《塑料特殊成型技术》课件-35 射出发泡成型法

EVA发泡材料射出发泡成型法（1）——工艺简介射出发泡成型射出发泡成型法，也称为注射发泡方法，是一次性成型方法，其自动化程度高、生产效率高、制品质量好，适用于生产形状复杂、尺寸要求较严格的泡沫塑料制品。通常使用射出发泡成型法生产EVA发泡鞋底。射出发泡成型过程将物料及发泡剂加入注射机料斗内，通过螺杆的旋转及外部加热作用，使其受热熔化至流动状态。在连续的高压下，熔融塑料被压缩并向前移动，通过喷嘴射出，注入一个温度较低的闭合模具中，充满模具的物料经冷却硬化，即可保持模具型腔所赋予的型样，开启模具即得到制品。射出发泡成型优点注塑发泡要求有专用EVA注塑发泡设备、模具作保证，投资较大，但其产品性能较好，边角料少。从经济效益、模具设计等多角度来考虑，将大幅降低制造成本、产品设计更多样及功能化，将大量取代模压发泡成型技术。体系中温度及压力对材料发泡加工的影响类似模压成型，应提高注射压力，即提高注射速度。较理想的塑化温度为190℃，模具温度50-60℃，注射速度为1-3s。射出发泡成型工艺原则上可以分为五个工艺步骤1）塑化和计量2）注射3）在模具内发泡4）冷却5）脱模射出发泡成型工艺1）塑化和计量大多数在装入料斗前已经加有发泡剂的EVA塑料粒在挤出机中塑化，并将熔融物料输送到储料缸中，通过柱塞加压得到熔体压力要高于发泡剂气体的发泡压力。从而可阻止熔体在挤出机和储料缸中发泡。采用闭锁式喷嘴可防止含发泡剂的熔体溢流。2）注射经计量给定体积后，熔体即可注入模具。首先对注射柱塞进行加压，然后打开闭锁式喷嘴，计量的物料一般要在尽可能短的时间内注入型腔。3）在模具内发泡物料在模具中经过加热加压进行发泡，一般模具的温度高于或者等于发泡剂（一般为有机化学发泡剂）的发泡温度和交联剂的分解温度。4）在模具内冷却冷却模具使热塑性物料中的热量散出，由于塑料制品表面和芯部的温度梯度，以及芯部中发泡气体的压力共同作用而形成致密表皮。5）脱模一旦注射制品的外表皮能承受发泡芯部的压力时即可脱模。脱模后的制品可再进行水冷，以便显著地节省冷却时间，尤其对于厚壁制品更是如此。EVA发泡材料射出发泡成型法（2）——原材料和发泡剂原材料凡普通的注射方法能加工的热塑性塑料均可采用本方法进行发泡。聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、改性聚苯醚、聚碳酸酯、聚酰胺、热塑性聚酯等均可以用做原材料。发泡剂广泛采用的是化学发泡剂。这些发泡剂是以偶氮二甲酰胺AC或者其他化学物为基础而组成的，它们在一定温度下分解放出气体。发泡剂的基本形式可用粉料，但也可用含发泡剂的母料，或者糊状发泡剂等。发泡剂用量，在大多数情况下，按照纯发泡剂进行计算，加入重量为0，3~0.7%。发泡剂在采用化学发泡剂时有如下几种情况：1）可从原料厂购买加工好的热塑性塑料，其中发泡剂以粉料混入原料中或发泡剂已在颗粒料中2）可由加工者自行将粉状发泡剂用一个运转速度缓慢的混料器混入所需量发泡剂在采用化学发泡剂时有如下几种情况：3）粉状发泡剂可以直接在机器上利用通用计量设备掺混到热塑性塑料中去。4）发泡剂以母料形式利用计量设备掺入5）用糊状发泡剂在螺杆前直接配量。发泡剂采用物理发泡剂有下列几种可能方式：1）从原料厂购买已加有物理发泡剂的颗粒料2）利用安装在机器上的物理发泡剂注入设备，使发泡剂注入到熔体中，例如氮气可以作为发泡剂。EVA发泡材料射出发泡成型法（3）——充模发泡机理射出发泡成型——充模发泡机理发泡注射成型中气泡的增长和稳定主要在充模过程中体现。1）充模开始时，熔体从浇口进入模具，由于外部压力/熔体压力的突然降低，熔体所受压力下降，熔体中的气体处于过饱和状态，促进发泡剂的分解，形成大量气泡核，成核的气泡突然膨胀。射出发泡成型——充模发泡机理2）随着气泡的增长，气泡内部压力和外界压力逐渐趋于平衡，直至充模结束。3）充模结束后，熔体中的气体从过饱和状态变成不饱和状态，这时候增长过程变得非常缓慢，直到最后停止增长。射出发泡成型——充模发泡机理EVA发泡材料射出发泡成型法（4）——注射料的准备工艺注射料的准备工艺——领料根据设计好的配方，进行领料，物料主要包括EVA主料、改性剂、助剂等等。领出的药品需先进先出且需放在干燥处不可放在地板或湿润的地方。注射料的准备工艺——密炼机塑炼将配好的物料，经过两个滚轮转动与仓壁挤压的作用使胶料达到充分的混合。注射料的准备工艺——开炼机塑炼预热温度设定为70度。第一段混炼时间为9-10分，温度达100-105摄氏度时加入发泡剂、交联剂。第二段混炼时间为3-4分，温度达105-115摄氏度，方可卸料。更换材质或颜色时把机台清理干净。注射料的准备工艺——出片机出片出料机的辊筒温度设定60-65度，实测不超过75度。出片厚度为1-1.5mm。料片长度80cm，宽40cm。料片熟成6h方可粉碎。注射料的准备工艺——粉碎使用粉碎机。料片要熟成6h方可粉碎。至少三手为一批进行粉碎。开机后30秒内不能投料粉碎，料槽里的料要确实粉碎完可关机，以防卡死。换色系时要把机台彻底清理干净，生产时要打开冷却水。注射料的准备工艺——抽粒使用抽粒机。工作原理：胶料进入螺杆后即熔化，随着螺杆经网片再由切刀横向切断，由冷却水伴随而出，形成粒状。注射料的准备工艺——干燥烘料：35-40度；时间：30-240分钟；烘料须有表格记录。干燥后的物料备用。射出射控条件依生产鞋型要求设定：例如，模具温度165度正负5度；保压时间：300秒。射出后，取出鞋材，模具用剑布，竹片和气枪清理模具。再用离型剂适当喷涂后，方可合模进行作用。恒温烘箱1．工作原理：定型烘箱根据恒温测试器温度进行工作，当实际温度低于设定温度，则加热管自动加热，反之则相反，利用风扇排出热量，自动控制速度使温度始终于稳定的状态下。2．操纵设定：五段分别为60-55-50-45-40。正负3度；速度45-46分钟。3．操纵要求：初胚成品要在3秒内取离模具，18秒内送进烘箱。PH水洗1．水温度35-45度。2．成品出水洗机后，轻轻敲打掉水珠，后依核对板比对成品倍率。3．包装时，禁止出现混装混号现象。EVA发泡材料射出发泡成型法（5）——工艺因素影响发泡成型工艺对制品性能的影响

——模具温度温度低，制品密度偏大；温度太高，制品表面严重塌陷、开裂，泡孔尺寸不均这是因为温度低时，交联剂、发泡剂分解受阻，导致交联度低，达不到发泡所要求的粘弹性，发泡剂分解不完全，熔体内部不会产生过饱和气体，因此得不到理想的发泡制品。发泡成型工艺对制品性能的影响

——模具温度温度太高，一方面使交联剂、发泡剂分解太快，熔体来不及松弛，发泡极不稳定，另一方面使熔体粘度过低，表面张力小，致使泡孔破裂或并孔。注射压力对制品密度的影响提高注射压力，可以得到泡孔尺寸小且分布均匀的发泡制品。1.在高注射压力下，气泡只在熔料流过流道后，熔体中建立起来的应力在模腔里开始释放时才产生。2.提高注射压力可以缩短充模时间，这意味着在充模时气泡没有较长时间可用于增长。3.注射压力越高，熔体中储存的能量就越多，应力能得到松弛所需的时间就越长，这样，气泡只有经过一段时间后才能增长。注射压力对制品密度的影响在低注射压力下，模腔里的空气就有足够的时间逸出模腔外;而在高注射压力下,由于空气来不及逸出,就会在熔体中产生一附加压力,从而推迟了气泡的形成和增长。综上几个原因,要得到理想的制品,应提高注射压力,即提高注射速度。。EVA发泡材料射出发泡成型法（6）——工艺实例11.配方物料质量份数PHRFUSABOND5ENGAGE848035EVA(VA%=18%)60滑石粉5STA0.9氧化锌1T4(复合发泡助剂)0.4TAC0.19DCP交联剂0.92色料适量1.配方FUSABOND：杜邦™凡事邦®树脂是经过功能化（一般通过马来酸酐接枝）的改性聚合物，用于粘合使用在增韧、填充及混合复合物中不同类型的聚合物。凡事邦®产品系列包括改性乙烯丙烯酸酯一氧化碳三元共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯（EVA）聚合物、聚乙烯、茂金属聚乙烯、乙丙橡胶及聚丙烯。1.配方ENGAGE8480：陶氏化学POEProductGrade88428150820080037467744772707086Density,g/cmASTMD-7920.8570.8680.8700.8850.8620.8650.8800.901MeltIndex,dg/minASTMD-1228190℃2.16KG10.5111.250.8<0.5MooneyViscosityASTMD-1646,ML1＋4at121℃253324231972428TotalCrystallinity%1316182512131929DurometerHardness,ShoreAASTM

D-22405470738452648090DurometerHardness,ShoreDASTM

D-22401120223112122641DSCMeltingpeak,℃Rate10℃/min3855607734356495

GlassTransitionTemperature,℃DSCInflectionPoint-58-52-52-46-58-53-44-33FlexuralModulusASTMD-790,2%Secant4.014.413.132.647.622.175.3UltimateTensileStrength,MpaASTMD-638,508m/min3.09.59.7618.22.02.411.223.31.配方T4是锌盐类复合型发泡助剂，能有效提高发泡剂分解速率，降低发泡剂分解温度，与氧化锌并用。TAC：

三聚氰酸三烯丙酯DCP：过氧化二异丙苯2.生产工艺1）造粒2）射出机料筒温度：100℃，100℃，101℃，102℃3）模具温度：171℃4）发泡时间：310秒5）恒温定型3.产品性能物性硬度56ASKERC拉力3.2N/mm²延伸340%撕裂4.6N/mm²收缩0.7%比重0.17g/cm³回弹42%发泡倍率170%EVA发泡材料射出发泡成型法（7）——工艺实例21.配方成分PHR常用说明主料100EVA0～100杜邦40W(40%)超软，发起來50C以下台塑EVA7470(26%)很软，发起來大约50C台塑EVA7360(21%)中等，发起來大约55C台塑EVA7350(18%)较硬，发起來大约60CPOE0～30陶氏Engage8180软，弹性体，改良物性陶氏Engage8200中，弹性体，流动性佳陶氏Engage8003硬，弹性体，改良物性陶氏Engage8480硬，弹性体，改良物性橡胶0～10IR-2200增加弹性流动主机0～5台聚UE653-04流动性超高1.配方成分PHR常用说明填充剂5～10益泰安RB-510滑石粉，用来降低成本滑剂0.2～0.5ST-AC硬脂酸，润滑，不参与反应，避免黏轮台0.2～0.5ZnST硬脂酸锌，稳定剂，润滑，且平衡酸碱锌氧粉0.5～1.5ZnO催化剂，降低发泡剂分解温度交联剂0.6～1.0DCP交联剂，连接分子BIPB无味交联剂TAC交联助剂发泡剂3～6JTR,ADE中温(180)AC-3000F,D600高温(210)色粒1.0～5.0TiO2(杜邦R103)白色E5505D群青E1376红色总共125±5小手3000g大手75kg1.配方Phr就是%比例，以EVA主胶粒100%作分母，所有的架桥／发泡／助剂／色粒的分别做分子，相除的比例。VA含量：醋酸乙烯酯的百分比(%)，含量越高，越软。MI值：流动性指数。适合射出的流动性：3～6g/10min。EVA配方总PHR约125，乘以24倍得到3000g的小手密炼机容量。抓色、物性测试，比对色卡，以鞋模成型条件在175℃、360秒以内，具备生产可行性。从3000g的小手容量乘以25，得到75kg的大手密炼机容量。派工生产，一双模具可生产80回(双色)~120回(单色)。2.常见问题(一)黏模问题1.BIPB架桥剂残留物。2.模具没清干净，没有烧熟。3.水性离型剂水质需用软水。4.热熔胶级的高流动性EVA不能太多。2.常见问题(二)烧不熟与缩短流程时间的问题1.架桥剂与架桥助剂的有效活性氧总和必须足够。2.模温与成型时间，必须让架桥与发泡系统速度平衡3.硫变过程中的ts2到tc90的时间都必须达到，曲线拉平才算完成。2.常见问题(三)后收缩的问题1.使用Infuse9530(硬)、Infuse9817(软)约10phr取代EVA。2.架桥助剂使用，增加架桥密度。3.过烘箱足够的时间，让其一次缩到稳定，不要过分追求缩时。2.常见问题(四)花斑的问题1.使用高流动性(高MI值)的主料可解决。2.使用流动性高的外滑剂。3.使用足够的TIO2，降低ZnO与ZnST。2.常见问题(五)气泡的问题1.过多的DCP/BIPB/TAC/TAIC，成型时间压得太短，导致气泡。2.设定合理的成型模温、枪温，打料不能太久，避免焦烧。3.提早发泡可能是ZnO过多，导致发泡剂分解温度降低太多，在打料、枪管、流道上就提早反应。3.物性测试4.配方实例02255CIMEVA

射出成型EVAIP配方白色模温175℃成型360"倍率160%硬度55C75L75LPHR3.0LL(170%)S(150%)M(160%)M(160%)EVA7360535384.132120Infuse9817101015.87400RB-5108812.70320ZNO(99.7%)0.90.91.4336BIPB(96%)0.5250.5250.8321ST-AC0.60.60.9524TAC(50%)0.120.120.194.8AC