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塑料泡沫产品工艺(二)
- 2021-09-06-

在发泡剂的性能及其对聚合物流变性能的影响明确后.挤出机更像是一台物理“反应器”,将聚合物与发泡剂在一定的压力和温度下均化。压力在出口处释放时,就形成了泡孔结构。在过去二十年间每一个单元操作如熔融、混合、冷却和发泡都有了显著的改进:

    

树脂合成技术也有了提高。催化剂科学已经深入了解了发泡的形态设计,满足发泡需要。支化聚合物在径问膨胀控制上显示出优异的弹性,而弹性在挤出发泡中至关重要。 射成型设计用于不规则形状的塑料产品的生产。尽管性质上看其与批处理发泡工艺类似(充模、定型、开模),但采用复杂的模具分布设计,增加注射吨位,可同时填充多个模具,因此产量不低于连续挤出。模内填充发泡为约束性发泡,发泡受到模具的约束,表面结构受模具温度的控制。注射发泡对于制品减重,尤其是对昂贵材料极具吸引力。


20世纪60年代以来,设计和工艺再次携手将新型、结构和形状各异、令人惊奇的产品推向市场。在Trexel公司将二氧化碳作为超临界发泡剂推出时,其缩短成型周期这一优点立即被人们所认识,并用来提高产品质量和生产率。


如前所述,对于气体/熔体体系来说,只要在高压和高温下将发泡剂加入聚合物颗粒中,然后在其熔融温度以下完成发泡,就可以在较低温度下产生较高的溶艉度,节省能量。因此,PS可用戊烷饱和,在模具内发泡成各种形状的产品,如杯子、蛤壳和盘子等。尽管有可能用同样的方法制备热成型PS泡沫片材,但早期的经济似乎更偏好于挤出片材。然而,随着能源费用持续增加,模塑珠粒料工艺在很多应用中都获得了认可。


挤出过程中不但要输入能量,而且还要将多余的能量去除,此外热量分布和剪切历史对产品性能也有影响。热量分布不均匀不但会降低熔体强度,直接缩小发泡温度窗口,而且还会使产品性能分布差,而这是由最弱点决定的。


人们将加工区右移,开发出了另外一种令人感关趣的技术——交联发泡,很明显,发泡温度越高,所要求的熔体强度越大。挤出发泡一般用压力和温度来表征发泡工艺。对于挥发性无机发泡剂来说,加足了发泡剂也不太可能充分发泡(如发泡20倍),必须提高熔体的强度来维持无机发泡剂的挥发性发泡。然而,当熔体强度随着结晶度的提高和/或额外的化学键接而提高时,加工过程相应热量的产生和快速的结晶动力学会将加工范围缩小到近乎无。所以就开发出了一种无剪切的发泡工艺,即在发泡之前将树脂交联,


将化学发泡剂和交联剂配混到聚烯烃中,通过二阶烘箱首先将交联反应激活,然后进行化学发泡,得到交联的泡沫塑料。常用的聚乙烯交联发泡工艺,交联泡沫塑料的细密泡孔结构、弹性和热强度都相当独特,成了独立的品牌技术。

    

泡沫塑料的成核是一个非常复杂、由热动力学驱动、但由动力学控制的现象。在结晶过程中成核时,在极短的时间内产生了两组相转变:液体一气体和熔体固体。这种互相依赖的发泡过程在某些方面仍然很神秘。然而,过去10年来,热塑性泡沫塑料成核的研究人员一直在致力于工艺设计、加工条件和发泡设计之间关系的研究.最近,一种更先进的技术——超临界流体(SCF)发泡剂技术L-i3J在挤出发泡过程中利用了挥发性无机发泡剂。尽管该技术还没有完全开发成功,但发泡阶段的相分离控制技术可能使其获得巨大成功,将聚合物泡沫用于高科技领域。


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