《塑料特殊成型技術》課件-35 射出發(fā)泡成型法

EVA發(fā)泡材料射出發(fā)泡成型法（1）——工藝簡介射出發(fā)泡成型射出發(fā)泡成型法，也稱為注射發(fā)泡方法，是一次性成型方法，其自動化程度高、生產效率高、制品質量好，適用于生產形狀復雜、尺寸要求較嚴格的泡沫塑料制品。通常使用射出發(fā)泡成型法生產EVA發(fā)泡鞋底。射出發(fā)泡成型過程將物料及發(fā)泡劑加入注射機料斗內，通過螺桿的旋轉及外部加熱作用，使其受熱熔化至流動狀態(tài)。在連續(xù)的高壓下，熔融塑料被壓縮并向前移動，通過噴嘴射出，注入一個溫度較低的閉合模具中，充滿模具的物料經冷卻硬化，即可保持模具型腔所賦予的型樣，開啟模具即得到制品。射出發(fā)泡成型優(yōu)點注塑發(fā)泡要求有專用EVA注塑發(fā)泡設備、模具作保證，投資較大，但其產品性能較好，邊角料少。從經濟效益、模具設計等多角度來考慮，將大幅降低制造成本、產品設計更多樣及功能化，將大量取代模壓發(fā)泡成型技術。體系中溫度及壓力對材料發(fā)泡加工的影響類似模壓成型，應提高注射壓力，即提高注射速度。較理想的塑化溫度為190℃，模具溫度50-60℃，注射速度為1-3s。射出發(fā)泡成型工藝原則上可以分為五個工藝步驟1）塑化和計量2）注射3）在模具內發(fā)泡4）冷卻5）脫模射出發(fā)泡成型工藝1）塑化和計量大多數在裝入料斗前已經加有發(fā)泡劑的EVA塑料粒在擠出機中塑化，并將熔融物料輸送到儲料缸中，通過柱塞加壓得到熔體壓力要高于發(fā)泡劑氣體的發(fā)泡壓力。從而可阻止熔體在擠出機和儲料缸中發(fā)泡。采用閉鎖式噴嘴可防止含發(fā)泡劑的熔體溢流。2）注射經計量給定體積后，熔體即可注入模具。首先對注射柱塞進行加壓，然后打開閉鎖式噴嘴，計量的物料一般要在盡可能短的時間內注入型腔。3）在模具內發(fā)泡物料在模具中經過加熱加壓進行發(fā)泡，一般模具的溫度高于或者等于發(fā)泡劑（一般為有機化學發(fā)泡劑）的發(fā)泡溫度和交聯劑的分解溫度。4）在模具內冷卻冷卻模具使熱塑性物料中的熱量散出，由于塑料制品表面和芯部的溫度梯度，以及芯部中發(fā)泡氣體的壓力共同作用而形成致密表皮。5）脫模一旦注射制品的外表皮能承受發(fā)泡芯部的壓力時即可脫模。脫模后的制品可再進行水冷，以便顯著地節(jié)省冷卻時間，尤其對于厚壁制品更是如此。EVA發(fā)泡材料射出發(fā)泡成型法（2）——原材料和發(fā)泡劑原材料凡普通的注射方法能加工的熱塑性塑料均可采用本方法進行發(fā)泡。聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、改性聚苯醚、聚碳酸酯、聚酰胺、熱塑性聚酯等均可以用做原材料。發(fā)泡劑廣泛采用的是化學發(fā)泡劑。這些發(fā)泡劑是以偶氮二甲酰胺AC或者其他化學物為基礎而組成的，它們在一定溫度下分解放出氣體。發(fā)泡劑的基本形式可用粉料，但也可用含發(fā)泡劑的母料，或者糊狀發(fā)泡劑等。發(fā)泡劑用量，在大多數情況下，按照純發(fā)泡劑進行計算，加入重量為0，3~0.7%。發(fā)泡劑在采用化學發(fā)泡劑時有如下幾種情況：1）可從原料廠購買加工好的熱塑性塑料，其中發(fā)泡劑以粉料混入原料中或發(fā)泡劑已在顆粒料中2）可由加工者自行將粉狀發(fā)泡劑用一個運轉速度緩慢的混料器混入所需量發(fā)泡劑在采用化學發(fā)泡劑時有如下幾種情況：3）粉狀發(fā)泡劑可以直接在機器上利用通用計量設備摻混到熱塑性塑料中去。4）發(fā)泡劑以母料形式利用計量設備摻入5）用糊狀發(fā)泡劑在螺桿前直接配量。發(fā)泡劑采用物理發(fā)泡劑有下列幾種可能方式：1）從原料廠購買已加有物理發(fā)泡劑的顆粒料2）利用安裝在機器上的物理發(fā)泡劑注入設備，使發(fā)泡劑注入到熔體中，例如氮氣可以作為發(fā)泡劑。EVA發(fā)泡材料射出發(fā)泡成型法（3）——充模發(fā)泡機理射出發(fā)泡成型——充模發(fā)泡機理發(fā)泡注射成型中氣泡的增長和穩(wěn)定主要在充模過程中體現。1）充模開始時，熔體從澆口進入模具，由于外部壓力/熔體壓力的突然降低，熔體所受壓力下降，熔體中的氣體處于過飽和狀態(tài)，促進發(fā)泡劑的分解，形成大量氣泡核，成核的氣泡突然膨脹。射出發(fā)泡成型——充模發(fā)泡機理2）隨著氣泡的增長，氣泡內部壓力和外界壓力逐漸趨于平衡，直至充模結束。3）充模結束后，熔體中的氣體從過飽和狀態(tài)變成不飽和狀態(tài)，這時候增長過程變得非常緩慢，直到最后停止增長。射出發(fā)泡成型——充模發(fā)泡機理EVA發(fā)泡材料射出發(fā)泡成型法（4）——注射料的準備工藝注射料的準備工藝——領料根據設計好的配方，進行領料，物料主要包括EVA主料、改性劑、助劑等等。領出的藥品需先進先出且需放在干燥處不可放在地板或濕潤的地方。注射料的準備工藝——密煉機塑煉將配好的物料，經過兩個滾輪轉動與倉壁擠壓的作用使膠料達到充分的混合。注射料的準備工藝——開煉機塑煉預熱溫度設定為70度。第一段混煉時間為9-10分，溫度達100-105攝氏度時加入發(fā)泡劑、交聯劑。第二段混煉時間為3-4分，溫度達105-115攝氏度，方可卸料。更換材質或顏色時把機臺清理干凈。注射料的準備工藝——出片機出片出料機的輥筒溫度設定60-65度，實測不超過75度。出片厚度為1-1.5mm。料片長度80cm，寬40cm。料片熟成6h方可粉碎。注射料的準備工藝——粉碎使用粉碎機。料片要熟成6h方可粉碎。至少三手為一批進行粉碎。開機后30秒內不能投料粉碎，料槽里的料要確實粉碎完可關機，以防卡死。換色系時要把機臺徹底清理干凈，生產時要打開冷卻水。注射料的準備工藝——抽粒使用抽粒機。工作原理：膠料進入螺桿后即熔化，隨著螺桿經網片再由切刀橫向切斷，由冷卻水伴隨而出，形成粒狀。注射料的準備工藝——干燥烘料：35-40度；時間：30-240分鐘；烘料須有表格記錄。干燥后的物料備用。射出射控條件依生產鞋型要求設定：例如，模具溫度165度正負5度；保壓時間：300秒。射出后，取出鞋材，模具用劍布，竹片和氣槍清理模具。再用離型劑適當噴涂后，方可合模進行作用。恒溫烘箱1．工作原理：定型烘箱根據恒溫測試器溫度進行工作，當實際溫度低于設定溫度，則加熱管自動加熱，反之則相反，利用風扇排出熱量，自動控制速度使溫度始終于穩(wěn)定的狀態(tài)下。2．操縱設定：五段分別為60-55-50-45-40。正負3度；速度45-46分鐘。3．操縱要求：初胚成品要在3秒內取離模具，18秒內送進烘箱。PH水洗1．水溫度35-45度。2．成品出水洗機后，輕輕敲打掉水珠，后依核對板比對成品倍率。3．包裝時，禁止出現混裝混號現象。EVA發(fā)泡材料射出發(fā)泡成型法（5）——工藝因素影響發(fā)泡成型工藝對制品性能的影響

——模具溫度溫度低，制品密度偏大；溫度太高，制品表面嚴重塌陷、開裂，泡孔尺寸不均這是因為溫度低時，交聯劑、發(fā)泡劑分解受阻，導致交聯度低，達不到發(fā)泡所要求的粘彈性，發(fā)泡劑分解不完全，熔體內部不會產生過飽和氣體，因此得不到理想的發(fā)泡制品。發(fā)泡成型工藝對制品性能的影響

——模具溫度溫度太高，一方面使交聯劑、發(fā)泡劑分解太快，熔體來不及松弛，發(fā)泡極不穩(wěn)定，另一方面使熔體粘度過低，表面張力小，致使泡孔破裂或并孔。注射壓力對制品密度的影響提高注射壓力，可以得到泡孔尺寸小且分布均勻的發(fā)泡制品。1.在高注射壓力下，氣泡只在熔料流過流道后，熔體中建立起來的應力在模腔里開始釋放時才產生。2.提高注射壓力可以縮短充模時間，這意味著在充模時氣泡沒有較長時間可用于增長。3.注射壓力越高，熔體中儲存的能量就越多，應力能得到松弛所需的時間就越長，這樣，氣泡只有經過一段時間后才能增長。注射壓力對制品密度的影響在低注射壓力下，模腔里的空氣就有足夠的時間逸出模腔外;而在高注射壓力下,由于空氣來不及逸出,就會在熔體中產生一附加壓力,從而推遲了氣泡的形成和增長。綜上幾個原因,要得到理想的制品,應提高注射壓力,即提高注射速度。。EVA發(fā)泡材料射出發(fā)泡成型法（6）——工藝實例11.配方物料質量份數PHRFUSABOND5ENGAGE848035EVA(VA%=18%)60滑石粉5STA0.9氧化鋅1T4(復合發(fā)泡助劑)0.4TAC0.19DCP交聯劑0.92色料適量1.配方FUSABOND：杜邦?凡事邦?樹脂是經過功能化（一般通過馬來酸酐接枝）的改性聚合物，用于粘合使用在增韌、填充及混合復合物中不同類型的聚合物。凡事邦?產品系列包括改性乙烯丙烯酸酯一氧化碳三元共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯（EVA）聚合物、聚乙烯、茂金屬聚乙烯、乙丙橡膠及聚丙烯。1.配方ENGAGE8480：陶氏化學POEProductGrade88428150820080037467744772707086Density,g/cmASTMD-7920.8570.8680.8700.8850.8620.8650.8800.901MeltIndex,dg/minASTMD-1228190℃2.16KG10.5111.250.8<0.5MooneyViscosityASTMD-1646,ML1＋4at121℃253324231972428TotalCrystallinity%1316182512131929DurometerHardness,ShoreAASTM

D-22405470738452648090DurometerHardness,ShoreDASTM

D-22401120223112122641DSCMeltingpeak,℃Rate10℃/min3855607734356495

GlassTransitionTemperature,℃DSCInflectionPoint-58-52-52-46-58-53-44-33FlexuralModulusASTMD-790,2%Secant4.014.413.132.647.622.175.3UltimateTensileStrength,MpaASTMD-638,508m/min3.09.59.7618.22.02.411.223.31.配方T4是鋅鹽類復合型發(fā)泡助劑，能有效提高發(fā)泡劑分解速率，降低發(fā)泡劑分解溫度，與氧化鋅并用。TAC：

三聚氰酸三烯丙酯DCP：過氧化二異丙苯2.生產工藝1）造粒2）射出機料筒溫度：100℃，100℃，101℃，102℃3）模具溫度：171℃4）發(fā)泡時間：310秒5）恒溫定型3.產品性能物性硬度56ASKERC拉力3.2N/mm2延伸340%撕裂4.6N/mm2收縮0.7%比重0.17g/cm3回彈42%發(fā)泡倍率170%EVA發(fā)泡材料射出發(fā)泡成型法（7）——工藝實例21.配方成分PHR常用說明主料100EVA0～100杜邦40W(40%)超軟，發(fā)起來50C以下臺塑EVA7470(26%)很軟，發(fā)起來大約50C臺塑EVA7360(21%)中等，發(fā)起來大約55C臺塑EVA7350(18%)較硬，發(fā)起來大約60CPOE0～30陶氏Engage8180軟，彈性體，改良物性陶氏Engage8200中，彈性體，流動性佳陶氏Engage8003硬，彈性體，改良物性陶氏Engage8480硬，彈性體，改良物性橡膠0～10IR-2200增加彈性流動主機0～5臺聚UE653-04流動性超高1.配方成分PHR常用說明填充劑5～10益泰安RB-510滑石粉，用來降低成本滑劑0.2～0.5ST-AC硬脂酸，潤滑，不參與反應，避免黏輪臺0.2～0.5ZnST硬脂酸鋅，穩(wěn)定劑，潤滑，且平衡酸堿鋅氧粉0.5～1.5ZnO催化劑，降低發(fā)泡劑分解溫度交聯劑0.6～1.0DCP交聯劑，連接分子BIPB無味交聯劑TAC交聯助劑發(fā)泡劑3～6JTR,ADE中溫(180)AC-3000F,D600高溫(210)色粒1.0～5.0TiO2(杜邦R103)白色E5505D群青E1376紅色總共125±5小手3000g大手75kg1.配方Phr就是%比例，以EVA主膠粒100%作分母，所有的架橋／發(fā)泡／助劑／色粒的分別做分子，相除的比例。VA含量：醋酸乙烯酯的百分比(%)，含量越高，越軟。MI值：流動性指數。適合射出的流動性：3～6g/10min。EVA配方總PHR約125，乘以24倍得到3000g的小手密煉機容量。抓色、物性測試，比對色卡，以鞋模成型條件在175℃、360秒以內，具備生產可行性。從3000g的小手容量乘以25，得到75kg的大手密煉機容量。派工生產，一雙模具可生產80回(雙色)~120回(單色)。2.常見問題(一)黏模問題1.BIPB架橋劑殘留物。2.模具沒清干凈，沒有燒熟。3.水性離型劑水質需用軟水。4.熱熔膠級的高流動性EVA不能太多。2.常見問題(二)燒不熟與縮短流程時間的問題1.架橋劑與架橋助劑的有效活性氧總和必須足夠。2.模溫與成型時間，必須讓架橋與發(fā)泡系統(tǒng)速度平衡3.硫變過程中的ts2到tc90的時間都必須達到，曲線拉平才算完成。2.常見問題(三)后收縮的問題1.使用Infuse9530(硬)、Infuse9817(軟)約10phr取代EVA。2.架橋助劑使用，增加架橋密度。3.過烘箱足夠的時間，讓其一次縮到穩(wěn)定，不要過分追求縮時。2.常見問題(四)花斑的問題1.使用高流動性(高MI值)的主料可解決。2.使用流動性高的外滑劑。3.使用足夠的TIO2，降低ZnO與ZnST。2.常見問題(五)氣泡的問題1.過多的DCP/BIPB/TAC/TAIC，成型時間壓得太短，導致氣泡。2.設定合理的成型模溫、槍溫，打料不能太久，避免焦燒。3.提早發(fā)泡可能是ZnO過多，導致發(fā)泡劑分解溫度降低太多，在打料、槍管、流道上就提早反應。3.物性測試4.配方實例02255CIMEVA

射出成型EVAIP配方白色模溫175℃成型360"倍率160%硬度55C75L75LPHR3.0LL(170%)S(150%)M(160%)M(160%)EVA7360535384.132120Infuse9817101015.87400RB-5108812.70320ZNO(99.7%)0.90.91.4336BIPB(96%)0.5250.5250.8321ST-AC0.60.60.9524TAC(50%)0.120.120.194.8AC