EPP吸能材料及加工技术

　由于比重轻，吸能和回复性能好，抗震抗压，可循环利用，因此自1990年代问世以来，EPP发泡材料便迅速在汽车制造领域得到了广泛应用，成为吸能和减震材料的新宠。作为全球EPP泡沫加工技术领域中的领先者，德国艾伦巴赫公司已与全球多家知名汽车厂商合作开发出多种车用EPP制件。

　　EPP发泡材料及其特点

    EPP是聚丙烯塑料发泡材料
是一种性能卓越的高结晶型聚合物/气体复合材料，以其独特而优越的性能成为目前增长最快的环保新型抗压缓冲隔热材料。EPP制品具有十分优异的抗震吸能性能、形变后回复率高、很好的耐热性、耐化学品、耐油性和隔热性，另外，其质量轻，可大幅度减轻物品重量。EPP还是一种环保材料，不仅可回收再利用，而且可以自然降解，不会造成白色污染。适合作为包括食品在内的各种环保适性包装材料，并适用于聚丙烯EPP汽车内装饰、隔热、建筑、五金等行业。在汽车工业中，发泡聚丙烯与其他材料靠粘合剂或加热贴合，真空成型后可作门、天花板和仪器面板。

　　可发性聚丙烯泡沫塑料（英文名：Expanded polypropylene，简称“EPP”）是一种经发泡后的聚丙烯，由固体和气体两个相组成，呈黑色、灰色或白色的颗粒状，直径大小一般在φ2～7 mm之间。EPP颗粒的外壁是闭合的，内部充满了气体。通常，其固相成分只占总重量的2%～10%，其余部分均为气体。

EPP材料（发泡聚丙烯）作为包装材料可用于高价值易碎物品和需防震防静电的精密仪器的包装，使其在颠簸的运输过程中免遭损伤及破坏。
    EPP材料缓冲包装，缓冲包装要求最重要的性能是能量吸收性。EPP泡沫模塑制品可用来承受高载荷，其对重复冲击的防护能力比可发泡性聚苯乙烯（PS）模塑制品或发泡聚氨酯（PUR）更优越。所以，发泡PP可用于计算机、高级医疗器具、精密仪器、声像材料、照相机、玻璃陶瓷、工艺品、各种家用电器等的防震缓冲包装，以免在运输过程中遭受损伤及破坏。由于可直接回收，质地柔软不会损伤被包装物表面的优点，在电器包装领域中有取代PS发泡材料的趋势。据统计，我国1997年仅彩色电视机和彩色显象管这两个产品就使用PS泡沫塑料2万多吨。德国Hotec Folien公司认为，EPP发泡盘有代替聚苯乙烯模塑盘的趋势，用户感兴趣的是EPP发泡片材可以从卷取辊上直接加到成型-罐装-封口装置上。可回收利用的发泡PP托盘对水果和其它农产品的处理和运输很方便。一次性包装，目前美国、日本、德国等国家大力发展发泡EPP材料作为绿色包装材料，如德国用发泡EPP材料生产的包装盒等制品使用了绿色标志。
 
 EPP发泡材料及其特点
    1、优良的耐热性能：最高使用温度在130℃，远远高于EPS和EPE的使用温度。
    2、良好的尺寸稳定性：EPP的热收缩率小，尺寸稳定。
    3、重量轻：因EPP的相对密度小，相同发泡倍率下比其它发泡材料轻。
    4、优良的缓冲性能：EPP具有非常好的韧性和适当的硬度，在负荷较大的范围内具有优良的缓冲性。
    5、良好的低温特性：在-40℃下，仍具有良好的缓冲性能。
    6、发泡倍数范围大：从低倍数11倍到高发泡倍数45倍，而且都具有良好的缓冲性能和绝热性能。
    7、绝热性、飘浮性：EPP是闭孔式独立泡孔结构，热传导率低，吸水率低，可用于绝热材料及飘浮材料。
    8、耐油性、耐化学品性优良。
    9、无毒性，不含在毒的发泡济和助剂，对人的生理无害。
    10、高能量吸收性：EPP具有强韧性，反复使用而不出现疲劳现象。
    11、环保性：EPP是非交联发泡体，无毒、100％ 可降解，可回收再利用，节省能源和资源。
    12、使用寿命长，大量运用在物流资材方面，可多次回收循环利用。

    该发泡材料具有如下特性：

　　比重轻，其密度一般为17～100 kg/m3。客户可根据不同模制品的需求，选用不同密度大小的预发泡原料；

　　耐温能力强，通常可承受-40℃～110℃的温度，在短时间内可承受的温度范围甚至更大；

　　缓冲性能好，即使在垫层不厚的情况下也能起到很好的缓冲作用；

　　可以100%的回收利用。与其他泡沫材料相比，EPP是一种纯粹的碳氢化合物，不含增塑剂或发泡剂等其它任何不利于再循环的化学物质，因此加热后即可消解，燃烧后留下的只是水和二氧化碳。即使是在100℃下进行雾测试，也能满足环保法规的要求。此外，当EPP与其他聚丙烯如PP薄膜、注塑骨架、TPO面料等结合在一起时，还可实现所谓的“材料一体化系统”，即该系统在被回收利用时不需要进行分解。

　　基于上述特点，使得EPP非常适合于汽车制造业中对安全、环保、减轻重量等方面的需求。因此，自1990年代问世以来，EPP便迅速在汽车制造领域得到了广泛应用，成为吸能和减震材料的新宠，其应用潜力非常广阔。目前国内外的很多车型都采用EPP材料作为缓冲吸能部件，它可用作保险杠芯、侧护板、门内板吸能保护垫、缓冲垫、头枕、遮阳板、工具箱等。

　　EPP成型产品的加工工艺

　　EPP可被加工成各种不同的形状，其成型产品的加工过程主要包括：材料载压（保压），泡沫成型，泡沫烘干定型，检验，包装等。需要特别指出的是，在加工EPP之前，需要通过载压来增强原料颗粒内部的压力，以生产出密度较低的模制件。这是因为，经载压后的原料可以实现各种不同密度模制件的生产。此外，载压还能使模制件在脱模后的收缩幅度下降，表面效果更好。具体而言，载压是通过气体穿透颗粒的外壁而实现的，在此过程中，可以通过改变时间、压力、温度等参数来对载压进行调节。经载压过程后，成型产品的密度即被降低。

　　具体操作步骤如下：

　　1、合模，并对模具进行预热，使模具的表面温度达到PP的熔点；

　　2、进料，使原料通过料枪进入模具。

　　3、分三步将蒸汽通入模具中：

　　蒸汽冲刷：蒸汽从上至下冲刷，以将空气排出蒸汽室，冷凝水流出。在此过程中，打开上方的蒸汽进汽阀和下方的冷凝水排放阀。

　　横向蒸汽：使蒸汽从蒸汽室的一边横扫向原料，穿透原料后到达另一边。此时关闭一边的冷凝水阀，打开蒸汽进汽阀。同时，使相对面的蒸汽进汽阀关闭，冷凝水阀打开，以使蒸汽从相反的方向喷出。如果模具内有薄的法兰，则蒸汽最好是从法兰周围穿过，以使夹在法兰里面的原料也可以得到蒸融。

　　压力保持：横向通蒸汽后，需要经过压力保持或双面蒸融过程。在此过程中，打开蒸汽进汽阀，关闭冷凝水排放阀，使压力逐渐达到峰值。

　　4、冷却。在通入蒸汽后，模具内部的温度一般会达到140℃。为了确保产品的顺利脱模，必须使模温下降至70℃。

　　5、脱模。随着内部压力的解除以及温度降低到许可的脱模温度，即可进行脱模操作。

　　6、烘干定型。一般将烘干温度设定为60℃～80℃，烘干室要保持空气干燥，通风状态良好。

　　目前，全球主要有5家较大的EPP原料制造商，其中德国的BASF、日本的JSP和 Kaneka在市场中占有领先地位。而在EPP的成型加工技术领域中，德国艾伦巴赫公司（ERLENBACH GMBH）的加工技术富有盛名，拥有EPP材料预发、载压、泡沫成型、回收等全系列的设备。其中，艾伦巴赫的EPP 成型设备主要由以下几部分组成：机架、模具、锁紧杆、载压罐和脱模系统。图2所示为艾伦巴赫的EPP泡沫成型机EHV-C PP，该设备中存贮了40种不同的设置和模具特性可供操作人员查找，包括：设备目前的压力、阀门开启的情况和周期时间等，从而为操作人员提供了一个可视化的加工平台。

　　艾伦巴赫技术在汽车领域的应用案例

　　作为EPP泡沫加工技术领域中的领先者，艾伦巴赫拥有全球独家的EPP实验室，目前已与全球多家知名汽车厂商合作开发了多种较复杂的车用EPP制件。

         目前在汽车制造业中，大多使用的是由多种材料制成的不同组件组合而成的成型产品。在对这些产品进行回收利用时，必须将各个组成部分分开，减少原材料的种类，以使回收过程简化。随着全球对废弃汽车回收利用呼声的日益高涨，目前“材料一体化系统”已为众多汽车厂商所推崇。由于聚丙烯材料在汽车中的应用广泛，因此“EPP-PP组件 ”已受到人们的重视，其最典型的应用是由EPP和PP材料制成的汽车保险杠。图5所示为采用艾伦巴赫的多气室工艺生产的密度不均匀的保险杠，在该保险杠上留有安装头灯的位置。利用多气室工艺可使EPP的密度达到保险杠所要求的不同密度水平。