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1、聚乙烯泡沫挤出法成型方法常压交联发泡化学发泡直接挤出发袍的过程的三个步骤聚乙烯泡沫塑料的成型方法有挤出、 注射、 模压、 可发性或发沧殊桃熔结或粘结、 旋转模塑、溶沥和定向法等。 其中挤出法又有化学发池和物理发泡之分。 挤出化学发袍又有直接挤出发泡和挤出后常压加热发泡之分。 注射法有高压法和低压法之分。 模庆法则可分为一步法和二步法。除了上述各种成型方法之外， 交联， 是聚乙烯泡沫塑料成型中的一个重要方面， 因而在聚乙烯的发泡中，又行交联发泡和无交联发泡之分。聚乙烯的交联方法有化学交联剂交联和射线辐射交联两种。两种方法制成的制而，理化性能无实质性差别。 用化学交联剂文联， 就是把有机过氧化物加
2、入配料中， 加热到树脂熔点以上的高温， 使之分解，引起树脂交联。这种方法不仅适用于挤出法的连续生产法， 也适用于模压法这样的间歇生产法， 因而应用颇广。 但交联剂反应残渣易使制品变色， 并有气味。用射线辐射交联，就是用丙种射线或电子射线辐射聚乙烯，使之交联。交服温度范围较宽，它是辐射化学在工业应用中的一个重要方面。 这种方法需要大量的设备投资， 但围耗电量比化学交联法少， 又不需用交联剂，故如生产量大， 经济价值不亚于化学交联法。聚乙烯经过一定剂量的射线辐射可以迅速交联、 从而简化了总的发泡过程。 不过， 辐射交联所能生产的泡沫塑料厚度有限。溶沥法和定向法，目前应用较少，不在这里介绍。在这一章
3、里我们主要叙述其它的各种成型方法，包括交联和无交联的。挤出后常压交联发泡用化学发泡剂挤出后常压交联发泡的过程，就是把化学发泡剂、化学交联剂 (分解温度低于发泡剂的 )和树脂起混炼，挤出成型，然后加热，先使交联剂分解，树脂交联。接着使发泡剂分解放气制戊泡沫塑料。制取发泡 40 倍的泡沫塑料， 如用偶氮二甲酞胺为发泡剂，在 100 份重量的聚乙烯中通常约需加入 20 份。 如此大量的固体粒子， 与树脂混炼均匀成型， 而且要掌握好加工温度，不使发泡剂分解， 这是一道技术要求较高的工序。 为了使发泡剂分散均匀， 可以在树脂表面涂上白油、 松节油、 环氧丙烷或环氧乙烷，让发泡剂粘在其上，或庄粒状树脂中混
4、入少量软化温度较高的粉状树脂。在沮炼和成型过程中，还必须防止交联剂分解，为此，加工条件更为严格。一般用过氧化二异丙苯为交联剂时，以 135 143。 c 挤出为宣，不会发生交联；用 2， 5二甲基 2，5二特丁基过氧化己烷为交联剂时， 以 148 一 150 摄氏度挤出为宜； 用 2,5二甲基 2， 5二待丁基过氧化己炔时，以 157 一 160 摄氏度为宜。此外，亦有用有机溶剂使树脂溶胀，以降低挤出温度的办法，防止交联剂分解。对经过温炼和成型的材料进行加热的方法有二； 一种是以一定的温度加热适当时间， 使交联剂分解 (发泡剂不开始分解 )，树脂交联，然后升高温度，使发油剂分解，这种方法称为两
5、段加热法， 另一种是一段加热法， 即一次从空温升到发抱剂分解温度以上的温度。 在一段加热法中。 一部分交联剂比发袍剂先分解，此原理不变， 但交联剂量必须略多，交联度因此提高，从而泡沫塑料的耐热性和强度提高。无论是哪种加热方法，为使交联剂分解，使树脂交联，都必须把树脂加热到熔点以上。这里存在着这样的情况， 即在混炼和成型过程中必须防止交联剂分解， 而在成型后加热使之交联时，交联剂最好迅速分解，加工时，必须满足这两方面的要求。此外，还要注意，如所用交联剂的分解温度高， 树脂就会长时间处于熔融粘度低下的状态， 产生因流动而变形以及粘若干载带等问题。 解决粘着问题的方法有： 采用无粘者性的聚凹氟乙烯、
6、 金属或其它材料的载带；使用硅油、聚四氟乙烯乳液、云母粉一类的防粘材料；盐浴漂浮；对材料表面先初步高温加热，先使表面交联；以及空气飘浮等。常压交联发泡亦有不用化学交联剂， 而用射线辐射交联的。 此时， 聚乙烯和发泡剂以低于发泡剂分解温度的温度混炼， 用挤出机以同样的温度挤成薄膜或片材， 接着以剂量 o 1 20 兆拉德的射线辐射，使之交联， 再加热到发泡剂的分解温度之上，使发泡剂分解放气，制成泡沫塑料。如在加热情况下辐射交联，交联效率可以提高。除此之外，亦有的在含氧的气体中进行辐射交联， 然后在减压条件下加热发泡。用射线辐射交联， 除可以在高温或较低温度中进行外， 不需用载带， 在剂量适当的情
7、况下，交联时间短。还有一种是化学交联剂交联和射线辐射文联相结合的方法， 就是把含化学发泡剂和化学交联剂的已成型的可发性材料， 用电子射线辐射， 使之稍梢交联。 然后加热使交联剂和发泡捌分解。 这种方法， 可解决用化学交联剂交联的材科粘着于载带的问题， 亦可弥补射线交联法之个足，能制取较厚的泡沫理料。以下就用化学交联剂的和用射线辐射交联的工艺各举一例。1用化学交联剂交联的 日本古河电工之一例：高压聚乙烯 (熔融指数 1)loo 份、过氧化二异丙苯 o 5 份、偶氮二甲酰胺 10 份，在辊简上混炼均匀， 然后加工成厚 3 毫米、宽400 毫米的可发性片材。加工温度为 120。 G。片材由多孔金属载
8、带托住 (见图 3 4)，连续送入加热炉中。在加热炉中，先以 200 摄氏度加热 5 分钟，后以 230 摄氏度加热 3 分钟。热源为红外线。 载带为每平方匣米 8 目的不锈钢丝网。网孔大小必须适当； 若网孔过小，则传热不良； 过大， 片材就会再现出网纹。 片材在加热炉内先表面交联， 然后整体交联和发泡。泡沫片容重 o 05 克厘米。 ，孔细，表皮牢固。2用射线辐射交联的 日本东丽公司之一例： 聚乙烯和相当于聚乙烯重量 10的偶氮二甲偶胺混炼均匀后，挤成 3 毫米厚、 10 厘米宽的可发性片材，用电子射线辐射之。辐射仅在空气中以室混进行，剂量为 l 10 兆拉德。经过交联的可发性片材然后从一端
9、喂入长70 厘米、深 5 厘米的浴槽。槽中是 53 份 (以重量计，下同 )硝酸钾、 7 份硝酸钠和 30 份亚硝酸钠的熔融混合物，温度 240 摄氏度。浴槽上方约 20 厘米处有一盖，盖上装有若干红外线加热器，每个输出量 1 千瓦，从上方给漂浮于液浴上的片材上表面加热。发泡剂因热分解，片材发泡， 宽和厚均发大两倍， 容重 o 05 克立方厘米。接着以大约三倍于喂人速度之速度， 从浴槽的另一端引出。 卷取辊在约摄氏度的水格中运转， 溶解和除去沾在泡沫什反面的盐混合物。.常压交联发泡的设备包括温炼机、挤出机、交联装置、 加热发池装置、 牵引装置等， 其中加热发泡装置是常压交联发泡中最为特殊的设备
10、。图 3 3 是可发性片材加热发抱为泡沫片的过程的示意图。图小 a、 b 分别代表发池前和发泡后的片材宽度， c 代表从片材开始发泡到发泡终了之间的距离。 理想的情况是， 材抖应向三度空间等距离膨胀，片材的牵引速度应为挤山速度的 b a 倍。为此，必须具有在挤出速度不变的情况下，能与发泡倍率相适应的、牵引速度可变的装置。而且，由于片材在从 B 到 C 的发池过程中，不只是纵问膨胀， 横向也膨胀， 膨胀速度又因位置而变异， 因而这种装置必须能适应这种复杂的变化。以下列示能满足这些基本要求的一些代表性装置。直接挤出发袍的过程的三个步骤1用发泡剂涂覆树脂颗粒；2把涂过发泡剂的粒子喂入挤出机；3在小心
11、控制的条件下挤成所需的形状。调节挤出机料筒的温度，使向前推进的物科的温度逐步升到或超过发泡剂的分解温度。发泡剂在机头内或接近机头的地方分解， 放出的气体均匀分布于熔融的物料之中。 物料从机头涌出时立即发泡。 日本人造纸公司用此法生产容至 o 32 一 o 48 克立方厘米的聚乙烯泡沫薄膜和片材。成卷的薄膜宽 1 米，厚 o 1 一 l 毫米。直接挤出发泡，可用一般加工不发泡聚乙烯的挤出机挤出。其螺杆的均化段耍长一些，长径比一殷在 20 一 28 之间，压缩比 2 2 5 之间， 帜必须配备有特殊的专用机头。 现举法围尤琴何尔曼 (Ugine Kuhlmann) 公司的赛尔卡 (Celka)法为
12、例，该抓头为环形机头。 芯轴安排在机头内。 是三个间隔 120 度的支架，固定在芯轴上。靠机头出口的是定型器，由一管状套筒构成其内璧光滑， 横截面与机头相同。定型器有一双层壁，构成夹套，上有出入通道，控制温度的液流可在夹套中循环。牵引履带由出普通传动设备带动， 把成型的材料从定型器拉出。 定型器与一冷却槽连接，材料从槽中通过。用一台直径 40 毫米的单螺杆挤出机， 长径比 20，压缩比 2 5， 机头前面装有每平方厘米 60 目的筛板；环形机头内径 31 8 毫米；芯轴外径 27。 2 毫米；定型器长 250 毫米。将低压聚乙烯 loo 份、凡士林油 o 1 份、碳酸氢钠 5 份等在离速混合器
13、小混合 3 分钟，然后加入挤出机中。挤出机料简温度从料斗到前端分别为 135 摄氏度、 150 摄氏度、 155 摄氏度、 180 摄氏度， 机头温度 135 摄氏度，模具温度 130 摄氏度。螟杆不冷却。料筒也不冷却。定型器用 45 摄氏度温水缓慢连续冷却。物料出螺杆递送，经过机头， 压入芯轴和该机头内璧之间的空隙。 在机头出口处发油膨胀的物料， 在定型器中通过。定型器温度保持低下挤出的物料的冷凝温度，这样，发泡的物料与定理跺内研接触时，便在表面形成一硬质皮层。物料在发池剂作用下向内膨胀， 充满由芯轴造成的物科中央的腔穴。 在定型器的出口处，得泡沫塑料圆棒芯部是发池的，外表有平滑光洁的皮层直
14、径 32 毫米， 容重 o 55 克立方厘米。在加工时，还可以通过调节履带的牵引速度，来调整产品内芯空隙的大小。一、化学发泡（一）直接挤出发泡直接挤出发泡的过程基本上分以下三步；1用发泡剂涂覆树脂颗粒；2把涂过发泡剂的粒子喂人挤出机；3在小心控制的条件下挤成所需的形状。调书挤出机料筒的温度，使向前推进的物料的温度逐步升到或超过发泡剂的分解温度。发泡剂在机头内或接近机头的地方分解， 放出的气体均匀分布于熔融的物料之中。 物料从机头涌出时立即发泡。 日本人造纸公司用此法生产容重 o 32 一 o 48 克立方厘米的聚乙烯泡沫薄膜和片材。成卷的薄膜宽 1 米，厚 o 1 一 l 毫米。直接挤出发泡，
15、可用一般加工不发泡聚乙烯的挤出机挤出。其螺杆的均化段要长一些，长径比一般在 20 一 28 之间，压缩比 2 2 5 之间， 但必须配备有特殊的专用机头。 现举法围尤琴何尔曼 (ugine kuhlmann) 公司的赛尔卡 (celka)法为例，图 3 I 是这种专用机头的总装图，图 3 2 是图 3 1 机头的纵截面团。该机头为环形机头。芯轴 (5) 安排在机头内。 ( 6)是三个间隔 120 度的支架，固定在芯轴上。靠机头出口的是定型器 (7)，由一管状套筒构成其内壁 (8)光滑，横裁面与机头 (4)相同。定型器 (7)有一双层壁，构成夹套 (9)，上有出图 3-1 机头总装图1-挤出机
16、2-机身 3-螺杆 4-机 头 5-芯轴 6-支7-定型器 8-内壁 9-夹套 10、 11-出入通道12- 树 脂 13- 硬 质 皮 层 14- 空 隙 15- 成 型 的 材 料15a-蜂窝结构 15b-空芯区 16-牵引履带 17-冷却槽图 3-2 机头纵截面图图 3-2II-II 线横截面图 图 3-2III-III 线横截面图入通道 (10)和 (11)，控制温度的液流可在夹套中循环。牵引履带 (16)由普通传动设备带动，把成型的材料 (15)从定型器 (7)拉出。定型器 (7)与一冷却槽 (17)连接，材料 15)从槽中通过。用一台直径 40 毫米的单螺杆挤出机， 长径比 20，压缩比 2 5， 机头前面装有每平方厘米 60 目的筛板；环形机头内径 31 8 毫米；芯轴外径 27。 2 毫米；定型器长 250 毫米。将低压聚乙烯 loo 份、凡士林汕 o 1 份、碳酸氢钠 5 份等在高速混合器小混合 3 分钟，然后加
