发泡挤出成型工艺条件的综合配置

用于加工热塑性复合结构泡沫塑料的挤出制品。如PVC、PE、PP应用较广，选用树脂时，一般表层选用流动性和力学性能兼顾的中等相对分子质量的树脂，内芯可选用流动性好的相对分子质量较低的树脂，且两种树脂应具有良好配匹性。

1.共挤成型设备及机头

共挤成型需采用挤出机及专用的机头，这里以共挤发泡管材为例进行介绍。加工时需采用两台挤出机，它们互相垂直安装，一台转速较高供塑炼内芯料，另一台转速稍低供塑炼表层料。挤出料进入分流器（见图14-14a）分流器可将注入料分成外层料、内芯料及内层料三股，分别将料送入复合机头（见图14-14b）。三股料在E处汇合，互相熔接为一体，组成由内外表层和内芯层的复合管坯，然后从口模挤出冷却定型后制成内外表层为实体料，内芯为泡沫体的复合管材。

共挤成型中机头的结构对发泡质量有重要的影响，要求对物料有一定的阻力，形成背压，但背压又不能过大。选用适当大的压缩比和较长的平直段，使熔料在接近口模出口处就开始发泡。如果熔体发泡位置距出口处过大，则熔体流动时会使泡孔破裂，生成开孔大泡结构，降低制品性能。此外，机头内流道应光滑，平直，无滞料死角，使物料保持良好流动性，三层物料能分配均衡地舒畅流动。

2.共挤成型工艺

以UPVC发泡共挤管材工艺流程为例，其生产工艺流程如图14-15所示。

其共挤发泡成型工艺要求如下：

1）挤出机应具有良好的塑化能力；螺杆长径比和压缩比大；均化段有适当的压力，阻止气体逸出熔料；双机转速及供料速度应匹配，保证内外层物料的供料量。

2）为保证发泡质量，必须严格控制温度和螺杆转速，使物料处于良好塑化状态，并使塑化温度与发泡剂分解温度相匹配。也可采用热稳定剂等助剂来调节发泡剂分解温度，使其与树脂熔融温度接近，当树脂熔融后即可发生分解，要防止PVC分解并提高发泡率。

图14-14 共挤分流器及机头示意图(https://www.xing528.com)

a）分流器 b）复合机头

图14-15 UPVC芯层发泡管的生产工艺流程

3）配料必须按配方比例正确称量，充分混合，而且必须按程序加入各组分物料。加料及混料时必须在规定的工艺条件下进行操作。

4）内芯比是制品的重要参数，由表层料和芯层料的挤出量比而定。皮芯比大，制品密度高，质量大，不能充分发挥发泡管省料的优点；皮芯比小，管材轻，力学性能差。以PVC复合管为例，皮芯比=11∶13时管材较轻，整体密度为950kg/m³，符合国家标准要求的性能指标。皮芯比通常需经试验确定。

5）管坯自由发泡长度是由挤出机头到真空定型模之间的距离决定的。该距离长会导致发泡过度，表面不光滑；距离短会导致发泡不充分，不均匀，密度大。因此，必须掌握管材在空气中自由发泡的距离，距离大小视管材规格、生产速度和环境温度而定。

6）应充分冷却及排气。由于发泡剂产生的气体量不是很稳定，故需将多余气体，特别是水气应及时排出，否则会导致管材内气泡过多，为此设置真空排气工序。真空度大小视制品规格及实际情况而定，当管径大、制品壁厚时，则真空度高。制品经真空排气工序后即可进行冷却定型，冷却要充分，但不宜过急。选用适当的冷却温度，冷却温度高，制品内外冷却不匀，牵引时会变形；冷却温度低，易拉破气泡。另外，冷却定型表面必须光滑，表面粗糙度值为Ra0.8μm。

7）控制拉伸比。管坯经冷却定型后即可制成要求尺寸形状的制品，但由于芯层发泡作用熔体拉出后会发生膨胀，故要选用较大的拉伸比和适当的牵引速度，具体数据视产品规格和皮芯比而定。另外，采用不同的拉伸比，还可在不停机的情况下用同一套口模生产多种直径规格的制品。

8）当使用回收料作内芯时，必须粉碎成一定细度的颗粒（一般应小于600μm）与新料充分混合烘干，同时还要补充一定量的稳定剂、润滑剂和发泡剂等助剂。

综上所述，发泡挤出成型时需综合地搭配好各项成型工艺条件，如按原料的成型特性控制料温、口模温度、冷却温度、熔料内压力、皮芯注料量、拉伸比及牵引速度等，只有这样才能制成合格的产品。