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聚乙烯泡沫塑料板新工藝

文字:[大][中][小] 2015-11-1    瀏覽次數:2676    
    與“二次投料”工藝不同,“一次投料”法將兩種不同的聚乙烯原料放入模具,一種為粉狀聚乙烯,而另一種為混有發泡劑的小球狀聚乙烯。粉狀聚乙烯首先與模具粘附而小球狀聚乙烯繼續循環流動并不斷受熱,然后形成了塑件的表皮殼層接著進行發泡反應??纯催@種有別于傳統“二次投料”的滾塑工藝新在哪里!

    傳統的“二次投料”工藝開始于將必需的一定量的物料投入模具成型塑件的外層(“表皮殼層”),一旦該物料在加熱爐內熔融就將模具從爐內取出并加入發泡劑(如:一種預混在聚乙烯中的粉末狀助劑),并立即重新置入加熱爐內完成整個成型周期(第二次熔融、冷卻等)。此工藝存在安全問題,因為對高溫模具的人工操作使成型周期延長,延長的時間長短與模具大小成正比,而且在表皮殼層與適于向下滴落的物料凝固以前必須中斷操作過程(模具越大這種現象越嚴重)。

    與“二次投料”工藝不同,“一次投料”法將兩種不同的聚乙烯原料放入模具,一種為粉狀聚乙烯,而另一種為混有發泡劑的小球狀聚乙 烯。粉狀聚乙烯的熔點比發泡劑分解溫度低,且顆粒尺寸大小也不同,用來成型塑件的外表層。(粉狀聚乙烯的顆粒尺寸在500~1000微米,小球狀(混有發 泡劑)聚乙烯顆粒尺寸為3~4毫米)。粉狀聚乙烯首先與模具粘附而小球狀聚乙烯繼續循環流動并不斷受熱,然后形成了塑件的表皮殼層接著進行發泡反應。

    物料在210℃下通過第一階段的熔融,粉狀物料開始粘附在模具上,只有形成了塑件的表面殼層才向溫度為265℃的第二階段熔融推 進,此時聚乙烯軟化形成球壁。由于發泡劑分解而產生內壓,這個過程一直持續到內壓與排氣口的大氣壓相平衡為止。小球狀聚乙烯顆粒依次發泡漲大,最后充滿整 個型腔,通過冷卻后聚乙烯凝固。理想的工藝結果是2種物料在模塑階段完全分離,對發泡材料的控制通過調節加工溫度、熔融與冷卻時間、旋轉速度及排氣口位 置。更進一步說,必須要避免的是在表皮殼層中粘合有小球狀聚乙烯顆粒,在通常條件下,由于發泡劑分解產生壓力,小球顆粒均勻受熱軟化、發泡。因此,如果塑 件表皮殼層沒有熔融,除非小球完全包裹,小球狀聚乙烯顆粒就可能下沉(幾乎不可避免),加熱并使殼層與小球狀顆粒接觸處達到軟化點但還沒有發生膨脹,發泡 劑只在殼層與小球接觸處分解(此處為后屈服點),在塑件表面留下可見的痕跡。

    發泡過程是一個連續過程,當小球狀聚乙烯溫度高于模具內發泡劑開始分解的溫度,模內壓力不高有空間允許模內物料發生膨脹,此時發泡開始發生,物料膨脹將模內空氣從排氣口排出。與發泡過程相關的問題可能有發泡劑的泡壁的破裂、倒坍及泡的增大。過薄的發泡塑件對模具閉合法蘭有害且造成脫模困難。

    發泡劑在排氣口附近產生且正在長大過程中的氣泡壁可以被擠破和撕破,減小加工產品的機械堅固性,從而形成具有大泡的區域(空洞大泡不受歡迎)。泡沫塑料在 高溫下的長久停留增加膨脹過程的持續時間,產生泡孔長大的危險。由發泡劑對對泡孔泡壁施加的推力會引起泡孔的坍塌,結果導致泡孔的聚集合并,使泡孔變得越 來越大,泡孔增長的大小與第二熔融階段的時間成正比,也與發泡板材的厚度成正比(高溫下在板材芯部獲得等溫的發泡劑分解反應的加熱控制更加困難)。

    為了避免所有這些情況的發生,必須盡可能增加冷卻速度,實踐證明僅此還不夠,還要減少第二熔融階段的持續時間。此膨脹過程可認為是 聚乙烯小球顆粒的宏觀長大運動,小球從表皮殼層向壓力較低的區域(排氣口區域)長大,如果泡孔增長不均勻和(或)不正常,就會產生不受歡迎的大氣囊區,聚 乙烯小球的分布不一致、泡孔增大的阻塞和(或)阻礙或排氣孔的不足可導致出現此種現象。聚乙烯小球分布不一致是指某些區域分配的小球數量不足,因此不能充 滿模具型腔(即使完全發泡),所以旋轉必須做出調整。如果模內存在妨礙泡沫增長運動的障礙物,則發泡物料不能充滿模具型腔,特別是在高溫下及第二熔融階段 時間過短時更是如此。更有甚者,當泡孔可能均勻分布但正好排氣孔尺寸偏小將空氣堵塞和密閉,在一定程度上,空氣壓力會下泡內內部壓力相當而阻礙泡孔的進一 步長大。因此,排氣口必須要有正確的尺寸大小或有足夠的數量,以讓氣體順利排出。當膨脹物料堵塞排氣口時,模內壓力會增大,在某些情況下物料會通過閉模法 蘭處向外溢出,結果除了弄臟法蘭外(導致生產必須中斷),同樣也造成模具的損壞。

    已完成的實驗表明,第一熔融階段的溫度必須盡可能的低,以保護有孔小珠開始軟化時的完整。在LogicaPRM30008C機器中 使用的最低溫度為215℃。除非有特殊的美觀要求,發泡板材表皮殼層厚度一般為2~3mm。為避免小球冒出,表皮殼層厚度可增加至3~4mm,且具有多個 加強凸筋的復雜形狀。發泡板越厚則第二階段熔融時間越長,因為密實的表皮殼層傳熱不良。必須采用較高的旋轉速度以降低每個有孔小珠與表皮殼層接觸的時間。 至于在設計階段,用“一次投料法”生產的結構泡沫板應是這樣一種板,空孔保留在板內部,確??諝饽軓哪晨琢鲃拥洁徑囊粋€孔,空氣也能容易排出。另一方 面,必須在模具上設計一定數量的排氣口,當物料發泡時能保證順利排氣。相反,在模塑過程中,對于形成表皮殼層的熔融溫度必須僅考慮只加入固體物料到模具中 這個過程來設置溫度(沒有發泡小珠)。通過設置溫度為200~230℃來減少模塑時間是不可取的。必須依據用所期望的表皮殼層厚度來確定第一階段的熔融時 間。在熔融階段已裝入模具用于制作表皮殼層的材料與發泡小球狀在一起時,在模具內的持續時間將增加10%,因為熱量要由發泡小球吸收。在此情況下,有必要 計算物料與發泡劑混合的理論量,要考慮沒有表皮殼層時型腔大小及理論發泡密度。最好的結果是第一批產品能夠用含較低發泡劑物料生產,大約含發泡小球 20%~25%。相對于理論用量,這個用量是不足的,但它能在物料發泡時觀察其發泡性能。最后,該產品能在緊鄰閉模法蘭的關鍵處切開以觀察其斷面結構。這 些關鍵處還有排氣口處、空氣大泡區域及泡孔撕裂區域。

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