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可發(fā)性聚苯乙烯泡沫塑料發(fā)泡機(jī)使用原理可分為四個(gè)階段:
(一)發(fā)泡劑的滲透、溶脹和貯存
在懸浮聚合聚苯乙烯珠粒中加入低沸點(diǎn)碳?xì)浠衔锘螓u代烴化合物,例如石油醚、丁烷、戊烷、異戊烷等作為發(fā)泡劑,這些化合物在加溫加壓條件下,滲透到聚苯乙烯珠粒中,使其溶脹,冷卻后存留在珠粒中,制成可發(fā)性聚苯乙烯珠粒。
如果把可發(fā)性聚苯乙烯珠粒在低溫下存放一周以上至一個(gè)月內(nèi),珠粒中的發(fā)泡劑在分子結(jié)構(gòu)內(nèi)和分子間隙中擴(kuò)散,成為細(xì)小繁多的發(fā)泡核;當(dāng)受熱時(shí),發(fā)泡核就氣化,同時(shí)珠粒膨脹成泡沫塑料。在貯存過(guò)程中,發(fā)泡劑也向珠粒外界擴(kuò)散,使珠粒中的發(fā)泡劑減少;貯存時(shí)間越長(zhǎng),珠粒中發(fā)泡劑含量越少;當(dāng)發(fā)泡劑逃逸至含量低子5%時(shí),就不能制得容重很輕的泡沫塑料;所以,可發(fā)性聚苯乙烯珠粒貯存過(guò)程中,其密封包裝和低的貯存溫度是很重要的。
(二)預(yù)發(fā)泡
可發(fā)性聚苯乙烯珠粒在貯存后,要經(jīng)預(yù)發(fā)泡階段,以保證成型后的制品達(dá)到規(guī)定的容重及其均勻性。
在含有發(fā)泡劑的珠粒緩緩加熱至80℃前,并不發(fā)泡,只是發(fā)泡劑向外逃逸,此時(shí)珠粒的體積也不膨脹。當(dāng)溫度升高至80℃以上,珠粒開(kāi)始軟化,分布在其內(nèi)部的發(fā)泡劑,受熱氣化產(chǎn)生壓力而使珠粒膨脹形成互不連通的泡孔。當(dāng)然蒸氣也滲透到已膨脹的泡孔中,增加了泡孔內(nèi)的總壓力。由于蒸氣不斷加入,壓力不斷增大,珠粒的體積也就不斷增大。如果對(duì)珠粒一直通蒸氣,體積就一直膨脹下去,直到每個(gè)泡孔薄壁破裂為止。預(yù)發(fā)泡過(guò)程中,蒸氣的不斷滲透,增加泡孔內(nèi)的總壓力是很重要的。因?yàn)檎魵馔溉肱菘字械乃俣纫^(guò)發(fā)泡劑從泡孔中透出的速度,使發(fā)泡劑在泡孔中來(lái)不及逸出,使聚合物牽伸呈橡膠狀態(tài),其強(qiáng)度足以平衡內(nèi)部的壓力,從而使珠粒預(yù)發(fā)泡。
(三)熟化
預(yù)發(fā)泡后的珠粒要貯存一段時(shí)間,使其吸收空氣,這就是熟化處理。熟化處理時(shí),珠粒經(jīng)空氣冷卻,泡孔內(nèi)氣化的發(fā)泡劑和水蒸氣被冷凝成液體,使泡孔內(nèi)形成了真空。熟化處理是讓空氣通過(guò)泡孔膜滲透到泡孔中去,使泡孔內(nèi)的壓力與外界壓力平衡;這時(shí),預(yù)發(fā)泡的顆粒具有彈性。熟化貯存過(guò)程中,發(fā)泡劑也在向外擴(kuò)散,所以預(yù)發(fā)泡后的顆粒貯存期不能過(guò)長(zhǎng)。
(四)成型
成型的方法很多,現(xiàn)以模壓為例。模壓成型包括通蒸氣加熱和冷卻定型二個(gè)階段。熟化后的預(yù)發(fā)泡顆粒通入蒸氣加熱,在約20,--.,60秒的短促加熱時(shí)間內(nèi),空氣不及逸出,受熱膨脹產(chǎn)生壓力,壓力的總和大于顆粒外面所加熱的蒸氣壓力,此時(shí)聚合物軟化,并由于泡孔內(nèi)的壓力大干外面的壓力,顆粒又再度膨脹,并脹滿顆粒之間的間隙而結(jié)成整塊,形成與模具形狀相同的泡沫塑料制品,然后通水冷卻,使共定型。