助动力系统 能 量 来 源 • 干燥的饱和蒸汽是EPS加工最理想的能量来源 • 优点 – 高效的热能传输介质. 干燥的饱和蒸汽在冷凝时会 释放出大量能量 – 一个大气压的温度接近聚苯乙烯的软化点(100℃ ) – 蒸汽进入EPS珠粒的速度大于发泡剂扩散出EPS珠 粒的速度 蒸汽种类 湿蒸汽 饱和蒸汽 过热蒸汽 水 水 99℃ 100℃ 100℃
2、 160℃ 410kJ-100% 1500kJ-360% 2675kJ-650% 2762kJ-670% 原料特性 • EPS珠粒直径: 0.4-0.7mm(小包装),0.7-1.0mm(常用包装), 1.0-1.2mm(大包装),1.2-1.8mm(板材) • 戊烷含量: 4 - 6%的重量 • 发泡剂在EPS珠粒里以液态形式储存 • 壁厚约为 0.001 mm • EPS原料储存时间: 6个月 • 储存环境:避热,避太阳,通风,防火,防静电 EPS工艺技术-EPS原料特性 原料仓库 •
3、 地面不得有地漏等形式的开口 • 在原料库房的墙壁距地面250mm高的地方设置通风百叶窗 • 仓库内最好不设置任何电源 预 发 泡 • 通过加热,使EPS珠粒膨胀,体积增加使得其密度发生相应的变 化(例如从620克/升(堆比重,真比重为1000克/升)减少到15克/升 ~100克/升) ,从而达到我们所需要的密度 – 变化的大小取决于加热蒸汽的温度和加热的时间 • 蒸汽在EPS珠粒内冷凝,释放出热量以软化EPS,并使EPS珠粒内 的发泡剂膨胀,从而使EPS珠粒膨胀 EPS生产技术-预发泡 起始点 目
4、 标 体积增大约50倍 根据最终产品 密度 > 15-20千克/立方米(成型) 密度 > 9千克/立方米(板材) 原料 密度600 - 700 千克/立方米 (堆比重:1000千克/立方米) EPS生产技术-预发泡 EPS珠粒膨胀到要求的密度 蒸汽加热后的EPS原料. 戊烷开始沸腾EPS珠粒开始膨胀 常温下的EPS原料 EPS生产技术-预发泡 热量传输 • 热量软化聚苯乙烯 • 储存在EPS珠粒内的戊烷开始沸腾并气化 • 气化
5、的戊烷气体增加了EPS珠粒内的压力,使其膨胀化 EPS珠粒 戊烷 湿蒸汽 EPS生产技术-预发泡 预 发 • 正常生产时的蒸汽:干饱和蒸汽 – 到预发泡机蒸汽管内的蒸汽压力为0.5到1.2bar (111~123℃) – 到预发桶内的蒸汽压力为0.3到1.0bar(102~110℃) • 蒸汽过长的停留时间和过热的蒸汽会造成EPS珠粒的破损 • 防止蒸汽过热 : 从蒸汽减压阀到预发泡机之间最后5~8米的蒸汽管不要用热绝缘材料保温. • 压力0,2 ~1,2 bar=含热量低
6、 • 必须含有一定的水分以在EPS表面造成冷凝层以减缓热量向 EPS颗粒的传输 • 平稳而均匀的预发EPS颗粒 • 过湿的蒸汽缺少足够的热量,水分多 – 会造成发泡好的EPS密度过高并且在EPS珠粒传输时产生问题 • 冷凝水应该在蒸汽进入预发泡机前被排除 – 在蒸汽管的最底部安装排水阀 预发泡设备 50年代中期生产出第一台EPS生产设备 • 预发泡机: • 1.类型: 在热水池中旋转的桶,非连续式操作 (半自动) • 2.类型:连续式预发泡机(全自动,无压) • 3.类型:定量式预发泡机(80年代中期开始),最大承受压力为0.5bar 90年代新投资购买
7、的预发泡机: • 10-15%连续式预发泡机 • 85-90%定量式预发泡机 连续式发泡 • 调节发泡密度的方法 – 通过调节蒸汽的供应量 (即蒸汽阀门的大小) – 通过调节原料供给的速度(调节进料镙杆的转速) – 通过调节出料槽的高度 预发泡桶 原料输送螺杆 原料 振动筛 送料装置 流化床 续式发泡 • 需要很低的发泡密度(小于12克/升) 二次预发 – 原料第一次预发后熟化3-6小时 – 第一次预发后的原料密度约为最终要求密度的1.5倍. 定量式发泡
8、EPS珠粒一批一批的经过称重量后,进入预发泡机进行预发泡。 • 预发泡精度较高 • 发泡密度范围大 • 可预发低戊烷含量的EPS原料 – 一般EPS原料含有6~7%的戊烷 – 低戊烷含量的EPS原料含有3~5%的戊烷(在有压力的预 发泡机里预发) • 调节发泡密度的方法 – 通过调节每次投放原料的数量 – 通过调节蒸汽的加热时间 – 通过调节EPS珠粒在发泡机内到达的高度(在哪一点上切断蒸 汽) – 通过调节蒸汽压力 – 通过调节蒸汽的供应量(蒸汽与空气的混合比例) 定量式发泡的控制模式
9、• 控制蒸汽压力(0.1 to 0.6 bar) - 低密度 • 控制蒸汽温度(85 to 99°C) - 高密度 • 空气混合 - 高密度 原料称重 原料 振动筛 流化床 原料输送螺杆 送料装置 预发泡桶 定量式发泡机 密度检测 • 检测工具 — 天平 、桶 (≥1L)、刮板 • 检测方法 • 取样地点和时间 — 流化床出口,熟化仓出口 • 熟化前
10、和熟化后的密度变化 密度检测 熟 化 • 发泡剂和EPS珠粒内部的蒸汽在EPS冷却的时候凝结 – 造成EPS珠粒内部的暂时真空以及对压力十分敏感 • 熟化是空气渗透到EPS珠粒内部的过程以平衡其内外压力并使得 EPS珠粒稳定 熟化时间 • 发泡密度越高,熟化时间越长.因为更多的发泡剂将停留在EPS珠 粒里面 • 在熟化过程中会有一部分发泡剂泡掉 • 熟化程度的判断 • 一般情况下,熟化到70%,即可开始使用 • 熟化时间取决于原料粒径、发泡剂含量、预发密度和环境温度 • 预发料的存放时间 熟化料笼 • 一般可容纳10-50
11、立方米的发泡好的EPS原料。 • 料笼应采用透气性良好和有金属条纹的结构以防止静电。料笼之 间通风良好。 • 料笼下面的下料箱 - 应当让出料口的原料处于自由状态 - 让空气进入吸料口 送料系统 • 送料原理 - 空气与EPS料按一定的比例混合,用空气的流动把EPS料送到 熟化仓或成型机。 • 送料过程中的密度变化 • 转弯半径 • 送料管道口径 — 压力送料大口径管道 — 真空吸料小口经管道 成 型 • 填料 • 蒸汽成型 • 冷却 • 脱模 填 料 • 一般(无压)进料 • 加压进料 • 填充缝进料 • 填料步骤: 预吹、填料、回吹
12、一般(无压)填料 • 原料缸里面没有压力 • 发泡好的EPS珠粒通过进料风由料枪进入闭合的模具中. • 进料风经模具气眼和特殊的排气阀排出 加压填料 • 在加压进料罐中施加一定的压力,使得原料通过料枪进入模具 • 在较大的模具系统上最多可节省50%的进料时间 填充缝填料 • 模具在排气(有缝隙)的状态下进料.可以与一般进料和加压进料同 时使用. • 模具并未完全合拢,空气可由模具之间的缝隙中排走 • 增大填料空间,多填料 模具 原料缸 出料口 加压填料 模具 料枪 原料缸 出料口 模具 料枪
13、 原料缸 出料口 原料缸的排气阀打开 蒸汽成型 • 蒸汽延时 • 冲模 • 交叉蒸汽 • 双面蒸汽 • 融合稳定 蒸汽延时 • 让模具里面的EPS原料稍做暂停,使其在模具里面稳定。 • 用于比较复杂的产品。 蒸汽阀 蒸汽室MⅡⅠ 蒸汽室M I 冷凝排水阀 • 预热模具 冲 模 • 把冷空气从汽室从赶走,因 为空气的热传导能力很差 交叉蒸汽 • 模腔中EPS珠粒之间的剩余空气被蒸汽取代。 • 蒸汽软化EPS珠粒的表面,EPS珠粒之间开始有轻微的粘接。 • 先加热的压力低
14、时间短;后加热的压力高,时间长。 • 产品外表面形状简单的一面先加热,可以把EPS原料吹向另一面。 双面蒸汽 • 真正的膨胀过程开始。 • 达到熔结温度,EPS珠 粒熔结在一起。 融合稳定 • 用于比较复杂的产品 • 让产品的边角处和没有汽塞的地方靠模具的热量也能融合的较好 冷 却 • 传统水冷 • 排水(如果选择) • 水冷和真空冷却结合 传统水冷 • 进水阀始终处于打开状态,模具进水,靠水的流动来带走热量,直 到模具达到需要的脱模温度。 • 冷却水通过汽塞喷洒到EPS产品
15、上.一般来说, 传统水冷用于慢速原 料。 水冷和真空冷却结合 • 将1公斤的水从20℃加热到100℃所需的热量: 335kj。 • 将1公斤的水(100℃)转化成1公斤的蒸汽(100℃)所需的热量: 2256 kj。 • 将雾化的水喷到模具表面,以吸收大量的热量,使水被汽化,靠水分蒸发来吸收量,将模具初步冷却。 • 在汽室里制造真空,水分蒸发,把汽态的水抽出,带走热量。 • 主要用于快速料。 真空冷却原理 真空冷却的优点
16、 温度 真空冷却容许EPS产品高温脱模,因此提高了生产速度,节约了能源. 真空冷却模具的温度变化范围: 70-80 ℃-- 105 ℃ 水冷却模具的温度变化范围: 40-50 ℃ -- 105 ℃ 真空冷凝系统 脱 模 • 通过脱模风或顶杆或两者结合。 • 在慢速开模时传送风将EPS产品推到脱模的一侧。 • 当模具开到设定的位置时,开传送风以帮助部分脱模,然后由顶 杆把产品推出来。 开-关-开脱模 • 用于较难脱模的场合 • 模具开
17、启一定的距离(30~50 mm),然后再合模约2/3 产品熟化 脱模出来的产品表面附着水份及产品泡粒蒸汽凝结成水份须以蒸发,同时产品泡粒呈真空状态以及因冷减压产生较大收缩力,较高倍率产品可能在薄壁部分产生收缩,因而需要熟化,经仓库放置或太阳晒后的成品硬度和强度都会提高 • 水分 - 表面水分 - 内部水分 < 4% • 干燥处理 - 热风循环 - 烘房温度: 50~55℃ - 烘干时间 周边辅助动力系统 • 蒸汽系统 - 干饱和蒸汽,压力 4 Kg/cm2, • 空气系统 - 无水,无油,压力 7 Kg/cm2, • 循环冷却水系统 - 模具冷却水:温度 50℃ 压力 3.2~4 Kg/cm2 - 真空冷凝水:温度 25℃ 压力 3.2~4 Kg/cm2 • 中央真空系统 • 吸料真空系统
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