作者：金塑機(jī)械 發(fā)布時(shí)間：2022-09-26 09:00:00 瀏覽次數(shù) :1
為改進(jìn)傳統(tǒng)“二次投料”滾塑工藝的突出局限性，Polivinil Rotomachinery 公司開發(fā)了“一次投料”滾塑新工藝，用來生產(chǎn)聚乙烯結(jié)構(gòu)泡沫塑料板。對此領(lǐng)域進(jìn)行研究的興趣在于能在板的兩壁之間填充一種可改進(jìn)板材各項(xiàng)性能的材料，這些性能主要有化學(xué)—物理性能（ 如隔熱性、比重、漂浮性等等 ）或機(jī)械性能（ 如抗振性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等）。除了能得到聚乙烯結(jié)構(gòu)泡沫塑料產(chǎn)品外，對其感興趣的另一原因就是考慮物料的回收使用。
傳統(tǒng)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(nèi)熔融就將模具從爐內(nèi)取出并加入發(fā)泡劑（ 如：一種預(yù)混在聚乙烯中的粉末狀助劑 ），并立即重新置入加熱爐內(nèi)完成整個(gè)成型周期（ 第二次熔融、冷卻等）。此工藝存在安全問題，因?yàn)閷Ω邷啬＞叩娜斯げ僮魇钩尚椭芷谘娱L，延長的時(shí)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(xiàn)象越嚴(yán)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(fā)泡劑的小球狀聚乙烯。粉狀聚乙烯的熔點(diǎn)比發(fā)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(fā)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(xù)循環(huán)流動并不斷受熱，然后形成了塑件的表皮殼層接著進(jìn)行發(fā)泡反應(yīng)。
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(jìn)，此時(shí)聚乙烯軟化形成球壁。由于發(fā)泡劑分解而產(chǎn)生內(nèi)壓，這個(gè)過程一直持續(xù)到內(nèi)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(fā)泡漲大， 充滿整個(gè)型腔，通過冷卻后聚乙烯凝固。理想的工藝結(jié)果是2種物料在模塑階段完全分離，對發(fā)泡材料的控制通過調(diào)節(jié)加工溫度、熔融與冷卻時(shí)間、旋轉(zhuǎn)速度及排氣口位置。更進(jìn)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(fā)泡劑分解產(chǎn)生壓力，小球顆粒均勻受熱軟化、發(fā)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(dá)到軟化點(diǎn)但還沒有發(fā)生膨脹，發(fā)泡劑只在殼層與小球接觸處分解（ 此處為后屈服點(diǎn) ），在塑件表面留下可見的痕跡。
發(fā)泡過程是一個(gè)連續(xù)過程，當(dāng)小球狀聚乙烯溫度高于模具內(nèi)發(fā)泡劑開始分解的溫度，模內(nèi)壓力不高有空間允許模內(nèi)物料發(fā)生膨脹，此時(shí)發(fā)泡開始發(fā)生，物料膨脹將模內(nèi)空氣從排氣口排出。與發(fā)泡過程相關(guān)的問題可能有發(fā)泡劑的泡壁的破裂、倒坍及泡的增大。過薄的發(fā)泡塑件對模具閉合法蘭有害且造成脫模困難。
發(fā)泡劑在排氣口附近產(chǎn)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(chǎn)品的機(jī)械堅(jiān)固性,從而形成具有大泡的區(qū)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(xù)時(shí)間，產(chǎn)生泡孔長大的危險(xiǎn)。由發(fā)泡劑對對泡孔泡壁施加的推力會引起泡孔的坍塌，結(jié)果導(dǎo)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(shí)間成正比，也與發(fā)泡板材的厚度成正比（高溫下在板材芯部獲得等溫的發(fā)泡劑分解反應(yīng)的加熱控制更加困難 ）。
為了避免所有這些情況的發(fā)生，必須盡可能增加冷卻速度，實(shí)踐證明僅此還不夠，還要減少第二熔融階段的持續(xù)時(shí)間。此膨脹過程可認(rèn)為是聚乙烯小球顆粒的宏觀長大運(yùn)動，小球從表皮殼層向壓力較低的區(qū)域（ 排氣口區(qū)域 ）長大，如果泡孔增長不均勻和（ 或）不正常，就會產(chǎn)生不受歡迎的大氣囊區(qū)，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(dǎo)致出現(xiàn)此種現(xiàn)象。聚乙烯小球分布不一致是指某些區(qū)域分配的小球數(shù)量不足，因此不能充滿模具型腔（ 即使完全發(fā)泡），所以旋轉(zhuǎn)必須做出調(diào)整。如果模內(nèi)存在妨礙泡沫增長運(yùn)動的障礙物，則發(fā)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(shí)間過短時(shí)更是如此。更有甚者，當(dāng)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(nèi)內(nèi)部壓力相當(dāng)而阻礙泡孔的進(jìn)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(shù)量，以讓氣體順利排出。當(dāng)膨脹物料堵塞排氣口時(shí)，模內(nèi)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(jié)果除了弄臟法蘭外（ 導(dǎo)致生產(chǎn)必須中斷 ），同樣也造成模具的損壞。
已完成的實(shí)驗(yàn)表明，第一熔融階段的溫度必須盡可能的低，以保護(hù)有孔小珠開始軟化時(shí)的完整。在Logica PRM 3000 8C機(jī)器中使用的較低溫度為215℃。除非有特殊的美觀要求，發(fā)泡板材表皮殼層厚度一般為2～3 mm。為避免小球冒出，表皮殼層厚度可增加至3～4 mm，且具有多個(gè)加強(qiáng)凸筋的復(fù)雜形狀。發(fā)泡板越厚則第二階段熔融時(shí)間越長，因?yàn)槊軐?shí)的表皮殼層傳熱不良。必須采用較高的旋轉(zhuǎn)速度以降低每個(gè)有孔小珠與表皮殼層接觸的時(shí)間。至于在設(shè)計(jì)階段，用“一次投料法”生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)泡沫板應(yīng)是這樣一種板，空孔保留在板內(nèi)部，確?？諝饽軓哪晨琢鲃拥洁徑囊粋€(gè)孔，空氣也能容易排出。另一方面，必須在模具上設(shè)計(jì)一定數(shù)量的排氣口，當(dāng)物料發(fā)泡時(shí)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(gè)過程來設(shè)置溫度（ 沒有發(fā)泡小珠）。通過設(shè)置溫度為200～230℃來減少模塑時(shí)間是不可取的。必須依據(jù)用所期望的表皮殼層厚度來確定第一階段的熔融時(shí)間。在熔融階段已裝入模具用于制作表皮殼層的材料與發(fā)泡小球狀在一起時(shí)，在模具內(nèi)的持續(xù)時(shí)間將增加10%，因?yàn)闊崃恳砂l(fā)泡小球吸收。在此情況下，有必要計(jì)算物料與發(fā)泡劑混合的理論量，要考慮沒有表皮殼層時(shí)型腔大小及理論發(fā)泡密度。較好的結(jié)果是第一批產(chǎn)品能夠用含較低發(fā)泡劑物料生產(chǎn)，大約含發(fā)泡小球20%～25%。相對于理論用量，這個(gè)用量是不足的，但它能在物料發(fā)泡時(shí)觀察其發(fā)泡性能。較后，該產(chǎn)品能在緊鄰閉模法蘭的關(guān)鍵處切開以觀察其斷面結(jié)構(gòu)。這些關(guān)鍵處還有排氣口處、空氣大泡區(qū)域及泡孔撕裂區(qū)域。
