介紹：
泡沫材料的擠出基本是指混合著化學(xué)發(fā)泡劑的聚合物的擠出。熱量的產(chǎn)生融化了聚合物，也使得發(fā)泡劑受熱分解出氣體。氣體分布于熔融的聚合物中并且不斷擴(kuò)散到模具上。
一般的擠出機(jī)只要滿足以下要求，就都能夠用于聚合物的發(fā)泡：
熔融溫度必須保證能使發(fā)泡劑完全分解；
熔融壓力必須保證使發(fā)泡劑產(chǎn)生的氣體充滿熔融聚合物中直到溢出到模具上。
如果溫度達(dá)不到足夠高，會(huì)造發(fā)泡劑不能充分分解從而造成浪費(fèi)。而且沒(méi)有分解的部分會(huì)凝固，它會(huì)阻礙融化或者會(huì)使產(chǎn)品形成孔洞、不良的微孔結(jié)構(gòu)和表面。
壓力的不足會(huì)導(dǎo)致“提前發(fā)泡”，即使隨后增大壓力，氣體也不能“再融入”，這會(huì)造成微孔的破壞和瓦解，形成大量不規(guī)則的結(jié)構(gòu)。
當(dāng)輪廓和薄片為粗糙的表面時(shí)（鯊魚(yú)皮），這種粗糙的發(fā)泡會(huì)使平滑的薄膜上形成孔。如果是薄膜吹制成型，吹制的薄膜管會(huì)崩壞。
運(yùn)用“排氣”或者排氣擠出機(jī)（用于PS和PMMA的擠出）是比較合適的方法，但要遵循以下幾點(diǎn)建議：
出口處需要堵住或者密封住，以防發(fā)泡劑產(chǎn)生的氣體泄漏；
使用軸段沒(méi)有被深切的三段式螺桿或者排氣式螺桿，而且在排氣區(qū)域螺紋不能太高。在揮發(fā)區(qū)，有一個(gè)高度自由的空間，這會(huì)降低輕微的壓力，有可能引起提前發(fā)泡。對(duì)于較厚的螺旋軸，壓力的下降可以通過(guò)提高螺桿速度或者增大模具中的壓力來(lái)補(bǔ)償。
發(fā)泡劑
福馬索發(fā)泡劑是由卑爾根國(guó)際公司開(kāi)發(fā)的，它的配方合理，如果使用得當(dāng)，可在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)時(shí)確保分解完全且形成極其一致和精細(xì)的泡沫結(jié)構(gòu)。
表1 福馬索發(fā)泡劑產(chǎn)品及其分解溫度
通常會(huì)使用兩種形式的發(fā)泡劑，有粉末和濃縮物合或者顆粒狀的母料。雖然看起來(lái)使用粉末狀的發(fā)泡劑更經(jīng)濟(jì)，其實(shí)際上難以計(jì)量。當(dāng)缺少合適的粉末計(jì)量系統(tǒng)時(shí)，通常會(huì)通過(guò)干混將粉末和聚合物混合起來(lái)。為了實(shí)現(xiàn)良好的混合，通常混合前，要使用合適的混合器在聚合物上涂上一層液體材料（涂料）。合適的涂料有低粘度的石蠟油或其他液體添加劑，如增塑劑、潤(rùn)滑劑或抗靜電劑。一般涂層使用量不大，約為0.5%到1%，如果大量的使用，會(huì)引起熔融滑移或者過(guò)度潤(rùn)滑的危害，這會(huì)導(dǎo)致擠出機(jī)進(jìn)料時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題。
一般來(lái)說(shuō)，最好用顆粒狀母料形式的發(fā)泡劑，這類似于使用其他添加劑或者色母料。許多類型的進(jìn)料器、攪拌器和計(jì)量裝置可以計(jì)量母料的重量或體積。然而，使用母料時(shí)，載體聚合物可能會(huì)影響發(fā)泡過(guò)程。
發(fā)泡劑和母料混合形成發(fā)泡劑母料，選擇與聚合物相容的發(fā)泡劑母料時(shí)非常重要的，因此卑爾根公司的發(fā)泡劑能以不同的濃度用在不同的樹(shù)脂母料中。
卑爾根公司還提供了全系列的產(chǎn)品，它們有放熱發(fā)泡劑和放熱/吸熱混合材料。這種材料適用于粉末狀和顆粒狀母料。
機(jī)械參數(shù)
擠出機(jī)
大多數(shù)單螺桿擠出機(jī)都適用于發(fā)泡擠出，螺桿的長(zhǎng)徑比至少為24:1，常用的長(zhǎng)徑比為30:1。進(jìn)料區(qū)的溫度應(yīng)低于發(fā)泡劑開(kāi)始分解的臨界溫度，以防止其過(guò)早地分解。
使用有槽的管道能讓擠出機(jī)內(nèi)的相對(duì)壓力快速增加（見(jiàn)圖1、3），這對(duì)于低熔融溫度環(huán)境中的發(fā)泡劑是有利的。當(dāng)發(fā)泡劑在較早階段就融化了并且開(kāi)始分解，由于管道前段的高壓作用，分解的氣體能融入熔融物中且在短時(shí)間內(nèi)有很好的分布狀況。
當(dāng)使用光滑的管道時(shí)，要到達(dá)熔融壓力的時(shí)間較長(zhǎng)（見(jiàn)圖2、3），低熔點(diǎn)的發(fā)泡劑母粒會(huì)在管中過(guò)早地融化，這會(huì)導(dǎo)致氣體或多或少地從料斗中溢出。這種情況下就需要把進(jìn)料區(qū)的溫度調(diào)低，以防發(fā)泡劑過(guò)早分解。
圖1 槽管式擠出機(jī)
圖2 光滑管式擠出機(jī)
圖3 壓力簡(jiǎn)況
圖4 有排氣區(qū)的擠出機(jī)
螺桿結(jié)構(gòu)
只要單段式的螺桿中沒(méi)有大幅度的壓降，普通的螺桿基本都能用于發(fā)泡擠出，大幅度的壓降會(huì)導(dǎo)致熔體中不必要的提前發(fā)泡。為了工藝而制作的螺桿為三段式的（進(jìn)料-壓縮-計(jì)量/混合）。如果你留意了這篇報(bào)告開(kāi)頭所提及的內(nèi)容，就會(huì)發(fā)現(xiàn)使用排氣式螺桿也能達(dá)到良好的結(jié)果（見(jiàn)圖4）。
隨著屏障型螺桿的引入會(huì)導(dǎo)致一些新問(wèn)題。其中一個(gè)就是由于屏障型螺紋和流動(dòng)的樹(shù)脂之間高壓的降低，會(huì)導(dǎo)致提前發(fā)泡的幾率增大。當(dāng)使用較短的屏障分段，下降的壓力就會(huì)從螺桿高速旋轉(zhuǎn)中獲得補(bǔ)償。
一般在發(fā)泡擠出中不需要使用細(xì)篩網(wǎng)和換網(wǎng)器，因?yàn)榕菽慕Y(jié)構(gòu)、雜質(zhì)、黏膠或者添加劑通常不可見(jiàn)也不影響產(chǎn)品。
如果使用了熔體過(guò)濾器，那么細(xì)篩網(wǎng)的使用是很重要的，這能防止篩網(wǎng)后的壓降，否則會(huì)造成提前發(fā)泡。
熔體泵的使用能讓壓縮過(guò)程有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
流量穩(wěn)定；
管道中壓力會(huì)上升；
較少的密集材料會(huì)在管道里流動(dòng)。
在發(fā)泡擠出中，在熔體進(jìn)入熔體泵的位置放一個(gè)壓力表是非常重要的，這個(gè)壓力表的讀數(shù)可以用來(lái)控制螺桿速度，以確保在擠出機(jī)末端有一個(gè)穩(wěn)定的熔體輸出。
如果壓力設(shè)定過(guò)低，可能會(huì)出現(xiàn)提前發(fā)泡，因此增大壓力是很有必要的。
實(shí)驗(yàn)表明，以下的壓力可以作為生產(chǎn)可用的發(fā)泡產(chǎn)品的最低標(biāo)準(zhǔn)：
擠出工藝模具
槽模
槽模用于制作薄膜（通過(guò)冷卻輥堆積起來(lái)），或者像薄片的薄膜（堆積）。當(dāng)使用帶有節(jié)流桿的槽模時(shí)（節(jié)流桿是為了更好的分散熔體），桿不應(yīng)該閉合得太緊，否則在熔體經(jīng)過(guò)節(jié)流桿后會(huì)產(chǎn)生壓降，從而導(dǎo)致提前發(fā)泡。
最好是能檢測(cè)熔體中的一個(gè)微小區(qū)域，只要退出模具，就會(huì)釋放出自由氣體。在這之后，能看到氣體的膨脹，這被稱為“光暈”。當(dāng)你看到一個(gè)光暈時(shí)，就能確定在模具和設(shè)備里沒(méi)有發(fā)生發(fā)泡和膨脹。
在發(fā)泡熔體冷卻過(guò)程中通常會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題：
泡沫形成的時(shí)間不夠—模具和冷卻輥之間的距離太短；
泡沫結(jié)構(gòu)被破壞—各冷卻輥間的距離太短；
當(dāng)生產(chǎn)較薄的薄膜時(shí)，氣泡會(huì)被嚴(yán)重拉伸，從而導(dǎo)致泡沫膜的密度會(huì)增大—退去速度過(guò)快。然而，對(duì)于某些工藝，這種拉伸或者定向時(shí)必須的，例如裝飾性緞帶和包裝帶。
當(dāng)調(diào)整槽模開(kāi)口距離時(shí)，必須考慮重量的減少。如果減少了30%重量，開(kāi)口應(yīng)該比相同厚度的膜小30%（以補(bǔ)償發(fā)泡的補(bǔ)償）。
型材模具、管狀噴嘴
與草木槽模的橫截面相比，型材模具的截面一般不能改變或調(diào)整。在設(shè)計(jì)和加工模具時(shí)，要考慮其是否能生產(chǎn)出需要的泡沫產(chǎn)品。一般情況下，模具的成型段長(zhǎng)度要較短，以保證直到模唇時(shí)都保持著高熔體壓力，這也適用于泡沫吹膜成型。還需要注意的是，模具的壓力特性可能會(huì)受到許多因素的影響，如樹(shù)脂種類、樹(shù)脂粘度、溫度、期望降低的密度值、輸出速率和實(shí)際產(chǎn)品的截面。
混合擠出成型
許多的混合擠出成型都用來(lái)制作泡沫的內(nèi)層、固體層、外層。在這種情況下選擇合適的材料是非常重要的。對(duì)于外層，建議使用“更軟”的材料；對(duì)于內(nèi)層，建議使用更硬的材料。推薦這種結(jié)構(gòu)是因?yàn)椋c同一樹(shù)脂的一般熔體相比，發(fā)泡的熔體有更好的流動(dòng)性（更低的表觀粘度）。如果層間的粘度不同，會(huì)導(dǎo)致泡沫結(jié)構(gòu)的劣化或破壞。
實(shí)驗(yàn)表明，固體層可以使用比泡沫層熔點(diǎn)高2-3倍的樹(shù)脂，可以形成良好的泡沫結(jié)構(gòu)。（文章來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）
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