第八章泡沫塑料成型工艺

1、 课件第八章 泡沫塑料成型 第八章第八章 泡沫塑料成型泡沫塑料成型也称微孔塑料，是整体内含有无数微孔的塑料。也称微孔塑料，是整体内含有无数微孔的塑料。所含泡孔绝大多数是相互连通的泡沫塑料称为所含泡孔绝大多数是相互连通的泡沫塑料称为开孔泡沫塑料。所含泡孔绝大多数是互不连通开孔泡沫塑料。所含泡孔绝大多数是互不连通的泡沫塑料称为闭孔泡沫塑料。的泡沫塑料称为闭孔泡沫塑料。泡沫塑料泡沫塑料 8.1 概述概述 课件第八章 泡沫塑料成型 8.1 概述概述本章内容本章内容 概论概论 泡沫塑料的成型原理泡沫塑料的成型原理 几种典型泡沫塑料的成型工艺几种典型泡沫塑料的成型工艺 课件第八章 泡沫塑料成型 8.1 概

2、述概述常见的泡沫塑料制品常见的泡沫塑料制品 课件第八章 泡沫塑料成型 1、概述、概述8.1 概述概述泡沫塑料的特点泡沫塑料的特点泡沫塑料的用途泡沫塑料的用途 课件第八章 泡沫塑料成型 8.1 概述概述软质泡沫塑料：软质泡沫塑料：弹性模量弹性模量E 700MPa半硬质泡沫塑料半硬质泡沫塑料: 70MPa E700MPa泡沫塑料的分类泡沫塑料的分类 按泡孔结构分类按泡孔结构分类 开孔泡沫塑料开孔泡沫塑料(open cell)：泡孔之间相互连通，泡孔之间相互连通，相互通气，气体和聚合物互为连续相相互通气，气体和聚合物互为连续相闭孔泡沫塑料闭孔泡沫塑料(closed cell): 泡孔孤立存在，相互泡

3、孔孤立存在，相互不连通，气泡完整无破碎不连通，气泡完整无破碎按硬度分类按硬度分类 课件第八章 泡沫塑料成型 8.1 概述概述低发泡泡沫塑料：低发泡泡沫塑料：密度大于密度大于0.4g/cm3 气体气体/固体发泡倍率固体发泡倍率9.0 课件第八章 泡沫塑料成型 8.2 泡沫塑料的成型原理泡沫塑料的成型原理 气泡形成原理和发泡方法气泡形成原理和发泡方法泡沫的稳定泡沫的稳定 课件第八章 泡沫塑料成型 将气体溶解在液态聚合物中或将聚合物加热到熔融态同时产生气体并形成饱和溶液；当体系中的气体超过其溶解度时，气体就逸出形成无数的微小气泡（称为泡核），泡核增长而形成气泡。气泡稳定后保留在塑料，就形成了泡沫塑料

4、。这种泡沫塑料又称为气发性泡沫塑料。 气发性泡沫塑料中气泡的形成过程可分为三个阶段：气泡核的形成、气泡的增长和气泡的稳定。气泡核的形成、气泡的增长和气泡的稳定。 气泡的形成气泡的形成 8.2 泡沫塑料的成型原理泡沫塑料的成型原理 课件第八章 泡沫塑料成型 把发泡剂（或气体）加入到熔融塑料或液体混合物中，把发泡剂（或气体）加入到熔融塑料或液体混合物中，经过一段时间就会形成气经过一段时间就会形成气-液溶液，随着气体量的增加，液溶液，随着气体量的增加，溶液呈饱和状态进而进入超饱和状态，这时，气体就会溶液呈饱和状态进而进入超饱和状态，这时，气体就会从溶液中逸出形成小气泡，这种小气泡称为气泡核。气从溶液

5、中逸出形成小气泡，这种小气泡称为气泡核。气-液溶液中形成气泡核的过程称为成核。液溶液中形成气泡核的过程称为成核。泡核的形成泡核的形成8.2 泡沫塑料的成型原理泡沫塑料的成型原理 成核有均相成核和异相成核之分。气泡核和泡体是同成核有均相成核和异相成核之分。气泡核和泡体是同一种物质的，叫做均相成核；如果体系中有其他物质一种物质的，叫做均相成核；如果体系中有其他物质（称为成核剂），能起到气泡核的作用，称为异相成核。（称为成核剂），能起到气泡核的作用，称为异相成核。实际生产中常加入成核剂，使成核作用能在较低的气体实际生产中常加入成核剂，使成核作用能在较低的气体浓度下发生，这样形成的气泡细小而均匀。如果

6、不加入浓度下发生，这样形成的气泡细小而均匀。如果不加入成核剂就可能形成粗大而不均匀的泡孔。成核剂就可能形成粗大而不均匀的泡孔。 课件第八章 泡沫塑料成型 泡孔的增长泡孔的增长 表面张力表面张力 熔体的粘度熔体的粘度 影响因素影响因素 8.2 泡沫塑料的成型原理泡沫塑料的成型原理 气泡形成后，随着溶解气体的增加、温度气泡形成后，随着溶解气体的增加、温度的升高、气体的受热膨胀以及气泡的合并，促的升高、气体的受热膨胀以及气泡的合并，促使气泡不断地增长，同时成核作用大大增加了使气泡不断地增长，同时成核作用大大增加了气泡的数量，再加上气泡膨胀，使气泡的孔径气泡的数量，再加上气泡膨胀，使气泡的孔径不断扩大

7、。不断扩大。 课件第八章 泡沫塑料成型 在泡沫形成过程中，由于气泡的不断生成和增长，在泡沫形成过程中，由于气泡的不断生成和增长，形成了无数的气泡，使得泡沫体系的体积和表面积增大，形成了无数的气泡，使得泡沫体系的体积和表面积增大，气泡壁的厚度变薄，致使泡沫体系不稳定。要生产泡沫气泡壁的厚度变薄，致使泡沫体系不稳定。要生产泡沫塑料，就必须使气泡稳定在树脂中。塑料，就必须使气泡稳定在树脂中。气泡的稳定气泡的稳定 配方中加入表面活性剂以利于形成微小的气泡从而减配方中加入表面活性剂以利于形成微小的气泡从而减少气体的扩散作用来促使气泡的稳定少气体的扩散作用来促使气泡的稳定 提高聚合物的熔体粘度，防止气泡壁

8、进一步减薄以稳提高聚合物的熔体粘度，防止气泡壁进一步减薄以稳定气泡定气泡两种方法两种方法也可通过对物料的冷却或增加聚合物的交联作用来也可通过对物料的冷却或增加聚合物的交联作用来提高聚合物的熔体粘度，以达到稳定气泡的目的。提高聚合物的熔体粘度，以达到稳定气泡的目的。8.2 泡沫塑料的成型原理泡沫塑料的成型原理 课件第八章 泡沫塑料成型 发泡方法发泡方法 物理发泡法物理发泡法8.2 泡沫塑料的成型原理泡沫塑料的成型原理 化学发泡法化学发泡法 机械发泡法机械发泡法 课件第八章 泡沫塑料成型 物理发泡法物理发泡法优点：优点：操作中毒性较小；操作中毒性较小；用作发泡剂的原料成本低；用作发泡剂的原料成本低

9、；发泡后没有发泡剂的残余物发泡后没有发泡剂的残余物用低沸点液体蒸发汽化而形成气泡。用低沸点液体蒸发汽化而形成气泡。8.2 泡沫塑料的成型原理泡沫塑料的成型原理 在加压条件下把惰性气体压入熔融塑料或糊塑料中，在加压条件下把惰性气体压入熔融塑料或糊塑料中，然后降低压力，升高温度，溶解气体释放、膨胀而形然后降低压力，升高温度，溶解气体释放、膨胀而形成气泡。成气泡。在塑料中加入中空微球后固化而制成泡沫塑料。这在塑料中加入中空微球后固化而制成泡沫塑料。这种泡沫塑料又称为组合泡沫塑料种泡沫塑料又称为组合泡沫塑料 课件第八章 泡沫塑料成型 8.2 泡沫塑料的成型原理泡沫塑料的成型原理 发发 泡泡 剂剂 名名

10、 称称相对分子相对分子质量质量密度密度/g/cm3 （25）沸点沸点/蒸发热蒸发热/J/g异戊烷异戊烷72.150.6139.5-已烷已烷86.170.6586570-异已烷异已烷86.170.6555562-二氯四氟乙烷二氯四氟乙烷（F114）170.901.4403.6137三氯一氟甲烷三氯一氟甲烷（F11）137.381.47623.8182三氯三氟乙烷三氯三氟乙烷（F112）187.391.56547.6147常用的物理发泡剂常用的物理发泡剂 课件第八章 泡沫塑料成型 化学发泡方法化学发泡方法 采用强烈地机械搅拌，使空气卷入树脂乳液、悬浮液或溶采用强烈地机械搅拌，使空气卷入树脂乳液、悬

11、浮液或溶液中成为均匀的泡沫体，然后再经过物理或化学变化，使液中成为均匀的泡沫体，然后再经过物理或化学变化，使之凝胶、固化而成为泡沫塑料的方法。之凝胶、固化而成为泡沫塑料的方法。机械发泡方法机械发泡方法 指发泡气体由混合原料中的某些组分的分解或两组分相指发泡气体由混合原料中的某些组分的分解或两组分相互之间的化学作用而产生气体的方法。按气泡生成类型互之间的化学作用而产生气体的方法。按气泡生成类型可分为添加型和反应型两种。可分为添加型和反应型两种。 8.2 泡沫塑料的成型原理泡沫塑料的成型原理 课件第八章 泡沫塑料成型 发泡气体由加入的热分解型发泡剂受热分解而产生的这发泡气体由加入的热分解型发泡剂受

12、热分解而产生的这种发泡剂称为化学发泡剂。化学发泡剂分为种发泡剂称为化学发泡剂。化学发泡剂分为有机发泡剂有机发泡剂和和无机发泡剂无机发泡剂。 无机发泡剂主要是碱金属的碳酸盐和碳酸氢盐类。如碳无机发泡剂主要是碱金属的碳酸盐和碳酸氢盐类。如碳酸铵和碳酸氢钠等。酸铵和碳酸氢钠等。无机发泡剂无机发泡剂具有具有价廉价廉和不会降低塑料和不会降低塑料的的耐热耐热性的优点。但与塑料的性的优点。但与塑料的相容性不好相容性不好。 有机发泡剂有机发泡剂主要是偶氮类、酰肼类或胺类的有机物。主要是偶氮类、酰肼类或胺类的有机物。这类有机物这类有机物受热分解受热分解，产生，产生大量的气体大量的气体。化学发泡方法化学发泡方法8

13、.2 泡沫塑料的成型原理泡沫塑料的成型原理 课件第八章 泡沫塑料成型 8.2 泡沫塑料的成型原理泡沫塑料的成型原理 大多数有机发泡剂是易燃或可能发生爆炸的物质，有大多数有机发泡剂是易燃或可能发生爆炸的物质，有些发泡剂还具有一定的毒性，使用时要有良好的劳动些发泡剂还具有一定的毒性，使用时要有良好的劳动防护措施。防护措施。 另一种化学发泡法是利用两组分之间的相互作用产生另一种化学发泡法是利用两组分之间的相互作用产生的气体进行发泡。工业用这种方法主要生产的气体进行发泡。工业用这种方法主要生产PU泡沫塑料。泡沫塑料。 课件第八章 泡沫塑料成型 8.3 几种典型泡沫塑料的成型工艺几种典型泡沫塑料的成型工

14、艺 聚苯乙烯泡沫塑料的成型方法很多，主要有模压法、可发性珠粒法和挤出发泡法。目前大多使用的是可发性珠粒法和挤出发泡法。 8.3 几种典型泡沫塑料的成型工艺几种典型泡沫塑料的成型工艺 3.1 PS泡沫塑料泡沫塑料 课件第八章 泡沫塑料成型 8.3 几种典型泡沫塑料的成型工艺几种典型泡沫塑料的成型工艺 3.1 PS泡沫塑料泡沫塑料 PSPS泡沫塑料夹芯板泡沫塑料夹芯板 钢丝网架聚苯乙烯泡沫塑料夹芯板钢丝网架聚苯乙烯泡沫塑料夹芯板 冷库墙体保温冷库墙体保温 包装材料包装材料 建筑物的外墙保温建筑物的外墙保温 管道保温管道保温 装璜造型装璜造型 课件第八章 泡沫塑料成型 8.3 几种典型泡沫塑料的成型

15、工艺几种典型泡沫塑料的成型工艺 3.1 PS泡沫塑料泡沫塑料 课件第八章 泡沫塑料成型 EPS发泡过程8.3 几种典型泡沫塑料的成型工艺几种典型泡沫塑料的成型工艺 课件第八章 泡沫塑料成型 8.3 几种典型泡沫塑料的成型工艺几种典型泡沫塑料的成型工艺 课件第八章 泡沫塑料成型 8.3 几种典型泡沫塑料的成型工艺几种典型泡沫塑料的成型工艺 课件第八章 泡沫塑料成型 加热使珠状物膨胀到一定程度加热使珠状物膨胀到一定程度,以便模塑时制品以便模塑时制品密度获得更大降低密度获得更大降低,并减小制品内部的密度梯度。经并减小制品内部的密度梯度。经预发泡的物料仍为颗粒状预发泡的物料仍为颗粒状,但其体积比原来大

16、数十倍但其体积比原来大数十倍,通称作预胀物。通称作预胀物。制造密度制造密度0.1g/cm3以上的泡沫制品以上的泡沫制品时时,可用珠状物直接模塑可用珠状物直接模塑,而不必经过预发泡与熟化而不必经过预发泡与熟化两阶段。两阶段。8.3 几种典型泡沫塑料的成型工艺几种典型泡沫塑料的成型工艺 有有5种方式：红外线预发泡、热空气预发泡、热种方式：红外线预发泡、热空气预发泡、热水预发泡、蒸汽预发泡和真空预发泡水预发泡、蒸汽预发泡和真空预发泡 课件第八章 泡沫塑料成型 预发泡有间歇与连续两种方法。加热设备为红外线灯、水浴或蒸汽加热器。实际在工业上,大多采用连续法,其主要设备是连续蒸汽预发泡机。连续蒸汽预发泡机

17、结构示意图8.3 几种典型泡沫塑料的成型工艺几种典型泡沫塑料的成型工艺 课件第八章 泡沫塑料成型 经预发泡的粒料经预发泡的粒料,需要贮存一段时间需要贮存一段时间,吸收吸收空气进行熟化空气进行熟化,以防止成型后收缩。熟化通常以防止成型后收缩。熟化通常在大型料仓或开口容器中进行。熟化温度在大型料仓或开口容器中进行。熟化温度22-26,熟化时间根据容重要求、珠粒形状及空熟化时间根据容重要求、珠粒形状及空气条件而定气条件而定,一般为一般为8-10h。8.3 几种典型泡沫塑料的成型工艺几种典型泡沫塑料的成型工艺 课件第八章 泡沫塑料成型 常用方法是蒸汽加热模压法与挤出法。按加热方式又分为蒸缸发泡与液压机

18、直接蒸汽发泡两种。8.3 几种典型泡沫塑料的成型工艺几种典型泡沫塑料的成型工艺 课件第八章 泡沫塑料成型 课件第八章 泡沫塑料成型 在低于玻璃化温度下,发泡剂向外逸出,珠粒不胀大。温度增高,聚合物转变至高弹态,发泡速度与发泡倍率增大。这是由于发泡剂汽化,形成泡孔,水蒸汽渗入泡孔,孔内压力增高,孔壁层对拉伸的阻力减小所致。在更高温度下,聚合物的高弹形变份量减小而粘流(塑料)形变份量增大,孔壁强度下降,在发泡程度不大时即破裂,已膨胀的泡孔又出现回缩,因此发泡倍率必然很小。实践证明,EPS树脂的最佳发泡温度为104-109。5、影响EPS制品的因素 8.3 几种典型泡沫塑料的成型工艺几种典型泡沫塑料

19、的成型工艺 1. 温度温度 课件第八章 泡沫塑料成型 在恒定温度下在恒定温度下,发泡倍率随时间增长而增大发泡倍率随时间增长而增大,达到最大值后达到最大值后,又随时间延长而减小。在较高温又随时间延长而减小。在较高温度下度下,最大发泡倍率随时间增长减小的趋势更为最大发泡倍率随时间增长减小的趋势更为急剧急剧,原因是孔壁中细裂纹很快发展成粗裂纹原因是孔壁中细裂纹很快发展成粗裂纹,孔孔内压力迅速下降内压力迅速下降,使泡孔很快收缩。由此可见使泡孔很快收缩。由此可见,高高温发泡时温发泡时,控制最大发泡倍率很困难控制最大发泡倍率很困难,若通水冷却若通水冷却时间稍微不当时间稍微不当,泡孔即发生瘪塌。所以发泡与冷

20、泡孔即发生瘪塌。所以发泡与冷却时间随温度而定。却时间随温度而定。2. 时间时间 8.3 几种典型泡沫塑料的成型工艺几种典型泡沫塑料的成型工艺 课件第八章 泡沫塑料成型 PS树脂分子量越大树脂分子量越大,其拉伸取向能力、取向其拉伸取向能力、取向后强度、玻璃化温度与粘流温度皆越高后强度、玻璃化温度与粘流温度皆越高,因此因此可通过提高发泡温度可通过提高发泡温度,以获得更大发泡倍率。以获得更大发泡倍率。用分子量分布窄用分子量分布窄(Mw/Mn2)的的PS树脂树脂,发泡温发泡温度范围宽度范围宽,发泡倍率大发泡倍率大,泡孔强度高泡孔强度高,孔壁极限厚孔壁极限厚度小度小,且制品质地均匀且制品质地均匀,断裂拉

21、伸强度与相对伸断裂拉伸强度与相对伸长率皆高。长率皆高。8.3 几种典型泡沫塑料的成型工艺几种典型泡沫塑料的成型工艺 3.聚合物分子量与分布聚合物分子量与分布 课件第八章 泡沫塑料成型 8.3 几种典型泡沫塑料的成型工艺几种典型泡沫塑料的成型工艺 将将EPS珠粒和成核剂挤出吹塑可制成泡珠粒和成核剂挤出吹塑可制成泡沫塑料纸。沫塑料纸。65挤出机的操作技术参数：挤出机的操作技术参数： EPS纸的挤出吹塑纸的挤出吹塑EPS纸的特点：纸的特点：极细的泡沫微孔极细的泡沫微孔带有光泽，轻而柔软带有光泽，轻而柔软良好的隔热性和防水性良好的隔热性和防水性加料预热段为加料预热段为 100120；塑化熔融段为塑化熔

22、融段为 130160；均化挤出段为均化挤出段为 110130；机头温度为机头温度为90110；吹胀比为吹胀比为6。 课件第八章 泡沫塑料成型 按其配方和成型方法不同可制成为软质和硬质按其配方和成型方法不同可制成为软质和硬质两种。软质泡沫塑料在配制时加入较多的增塑剂，两种。软质泡沫塑料在配制时加入较多的增塑剂，成型后具有一定的柔软性。而硬质聚氯乙烯泡沫塑成型后具有一定的柔软性。而硬质聚氯乙烯泡沫塑料在配制时加入溶剂将树脂溶解，成型过程中溶剂料在配制时加入溶剂将树脂溶解，成型过程中溶剂受热挥发而成为质地坚硬的泡沫制品。受热挥发而成为质地坚硬的泡沫制品。 8.3 几种典型泡沫塑料的成型工艺几种典型泡沫塑料的成型工艺 PVC泡沫塑料泡沫塑料 课件第八章 泡沫塑料成型 8.3 几种典型