摘要
广东省石油化工建设集团公司1.5 PVC发泡材料的成型方法 PVC发泡材料的成型方法【l8，19】多种多样，但主要有注射成型、挤出成型和模压成型。 1.5.1 注射成型
塑料注射发泡成型是发泡塑料制品的主要成型方法之一。它的成型工艺【20】及设备和不发泡塑料的注射成型很相似，但机理比较复杂，控制难度比较大。用注射成型法能一次性成型出形状复杂，表面具有精细花纹的泡沫塑料制品，大大简化了制造工序。注射成型的生产过程虽然是间歇式生产，但自动化程度高，可用计算机控制，对成型工艺的控制可以不依赖操作人员的经验，不仅产量高，而且产品的重复性好，质量比较有保证。
由于普通注塑机存在注射速度慢、背压小和模具缺少排气系统等缺陷，因此发泡注射成型一般需要专用的发泡注塑机。随着注塑发泡材料的发展，发泡注塑机的品种逐渐增多。注射发
泡成型机的品种虽多，但它们的基本成型原理和过程相似。
微孔塑料【21，22，23，24，25】均的注射成型过程虽然和普通泡沫塑料相似，但由于其泡孔尺寸非常小、泡孔密度非常大，因而对注射过程的各个阶段要求非常高。微孔注射成型技术(MucellTM)是Trexel Inc公司开发的一种新工艺。聚合物物料由料斗加入机筒，通过螺杆的剪切摩擦和加热器的加热使物料熔融为聚合物熔体。高压气瓶中的发泡剂(CO新奇小家电
2或N2)通过计量阀的控制以一定的流率注入机筒内的聚合物熔体中，然后通过螺杆头部的混合元件及静态混合器将气体一聚合物两相混合为气体一聚合物均相体系。随后，通过加热器快速加热，使温度快速升高，从而使气体在聚合物熔体中的溶解度急剧下降，诱导出极大的热力学不稳定性，气体从熔体中析出形成大量的微细气泡核。为了防止机筒内已形成的气泡核长大，机筒内必须保持高压。当型腔充满压缩空气后，螺杆前移，使含有大量微细气泡核的聚合物熔体注入型腔内。由压缩空气所提供的背压可以尽量减少气泡在充模过程中的膨胀。当充模过程结束后，型腔内压力的下降使气泡膨胀，同时模具的冷却作用使泡体固化定型。该技术可用于几乎所有的材料成型。 1.5.2 模压成型巴林银行
泡沫塑料模压成型是成型高发泡塑料制品的主要成型方法之一，广泛应用于日用品、包装和建筑等方面。泡沫塑料的模压成型工艺过程比较简单，比较容易控制，可分为一步法和两步法两类。一步法是指:将含有发泡剂的塑料直接放入模腔加热加压，进行发泡成型过程，一次性成型出发泡的塑料模压制品。二步法是指：将含有发泡剂的塑料经过预发泡处理，称之为预发泡塑料，然后放入模腔进行加热加压发泡成型过程。
中频变压器由于一步法模压成型操作方便、生产效率高，现在模压成型基本采用一步法成型。PVC泡沫塑料的一步法模压成型主要用于软质PVC泡沫塑料鞋底。虽然现在有被效率更高、质量更好的注塑法代替的趋势。但是、由于我国大量的中小型企业设备更新较快，聚氯乙烯泡沫塑料一步法模压成型仍得到相当多的应用，并得到不断的改进提高。
1.5.3 挤出成型
挤出成型属于连续性生产方法，所以具有很高的生产率，并且易于实现自动化。高速、高效的泡沫塑料挤出成型制品不仅应用日益广泛，而且价格上也占优势，成为发泡沫塑料成型加的主要方法之一。
PVC挤出发泡成型工艺【26】有自由发泡工艺、向内发泡工艺(又称celuka法)、受限自由发泡工艺和共挤出工艺。前三种工艺生产的成品都或多或少存在一些缺点，表层强度和光洁度都不高，其原因是芯层和表层的物料都是采用含有发泡剂的同一配方，通过控制冷却速度方法，使表层不发泡，效果不是太好。而共挤出工艺采用两台挤出机共挤，表层挤出为PVC树脂，芯层采用低发泡配方，这样生产出来的制品表面具有PVC的强度和光洁度，又可减少物料的用量和原料成本，使这种工艺更具有竞争力。
PVC微泡塑料克服了普通PVC泡沫塑料力学性能劣化的缺点，又能保持泡沫塑料的优点。由此，PVC微泡成型方法得到了不断发展。第一代微孔塑料的连续挤出工艺及设备是由CB.Park等人于1995年开发出来。随后Trexel公司经过十年的努力，开发出比较完善的微孔塑料连续挤出成型设备及工艺。聚合物粒料或粉料从料斗口进入单螺杆挤出机进行塑化，将发泡剂(CO2或N2)从单螺杆挤出机熔融段中部注入，通过混合和扩散使其溶解得到聚合物熔体一气体均相体系，然后通过改变体系的压力或温度使其在特殊机头内成核、膨胀、冷却固化成型。
瞿金平将电磁振动力场引入到微孔发泡过程为PVC微孔塑料连续挤出成型提供了新的思路
和新的研究方向，研究发现:振动力场可以加强聚合物和气体的混合，可以降低泡孔尺寸、提高泡孔密度、改善制品性能。
1.6 PVC低发泡挤出成型工艺原理
硬质聚氯乙烯(PVC)低发泡挤出制品主要采用化学发泡剂生产。聚合物熔体挤出口模前，发泡剂及其分解气体以溶于熔体的形态存在：挤出口模后，熔体压力下降，温度降低，使溶入熔体的气体处于过饱和状态，发生相分离，形成大量微泡孔而发泡。
根据上述机理，共有四种不同的低发泡挤出成型工艺一自由发泡工艺、向内发泡工艺(又称Celuka法)，受限自由发泡工艺和共挤出工艺【27，28】。
1.6.1 自由发泡((free-foaming)
它是把含有发泡剂的配合混料，经螺杆塑化后从口模挤出，挤出物自由发泡膨胀，而后经冷却、定型获得制品，如图，泡孔均布在制品整个横截面内。这种方法的优点是工艺简便，适合于生产厚度为2~6mm、几何形状简单、表面无光泽的制品。苯磺唑酮
图1自由发泡法示意图a一口模;b一真空冷却定型模
fig.l-1 Sketeh of free一foaming on PVC foamed sheets
1.6.2 向内发泡(inward-foaming)或塞卢卡法(Celuka)
它是采用一个特殊的、内有型芯的口模，使塑化的料束分流。挤出物离开口模后直接进入定型模，并立即在制品表面强制冷却形成皮层，以控制制品表面不发泡，如下图，此发泡过程发生在挤出物芯部。利用向内发泡工艺可以获得表面坚硬的发泡制品，通过控制冷却强度，可生产皮层厚度在0.1～10mm，壁厚大于6mm的制品。用这种方法生产的形状复杂
的型材具有密度低硬度高和表面光滑的特点。
1.6.3 受限自由发泡
它是结合前两种发泡工艺的优点而发展起来的新工艺，如下图。含气熔体从口模挤出后先自由发泡(与自由发泡工艺相同)，而后，膨胀的熔体很快被导入尺寸与口模相近的定型模
中(与向内发泡工艺相同)，强制冷却定型。这一过程既允许熔体自由发泡，又限制泡孔无约束地自由涨大。限制发泡的结果使制品不发泡皮层厚度加大，芯部泡孔尺寸减小，泡孔结构均匀细密，制品表面质量优良，力学性能提高。
1.6.4 共挤出工艺(co--extrusion)
它是采用两台挤出机分别挤出不发泡表层和发泡芯层的物料，经共挤出成型。可根据需要
调整两层物料的品种和配方，使制品达到标准所要求的密度和尺寸。共挤出工艺[29，301的优点是结皮层和发泡倍率容易控制，制品的外观和内在质量都较前三种方法要高。
训练日剧情1.7 PVC发泡材料的成型机理
PVC发泡材料成型机理lall同其他泡沫材料一样，也要经过三个阶段，即形成气泡核、气泡的膨胀和泡体的固化定型。即在发泡成型过程中，首先应在聚合物熔体或液体中形成大量
均匀细密的气泡核，然后使气泡核膨胀到所要求的程度，最后，通过固化定型将泡体结构固定，并在固化过程中尽量使气泡不发生破裂和塌陷，最终得到泡沫塑料成品。
1.7.1 气泡核的形成过程
所谓气泡核是指高聚物泡体中的大量原始微泡，即气体在高聚物中最初以气相聚集的地方。对不同的高聚物，其聚集的过程也不同，根据形成机理把发泡成核过程归纳为以下三种类型。
第一，气液相混合直接形成气泡核。此类气泡核的形成过程是通过气液相直接混合而成。气体和树脂溶液在经过充分混合后，除部分气体溶解入树脂溶液，其余部分气体以气相分散聚集在液体中即形成气泡核。热固性泡沫塑料大多采用此法进行发泡成型过程。
第二，利用高聚物分子中的自由体积为成核点。Fox和Rory认为高聚物分子中存在自由体积，不同的高聚物具有不同的自由体积。将发泡剂(物理发泡剂)压送入高聚物的自由体积中，再通过升温降压的方法，使自由体积中的发泡剂气化膨胀形成气泡核。聚苯乙烯(Ps)常采用此法制成EPS，EPS是PS高发泡模制品的原材料。此外，八十年代中期出现的微孔塑料也是采用此类成核机理形成气泡核的
第三，利用高聚物熔体中的低势能点为气泡成核点。R.H.Hansen，W.M.Martin，C.J.Benning等学者提出热点成核理论，其要点是在塑料熔体中必须同时存在大量均布的热点和过饱和气体，才能在熔体中形成大量气泡核。目前在发泡成型中常采用的成核方法是加入成核剂，此类成核机理与热点成核机理实质是一样的。热点能成核，是因为聚合物分子中热点处的势能低，因此不稳定的过饱和气体容易由此处析出，而加成核剂是改变了成核剂与聚合物熔体界面间的能量，使过饱和气体容易由此离析而形成气泡核。总的讲，在聚合物熔体中要形成大量气泡核必须有两个条件:一个是足够量的过饱和气体，另一个是在熔体中存在大量的低势能点。熔体中的低势能点是可以通过各种途径来得到的，而常用的是加入成核剂。
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