發泡成型原理

泡沫的成型過程是先將氣體溶解于液體聚合物中，或將聚合物加熱到熔化狀態，同時產生氣體，形成飽和溶液，然后再通過成核作用，形成無數個微小的泡沫核。因此泡沫塑料的成型和成型一般分為三個階段：泡泡核的形成、成形期和穩定期。Z后，通過同化和定形，將泡沫塑料制品中的泡沫結構固定下來，得到具有特定結構的泡沫塑料制品。在三個階段中，成型因素是不同的，下面對這三個階段的成型機理和影響因素進行介紹。

氣核的形成

（1）氣泡核形成的過程

塑膠起泡過程的Z初階段，是在塑膠熔體或塑膠液中形成大量的泡核，然后泡核膨脹成泡泡體。我們所說的氣泡核指的是原始微氣泡，即氣體分子Z初聚集的地方。氣相被添加到聚合物的液相中，氣體分布在溶液中產生泡沫。當加入非常細小的固體顆?；蛐馀莺藭r，就會產生氣體的第二分散相，這有利于泡沫的形成。加在一起有利于形成泡沫的物質叫做成核劑。成核劑不加時，易產生大孔泡沫。

泡沫核的形成階段是決定泡沫塑料發泡體質量的關鍵因素。當熔體中同時出現大量均勻分布的泡泡核時，有利于獲得具有細密、均勻泡孔的泡泡體；當熔體中只有少許泡泡核被加入時，Z終形成的泡泡體就會少而不均勻，泡泡體密度較大，質量較差，因此在發泡過程中，控制好泡泡核的形成階段十分重要。

（2）氣泡核形成的條件

將化學發泡劑(或氣體)加入熔融塑料或液體混合物中，通過化學反應產生氣體(或氣體加入)氣液。當生成氣體增大時，溶液處于飽和狀態，氣體從溶液中逸出，形成氣泡核，此時在溶液中形成氣液兩相-氣液溶液中形成氣泡核，稱為成核作用，這一過程稱為均相成核，異相成核。成核劑一般為固體微?；蚣毿饪?，在實際生產中常加入成核劑，以利于在低氣體濃度下發生成核作用。成核劑不加時可能會產生粗大的孔洞。 [2] 氣泡的增長

（1）氣泡的增長過程

增大溶氣量，提高溫度，使氣泡膨脹和合并氣泡有利于促進氣泡增長，當氣泡從較小的氣泡中生成氣泡后，氣泡內的氣壓與其半徑成反比，氣泡越小，內部壓力就越高，當兩個大小不同的氣泡接近時，氣泡內的氣壓就會從較小的氣泡擴散到空氣泡巾中，使氣泡合并。與此同時，由于成核物質的作用，大量增加了氣泡的數量，加上氣泡膨脹導致氣泡孔徑增大，從而使氣泡不斷膨脹。因此，氣泡形成后，氣體受熱膨脹，氣泡間合并，促使氣泡不斷擴大。

（2）氣泡增長的影響因素

液態氣體膨脹的影響因素很多，可歸納為兩大類：一類是原料，包括原料的種類和用量，如發泡劑的種類、溶解性和擴散系數；另一類是成型加工條件，包括成型工藝、成型條件和設備結構參數等；這類參數，如成型溫度、壓力、剪切速度、模頭幾何參數等，對氣泡膨脹影響較大。聚合物表面張力和溶液粘度是影響氣泡膨脹過程中氣泡膨脹的主要因素，兩者的作用程度應適當。但是，在整個起泡過程中，溫度升高會降低塑料的熔融粘度，此時，因局部區域過熱（一般稱為熱點），或由于消泡劑的作用，使得熔體局部區域的表面張力降低，會促使泡孔壁膜減薄，甚至造成泡沫塑料的崩塌。

為了對氣泡膨脹過程進行控制，必須了解氣泡膨脹的動力、阻力及其影響因素之間的關系。聚合物的流變性、發泡劑與成核劑的種類與用量、成型工藝及設備結構參數對氣泡膨脹的影響較大。溶液表面張力和溶液粘度是影響氣泡增大過程中氣泡增大的重要因素。

要獲得高質量的、均勻的、細密的、輕質的泡孔，在發泡成型時，首先要在熔體中同時形成大量分布均勻的氣泡核和過飽和氣體。熔體中過飽和氣體的總量與氣泡的核數量的比例決定了氣泡的大小。熔體表面積與熔體表面積之比越大，過飽和溶液從熔體向熔體表面擴散進入氣泡的量就越大。該方法可減少熔融離體表面氣體的散失，提高氣體的利用率。如果氣泡核心的數目過少，就會導致更多的氣體從熔體的表面表面散失到大氣層中，導致每個氣泡核心產生更多的氣泡，但對氣體的利用率卻很低。所得泡沫體泡孔大，數量多，質量好，經濟效益差。所以，要制造出高質量的泡泡體，必須使大量的泡核和過飽和氣體同時在熔體中存在。