項目六-泡沫塑料成型

泡沫塑料成型Item5

Foammolding

主講人：李美項目五泡沫塑料成型1.掌握泡沫塑料的發(fā)泡方法及原理2.理解各種泡沫塑料的生產方法及工藝過程學習目的與要求：

單元一概述一.泡沫塑料及其特性泡沫塑料也稱微孔塑料，指整體內含有無數(shù)微孔的塑料泡沫用原料：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)分硬質泡沫塑料：無柔韌性、壓縮硬度大，應力達到一定值才變形、解除應力后不能恢復原狀的泡沫塑料；軟質泡沫塑料：富有柔韌性、壓縮硬度小、應力解除后能恢復原狀、殘余變形較少的泡沫塑料；2.按密度大小低發(fā)泡塑料：ρ=0.4g/cm3以上，氣體/固體＜1.5中發(fā)泡塑料：ρ=0.1～0.4g/cm3，氣體/固體＜1.5～9高發(fā)泡塑料：ρ=0.1g/cm3以下，氣體/固體＞93.按結構區(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方法使其成為開孔的泡沫塑料。

三、泡沫塑料的應用

類別軟質泡沫塑料硬質泡沫塑料結構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裝飾材料隔音材料過濾材料隔熱材料絕緣材料結構材料浮料建筑、交通運輸、輕工、日用品應用廣泛

單元二

泡沫塑料的發(fā)泡方法及原理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。一.泡沫塑料的發(fā)泡方法(3)可溶性固體溶出法先將顆粒細小的固體物質(如NaCl、淀粉等)混入聚合物中，后用溶劑或伴以化學方法，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)燒結法將疏松的、粉狀熱塑性塑料燒結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。缺點：設備投資較大

2.化學發(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，在過程中通過化學作用產生。(1)化學發(fā)泡劑發(fā)泡法化學發(fā)泡劑：受熱后發(fā)生分解反應放出氣體，使塑料產生氣泡結構的添加劑；化學發(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(即化學發(fā)泡劑)在受熱時產生的?；瘜W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，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都小大多數(shù)有機發(fā)泡劑為易燃、易爆的物質(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生的副產品，或是這類組分與其它物質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)物理或化學變化使泡沫穩(wěn)定)主要用于：SPVC、UF等氣發(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生泡沫；或發(fā)泡劑預先溶解在液態(tài)聚合物中，當溫度升高或壓力降低時就會放出氣體而形成泡沫。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；這種微細氣泡的生成過程(正像結晶過程中產生晶核一樣)稱為成核作用。2.泡沫的增長

增長原因：溶解氣體的增加、溫度的升高；氣體的膨脹和氣泡的合并；

阻礙原因：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)定當泡沫增加至一定程度后，應使液相聚合物固化，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。單元三泡沫塑料成型工藝將高分子量的PS加入擠出機內熔化，然后用高壓加料設備把液體發(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)，最后在嚴格控溫下，從環(huán)形口模中將料筒內混合物擠出，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)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(1)生產流程

(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:預發(fā)泡、熟化、模塑三工序①預發(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，預發(fā)泡過程中有較多蒸汽滲入PS顆粒蒸汽供應量必須充足，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)泡劑過多滲出應嚴格控制熟化時間和溫度③模塑將經(jīng)預發(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)，合金鋁制模對預發(fā)泡顆粒進行直接加熱，顆粒受熱，泡孔內空氣膨脹，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使成核劑不會集結注射法成型：特殊的可發(fā)性PS珠粒，可用注射法成型硬質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PVC泡沫塑料：用增塑劑與樹脂調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糊二.PVC泡沫塑料：間歇法：模具：紙板、鋁或其它金屬制成敞口?！a開孔制品密閉?！a閉孔制品連續(xù)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（2）化學發(fā)泡法配料：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：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的氣體透過率高三.PE泡沫塑料共混改性：用于共混的樹脂：EVA、PIB(聚異丁烯)、NR(天然膠)、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)改善PE發(fā)泡難的辦法交聯(lián)：化學交聯(lián)、輻射交聯(lián)接枝(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P160表8-5工藝流程：配料→混合→成型→交聯(lián)→發(fā)泡→PE泡沫2.PE泡沫塑料的成型方法混煉過程開煉機、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內完成發(fā)泡(2)擠出法可用物理發(fā)泡或化學發(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直接擠出化學發(fā)泡法配方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