環袁:EPS泡沫包裝制造工藝

一、工藝概況

我們一般講工藝總是指成型工藝，其實藝就EPS成型來講還要涉及原料、預發機理、管道工藝及系統匹配工藝，Z終體現在成型工藝等方面內容。    

二、原料：

2.1快速料與標準料（普通料）的工藝控制

快速料：分子量、揮發份低，主要用于自動機，也可用于土機方面。

它本身含發泡劑少，熟化時間短。操作時，加熱時間短，冷卻短 ，成型周期短，節省能耗，提高生產效率。   

2.1.1.  一般情況下，因為發泡劑少，必須在Z短的時間內加熱，充分利用少量的發泡劑使泡粒粘結，加熱時間短，節省時間。采用高壓，短時間加熱。

2.2.2. 能節省能耗，提高效率，采用高溫脫模，成型模溫與脫模溫之差距少，所以能節省蒸汽。

模具成型溫度115-130℃，經過水冷卻90 ℃， 經過抽真空，產品表面膨脹率減少到一定值

85 ℃，才能脫模。

標準料：分子量、揮發份高，主要用于土機方面，從能耗控制方面考慮，較少用于自動機。

2.2快速料——成型快和節省蒸汽

2.2.1.  快速料類型：巴斯夫CP303、龍王B-SB、興達303、誠達PK303等。

特性：

冷卻速度快導致成型周期快，一般能夠比普通料快20－30％

快速料的脫模溫度高，達到80－85oC

傳統料的脫模溫度低，為60－65oC

因此，快速料可節省蒸氣Z高達30％

快速料成型時產品結合性宜控制在6-8成，更能體現其快速性。

快速料控制技術：采取高壓短時間加熱。

2.2.2.   普通料類型：巴斯夫CP203、龍王E-SB、興達302、誠達PK302等。

普通料控制技術：因其分子量大、揮發份高。生產時易出現發脹現象。 宜采用低壓較長時間加熱。

三、預發機理       

 3.1發泡劑：

   可發性聚苯乙烯的發泡劑主要是戊烷，分正戊烷和異戊烷。工業品戊烷中，烯烴含量對可發性聚苯乙烯的加工性能影響很大。烯烴含量過高，易于引起產品收縮。

EPS發泡劑含量并不是越高越好。標準：4.8—7%（≤6.8%）  一般正常在5%左右。

發泡劑含量過高：預發泡體開花，不均，變形開裂。

發泡劑含量過低：發泡倍率降低，加熱時間過長，成型過程中EPS珠粒之間粘結性差，產品易收縮和掉粒等

3.2預發原理：

    預發泡過程中，含有發泡劑的珠粒在80℃以前，并不會發泡，只是珠粒中的發泡劑向外擴散，此時珠粒還不會膨脹。當溫度大于80℃，珠粒開始軟化，分布在它內部的發泡劑受熱，氣化產生壓力，導致珠粒開始膨脹并形成互不連通的泡孔。同時，蒸汽也滲入到這些泡孔中，增加了孔中總壓力。隨著時間的推移，蒸汽不斷深入，壓力也不斷增大，珠粒的體積也不斷增大，這一過程一直持續下去，體積膨脹可以維持到泡孔薄壁破裂為止。由此可見，在予發泡過程中，蒸汽不斷滲透，增大孔內的總壓力是很重要的，可以這樣比方：發泡劑開孔，蒸汽擴孔。要使蒸汽進入泡孔的速度大于發泡劑從泡孔中逸出的速度，發泡劑在泡孔中來不及完全逸出，聚合物就牽伸呈橡膠狀態，其強度足以平衡內部的壓力，從而使珠粒予發泡。這就是PS發泡的簡單機理。

3.3流化干燥床工作原理 ：

由蒸汽預發泡機出來的EPS即刻進入流化干燥床設備，進行強制干燥以便熟化過程的進行。

EPS從進料口進入流化床，流化床吹入的熱風是由鼓風機吸風，通過蒸汽加熱器后通過底網吹入流化床，與物料接觸，EPS粒料在熱風及料流的推動下懸浮在氣流中邊干燥邊推進，落入振動篩。

合格的粒料過篩后輸入熟化料倉。結塊的粒料在篩上流入流化床的破碎裝置，使結團粒的EPS破碎，合格的也流入熟化料倉。此處還有一壓縮空氣接口吹堵。

3.4熟化機理及工藝控制

3.4.1熟化機理：

    預發后，EPS粒內產生真空，EPS表面帶有水分，不符合成型要求，熟化過程是空氣進入EPS粒內，表面水分干燥

3.4.2工藝控制：                                                    

快速料一般為8小時，普通料一般為24小時，高密度料48小時，環境應通風，溫度大于

10攝氏度

3.5預發常見問題解決

3.5.1   泡沫結塊

        外滑劑不夠，攪拌器設計不合理，攪拌葉與底盤間隙過大，水分過多

3.5.2   泡粒潮濕

        冷卻時間過短 （30s）

        預熱不夠 （二次）

3.5.3   泡粒收縮

        發泡倍率過大 （原料不符）

3.5.4   泡粒破損變形

        倍率過大

        輸送方式不合理

3.5.5   泡粒倍率不穩定

         預發機原因： 蒸汽進口網片堵塞

         低溫發泡伴隨空氣過大，過小

         精度不夠

         原料原因：粒子大小相差太大

3.5.6   預發密度過高

         加料控制不當

3.5.7   熟化后密度升高

         測量方法不正確

         水分過高

四、循環水冷卻系統工藝                                              

4.1  概述：

循環水系統常有冷、熱水泵、管道、閥門、水池及冷卻塔組成，該系統工作機理是利用水

循環動力保持冷水池溫度在50－55攝氏度較為合理。

4.2  水循環方向：

冷水池→冷水泵→成型設備→熱水池（包括混水池）→熱水泵→冷卻塔→冷水池

由于部分蒸汽變成水的量比循環過程中損失的量大，所以水池一般不要加水，而且水位還變高，這就要求在建水池時要加溢流孔。  

4.3  冷卻塔與循環水池基礎工藝  

4.3.1冷卻塔功能概述：  

冷卻塔應盡量設置在水平面10米高處，且四周無建筑物阻擋。這樣，通風條件好，有利于冷卻的效果。  

水的冷卻是熱水將熱散到空氣中去，變成冷水。是一個傳熱過程，水的冷卻包括蒸發散熱，傳導散熱和輻射散熱三個方面，水在冷卻塔內的冷卻，主要是蒸發散熱和傳導散熱。春、夏、秋三個季節，水與空氣的溫差較小，以蒸發散熱為主，傳導散熱為輔。  

冷卻水量是循環水冷卻計算及冷卻塔選型的主要數據之一，應當計算準確，并留有適當余地，以適應水量增加的需要，經驗數據一般中型設備100噸流量可以保證18－20臺機生產，水池設計應該以容量大一點為好，有利于散熱，也有利于保證水質。根據冷卻水量設計冷卻塔流量。冷卻塔選擇還有參數是進熱水水溫和出冷水水溫、通風形式及淋水填料等  

4.3.2 選用和布置玻璃鋼冷卻塔時應考慮的因素：  

①正確計算使用工作流量和臺數，留有適當的儲備系數。  

②冷卻塔進水溫度一般在80℃左右，應要求制造廠采用耐溫淋水填料，如鋁制斜波紋板裝置等。  

③冷卻塔進水水質應符合《循環水水質指標》，渾濁度一般不應大于20mg/h，以防堵塞填料。根據水質條件，確定是否清理水池。

④風機轉速能隨季節和氣象條件變化，以節約電能。

⑤塔體結構合理，經久耐用。  

⑥風機匹配應是長期運行無故障、噪音低的設備。并耐水侵蝕且有足夠的強度。  

⑦配水均勻、氣流分布均勻，通風阻力小，除水器效果好，水滴飄濺少，運行維護方便。  

⑧噪音小、電耗低。  

4.3.3冷卻塔 布置的基本原則：  

①為了避免或減輕飄滴、水霧和噪聲的影響，應布置在廠房和建筑物的下風向并留有足夠距離。為了防止粉塵污染，應布置在貯煤場等的全年主導風向的上風側，為了換熱的條件良好，應遠離熱源。  

②冷卻塔之間或塔與其它建筑物之間的距離，除了應滿足通風要求外，還要安全要求和施工及檢修要求。  

③從通風角度而言，冷卻塔應盡量布置在高處。  

④相鄰風筒式冷卻塔之間的凈距，要考慮進風不搶風。  

⑤為減少濕熱空氣回流對冷卻效果的影響，應盡量避免冷卻塔多排布置，盡量避免冷卻塔夾在高大建筑物中間的狹長地帶。  

4.3.4循環水池設計工藝（可圖解水池設計原理）  

循環水池一般設計五分之三在地平面下，五分之二在地平面上，目的是提高冷卻塔高度和

防止地面污染進入水池。在同樣設計體積的情況下，盡量擴大水池表面積，以便水池自然散熱和給余熱利用留夠足夠的空間，也便于管道安裝。

  循環水池一般包括三部分，即混水池、熱水池和冷水池。熱水池開進水口和溢流口，溢流口位中心比進水口中心低管徑的三分之一，目的是保持回水無阻力?；焖嘏c熱水池在水池高度一半位置想通，目的是混水池里沒有熱水池里的上層泡粒和下層沉淀物，防止熱水泵吸口阻塞。冷水池與混水池在頂部開口，這樣保證冷水能進熱水池，熱水不能進冷水池。

4.3.5

循環水管道直徑計算

介質流速對不同的管道流速區間不同，可以查表得出，如DN65管道允許流速值為0.5～2.5m/s，在計算時根據需求計算其它變量。  

按照設備和模具冷卻參數，計算水量一般很大，實踐告許我們象目前我們這些設備平均計算單臺機每小時耗水量5噸左右，即100噸泵可以匹配20臺機，在此流量基礎上計算管經較為合理。不同的管徑水的流速在不同的區間，  

例：現有同樣成型機15臺，并且為了保證15臺機同時運行時水壓穩定，流量富裕系數取0.3，求15臺成型小時用水量及選用總管管徑。  

解：經驗告訴我們，每臺機每小時Z大耗水量為5.00 t/h左右。  

  15臺總用水量：5.00×15=75.00t/h  

考慮富裕系數，則75.00×（1+0.3）=97.5t/h  

管徑計算仍用重量流量計算公式。  

式中：G=97.5t/h，U=0.001m3/kg  

 w取1.5m/s，代入：Dn=241.3mm  

查無縫鋼管系列，選取ф273×8  

4.3.6水泵壓力參數選擇  

冷水泵與熱水泵流量應該相同，流量計算按目前我們公司情況，100噸泵可以匹配18－20臺機，考慮開機數應該配總流量70％和100％兩種泵。（加變頻Z大節電量下線30％）  壓力冷水泵選擇50米水高，熱水泵根據冷據塔高度而定，一般12米高度即可。  

冷水泵流量應該比熱水泵流量大10％比較合適。 

泵的流量與壓力參數決定，再考慮一下進出口口徑及進水水溫后，查相關資料確定泵型號。   

五、壓縮空氣系統工藝

5.1 空氣壓縮機供氣量換算與空氣管徑的計算

5.1.1空氣壓縮機供氣量換算  

空壓機銘牌或說明書中標定的空壓機排氣量，是指單位時間內測得的排出容積換算到進氣參數的數值，但是，在壓縮空氣系統計算時，應當注意都應折算到空壓機出口的壓力和溫度下的容積值，才使壓縮空氣系統計算統一和方便。

根據氣體狀態方程式，設進氣狀態為P1、

V1、T1，壓出氣狀態為P2、V2、T2，則：  

其中：P、T均用絕對壓力和絕對溫度單位表示。  

那么：V1：即一般空壓機銘牌給出的容積量m3/min  

V2：需要折算出出口參數下的容積量m3/min  

P1：進口處如是大氣壓力，則

P1=1kg/cm2(絕)  

P2：出口處壓力值（1+表壓）kg/cm2（絕）  

T1：進口處溫度oK（273+t1）  

t1為攝氏溫度℃（進氣口氣溫）

T2：出口處溫度oK（273+t2）  

t2為攝氏溫度℃（排氣口處，即冷卻器前氣溫）

經驗告許我們空壓機匹配一般來講一臺成型機需要1.2m3/min的標準空氣。（這里一定要了解絕對溫度與攝氏溫度的關系，絕對壓力與相對壓力的關系）  

5.1.2 空氣管徑的計算  

我們一般按體積流量計算：  

式中：d---管道內徑    mm  

 Qv—工作狀態下的體積流量m3/h  

W---工作狀態下的介質流速 m/s （密切注意：工作狀態下的5個字）  

儲氣灌一般選擇空壓機總排氣量的15％－20％比較合理，管路系統要求路徑盡量短，彎頭少，管路Z好封閉。以減少壓力損失，保持氣壓平穩。（這里要注意管道再封閉，都不可能使管道各點壓力值相同）

六、鍋爐蒸汽及蒸汽管道計算工藝  

 6.1鍋爐蒸汽  

 我們用的鍋爐蒸汽是飽和蒸汽，生產所需蒸汽壓力一般為4－5 kg/cm2，鍋爐燃燒負荷在鍋爐額定功率80％效率Z大，我們一般錯誤認為鍋爐燃燒壓力越低越節能，其實不然，一方面能量不滅，另一方面高壓低流輸送Z節省。Z主要的是鍋爐在額定工況下工作效率Z高。  

為有效節能，要求鍋爐及時保養，尤其是各受熱面得到有效利用，通風阻力減少，防止漏風，各操作工藝走臨界點。

6.2鍋爐管道吸熱損失計算舉例  

現需要對一段蒸汽管暖管加熱，暖管前管子的溫度是30℃，要加熱到200℃，需要多少熱

量？管子重2000kg。  

解：從手冊中查找到，鋼的熱容量是0.11大卡/公斤℃  

那么，暖管需要的熱量是：  

2000×0.11×（200-30）=37400大卡  

如果每公斤的蒸汽可供500大卡的熱，需要的蒸汽是37400÷500=74.8kg。產生的疏水量也是74.8kg。  

從上計算可看出，鍋爐管道熱損失很大， 所以在鍋爐管道走向方面及鍋爐定位方面要籌劃好，以便管道Z近。

4.4 蒸汽鍋爐的基本工藝  

4.4.1鍋爐的熱效率  

A、反平衡法計算熱效率                                                   

 10噸 鍋爐的熱效率是反應鍋爐設備有效利用熱的能力，那么，把燃料投入鍋爐內，有哪些熱損失呢？  

q2——排煙熱損失，與煤種、排煙溫有關，數值波動較大  

q3——化學未完化燃燒熱損失，它是指燃料可以進行氧化反應（即燃）完全地熱量放出來，由于運行等種種原因，沒有完全燃燒，比如：C完全燃燒，應生成CO2，但空氣（實質是氧氣）供給不足，沒有完全生成CO2，有一小部分生成CO，這就是燃燒不完全，類似這樣的情況，稱之為q3,一般2-5%。  

q4——機械不完全燃燒損失  

如灰渣有碳、爐排漏煤、爐排漏灰中有碳粒，飛灰有碳粒等等的燃料損失稱為q4，這個值影響因素很多，一般在6-12%之間。  

q5——散熱熱損失  

 它和鍋爐的保溫狀況等有關，一般在<3%  

 q6——灰渣熱損失  

鍋爐排出的灰和渣是熱的，這些熱量也是從燃料中獲得的，這種損失稱q6。  

 q1——那么，把這些損失都扣除（用%計），剩下的就是有效利用熱，也就是鍋爐的熱效

率。  

 q1=1-（q2＋q3＋q4＋q5＋q6）/100  %  

(公式為加號)  

B、正平衡法計算鍋爐熱效率  

    正平衡法是將鍋爐的總吸熱量與燃料的總放熱量之比而求得的鍋爐熱效率。即：  

鍋爐總吸收熱：Qz=D（I”-I’）        大卡/時  

鍋爐燃料總放熱量：Qy=BQwdy          大卡/時  

鍋爐熱效率：η=  

式中：D——鍋爐蒸發量   公斤/時                                              

 i"——蒸汽熱焓               大卡/公斤

i'——給水熱焓                大卡/公斤

B——鍋爐每小時燃料消耗量    公斤/時

BQwdy——燃料低位發熱值      大卡/公斤    

（解釋鍋爐大效率高及噸煤產汽）    

4.5蒸汽管道的計算   

式中Dn---管道內徑  mm     G—介質流量  t/h  

    U---介質比容  m3/kg    W—介質流速  m/s  

一般來講，蒸汽管道設計大一點能起到儲汽罐作用，實際生產中氣壓波動小，有利于生產工藝穩定，但不足的是造價高，一次性投資大。  

（順便說明，熱力管道要熱力補償機構，我們常用的是在固定支架間設置一波紋補償器，也能吸收管子的熱膨脹量，從而使管系安全運行，它的優點是體積小、布管美觀，但吸收的熱膨脹較小，使用的工作壓力≤2.5MPa以下，介質溫度＜450℃，管徑DN25～1200。需正常維護，材料常用1Cr18Ni9Ti，要求布置條件較嚴格。  

七、模具驗收注意項目：

7.1表面狀態  

表面光滑，連接部位光滑，光潔度1.6√；氣眼不松動且平整，氣眼中心距< 25mm；  

7.2型腔板  

材料選用LY12合金鋁板，平整無翹曲；外形尺寸與使用?？虺叽缦喾?。無漏氣、漏水、漏料；正常情況下制品無飛邊。  

7.3孔位  

料槍、頂桿孔位分布合理，保證加足料、便于脫模。壓板孔位：Φ 36和Φ28特殊料槍的中心孔距65mm; Φ 32的中心孔距55mm。

八、EPS成型工藝

8.1模壓成型機理：  

熟化后的預發珠粒通過蒸汽進行加熱，約在20秒—60秒的時間內，空氣來不及逸出，受熱膨脹后產生壓力。壓力的總和大于珠粒外面所加熱的蒸汽壓力，此時聚合物軟化，發泡劑汽化后泡孔內的壓力大于外面的壓力。珠粒又再度膨脹，并脹滿珠粒間隙而結成整塊，形成與模具形狀相同的泡沫塑料制品。  

8.2重點成型工藝簡述  

8.2.1開機預熱  

這是開機之前使模具受熱動作,需預熱要合模加熱.  

8.2.2合模  

開合模行程的合理調整，有利于提高產品脫模及產品入料效果。（頂桿、?？p）慢速開料槍  

8.2.3預熱  

蒸汽進入固移模內，對模具進行預熱，使模具得到預熱的同時，將存留期間的冷凝水與冷空氣排出。作用：提高模具溫度，加強產品表觀熔結度。  

8.2.4穿透加熱  

作用：提高制品芯部、內部熔結性。穿透加熱耗、浪費蒸汽較嚴重。  

8.2.5雙方加熱  

作用：進一步增強加熱效果，提高產品表面質量。  

8.2.6回溫（保溫）  

所有閥關閉，充分利用模具的余熱，使產品進行保溫加熱。有利于產品表面熔結性，能較好節約能源（蒸汽）。  

8.2.7預冷  

水冷閥打開，排水閥關閉。合理延長預冷，產品冷卻較快，縮短冷卻時間，提高成型速度。 一般不超過10秒，預冷時間長不好烘干，預冷效果比水冷好得多。  

8.2.8水冷  

水冷卻時，水冷閥打開，排水閥打開。水與空氣共同進行冷卻效果較好。  

8.2.9真空冷卻  

真空閥打開，真空泵抽真空。

使模具和制品內的余熱與水分全部排空，抽掉部分發泡劑，避免產品發脹。使模內形成負壓，有利于產品進行脫模。