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滚塑发泡成型技术

时间:2018-04-03 16:11:12   tags:

连续滚塑发泡成型一般分为两步法、多步法和—步法。

  1、两步法

  两步法滚塑发泡成型技术是在间歇滚塑发泡成型的基础上发展起来的。大部分的两步法成型工艺是在滚塑模具内放置一个预先装入发泡树脂粉末的投入箱。当模具内的非发泡树脂粉末开始熔融覆盖住模具内壁后,打开投入箱,释放出发泡树脂粉末,就能在致密的非发泡层上形成发泡内芯了。操作者也可以利用高熔点的热塑性塑料制成投入袋,在投入袋中预先装入发泡树脂粉末,当模具内的温度达到热塑性塑料袋的熔融温度时,投入袋熔融破裂,释放出树脂粉末。

  两步法虽然不用中断加工,但是如何准确地打开投入箱或如何准确地控制温度使得投入袋完全破裂、充分释放非发泡树脂是该方法的难点所在。同时,加工制造投入箱或投人袋无疑会增加加工成本,并且对设备的控制系统提出了较高的要求。

  2、多步法

  多步法一般是用于生产多层制品,其工作原理和两步法类似。如果在发泡内壁上还有一层非发泡层,则使用第二个投入箱或多个热塑性投入袋,在已经形成的发泡内芯层表面释放非发泡树脂,形成非发泡层。

  两步法和多步法仍然存在设备复杂、需要对旧有的滚塑设备进行大量改造、工艺条件控制困难等问题。为了能够最大限度地利用原有的滚塑设备,人们开发出了一步法滚塑发泡成型技术。

  3、一步法

  一步法滚塑发泡成型基本上能够直接使用传统的滚塑成型设备,无需进行额外的设备改造,生产工艺相对简单。和传统的滚塑设备相比,一步法滚塑发泡设备无需进行大型改造,但对其加热、冷却等温度控制系统则提出了更高的要求。要求温度控制精确、热传导效率高等。目前,由于一步法滚塑发泡成型技术在设备、工艺和制品质量等方面具有明显优势,近年来发展迅速,将会成为今后最重要、最具有发展应用前景的滚塑发泡成型技术。

  为了获得致密的非发泡外壳和发泡内芯,目前一步法滚塑发泡主要是利用发泡树脂和非发泡树脂的密度不同、热容不同、颗粒尺寸不同的特点进行制品加工生产。目前主要有3种工艺路线及成型方法:

  ●利用非发泡树脂粉末和发泡树脂粉末密度不同的特性获得非发泡外壳和发泡内芯。 该方法所选用的非发泡树脂的密度比发泡树脂的大,在加料的时候同时加入这两种树脂。模具旋转送入加热炉后,由于树脂的密度不同,在离心力的作用下密度较大的非发泡树脂离模腔内壁最近,最先受热开始熔融,形成非发泡层。然后在非发泡层的内壁上发泡树脂开始熔融,发泡剂释放气体,形成发泡层。但是,如果非发泡树脂和发泡树脂的密度差别不大的话,发泡层和非发泡层之间的区别就不是十分明显。目前常用的几种热塑性塑料的密度相差不是太大,因此要获得足够的离心力,模具必须高速旋转。但在滚塑成型工艺中,模具的旋转速度一般较低,以保证树脂粉末能够很好地覆盖住模具的内表面,得到外形合格的制品。

  ●利用非发泡树脂粉末和发泡树脂粉末热容不同的特性获得非发泡外壳和发泡内芯。

  该方法所选用的非发泡树脂的热容比发泡树脂粉末的热容小,在加料的时候同时加入这两种树脂。模具送入加热炉后,由于非发泡树脂的热容较小,首先开始熔融,粘附在模具的内壁上。与此同时,发泡树脂的热容较大,在非发泡树脂开始熔融的时候,发泡树脂还是颗粒状,随着模具的旋转而运动,逐渐聚集在模具的中间,随着模具温度不断升高,发泡树脂开始熔融,发泡剂开始分解释放气体,这样就在非发泡层的内壁上形成了发泡层。但是这种方法对加工条件和温度控制系统要求较高。

  ●利用非发泡树脂粉末和发泡树脂粉末颗粒尺寸不同的特性获得非发泡外壳和发泡内芯。该方法所选用的非发泡树脂的尺寸明显比发泡树脂的尺寸小。发泡树脂预先和发泡剂混合均匀,制备成较大的颗粒。加料的时候同时加入这两种树脂。模具被送人加热炉后,由于非发泡树脂的尺寸较小,离加热炉壁较近,最先受热开始熔融,形成非发泡层。然后在非发泡层的内壁上发泡树脂开始熔融,发泡剂释放气体,形成发泡层。

  目前,滚塑发泡成型的一个重要研究方面就是发泡树脂的研究开发,要求所选用的聚合物树脂有一定的熔体弹性,必须能够抵抗气泡内气体压力。如果熔体弹性太小,气泡就会破裂。并且,在树脂研磨成粉末前就要将发泡剂和树脂混好,以保证发泡剂粉末能够均匀分散在聚合物粉末中。现在,大多是将树脂密度、热容、树脂尺寸及化学发泡剂等因素相结合,开发出适用于滚塑发泡成型的发泡树脂原料。

  理论上,任何类型的热塑性塑料都可用于滚塑发泡成型,但由于其工艺的特殊性,选择原料时有一些特殊的要求。首先,由于是无压成型,滚塑发泡原料必须具有良好的流动性,使之能够像液体一样平稳地流人模腔的各个角落,获得壁厚均匀的制品。其次,由于滚塑发泡成型的周期较长,原料需承受较高的温度,因此它的热稳定性要好。最后,为了能够抵抗气泡内的气体压力,塑料原料要求有一定的熔体弹性。如果熔体弹性过小,气泡就会破裂,影响气泡质量.

  冲击强度或韧性在选择材料时是一个非常重要的考虑因素,也是对滚塑发泡制品的主要要求。线性低密度聚乙烯能满足这一要求,因而被广泛用于滚塑发泡工艺。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)及尼龙、ABS、乙烯-三氟乙烯共聚物(ECTFE)等也用于特殊应用领域。具有开发前景的原料还包括聚苯醚(PPO)、ABS-聚碳酸酯合金、PEEK、PPS和玻璃纤维增强尼龙等。近年来,茂金属催化剂合成聚乙烯为滚塑发泡提供了优良聚乙烯原料。

  —般来说,发泡剂有物理发泡剂和化学发泡剂。但是,由于滚塑发泡成型基本上是无压成型,不采用物理发泡剂。因为使用物理发泡剂就要提高模具内的压力,这将大大提高设备成本,因此在滚塑发泡成型中一般使用化学发泡剂。化学发泡剂在特定的温度范围内开始分解产生气体。使用化学发泡剂需要注意的是发泡剂的分解温度范围必须高于聚合物熔融温度。如果发泡剂已经开始分解而聚合物熔体的熔融阶段才刚刚开始,气体就很容易溢出,不能在熔体内形成气泡。除了发泡剂的分解温度以外,还要注意发泡剂的分解串、产生或吸收能量的能力、气体产量。因为最终的发泡结构都和这些因素有关,选择合适的发泡剂是聚合物发泡成型的关键,目前通常使用的发泡剂有CelogenOT、AZ。

  除了发泡剂以外,还需要考虑其他的各种助剂。需要注意的是某些着色剂,尤其是碳黑或氧化铁颜料。这些助剂可能会吸收发泡剂所产生的气体,或者会和化学发泡剂发生反应,降低发泡剂的效率,有时会带来严重的后果。


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