滾塑發(fā)泡成型技術(shù)簡介

來源：發(fā)布時間：2014-06-14 12:50:50點擊率：

連續(xù)滾塑發(fā)泡成型一般分為兩步法、多步法和—步法。

　　1、兩步法

　　兩步法滾塑發(fā)泡成型技術(shù)是在間歇滾塑發(fā)泡成型的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。大部分的兩步法成型工藝是在滾塑模具內(nèi)放置一個預(yù)先裝入發(fā)泡樹脂粉末的投入箱。當(dāng)模具內(nèi)的非發(fā)泡樹脂粉末開始熔融覆蓋住模具內(nèi)壁后，打開投入箱，釋放出發(fā)泡樹脂粉末，就能在致密的非發(fā)泡層上形成發(fā)泡內(nèi)芯了。操作者也可以利用高熔點的熱塑性塑料制成投入袋，在投入袋中預(yù)先裝入發(fā)泡樹脂粉末，當(dāng)模具內(nèi)的溫度達到熱塑性塑料袋的熔融溫度時，投入袋熔融破裂，釋放出樹脂粉末。

　　兩步法雖然不用中斷加工，但是如何準(zhǔn)確地打開投入箱或如何準(zhǔn)確地控制溫度使得投入袋完全破裂、充分釋放非發(fā)泡樹脂是該方法的難點所在。同時，加工制造投入箱或投人袋無疑會增加加工成本，并且對設(shè)備的控制系統(tǒng)提出了較高的要求。

　　2、多步法

　　多步法一般是用于生產(chǎn)多層制品，其工作原理和兩步法類似。如果在發(fā)泡內(nèi)壁上還有一層非發(fā)泡層，則使用第二個投入箱或多個熱塑性投入袋，在已經(jīng)形成的發(fā)泡內(nèi)芯層表面釋放非發(fā)泡樹脂，形成非發(fā)泡層。

　　兩步法和多步法仍然存在設(shè)備復(fù)雜、需要對舊有的滾塑設(shè)備進行大量改造、工藝條件控制困難等問題。為了能夠大限度地利用原有的滾塑設(shè)備，人們開發(fā)出了一步法滾塑發(fā)泡成型技術(shù)。

　　3、一步法

　　一步法滾塑發(fā)泡成型基本上能夠直接使用傳統(tǒng)的滾塑成型設(shè)備，無需進行額外的設(shè)備改造，生產(chǎn)工藝相對簡單。和傳統(tǒng)的滾塑設(shè)備相比，一步法滾塑發(fā)泡設(shè)備無需進行大型改造，但對其加熱、冷卻等溫度控制系統(tǒng)則提出了更高的要求。要求溫度控制精確、熱傳導(dǎo)效率高等。目前，由于一步法滾塑發(fā)泡成型技術(shù)在設(shè)備、工藝和制品質(zhì)量等方面具有明顯優(yōu)勢，近年來發(fā)展迅速，將會成為今后重要、有發(fā)展應(yīng)用前景的滾塑發(fā)泡成型技術(shù)。

　　為了獲得致密的非發(fā)泡外殼和發(fā)泡內(nèi)芯，目前一步法滾塑發(fā)泡主要是利用發(fā)泡樹脂和非發(fā)泡樹脂的密度不同、熱容不同、顆粒尺寸不同的特點進行制品加工生產(chǎn)。目前主要有3種工藝路線及成型方法：

　　利用非發(fā)泡樹脂粉末和發(fā)泡樹脂粉末密度不同的特性獲得非發(fā)泡外殼和發(fā)泡內(nèi)芯。該方法所選用的非發(fā)泡樹脂的密度比發(fā)泡樹脂的大，在加料的時候同時加入這兩種樹脂。模具旋轉(zhuǎn)送入加熱爐后，由于樹脂的密度不同，在離心力的作用下密度較大的非發(fā)泡樹脂離模腔內(nèi)壁近，受熱開始熔融，形成非發(fā)泡層。然后在非發(fā)泡層的內(nèi)壁上發(fā)泡樹脂開始熔融，發(fā)泡劑釋放氣體，形成發(fā)泡層。但是，如果非發(fā)泡樹脂和發(fā)泡樹脂的密度差別不大的話，發(fā)泡層和非發(fā)泡層之間的區(qū)別就不是十分明顯。目前常用的幾種熱塑性塑料的密度相差不是太大，因此要獲得足夠的離心力，模具必須高速旋轉(zhuǎn)。但在滾塑成型工藝中，模具的旋轉(zhuǎn)速度一般較低，以保證樹脂粉末能夠很好地覆蓋住模具的內(nèi)表面，得到外形合格的制品。

　　利用非發(fā)泡樹脂粉末和發(fā)泡樹脂粉末熱容不同的特性獲得非發(fā)泡外殼和發(fā)泡內(nèi)芯。

　　該方法所選用的非發(fā)泡樹脂的熱容比發(fā)泡樹脂粉末的熱容小，在加料的時候同時加入這兩種樹脂。模具送入加熱爐后，由于非發(fā)泡樹脂的熱容較小，首先開始熔融，粘附在模具的內(nèi)壁上。與此同時，發(fā)泡樹脂的熱容較大，在非發(fā)泡樹脂開始熔融的時候，發(fā)泡樹脂還是顆粒狀，隨著模具的旋轉(zhuǎn)而運動，逐漸聚集在模具的中間，隨著模具溫度不斷升高，發(fā)泡樹脂開始熔融，發(fā)泡劑開始分解釋放氣體，這樣就在非發(fā)泡層的內(nèi)壁上形成了發(fā)泡層。但是這種方法對加工條件和溫度控制系統(tǒng)要求較高。

　　利用非發(fā)泡樹脂粉末和發(fā)泡樹脂粉末顆粒尺寸不同的特性獲得非發(fā)泡外殼和發(fā)泡內(nèi)芯。該方法所選用的非發(fā)泡樹脂的尺寸明顯比發(fā)泡樹脂的尺寸小。發(fā)泡樹脂預(yù)先和發(fā)泡劑混合均勻，制備成較大的顆粒。加料的時候同時加入這兩種樹脂。模具被送人加熱爐后，由于非發(fā)泡樹脂的尺寸較小，離加熱爐壁較近，受熱開始熔融，形成非發(fā)泡層。然后在非發(fā)泡層的內(nèi)壁上發(fā)泡樹脂開始熔融，發(fā)泡劑釋放氣體，形成發(fā)泡層。

　　目前，滾塑發(fā)泡成型的一個重要研究方面就是發(fā)泡樹脂的研究開發(fā)，要求所選用的聚合物樹脂有一定的熔體彈性，必須能夠抵抗氣泡內(nèi)氣體壓力。如果熔體彈性太小，氣泡就會破裂。并且，在樹脂研磨成粉末前就要將發(fā)泡劑和樹脂混好，以保證發(fā)泡劑粉末能夠均勻分散在聚合物粉末中?，F(xiàn)在，大多是將樹脂密度、熱容、樹脂尺寸及化學(xué)發(fā)泡劑等因素相結(jié)合，開發(fā)出適用于滾塑發(fā)泡成型的發(fā)泡樹脂原料。理論上，任何類型的熱塑性塑料都可用于滾塑發(fā)泡成型，但由于其工藝的特殊性，選擇原料時有一些特殊的要求。首先，由于是無壓成型，滾塑發(fā)泡原料必須具有良好的流動性，使之能夠像液體一樣平穩(wěn)地流人模腔的各個角落，獲得壁厚均勻的制品。其次，由于滾塑發(fā)泡成型的周期較長，原料需承受較高的溫度，因此它的熱穩(wěn)定性要好。，為了能夠抵抗氣泡內(nèi)的氣體壓力，塑料原料要求有一定的熔體彈性。如果熔體彈性過小，氣泡就會破裂，影響氣泡質(zhì)量．

　　沖擊強度或韌性在選擇材料時是一個非常重要的考慮因素，也是對滾塑發(fā)泡制品的主要要求。線性低密度聚乙烯能滿足這一要求，因而被廣泛用于滾塑發(fā)泡工藝。PVC增塑粉料、醋酸乙烯共聚物（EVA）、乙烯-丁基丙烯酸酯共聚物（EBA）及尼龍、ABS、乙烯-三氟乙烯共聚物（ECTFE）等也用于特殊應(yīng)用領(lǐng)域。具有開發(fā)前景的原料還包括聚苯醚（PPO）、ABS-聚碳酸酯合金、PEEK、PPS和玻璃纖維增強尼龍等。近年來，茂金屬催化劑合成聚乙烯為滾塑發(fā)泡提供了優(yōu)良聚乙烯原料。

　　—般來說，發(fā)泡劑有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑。但是，由于滾塑發(fā)泡成型基本上是無壓成型，不采用物理發(fā)泡劑。因為使用物理發(fā)泡劑就要提高模具內(nèi)的壓力，這將大大提高設(shè)備成本，因此在滾塑發(fā)泡成型中一般使用化學(xué)發(fā)泡劑?；瘜W(xué)發(fā)泡劑在特定的溫度范圍內(nèi)開始分解產(chǎn)生氣體。使用化學(xué)發(fā)泡劑需要注意的是發(fā)泡劑的分解溫度范圍必須高于聚合物熔融溫度。如果發(fā)泡劑已經(jīng)開始分解而聚合物熔體的熔融階段才剛剛開始，氣體就很容易溢出，不能在熔體內(nèi)形成氣泡。除了發(fā)泡劑的分解溫度以外，還要注意發(fā)泡劑的分解串、產(chǎn)生或吸收能量的能力、氣體產(chǎn)量。因為終的發(fā)泡結(jié)構(gòu)都和這些因素有關(guān)，選擇合適的發(fā)泡劑是聚合物發(fā)泡成型的關(guān)鍵，目前通常使用的發(fā)泡劑有CelogenOT、AZ。

　　除了發(fā)泡劑以外，還需要考慮其他的各種助劑。需要注意的是某些著色劑，尤其是碳黑或氧化鐵顏料。這些助劑可能會吸收發(fā)泡劑所產(chǎn)生的氣體，或者會和化學(xué)發(fā)泡劑發(fā)生反應(yīng)，降低發(fā)泡劑的效率，有時會帶來嚴重的后果。

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