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4种聚合物发泡材料及成型工艺

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2017-08-24 11:22:00

聚合物发泡材料是指以聚合物(塑料、橡胶、弹性体或天然高冷子材料)为基础而其内部具有无数气泡的微孔材料,也可以视为以气体为填料的复合材料。聚合物发泡材料品种众多,对于塑料,大多数热塑性塑料和热固性塑料都能加工成泡沫塑料。

热塑性塑料发泡材料的成型工艺主要有模压成型、可发性珠粒模塑成型、连续挤出发泡成型以及注塑发泡成型等几类。

 

模压发泡材料

其中模压成型属于较早的发泡工艺类型,所以对模压发泡并没有规范的缩写命名。直到近年来聚丙烯模压发泡材料涌现出来后,被冠以“M”,定义为“MPP”。

近年来涌现出MPP,几乎是我国独创的一种发泡PP。其制造工艺是以压机做为发泡的关键设备,原理上与传统的模压发泡没有本质的不同,关键的区别在于发泡剂不是传统的AC 化学发泡剂,而是采用超临界CO2,因而发泡倍率可以高达20 多倍,且非常环保。具体的制造方法是,先采用混炼、压延、挤出等各类加工工艺将PP 制成不同厚度的薄板,然后将这些薄板剪裁好放置在大型压机中的模具中,合上模具。加热压机的上下模板,将PP板材的温度上升至PP 的熔点附近,与此同时从不同方位向模具中注入超临界CO2,在充分浸渍PP 板材后,将PP板材的温度降至适于发泡的温度,迅速释放压机的压力,让PP 板材充分发泡并降温,即得到MPP 发泡板材。

MPP 产品的制造以及制品的优点在于:在固体形态下浸渍,对PP 熔体强度要求较低;发泡过程易于控制;产品泡孔精细、均匀,材料力学性能优秀;超临界CO2 较为环保且不会燃烧。但不足点也是比较明确的,如:浸渍速度慢;必须经历制成薄板的预加工工艺过程;受聚丙烯结晶度的影响很大;靠压机进行生产,不仅不连续,且效率较低,难以大规模工业化;应用领域不十分明确;在发泡PP 中属于制造成本较高的工艺。

 

可发性珠粒发泡材料

第二类发泡工艺称为可发性珠粒模塑成型工艺,即在高压釜中,在一定时间内,通过高压将物理发泡剂在预定温度下浸渍进入基体树脂的细小粒料之中,然后冷却体系温度至室温,即得到可发性珠粒。使用时,先在一定的发泡温度下,利用水蒸气或热空气使可发性珠粒预发泡一下,得到绿豆大小预发泡的可发性珠粒。在制备制品时,将预发泡的可发性珠粒放入模具中加热、减压,使预发泡的可发性塑料珠粒进一步膨胀并相融合,形成预定形状的发泡材料,即称为可发性珠粒模塑成型,通常在基材缩写名称前冠以“E”字。例如最早、且最常见的PS 可发性珠粒发泡材料即称为“EPS”;近年来发展起来的PP 可发性珠粒即称为“EPP”。由于都是采用物理发泡剂,因而发泡倍率较大。

 

挤出发泡材料

第三类发泡工艺称为挤出发泡,即塑料与物理或化学发泡剂分别加入挤出机的不同位置,高压下在挤出机中熔融形成均匀的溶液,然后在口模处突然泄压、发泡、冷却,制成板材、片材甚至管材等。这类发泡材料通常在基材缩写名称前冠以“X”字母。例如较常见的挤出发泡的PS 即称为“XPS”;挤出发泡的低密度聚乙烯(LDPE)即称为“XPE”;不太多见的挤出发泡PP 即称为“XPP”。

在挤出发泡过程中,发泡剂在高压状况下必须与塑料形成均匀的溶液,并在口模处瞬间泄压、发泡、冷却、形成发泡材料,不可能借助固相或者结晶的约束力,故而对塑料的熔体强度要求很高,特别需要熔体在拉伸过程中具有较强的应变硬化的性能,因此发泡难度较大。

 

注塑发泡材料

注塑发泡材料是相对发展比较晚的一种发泡材料,主要因为传统注塑工艺与发泡必备条件之间存在矛盾,不妨将该发泡材料前冠以“J”字表示。传统的注塑工艺拟分为几步过程:

 

⑴浇注口紧密贴近模具,然后可前后平移的主螺杆旋转,一边将原料从料仓引入螺筒,一边压缩、混合,一边向浇注口输送,同时自身向后倒退。在此过程中螺筒对原料加热,令其熔融。

 

⑵主螺杆后退至底部后停止转动,因螺杆后部与油压机中的活塞相连,因而在油压的推动下,将螺杆迅速向前推进,此时螺杆功能已转变成柱塞,将浇注口处积存的熔融物料注射至模具中。油压机还需保持一定时间的背压,不断向模具中补加原料,以防止模具中的物料因冷却收缩而造成的缺料现象。

 

⑶待模具中注塑的制品冷却后,模具打开,取出制品,并重新合模,再重复上述第一步骤。

 

当今的注塑发泡材料仅限于发泡倍率很低的制品,甚至于发泡并非是主要目的,而仅仅为了减小注塑制品的收缩率与变形,特别是在托盘,支架等大型制品的注塑中。
 

 

 

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