泡沫塑料成型說課講解

泡沫塑料成型泡沫用原料：幾乎所有熱固性、熱塑性塑料常用PS、PU、PVC、PE、UF、PF、EP、有機硅、PVF(聚乙烯縮甲醛)和PMMA共同特性： 質(zhì)輕；保溫、隔熱性能好；吸音、減震性能好二.泡沫塑料的類型1.按軟硬程度區(qū)分硬質(zhì)泡沫塑料：無柔韌性、壓縮硬度大，應(yīng)力達到一定值才變形、解除應(yīng)力后不能恢復(fù)原狀的泡沫塑料。軟質(zhì)泡沫塑料：富有柔韌性、壓縮硬度小、應(yīng)力解除后能恢復(fù)原狀、殘余變形較少的泡沫塑料。2.按密度大小低發(fā)泡塑料：ρ為0.4g/cm3以上，氣體/固體＜1.5中發(fā)泡塑料：ρ為0.1～0.4g/cm3，氣體/固體＜1.5～9高發(fā)泡塑料：ρ為0.1g/cm3以下，氣體/固體＞93.按結(jié)構(gòu)區(qū)分開孔泡沫塑料：絕大多數(shù)泡孔互相連通的泡沫塑料；閉孔泡沫塑料：絕大多數(shù)泡孔不相連通的泡沫塑料；任何泡沫塑料都不是完全開孔或完全閉孔的。閉孔可借機械施壓或化學(xué)方法使其成為開孔的泡沫塑料。三、泡沫塑料的應(yīng)用建筑、交通運輸、輕工、日用品應(yīng)用廣泛 類別軟質(zhì)泡沫塑料硬質(zhì)泡沫塑料結(jié)構(gòu)開孔型閉孔型開孔型閉孔型主要作用隔音材料日用服裝品座墊材料過濾材料包裝材料隔熱材料絕緣材料浮料氣墊室內(nèi)裝飾材料隔音材料過濾材料隔熱材料絕緣材料結(jié)構(gòu)材料浮料第二節(jié)泡沫塑料的發(fā)泡方法及原理一.泡沫塑料的發(fā)泡方法1.物理發(fā)泡法（1）惰性氣體發(fā)泡法在加壓下，先使惰性氣體(氮氣、二氧化碳)溶于熔融狀聚合物或聚合物糊狀復(fù)合物中；然后在減壓下，使被溶解氣體釋出而發(fā)泡。（2）低沸點液體發(fā)泡法將低沸點液體在高壓下壓入熔融狀聚合物中，或在壓力下將低沸點液體滲入聚合物顆粒中，而后用減壓或加熱的方法使其在聚合物中氣化和發(fā)泡。（3）可溶性固體溶出法先將顆粒細(xì)小的固體物質(zhì)(如NaCl、淀粉等)混入聚合物中，后用溶劑或伴以化學(xué)方法，使其溶出而留下孔洞成為泡沫塑料。（4）空心填料埋入法將微型(直徑20μm～250μm、壁厚2～3μm)的空心玻璃球、空心陶瓷球、空心塑料微球，埋入熔融聚合物或液態(tài)的熱固性樹脂中，而后使其冷卻或交聯(lián)而成為泡沫體。（5）燒結(jié)法將疏松的、粉狀熱塑性塑料燒結(jié)在一起而成為多孔的固體物。物理發(fā)泡法優(yōu)點：毒性低，操作時毒性較??；成本低，發(fā)泡劑價格便宜；發(fā)泡劑對物料性能影響不大，發(fā)泡無殘留物。物理發(fā)泡法缺點：設(shè)備投資較大。2.化學(xué)發(fā)泡法制造泡沫塑料時，發(fā)泡的氣體由混合原料的某些組分，在過程中通過化學(xué)作用產(chǎn)生。（1）化學(xué)發(fā)泡劑發(fā)泡法化學(xué)發(fā)泡劑：受熱后發(fā)生分解反應(yīng)放出氣體，使塑料產(chǎn)生氣泡結(jié)構(gòu)的添加劑。化學(xué)發(fā)泡劑發(fā)泡法：制造泡沫塑料時，若發(fā)泡的氣體是由特意加入的熱分解物質(zhì)(即化學(xué)發(fā)泡劑)在受熱時產(chǎn)生的?；瘜W(xué)發(fā)泡劑釋放出氣體：CO2、N2、NH3

①對發(fā)泡劑的要求:分解溫度較狹窄而固定；分解速度能控制；分解時不應(yīng)大量放熱；氣體沒有腐蝕性；發(fā)泡劑均勻分布在原料中；分解殘余物無毒，對熔融、硬化無影響；殘余物不應(yīng)有不愉快氣味和顏色等；價格便宜。②發(fā)泡劑種類無機發(fā)泡劑：主要：堿金屬的碳酸鹽和碳酸氫鹽，如(NH4)2CO3、NaHCO3等；價廉、不影響塑料的耐熱性；分解氣體速度受壓力限制；發(fā)泡劑與塑料不混溶；難于均勻分布在物料中。有機發(fā)泡劑：主要：加熱后放出N2的一些物質(zhì)，品種多氣體無毒、無臭、分散性好，對大多數(shù)聚合物的滲透性比O2、CO2和NH3都?。淮蠖鄶?shù)有機發(fā)泡劑為易燃、易爆的物質(zhì)。（2）發(fā)泡組分間相互作用析出氣體發(fā)泡法制造泡沫塑料時，發(fā)泡氣體是由形成聚合物的組分相互作用所產(chǎn)生的副產(chǎn)品，或是這類組分與其它物質(zhì)作用的生成物。主要用于聚氨酯泡沫塑料。（3）機械發(fā)泡法借助機械攪拌方法使氣體混入混合料形成泡孔的泡沫塑料稱機械發(fā)泡法。(經(jīng)物理或化學(xué)變化使泡沫穩(wěn)定)主要用于：SPVC、UF等二、泡沫塑料發(fā)泡原理——以氣發(fā)泡沫塑料為例氣發(fā)泡沫塑料：使氣體溶解在液態(tài)聚合物中，形成飽和溶液，當(dāng)溫度升高或壓力降低時就會放出氣體而形成泡沫。氣發(fā)泡沫塑料的形成：把氣體溶解在液態(tài)聚合物中形成飽和溶液，然后通過成核作用產(chǎn)生泡沫?；虬l(fā)泡劑預(yù)先溶解在液態(tài)聚合物中，當(dāng)溫度升高或壓力降低時就會放出氣體而形成泡沫。氣發(fā)泡沫塑料成型的三個階段：泡沫形成，泡沫增長，泡沫穩(wěn)定1.泡沫的形成氣體在熔體中形成氣—液混合體系(溶液)。當(dāng)氣體在溶液中達到飽和限度(甚至大于飽和)后，氣體則從溶液中逸出而形成氣泡。這種微細(xì)氣泡的生成過程(正像結(jié)晶過程中產(chǎn)生晶核一樣)稱為成核作用。2.泡沫的增長增長因素：溶解氣體的增加、溫度的升高；氣體的膨脹和氣泡的合并。阻礙因素：表面張力、熔體黏度。降低表面張力、熔體黏度有利增長，但溫度過高，ηa太低、泡壁薄，泡孔易破裂、泡沫易塌。3.泡沫的穩(wěn)定當(dāng)泡沫增加至一定程度后，應(yīng)使液相聚合物固化，才能得到多孔的泡沫塑料 穩(wěn)定泡沫的方法：(1)加入表面活性劑；(2)提高體系中液相的黏度，增加泡壁強度、防止泡壁進一步減薄。第三節(jié)泡沫塑料成型工藝一.PS泡沫塑料：發(fā)泡劑大多采用低沸點液體1.一步擠出成型法將高分子量的PS加入擠出機內(nèi)熔化，然后用高壓加料設(shè)備把液體發(fā)泡劑(如氯甲烷、二氯甲烷、氟里昂等)注入擠出機的熔融區(qū)，最后在嚴(yán)格控溫下，從環(huán)形口模中將料筒內(nèi)混合物擠出，經(jīng)膨脹、緩慢冷卻和切割，即可得片狀PS泡沫塑料(ρ可達0.03～0.08g/cm3)。(1)生產(chǎn)流程（2）配方PSMFR2.6～2.8輔助材料：滑石粉(成核劑)600～1000目CaCO3

、MgSt、石蠟油 （3）工藝條件溫度：

φ90擠出機：230℃245℃235℃230℃220℃(過濾網(wǎng))φ120擠出機：200℃170℃140℃

模頭：135℃130℃125℃2.可發(fā)性PS泡沫塑料的成型:可發(fā)性PS珠粒(EPS):在懸浮聚合的PS顆粒中滲入低沸點液體而形成。采用的低沸點液體有：丁烷、正戊烷、異戊烷、季戊烷和石油醚(是低分子量烴類，主要是戊烷和已烷的混合物)。按液體發(fā)泡劑的加入方式可分為一步法、一步半法和二步法。可發(fā)性PS珠粒含6%發(fā)泡劑，表觀密度0.68g/cm3，珠粒直徑0.25～2mm。

（1）可發(fā)性PS泡沫塑料模塑成型工藝分為:預(yù)發(fā)泡、熟化、模塑三工序①預(yù)發(fā)泡加熱使可發(fā)性珠粒膨脹到一定程度，以使模塑制品的密度得到較多的降低和減少密度梯度的形成傾向在相同的條件下蒸氣與氣化的戊烷、空氣相比，蒸汽對聚苯乙烯薄膜的滲透速率比發(fā)泡劑戊烷(或石油醚)或空氣大得多。故，預(yù)發(fā)泡過程中有較多蒸汽滲入PS顆粒蒸汽供應(yīng)量必須充足，才能減少發(fā)泡劑氣體的滲出②熟化可發(fā)性珠粒經(jīng)預(yù)發(fā)泡后，必須在空氣中暴露一段時間，這種暴露即稱熟化。目的：使預(yù)發(fā)泡顆粒得到穩(wěn)定，在模塑時能得到進一步膨脹和熔接。要求空氣盡快地滲入，防止發(fā)泡劑過多滲出應(yīng)嚴(yán)格控制熟化時間和溫度。③模塑將經(jīng)預(yù)發(fā)泡、熟化的顆粒通入模具中。模底、面都開有漏孔(φ0.6～1.3mm，孔距20～30mm)或通氣槽(寬0.1～0.4mm)，合金鋁制模。對預(yù)發(fā)泡顆粒進行直接加熱，顆粒受熱，泡孔內(nèi)空氣膨脹，顆粒中殘余發(fā)泡劑(4%)氣化和滲入加熱蒸汽，使泡內(nèi)壓力比泡外大，同時聚合物因受熱而軟化、顆粒進一步膨脹膨脹只能在蒸汽供給量充足的前提下進行否則模壓時泡孔內(nèi)的空氣和發(fā)泡劑就會早期滲出冷卻：加熱到規(guī)定時間后，冷卻得閉孔性泡沫塑料（2）可發(fā)性PS泡沫塑料其它成型工藝擠出法成型：可成型板材(或吹塑泡沫塑料紙)材料：一步法(或一步半法)珠粒，也可用預(yù)發(fā)泡顆粒成核劑：硼酸、檸檬酸、碳酸氫鈉擠出很容易造成壓實，故制品密度偏高。為降低密度，使泡孔細(xì)小，必須加入成核劑，并加入液體石蠟、硅油、DOP使成核劑不會集結(jié)注射法成型：特殊的可發(fā)性PS珠粒，可用注射法成型二.PVC泡沫塑料：硬質(zhì)PVC泡沫塑料：PVC配方中不加（或少加）增塑劑、或用溶劑溶解PVC樹脂，成型時溶劑受熱揮發(fā)軟質(zhì)PVC泡沫塑料：用增塑劑與樹脂調(diào)成糊或煉塑成片或擠出成粒，再成型加工，增塑劑不因受熱而揮發(fā)1.軟質(zhì)PVC泡沫塑料（1）物理發(fā)泡法惰性氣體不溶于PVC，溶于增塑劑原料：乳液法PVC樹脂＋其它助劑＋增塑劑→PVC糊間歇法：

CO2

↓PVC糊→加壓釜→模具→烘房→冷卻→脫?！鶶PVC泡沫模具：紙板、鋁或其它金屬制成敞口?！a(chǎn)開孔制品密閉?！a(chǎn)閉孔制品連續(xù)法：（2）化學(xué)發(fā)泡法常用發(fā)泡劑AC模壓發(fā)泡法：鞋配方：PVCDOPDBP石油酯AC三鹽HSt顏料面層10025305.530.8適量底層1002035205.830.8適量生產(chǎn)過程：

配料→捏和→塑煉→配片→模壓發(fā)泡→熱處理→

停放→沖裁→鉆孔→組裝→包裝→成品配料：發(fā)泡劑、穩(wěn)定劑、顏料分別與DOP按1∶1比例配料 三輥磨2～3次、儲存?zhèn)溆?，按配方稱量捏和：Z型混合機。100～120℃，45～60min塑煉：雙輥塑煉機。120℃，嚴(yán)格控制溫度防止提前發(fā)泡。出片。配片：片沖裁，按規(guī)定顏色配搭底面、中間片，稱量疊好。模壓發(fā)泡：溫度：160～165℃；壓力：6MPa

時間：30～45min

冷卻：塑化發(fā)泡后在壓力下冷卻至50℃，開模出片熱處理：蒸汽缸：90～100℃，15～20min。得密度為0.25～0.4g/cm3的發(fā)泡片。停放：7天后、泡沫穩(wěn)定，然后沖裁成鞋底鉆孔：沖裁出鞋底、鉆上鞋帶孔組裝：組裝面帶，即包裝出廠注射發(fā)泡

配方：設(shè)備：臥、角式或雙模注射機，直角轉(zhuǎn)盤式等模具：具有二次開模結(jié)構(gòu)PVCDOPDBP三鹽BaStCdSt乙二醇AC顏料10037～4233～400.7～1.20.5～0.80.50.750.8～1適量PVC注射發(fā)泡鞋的生產(chǎn)流程配料→捏和→造?！⑸洹揎棥善放淞稀⒛蠛停号c模壓同擠出造粒：擠出熱切。擠出溫度120～130℃，防止過早發(fā)泡注射發(fā)泡注塑機螺桿：φ

55～60mm，L/D12～15：1，壓縮比ε：3～4工藝條件：料筒165～175℃，加料口→噴嘴漸升螺桿轉(zhuǎn)速55～75rpm，加大背壓。注射：物料塑化完全后，迅速注入模具、充滿模后，經(jīng)短暫(2～4s)冷卻，使制品表面形成一層不發(fā)泡的冷硬層。開模：第一次開模：冷硬層形成后，即解除模具的鞋底板壓力，制品中間還末冷卻的料即膨脹發(fā)泡，頂起鞋底板至新的位置第二次開模：經(jīng)1～2min冷卻定型，即可開模取出發(fā)泡鞋2.RPVC泡沫塑料：(1)模壓法生產(chǎn)RPVC泡沫①基本配方：PVC(懸浮法)PVC(乳液法)AIBNAC三鹽Sb2O3TCP二氯甲烷505012～147～94～66760～65PVC發(fā)泡劑穩(wěn)定劑稀釋劑阻燃劑10024～303～640～654～6②生產(chǎn)工藝流程配料→拌合→壓制成型→發(fā)泡→熱處理→成品配料操作：按配方稱量；然后將各固體組分混合；于球磨機中研磨3～4h；過60目篩備用拌合取上述球磨料＋按比例混好的磷酸三甲酚酯、二氯甲烷溶液，攪拌均勻至團狀，并裝入模、推平蓋好壓制成型將裝有拌合料的模具放在液壓機上加熱加壓塑化成型壓力：20MPa溫度：158℃(蒸汽壓力0.6MPa)

時間：30～45min，視制品而定冷卻：30～40min方可脫模發(fā)泡放在沸水或放入60～80℃烘房內(nèi)發(fā)泡發(fā)泡過程要經(jīng)常翻動模制品，當(dāng)達到規(guī)格時、即可取出進行熱處理 熱處理烘房，65℃、48h，即得0.045g/cm3RPVC泡沫制品車間要通風(fēng)、防爆、防火等（2）RPVC低發(fā)泡異型材：配方：PVC(SG-6)ACR三鹽PbStCPECaCO3AC100532320.5工藝流程：配料→混料→擠出發(fā)泡→冷卻定型→牽引→切割擠出溫度：特殊專用機頭：口模流道的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計，給發(fā)泡體留出發(fā)泡空間選擇合適的溫控系統(tǒng)：控制發(fā)泡速度使表皮少發(fā)泡或不發(fā)泡以得到外觀較好的硬皮、或自由發(fā)泡機身機頭模具前端模具定型端12345140～150150～160160～170170～180180～190190～195195～198190～195三.PE泡沫塑料1.

PE發(fā)泡的特點（1）PE發(fā)泡困難的原因PE熔體黏度低，泡沫不易穩(wěn)定PE熔體冷硬時間長，不利于發(fā)泡氣體的保持PE的氣體透過率高（2）改善PE發(fā)泡難的辦法交聯(lián)：化學(xué)交聯(lián)、輻射交聯(lián)接枝、共混改性用于共混的樹脂：EVA、聚異丁烯(PIB)、天然膠(NR)、合成橡膠、PS等填充改性加碳黑或白碳黑(SiO2)補強，彎曲模量、拉伸強度↑加CaCO3、亞硫酸鈣等，降低成本2.PE泡沫塑料的成型方法（1）模壓法把可發(fā)性的物料置于模具中，加熱加壓、使之發(fā)泡成型例：制造PE泡沫塑料鞋底配方見P217表8－5工藝流程：配料→混合→成型→交聯(lián)→發(fā)泡→PE泡沫混煉過程開煉機、密煉或擠出要求：交聯(lián)劑、發(fā)泡劑要分散均勻溫度：在樹脂Tm以上，交聯(lián)劑、發(fā)泡劑分解溫度以下，防止過早交聯(lián)，否則發(fā)泡不均、發(fā)泡劑不能過早分解交聯(lián)、發(fā)泡先交聯(lián)后發(fā)泡、交聯(lián)劑分解溫度比發(fā)泡劑分解溫度低壓力：21～5MPa

待發(fā)泡劑完全分解后，解除壓力、使熱的熔融物膨脹彈出，由此2～3s內(nèi)完成發(fā)泡（2）擠出法可用物理發(fā)泡或化學(xué)發(fā)泡

PE擠出物理發(fā)泡法與PS泡沫塑料板材的一步法擠出基本相同①直接擠出化學(xué)發(fā)泡法配方：配方LDPEHDPENaHCO3ACZnO凡士林白礦油顏料I1000.5/0.70.2/0.50.1適量II10050.1適量屬于無交聯(lián)發(fā)泡，AC分解溫度190～205℃擠出機：L/D＝20～28、ε＝2～2.5特殊專用機頭高速混合：各組分加入高速混合機中充分混合擠出：在控制擠出條件下擠出發(fā)泡溫度：加料段→計量段，由低溫→高溫機頭溫度：比計量段低例：機身：135℃、150℃、155℃、180℃

機頭：135℃口模：130℃料從機頭涌出時立即發(fā)泡，再經(jīng)冷卻定型即成制品②擠出后常壓交聯(lián)發(fā)泡：擠出發(fā)泡過程：配料→混合→塑煉或擠出→交聯(lián)→發(fā)泡→PE泡沫配料：按配方混合：高速混合機LDPE(MI1)DCP(交聯(lián)劑)AC分散劑1000.510少許塑煉出片：開煉機、120℃，片厚3mm、寬400mm；或塑煉后擠出機出片，片尺寸同上交聯(lián)發(fā)泡片→加熱爐、紅外線加熱先200℃加熱5min，后230℃加熱3min

制品密度0.05g/cm3，泡孔細(xì)且表面牢固（3）注射法把含化學(xué)發(fā)泡劑的PE加入注射機或在料筒中途壓入惰性氣體代替化學(xué)發(fā)泡劑注射PE泡沫塑料：具有均一發(fā)泡內(nèi)芯和不發(fā)泡外層的低發(fā)泡沫塑料，常稱為結(jié)構(gòu)泡沫。其密度一般為0.2～0.7g/cm3結(jié)構(gòu)泡沫注射成型分為：①低壓法注射機向模腔注入適量的物料(