【萬通商務網(wǎng)】發(fā)泡塑料是以熱塑性或熱固性樹脂為基體、其內(nèi)部具有無數(shù)微小氣孔的塑料 . 發(fā)泡是塑料加工的重要方法之一、塑料發(fā)泡得到的泡沫塑料含有氣固兩項-氣體和固體 . 氣體以泡孔的形式存在于泡沫體中、泡孔與泡孔互相隔絕的稱為閉孔、連通的稱為開孔、從而有閉孔泡沫塑料和開孔泡沫塑料之分 . 泡沫結構的開孔或閉孔是由原材料性能及其加工工藝所決定的 . 

    塑料發(fā)泡的技術淵源久遠 . 最早是二十年代初期的泡沫膠木、用類似制造泡沫橡膠的方法制取；三十年代出現(xiàn)硬質(zhì)聚氨酯泡沫和聚苯乙烯泡沫；40年代有聚乙烯、聚氯乙烯、環(huán)氧樹脂、酚醛泡沫；50年代則有可發(fā)性聚苯乙烯泡沫和軟質(zhì)聚氨酯泡沫 . 現(xiàn)在、基本上所有的塑料、包括熱塑性和熱固性的都可以發(fā)泡為泡沫塑料 . 工業(yè)上的制備方法有：擠出發(fā)泡、注塑發(fā)泡、模塑發(fā)泡、壓延發(fā)泡、粉末發(fā)泡和噴涂發(fā)泡等等 . 其中、注塑發(fā)泡是最重要的成型方法之一、在這里重點講述注塑成型發(fā)泡 . 

    發(fā)泡成型原理

    塑料的發(fā)泡方法根據(jù)所用發(fā)泡劑的不同可以分為物理發(fā)泡法和化學發(fā)泡法兩大類 . 在這里首先簡單介紹一下發(fā)泡劑 . 

    發(fā)泡劑

    發(fā)泡劑可簡單粗分為物理發(fā)泡劑與化學發(fā)泡劑兩類 . 對物理發(fā)泡劑的要求是：無毒、無臭、無腐蝕作用、不燃燒、熱穩(wěn)定性好、氣態(tài)下不發(fā)生化學反應、氣態(tài)時在塑料熔體中的擴散速度低于在空氣中的擴散速度 . 常用的物理發(fā)泡劑有空氣、氮氣、二氧化碳、碳氫化合物、氟利昂等；化學發(fā)泡劑是一種受熱能釋放出氣體諸如氮氣、二氧化碳等的物質(zhì)、對化學發(fā)泡劑的要求是：其分解釋放出的氣體應為無毒、無腐蝕性、不燃燒、對制品的成型及物理、化學性能無影響、釋放氣體的速度應能控制、發(fā)泡劑在塑料中應具有良好的分散性 . 應用比較廣泛的有無機發(fā)泡劑如碳酸氫鈉和碳酸銨、有機發(fā)泡劑如偶氮甲酰胺和偶氮二異丁腈 . 

    物理發(fā)泡法

    簡單地講、就是利用物理的方法來使塑料發(fā)泡、一般有三種方法：

    1、先將惰性氣體在壓力下溶于塑料熔體或糊狀物中、再經(jīng)過減壓釋放出氣體、從而在塑料中形成氣孔而發(fā)泡；

    2、通過對溶入聚合物熔體中的低沸點液體進行蒸發(fā)使之汽化而發(fā)泡；

    3、在塑料中添加空心球而形成發(fā)泡體而發(fā)泡等 . 

    物理發(fā)泡法所用的物理發(fā)泡劑成本相對較低、尤其是二氧化碳和氮氣的成本低、又能阻燃、無污染、因此應用價值較高；而且物理發(fā)泡劑發(fā)泡后無殘余物、對發(fā)泡塑料性能的影響不大 . 但是它需要專用的注塑機以及輔助設備、技術難度很大 . 

    ◆化學發(fā)泡法：

    化學發(fā)泡法是利用化學方法產(chǎn)生氣體來使塑料發(fā)泡：對加入塑料中的化學發(fā)泡劑進行加熱使之分解釋放出氣體而發(fā)泡；另外也可以利用各塑料組分之間相互發(fā)生化學反應釋放出的氣體而發(fā)泡 . 

    采用化學發(fā)泡劑進行發(fā)泡塑料注塑的工藝基本上與一般的注塑工藝相同 . 塑料的加熱升溫、混合、塑化及大部分的發(fā)泡膨脹都是在注塑機中完成的 . 

    總之、不論選取哪一種塑料原料、也不論采用哪一種發(fā)泡方法、其發(fā)泡過程一般都要經(jīng)過形成氣泡核、氣泡核膨脹、泡體固化定型等階段 . 

    ◆結構發(fā)泡成型：

    結構發(fā)泡法(StructralFoamMolding)屬于化學發(fā)泡法、它是注射成型工藝技術中的一項革命 . 它保留了傳統(tǒng)注射成型工藝的許多優(yōu)點、又避免了傳統(tǒng)注塑工藝中遇到的一些問題、如制品強度不夠、生產(chǎn)周期太長、模塑率低等 . 另外、采用結構發(fā)泡技術還可模塑大型復雜制品、使用低成本模具、多模腔可同時操作、從而降低制品生產(chǎn)成本 . 結構發(fā)泡制品是一種具有致密表層的連體發(fā)泡材料、其單位重量強度和剛度比同種未發(fā)泡的材料高3－4倍 . 

    結構發(fā)泡法最大的特點是可以不用增加設備、用普通的注塑機便可以注塑生產(chǎn)、不過采用模腔擴大法發(fā)泡的高壓結構發(fā)泡注塑機與普通注塑機相比、增加了二次合模保壓裝置 . 目前、震德公司已成功開發(fā)出CJ1000M3機用于結構發(fā)泡成型、并已服務于客戶、得到了客戶的好評 . 

    近年來、結構發(fā)泡注塑成型技術得到了很廣泛的發(fā)展、成型方法也很多、但歸納起來可以分為三種：低壓發(fā)泡法；高壓發(fā)泡法（注：此處的低壓和高壓指模具模腔內(nèi)的壓力）；雙組分發(fā)泡法 . 

    ◆低壓發(fā)泡法：

    低壓發(fā)泡法注塑與普通注塑的區(qū)別在于其模具的模腔壓力較低、約2－7Mpa、而普通注塑在30－60Mpa之間 . 低壓發(fā)泡注塑一般采用欠注法、即將一定量（不注滿模腔）的塑料熔體（含有發(fā)泡劑）注入模腔、發(fā)泡劑分解出來的氣體使塑料膨脹而充滿模腔 . 在普通注塑機上進行低壓發(fā)泡注塑、一般是將化學發(fā)泡劑與塑料混合、在機筒內(nèi)塑化、必須采用自鎖式射嘴 . 注射時、由于氣體的擴散速度很快、會造成制品的表面粗糙、因此注塑機的注射速度要足夠快 . 一般采用增壓器來提高注射速度和注射量、使注射動作在瞬間完成 . 

    ◆高壓發(fā)泡法：

    高壓發(fā)泡法的注塑模腔壓力在7－15Mpa之間、采用滿注方式、即一次注射量正好等于模具模腔的容積 . 為了使制件得到發(fā)泡膨脹、可以采用強制擴大模腔、或者使一部分塑料分流出模腔 . 一般較多采用模腔擴大法 . 采用擴大模腔法的注塑機與普通注塑機相比、增加了二次合模保壓裝置、當塑料和發(fā)泡劑的熔融混合物被注入到模腔后延時一段時間、然后合模機構的動模板向后移動一小段距離、使模具的動模和定模稍為分開、模腔擴大、模腔內(nèi)的塑料開始發(fā)泡膨脹 . 制品冷卻后在其表面形成致密的表皮、由于塑料熔體的發(fā)泡膨脹受到動模板的控制、因此、也就可以對制品的致密表層的厚度進行控制 . 動模板的移動可以是整體移動、也可以是部分移動使局部發(fā)泡、從而得到不同密度的制品 . 高壓發(fā)泡法對模具的制造精度要求高、模具費用高、并且對注塑機有二次鎖模保壓要求 . 

    ◆雙組分發(fā)泡法：

    雙組分發(fā)泡注塑是一種特殊的高壓結構發(fā)泡注塑方法、它采用專門的雙組分注塑機 . 這種注塑機有兩套注塑裝置：一套用來注塑制品的芯部、一套用來注塑制品的表層 . 在注塑時、先注入皮層物料、然后通過同一澆口再注入混有發(fā)泡劑的芯部材料 . 由于芯部材料呈層流狀態(tài)流動、這就保證了芯部材料均勻地包覆在皮層內(nèi)部、使型腔得到完全填充 . 當熔料填滿型腔后、再注入少量不含有發(fā)泡劑的熔料、使?jié)部诜忾] . 制品取出后、再去掉澆口即得到具有不發(fā)泡致密表層和有芯部發(fā)泡的輕質(zhì)制品 . 

   ◆微孔發(fā)泡成型：

    微孔發(fā)泡成型屬于物理發(fā)泡法 . 常規(guī)泡沫塑料的泡孔直徑一般大于50mm、泡孔的密度(單位體積內(nèi)泡孔的數(shù)量)小于106個/cm3 . 這些大尺寸的泡孔受力時常常成為初始裂紋的發(fā)源地、降低了材料的機械性能 . 為了滿足工業(yè)上要求降低某些塑料產(chǎn)品的成本而不降低其機械性能的要求、20世紀80年代初期、美國麻省理工大學(MIT)的學者J.E.MartiniJ.Colton以及N.P.Suh等以CO2、N2等惰性氣體作為發(fā)泡劑研制出泡孔直徑為微米級的泡沫塑料、并將泡孔直徑為1mm－10mm、泡孔密度為109－1012個/cm3的泡沫塑料定義為微孔塑料(MicrocelluarPlastics) . 

    注射成型是微孔塑料制品的主要成型方法之一 . 塑料原料加入注塑機的料筒后、在螺桿剪切力及加熱圈外加熱作用下塑化、發(fā)泡劑直接注入注射螺桿熔融段末與熔體均勻混合、然后高壓高速注入模腔 . 在模腔內(nèi)突然降壓、使熔體中大量的過飽和氣體離析出來、發(fā)泡、膨脹、成型、定型形成微孔塑料制品 . 另外、也可以采用改變溫度的方法形成泡核、與改變壓力法相比、比較容易控制、但對于氣體溶解度對溫度不敏感的塑料不適用 . 

    開發(fā)微孔塑料注塑技術難度比較大、因為和常規(guī)泡沫塑料相比、泡孔的尺寸要小得多、要想得到良好的微孔塑料制品、必須要保證對進入機筒熔體中的超臨界流體精確計量、要求塑料熔體必須充分混合、均化、分散、形成均相混合體、保證熔體中的成核點必須多于109個/cm3、及時控制成核氣泡的膨脹等等 . 這對設備本身及注塑工藝參數(shù)的要求都非常之高 . 

    采用該技術的特點是：

    制品重量約減少50％；

    注射壓力約降低30－50％；

    鎖模力降低20％；

    循環(huán)周期減少10－15％；

    采用一套帶計量控制裝置的氣體輸入設備 . 

    據(jù)報道、國外一些注塑機生產(chǎn)商已成功開發(fā)出微孔塑料注塑機、比如美國Trexel公司、德國Arburg公司、奧地利Engel公司等 . 目前還有Milacron、Husky、Battenfeld等公司正在加緊發(fā)展自己的微孔塑料注射成型設備 . 國內(nèi)華南理工大學從1995年開始研究微孔塑料、在理論上取得了一定進展、并已在實驗室制備出多種型號的微孔塑料 . 隨后、其它高校也相繼進行了微孔塑料的研究 . 但離微孔塑料的產(chǎn)業(yè)還有一段距離、目前國內(nèi)還未有微孔塑料注射成型設備的產(chǎn)品 . 

    結語：發(fā)泡塑料由于有氣泡的存在、因此具有質(zhì)輕、省料、能吸收沖擊載荷、隔熱和隔音的性能、比強度高等特性、特別是可以節(jié)省材料、減小能耗、降低成本方面、使得可以大力推廣應用 . 微孔發(fā)泡塑料除了具有上述一般泡沫塑料的優(yōu)點外、還有更加優(yōu)良的力學性能 . 因此、泡沫塑料的應用范圍十分廣泛、特別是在制作汽車、飛機和各種運輸器材等領域有特殊的應用價值 . 可以預計、發(fā)泡注塑尤其是微孔發(fā)泡注塑將是塑料加工機械及制品加工的一個熱點 . 

關鍵字：塑料注塑 信息由萬通商務網(wǎng)整理發(fā)表  來源：中國塑料產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)

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