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高等教育出版社 聚合物成型加工技术 （模具和装备） PROCESSING TECHNOLOGIES OF POLYMERIC MATERIALS (MOULD AND EQUIPMENT) 发泡成型工艺与模具设计 主讲人：吕 军 西南交通大学材料科学与工程学院 Telephone:E-mail: junluprc@ 发泡成型模具设计 发泡成型工艺 17.1 17.2 17 发泡成型工艺与模具设计 17.1 发泡成型工艺 1．泡沫塑料的特性 泡沫塑料的品种很多，性能也多种多样，因为它含有大量气泡，因此具有以下共同的特性： （１） 具有吸收冲击载荷的能力　 （２） 隔热性能好 2．泡沫塑料的分类 泡沫塑料按树脂品种、塑件的软硬程度、密度以及形状可进行不同的分类。 （１） 按树脂品种分类　工业上常用的树脂有聚苯乙烯、聚氯乙烯、脲醛、酚醛、环氧、有机硅等。 （２） 按硬度分类　泡沫塑料按其软硬程度的不同可分为软质、半硬质与硬质三种类型。 （３） 按密度或发泡倍率分类　泡沫塑料按其密度或发泡倍率可分为低发泡、中发泡与高发泡三种类型。 17.1 发泡成型工艺 1．泡沫塑料的特性 泡沫塑料的品种很多，性能也多种多样，因为它含有大量气泡，因此具有以下共同的特性： （１） 具有吸收冲击载荷的能力　泡沫塑料受到冲击载荷时，泡沫中的气体通过滞流和压缩，使外来作用的能量被消耗、散逸。泡体以较小的负加速度，逐步终止冲击载荷。 （２） 隔热性能好。 17.1 发泡成型工艺 17.1.1 泡沫塑料的成型原理 1．气发泡沫的成型过程 （１） 泡沫的气泡核形成阶段 （２） 泡沫的气泡核增长　 （３） 泡沫的稳定固化 2．成型机理 （１） 气泡核的形成 形成气泡核必须满足以下条件： １） 作为泡沫塑料基体的聚合物，其分子架中应有足够量的自由空间，以供聚集足够量的发泡剂，形成气泡核。 ２） 发泡剂一般采用低沸点的有机液体 ３） 含有低沸点发泡剂的聚合物不应在大气中久放。 （２） 气泡的膨胀过程　气泡增长的近似计算式如下： R（t） ＝KDC0 tn （３） 气泡的稳定和固化过程 17.1 发泡成型工艺 17.1.2 可发性聚苯乙烯的制备 聚苯乙烯泡沫塑料成型方法主要有模压法、可发性珠粒法和挤出发泡法。 目前大量使用的方法是可发性珠粒法和挤出发泡法，我国主要使用可发性珠粒法。 （１） 预发泡　预发泡分为间隙法和连续法两种 （２） 熟化 17.1 发泡成型工艺 17.1.3　聚苯乙烯泡沫塑料的成型工艺 聚苯乙烯泡沫塑料常用的成型方法是蒸汽加热成型。 按照加热方式与使用设备的不同，可分为蒸箱发泡成型和泡沫塑料成型机（液压机）直接通蒸汽发泡两种。 （１） 蒸箱发泡成型　对于生产小型、薄壁和复杂的塑件，大都采用蒸箱发泡成型，即将填满可发性聚苯乙烯原料的模具合模后通入蒸汽加热成型，蒸汽压力和加热时间根据塑件大小与厚度确定。 （２） 泡沫塑料成型机发泡　该设备可分为包装成型机和板材成型机两种。厚度较大的泡沫塑料制件或大中型的泡沫塑料制件通常采用泡沫塑料成型机直接发泡成型。 该发泡法的优点是塑化时间短，冷却定型快，塑件内珠粒熔接良好，质量稳定，生产效率高，能实现机械化与自动化生产。 17.2 发泡成型模具设计 17.2.1　聚苯乙烯泡沫塑料成型模具 （１） 蒸箱发泡手工操作模具 17.2 发泡成型模具设计 17.2.1　聚苯乙烯泡沫塑料成型模具 （２） 泡沫塑料成型机直接通蒸汽发泡成型模具 17.2 发泡成型模具设计 17.2.2　模具设计应注意的问题 （１） 型腔壁厚应尽量均匀　 泡沫塑料成型模具要求壁厚尽量一致，一般为１０ ｍｍ 左右。 （２） 型腔应考虑脱模斜度　 一般型腔深度在100ｍｍ 以内时，脱模斜度取1°～1.5°；型腔深度在100ｍｍ 以上时，脱模斜度取2°～３°。 （３） 模具材料　 在中小批量生产中，一般采用铝合金铸件来制造模具； 在大批量生产中，可采用青铜等材料。 为了保护模具型腔不受腐蚀以及脱模方便，通常型腔表面抛光后涂脱模剂，最常用的脱模剂是硅油。 Southwest Jiaotong University, Chengdu, China June 23, 2015 Thanks For Your Attention! 高等教育出版社