聚氨酯注塑发泡工艺及注意事项

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1、聚氨酯注塑发泡工艺及注意事项聚氨酯泡沫塑料是以异氰酸酯和多元醇为主要原料，在发泡剂、催化剂、阻 燃剂等多种助剂的作用下，通过专用设备混合，经高压喷涂现场发泡而成的高分 子聚合物，是聚氨酯合成材料的主要品种之一。聚氨酯泡沫塑料的主要特征是具有多孔性，因而材料的相对密度小，比强度 高。聚氨酯泡沫塑料种类多样，根据所用原料的不同以及配方的变化，可制成软 质、半硬质和硬质聚氨酯泡沫塑料等；根据所用多元醇的品种分类又可将其分为 聚酯型、聚醚型和蓖麻油型聚氨酯泡沫塑料等；而根据发泡方法分类又有块状、 注塑、模塑以及喷涂聚氨酯泡沫塑料等类型。不论选取哪一种原料，也不论采用哪一种发泡方法，其发泡过程一般都要经

2、 过形成气泡核、气泡核膨胀以及泡体固化定型等阶段。工业上常用的聚氨酯泡沫 塑料制备方法有：挤出发泡、注塑发泡、模塑发泡、压延发泡、粉末发泡以及喷 涂发泡等等。其中，注塑发泡是聚氨酯泡沫塑料最重要的成型方法之一，接下来， 洛阳天江化工新材料有限公司将为大家重点讲述一下聚氨酯注塑发泡工艺以及 Y * 、八，I 1* r-. r *注意事项。一、结构发泡注塑成型结构发泡法是注射成型工艺技术中的一项革命，它保留了传统注射成型工艺 的许多优点，又避免了传统注塑工艺中经常遇到的一些问题，如制品强度不够、 生产周期太长以及模塑率低等问题。结构发泡法最大的特点是可以不用增加设备，用普通的注塑机便可以注塑生 产

3、，不过采用模腔扩大法发泡的高压结构发泡注塑机与普通注塑机相比，增加了 二次合模保压装置。此外，采用结构发泡技术还可以使用低成本模具对大型复杂制品进行模塑， 并且可以多模腔同时操作，从而降低了制品的生产成本。结构发泡法制得的成品 是一种具有致密表层的连体发泡材料，其单位重量的强度和刚度比同种未发泡的 材料高 3-4 倍。近年来，结构发泡注塑成型工艺得到了很广泛的发展，成型方法也很多，但 归纳起来可以分为三种：低压发泡法、高压发泡法（注：此处的低压和高压指模 具模腔内的压力）以及双组分发泡法。1、低压发泡法低压发泡法注塑与普通注塑的区别在于其模具的模腔压力较低，约在2-7Mpa的范围内，而普通注塑

4、则在30-60Mpa之间。低压发泡注塑一般采用欠注 法，即将一定量（不注满模腔）的塑料熔体（含有发泡剂）注入模腔，发泡剂分 解出来的气体使塑料膨胀而充满模腔。在普通注塑机上进行低压发泡注塑，一般是将化学发泡剂与塑料混合，然后 在机筒内进行塑化。洛阳天江化工新材料有限公司提醒大家，在注塑过程中需要 注意以下几点：首先，必须采用自锁式射嘴；其次，在注射时，由于气体的扩散 速度很快，会造成制品的表面粗糙，因此注塑机的注射速度要足够快，一般采用 增压器来提高注射速度和注射量，使注射动作在瞬间完成。2、高压发泡法高压发泡法的注塑模腔压力在 7-15Mpa 之间，采用满注方式，即一次注射 量正好等于模具模

5、腔的容积。为了使制件得到发泡膨胀，可以采用强制扩大模腔， 或者使一部分塑料分流出模腔，一般较多采用模腔扩大法。采用扩大模腔法的注 塑机与普通注塑机相比，增加了二次合模保压装置，当塑料和发泡剂的熔融混合 物被注入到模腔后延时一段时间，然后合模机构的动模板向后移动一小段距离， 使模具的动模和定模稍为分开，模腔扩大，模腔内的塑料开始发泡膨胀。制品冷 却后在其表面形成致密的表皮，由于塑料熔体的发泡膨胀受到动模板的控制，因 此，也就可以对制品的致密表层的厚度进行控制。动模板的移动可以是整体移动， 也可以是部分移动使局部发泡，从而得到不同密度的制品。高压发泡法对模具的 制造精度要求高，模具费用高，并且对注

6、塑机有二次锁模保压要求。3、双组分发泡法双组分发泡法是一种特殊的高压结构发泡注塑方法，它采用专门的双组分注 塑机。这种注塑机有两套注塑装置：一套用来注塑制品的芯部，一套用来注塑制 品的表层。在注塑时，先注入皮层物料，然后通过同一浇口再注入混有发泡剂的 芯部材料。由于芯部材料呈层流状态流动，这就保证了芯部材料均匀地包覆在皮 层内部，使型腔得到完全填充。当熔料填满型腔后，再注入少量不含有发泡剂的 熔料，使浇口封闭。制品取出后，再去掉浇口即得到具有不发泡致密表层和有芯 部发泡的轻质制品。二、微孔发泡注塑成型 微孔发泡注塑成型属于物理发泡法。常规泡沫塑料的泡孔直径一般大于 50pm，泡孔的密度（单位体

7、积内泡孔的数量）小于106个/cm3。这些大尺寸的 泡孔受力时常常成为初始裂纹的发源地，降低了材料的机械性能。为了满足工业 上要求降低某些塑料产品的成本而不降低其机械性能的要求， 20世纪80年代初 期，美国的一些专家学者以 CO2、N2 等惰性气体作为发泡剂研制出泡孔直径为 微米级的泡沫塑料，并将泡孔直径为lym-10ym，泡孔密度为109-1012 个/cm3 的泡沫塑料定义为微孔塑料。微孔发泡注塑成型工艺一般要经历聚合物/气体均相体系的形成、泡孔成核、 泡孔长大及泡孔定型四个阶段，其成型过程复杂，各个阶段的形成机理不同，主 要影响参数也不同。聚合物/气体均相体系的形成是发泡过程的必要条件

8、，直接 影响后续泡孔的成核、长大及定型；气泡核的形成阶段对泡孔的密度和分布有着 决定性的作用。泡孔长大的过程直接影响泡孔的几何形状和结构；泡孔定型阶段 则决定气泡长大的结果能否得到保持。典型的微孔发泡注塑工艺与普通注塑有很大的不同，其不同之处主要表现在： 在机筒中需将超临界流体注入到聚合物中，然后经混炼均化后形成单相溶液；注 射时熔体不用充满型腔，未充满的部分可以通过气泡长大来补充；保压阶段大大 减短，甚至不用保压。微孔注塑发泡过程中，在螺杆的计量段将超临界流体注入注塑机机筒中，当 超临界流体和塑料熔体沿着螺杆向前输送时，由超临界流体本身的扩散作用和螺 杆的剪切混合作用，使超临界流体溶于塑料熔

9、体中形成单相溶液，这种单相溶液 的黏度比纯熔融塑料的低很多。为避免单相溶液在机筒中提前发泡，必须保证机 筒中的单相溶液在整个成型过程中都维持在一定的压力（超临界流体的临界压力） 之上。只有单相溶液才能发生均匀的成核作用，在熔体内形成大量的气泡核，在 注射阶段，由螺杆把单相溶液注入型腔，由于压力骤降，气泡开始成核并逐渐长 大，直到熔体完全充满型腔，再经由模具冷却，最后开模顶出制品。整个成型过 程中各个加工参数都是相互依赖的，微孔注塑的注射速度要比普通注塑快，提高 注射速度有利于得到更高的气泡核密度，进而得到较佳的泡孔结构，提高制品的 力学性能。开发微孔发泡注塑成型工艺的技术难度比较大，因为和常规

10、泡沫塑料相比， 微孔塑料泡孔的尺寸要小得多，要想得到良好的微孔塑料制品，必须要保证对进 入机筒熔体中的超临界流体精确计量，要求塑料熔体必须充分混合、均化、分散， 形成均相混合体，保证熔体中的成核点必须多于109个/cm3、及时控制成核气泡 的膨胀等等。这对设备本身及注塑工艺参数的要求都非常之高，需要采用一套带 计量控制装置的气体输入设备。采用该技术的特点是：制品重量大约可减少 50 左右，注射压力大约可降低30-50，锁模力可降低 20左右，循环周期可减少 10 -15 等。据报道，国外一些注塑机生产商已成功开发出微孔塑料注塑机，目前还有一 些公司正在加紧发展自己的微孔塑料注射成型设备。而国内

11、目前的发展情况为在 微孔塑料的理论研究上取得了一定进展，并已在实验室制备出多种型号的微孔塑 料，但离微孔塑料的产业化还有一段很长的距离要走，目前国内还未有微孔塑料 注射成型设备的相关产品。聚氨酯发泡塑料由于有气泡的存在，因此具有质轻、省料、能吸收冲击载荷、 隔热及隔音性能良好、比强度高等特性，特别是可以节省材料、减小能耗、降低 成本方面，使得可以大力推广应用。微孔发泡塑料除了具有上述一般泡沫塑料的 优点外，还有更加优良的力学性能。因此，泡沫塑料的应用范围十分广泛，特别 是在制作汽车、飞机和各种运输器材等领域有特殊的应用价值。可以预计，注塑 发泡尤其是微孔注塑发泡将是聚氨酯塑料加工机械及制品加工的一个热点。