聚丙烯泡沫塑料的成型工艺优化

PP泡沫塑料可采用挤出、模压、吸塑、吹塑、注射、层合等工艺加工各类制品，其常用工艺为挤出、模压、吸塑、吹塑等。但无论哪一种工艺，其基本工艺过程均由配料、塑化交联、发泡成型和冷却修整等工序组成，且其成型原理与PE泡沫料相似，现举例介绍如下。

1.配料工艺

它是指从原料配制成型用料的工艺，按不同配制工艺大致可分为如下几种：

（1）配制直接成型用料 工艺可分为如下两种：

1）化学发泡法。配方料各组分加发泡剂，混合后直接供成型机加工制品。

2）物理发泡法。配方料在成型设备中塑化成熔体后加入发泡剂混炼，然后直接进行发泡成型。

（2）配制可发性成型用料（如粒料、片材） 它是指按化学发泡法或物理发泡法的工艺将配方料（含发泡剂）先配制成可发性粒料或片材，然后再用于发泡成型。

（3）配制母料成型用料 当配制改性PP泡沫塑料时，通常需将改性剂与有关助剂（如发泡剂等）先制成母料（粒料或片料），然后母料再与PP及其他组分混炼配制成型用料。

（4）配制共挤成型用料 分别配制内芯料及外层料，在共挤成型时分别输入混料器及共挤机头供共挤成型用。

配料用设备主要有高速混料机、密炼机、挤塑机、挤出机等，按不同配方料混料特性及成型用料要求选用，混料工艺中主要保证料温（一般为170～180℃）及混料时间，各工艺参数都要保证物料充分混合而不发生分解。

2.挤出工艺

挤出成型工艺是PP泡沫塑料加工制品的常用工艺，其配方料由PP、LDPE、AC发泡剂、DCP交联剂及滑石粉等成核剂组成。

PP/LDPE泡沫塑料挤出成型工艺流程如图14-65所示。

常用挤出机有单螺杆及双螺杆两种。双螺杆机主要用于加工熔体温度低但挤出速度要快，配方料中有分散性较差组分的情况。单螺杆机螺杆的长径比一般为25～30，双螺杆机的长径比为33左右。机头应采用物料流动均匀性较好的结构，如衣架式结构或鱼尾式结构等。

图14-65 PP/LDPE挤出成型工艺流程(www.xing528.com)

a）母料配制工艺 b）型材生产工艺

工艺条件对制品性能有较大影响，即使同一配方采用不同工艺方法及工艺条件，其性能差别也很大。其主要参数有如下几项：

（1）控制料筒各段成型温度 加料段、压缩段温度要低于发泡剂分解温度，逐渐升高使DCP发生交联反应，到均化段时料温应达到发泡剂分解程度。一般在螺杆最后1/4长度处以后发生分解，这样可防止发泡剂早期分解产生气体向后从料斗排出。另外，均化段温度要适当高于前两段，但其温度过高或过低都会影响发泡质量。

机头和口模温度对制品发泡密度和力学性能有很大的影响，可以通过调节机头和口模温度来调节制品密度。如当口模温度低时，则制品结皮厚，密度高，熔体受挤压力大，制品表面粗糙，但口模温度过高时，不易保证分解气体能在熔体中，且保留到直至挤出口模后才发泡，因此稍低的口模温度较易控制发泡。

机头温度应与熔体温度搭配适当，可产生适当的背压，生成均布细小的泡孔体，且保持一定的拉伸强度和适当的密度。经试验证明，随着机头温度增高，制品密度及拉伸强度下降，泡孔增大，表面变粗糙，因此需适当控制机头及口模温度。配方的母料及发泡型材的挤出成型温度见表14-122。

表14-122 母料及发泡型材挤出成型温度 （单位：℃）

（2）控制熔体内压 熔体在挤出前应处于17～21MPa的内压下进行塑化、交联和发泡反应。其内压大小除了与发泡剂品种及含量、机头结构、料温等因素有关外，与螺杆转速及挤出速度也有密切关系。螺杆转速高、挤出速度低可提高机头压力，迫使物料挤出才可发泡，且泡孔细密，制品密度大，拉伸强度高，表面光滑。一般转速为20～30r/min。

3.模压成型

模压成型用料一般为挤出后的片状料，或用浸渍各类助剂后的可发性粒料。配制粒料时，一般将各组成先用丙酮稀释混合成糊状料，然后加热干燥，待丙酮挥发后即可制成可发性粒料。

模压成型可分为一步法和两步法两种形式。一步法成型时，物料在模具中加热，加压，使物料塑化填充型腔的同时发生交联反应，随后提高温度，使发泡剂发生分解发泡，一般压力为4.8～20.6MPa，交联温度为195℃，发泡温度为250℃，待分解完毕后卸压，开模使物料膨胀弹出完成发泡。这种工艺发泡倍率不高，发泡剂分解的气压与熔体粘度（强度）之间难以平衡。因此，目前常用两步法，即当物料在模具中交联反应基本结束，发泡剂部分分解发泡时，就开模顶出制品，然后再加热制品，使其在常压下继续完成发泡。具体工艺举例如下：

（1）配料 首先将聚丙烯树脂、发泡剂（偶氮二甲酰胺）、交联剂（过氧化二异丙苯）及稳定剂（硫化烷基酚类）用丙酮稀释，均匀混合成浆状物，然后进行干燥，挥发掉丙酮，便成为均匀的物料待用。

（2）生产过程 若采用弹性体增韧，还必须将上述物料与弹性体共混。共混时首先在混炼机中充分混炼弹性体，混炼加工条件根据弹性体的种类而定。如使用乙烯-丙烯共聚物应在138～140℃下混炼3min，然后再把混炼温度提高至160℃，此时便可放入聚丙烯物料，放入后在这一温度下，混炼6min后便可辊压成片取出。

所得片料实际上是成型预混物料，再进行各种工艺加工。如采用模压方式，可将片料放入模具中，先预热约4min，随后施加0.4MPa的压力加热预成型为片材，再将片材放入预热至193℃左右的模具内，闭模后加热至220～230℃使其交联发泡成制品。