【摘 要】 本文描述了EPS的主要生產(chǎn)工藝以及生產(chǎn)過程中可能對表觀密度產(chǎn)生影響的幾種因素，并分析其產(chǎn)生原因。

【關(guān)鍵詞】 聚苯乙烯 泡沫塑料 保溫材料 表觀密度

1 引言

模塑聚苯乙烯泡沫塑料板，俗稱“EPS板”或“苯板”，是由可發(fā)性聚苯乙烯樹脂顆粒在蒸汽作用下，經(jīng)預(yù)發(fā)泡、熟化、成型并經(jīng)二次切割而成的具有多孔結(jié)構(gòu)的泡沫塑料板材。因其具有密度小、保溫性能佳、吸水率低、尺寸穩(wěn)定性優(yōu)異等諸多優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于節(jié)能建筑的外墻外保溫系統(tǒng)。

EPS板的表觀密度是指單位體積的泡沫塑料在規(guī)定溫度和相對濕度條件下的質(zhì)量。表觀密度的大小不僅決定了產(chǎn)品的成本，更決定了產(chǎn)品的壓縮強(qiáng)度、熔結(jié)性、導(dǎo)熱系數(shù)等綜合性能。EPS的結(jié)構(gòu)主要由聚苯乙烯樹脂及空氣組成，其表觀密度是由可發(fā)性聚苯乙烯樹脂顆粒性質(zhì)及生產(chǎn)工藝所決定。其中生產(chǎn)工藝的匹配對EPS的表觀密度以及其它性能起著至關(guān)重要的作用。

2 EPS板主要生產(chǎn)工藝

EPS板的生產(chǎn)工藝主要包括三個階段，即預(yù)發(fā)泡、熟化、成型。預(yù)發(fā)泡階段，含有低沸點(diǎn)溶劑的可發(fā)性聚苯乙烯樹脂原料被置于預(yù)發(fā)泡機(jī)中，在一定的蒸汽壓力和溫度下進(jìn)行一次（二次）預(yù)發(fā)泡，在加溫加壓的條件下，聚苯乙烯樹脂發(fā)生軟化，低沸點(diǎn)的發(fā)泡劑揮發(fā)，使聚苯乙烯樹脂膨脹，形成預(yù)發(fā)泡的聚苯乙烯珠粒。熟化階段，剛出發(fā)泡機(jī)的預(yù)發(fā)泡珠粒內(nèi)部有一些真空狀態(tài)，并沒有彈性，通過輸送機(jī)將其輸送至尼龍網(wǎng)制的袋或料箱中，貯存于空氣流通的庫房內(nèi)進(jìn)行干燥、熟化處理，使珠粒泡孔內(nèi)、外壓力平衡，具有一定的彈性。成型階段，熟化后的可發(fā)性聚苯乙烯珠粒由輸送設(shè)備輸送并填滿成型腔，熱蒸汽通過型腔壁的氣孔進(jìn)入型腔內(nèi)，珠粒受熱后再度軟化膨脹，由于型腔的限制，膨脹的珠粒得以填滿全部空隙，并完全粘結(jié)為一整體，形成與模具形狀相同的EPS泡沫大板，再通水冷卻定型，最后再根據(jù)所需規(guī)格尺寸進(jìn)行二次切割，形成EPS板材。

由EPS生產(chǎn)過程可見，EPS板生產(chǎn)的每個階段的工藝參數(shù)是否匹配都將對EPS板的表觀密度有較大影響。

3 生產(chǎn)過程對EPS板表觀密度的影響

3.1預(yù)發(fā)泡過程的影響因素

EPS生產(chǎn)過程中第一步就是進(jìn)行預(yù)發(fā)泡，首先將EPS原料加入進(jìn)料機(jī)中，通過輸送裝置將原料輸送到預(yù)發(fā)機(jī)中。EPS原料中的發(fā)泡劑主要成份是戊烷，戊烷的含量對可發(fā)性聚苯乙烯的加工性能影響很大。如果EPS原料中發(fā)泡劑含量過高，預(yù)發(fā)完的珠粒容易產(chǎn)生開花、變形開裂等現(xiàn)象；發(fā)泡劑含量過低，發(fā)泡倍率降低，加熱時間過長，成型過程中EPS珠粒之間粘結(jié)性差，產(chǎn)品易收縮和掉粒等現(xiàn)象。預(yù)發(fā)泡過程中，含有發(fā)泡劑的珠粒在80℃以前并不會發(fā)泡，只是珠粒中的發(fā)泡劑向外擴(kuò)散，此時珠粒還不會膨脹。當(dāng)溫度大于80℃，珠粒開始軟化，分布在它內(nèi)部的發(fā)泡劑受熱，氣化產(chǎn)生壓力，導(dǎo)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。

EPS板的表觀密度與預(yù)發(fā)珠粒的容重有直接的關(guān)系，預(yù)發(fā)珠粒的容重與EPS原料所含的發(fā)泡劑量、蒸汽壓力和預(yù)發(fā)時間是密切相關(guān)的。通入蒸汽的壓力與時間均需根據(jù)不同原料的發(fā)泡劑含量、分子量、粒度等特性經(jīng)過試發(fā)后確定。在通常情況下，氣壓不變，預(yù)發(fā)珠粒的容重隨著通氣時間的延長而下降，或通氣時間不變，預(yù)發(fā)珠粒的容重隨著蒸汽氣壓的升高而下降。

3.2熟化過程的影響因素

剛出機(jī)的預(yù)發(fā)珠粒，其內(nèi)部有一些真空狀態(tài)，沒有彈性，保留一定量的發(fā)泡劑和水蒸汽，通常將預(yù)發(fā)珠粒裝在尼龍網(wǎng)制的袋或料箱中，然后貯存于空氣流通的庫房內(nèi)進(jìn)行熟化。熟化處理過程中，珠粒經(jīng)過空氣冷卻，泡孔內(nèi)氣孔的的發(fā)泡劑和水蒸汽被冷凝成液體，使泡孔內(nèi)形成了真空。同時，空氣通過泡孔膜滲透到泡孔內(nèi)部，使泡孔內(nèi)的壓力與外界壓力相平衡，這樣會使預(yù)發(fā)后的珠粒具有彈性。

熟化周期決定于珠粒的容重、空氣的濕度及貯存環(huán)境的溫度等因素。此外，熟化過程要求泡孔冷凝的戊烷重新被吸收入EPS的量達(dá)到最大。熟化又是外界空氣滲入泡孔和泡孔內(nèi)戊烷氣體向外擴(kuò)散而損耗的過程，因此熟化時間存在最佳值。為了有利于成型過程中的粘結(jié)，熟化時間宜為8h～12h，熟化時間過短會使產(chǎn)品加熱成型時粘結(jié)性能變差。

熟化溫度也一定程度影響珠粒的容重，熟化環(huán)境宜為18℃～22℃，外界空氣向泡孔滲入而泡孔內(nèi)戊烷氣體基本上未向外擴(kuò)散。溫度高于22℃空氣滲入的速率明顯加快，泡孔內(nèi)戊烷向外擴(kuò)散而損耗。溫度低于20℃，冷凝的戊烷重新吸入EPS的速度減慢，空氣滲入的速率亦降低。

3.3成型過程中的影響因素

模壓成型包括二個階段，蒸汽加熱和冷卻定型。將熟化后的可發(fā)性聚苯乙烯珠粒填滿密閉的型腔，將熱蒸汽通過型壁的氣孔直接進(jìn)入型腔內(nèi)，使珠粒受熱后軟化膨脹。在大約20s～60s的時間內(nèi)，空氣來不及逸出，受熱膨脹后產(chǎn)生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(fā)泡劑汽化后泡孔內(nèi)的壓力大于外面的壓力，珠粒又再度膨脹，由于型腔的限制，膨脹的珠粒得以填滿全部空隙，完全粘結(jié)為一整體，形成與模具形狀相同的泡沫塑料制品，通水冷卻定型后可進(jìn)行脫模。

目前多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備成型時采用真空抽料，送料距離遠(yuǎn)、速度快，但對模具的密封性和真空度要求較高。受加熱方式和蒸汽壓力的影響，成型的EPS板存在密度不均勻的現(xiàn)象，這就造成一塊大板切割后的板材密度有的可以達(dá)到要求，有的就不能滿足要求。

4 結(jié)語

EPS板作為一種有機(jī)泡沫材料，具有優(yōu)異的保溫性能及尺寸穩(wěn)定性，且生產(chǎn)成本較低、性價比高，是節(jié)能建筑應(yīng)用最為廣泛的有機(jī)保溫材料之一，其性能好壞直接關(guān)系著建筑節(jié)能效果。表觀密度是反映EPS板性能好壞的重要指標(biāo)，生產(chǎn)過程中，合理控制預(yù)發(fā)泡、熟化及成型等每個生產(chǎn)階段的工藝參數(shù)，對穩(wěn)定EPS板產(chǎn)品的表觀密度，提高產(chǎn)品性能，降低生產(chǎn)成本具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。