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发泡成型 - 模具行业基础百科

发泡成型（foaming）是制作泡沫塑料成型方法的总称。在模具行业中，发泡成型常用于制造轻量化发泡塑件、泡沫模样（如消失模铸造）、保温发泡件等。

一出二机壳类注塑模

分类

按泡沫塑料制造方法分类，可分为两类：

一步发泡法（直接法）：将发泡用塑料原材料配合后由一个工序制得泡沫塑料。聚氨酯泡沫塑料是其典型代表。
两步发泡法（间歇法）：由两个工序制得泡沫塑料：
- 前发泡/预发泡：前一工序得到预发泡珠粒，尚未充分膨胀，密度较高
- 后发泡/二次发泡：后一工序制得充分膨胀、低密度的最终泡沫制品
聚苯乙烯、聚乙烯泡沫塑料等常用这种方法。

工业上还按生产方式分类：

连续发泡成型：由压延、挤出或传送带等方式进行
间歇式发泡成型：逐个生产最终形状的发泡体
现场发泡成型：将液状或微粒状原材料配合物注入模具中使之直接发泡

原材料

几乎所有的热固性和热塑性塑料都能制成泡沫塑料，常用树脂包括：

聚苯乙烯树脂（PS）
聚氨酯树脂（PU）
聚氯乙烯树脂（PVC）
聚乙烯树脂（PE）
脲甲醛树脂（UF）
酚醛树脂（PF）

按泡孔结构分类：

开孔泡沫塑料：绝大多数气孔互相连通
闭孔泡沫塑料：绝大多数气孔互相分隔

发泡方法分类

1. 化学发泡

由特意加入的化学发泡剂受热分解，或原料组分间发生化学反应而产生气体，使塑料熔体充满泡孔。

化学发泡剂加热释放的气体一般为：二氧化碳、氮气、氨气等。

化学发泡常用于聚氨酯泡沫塑料的生产。

2. 物理发泡

物理发泡是在塑料中溶入气体或液体，而后使其膨胀或汽化发泡的方法。

物理发泡适应的塑料品种较多，是工业上常用方法。

3. 机械发泡

借助机械搅拌方法使气体混入液体混合料中，然后经定形过程形成泡孔。

此法常用于脲甲醛树脂，聚乙烯醇缩甲醛、聚氯乙烯溶胶等也适用。

发泡成型三阶段

泡沫塑料的成型与定型一般分为三个阶段：

阶段 1：气泡核的形成

塑料发泡过程的初始阶段是在塑料熔体或液体中形成大量的气泡核，然后使气泡核膨胀成泡沫体。

所谓气泡核就是指原始微气泡，也就是气体分子最初聚集的地方。

加入有利于泡沫形成的物质称为成核剂
不加入成核剂容易生成大孔泡沫
成核剂通常是微细固体粒子或微小气孔

阶段 2：气泡核的增长

气泡核形成后，气体从溶液中扩散进入气泡，使气泡逐渐长大。

影响气泡增长的因素：

原材料：发泡剂类型、溶解度、扩散系数
工艺条件：成型温度、压力、剪切速度

气泡增长过程中，聚合物表面张力和溶液黏度是阻碍气泡增长的主要因素，需要平衡这两种作用才能得到良好泡孔。

阶段 3：气泡的稳定

气液相共存的泡沫体系本身不稳定，气泡不断生成膨胀后需要稳定：

稳定措施主要有：

选用适当品种的聚合物、发泡剂和配合剂
控制工艺过程的温度和时间，调整表面张力、黏度和弹性模量，气孔增大到一定程度后及时冷却定型
对于热固性塑料，控制交联速度，使交联度达到足够后提高黏度降低流动性，稳定气孔
适当加入表面活性剂（如硅油），降低树脂与气孔界面张力，有利于稳定气孔

发泡成型设备

发泡成型设备主要分为两类：成型机和蒸缸。

设备类型	适用范围	特点
成型机（立式）	大批量生产，中大型泡沫模样	水平分型，模具安装拆卸方便，便于安放嵌件，易于手工取模，占地面积小
成型机（卧式）	复杂泡沫模样	垂直分型，空间开阔，便于设置气动抽芯，排水排气顺畅，结构复杂价格较高
蒸缸	中小批量、小型模样	结构简单投资少，劳动强度大，加热从外到内，发泡时间长

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