发泡塑料注射成型原理是怎样的？

采用化学发泡剂进行发泡塑料注塑的工艺基本上与一般的注塑工艺相同。塑料的加热升温、混合、塑化及大部分的发泡膨胀都是在注塑机中完成的。

总之，不论选取哪一种塑料原料，也不论采用哪一种发泡方法，其发泡过程一般都要经过形成气泡核，气泡核膨胀，泡体固化定型等阶段。

结构发泡成型

结构发泡法（StructralFoamMolding）属于化学发泡法，它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遇到的一些问题，如制品强度不够、生产周期太长、模塑率低等。

另外，采用结构发泡技术还可模塑大型复杂制品、使用低成本模具、多模腔可同时操作，从而降低制品生产成本。结构发泡制品是一种具有致密表层的连体发泡材料，其单位重量强度和刚度比同种未发泡的材料高3~4倍。

结构发泡法最大的特点是可以不用增加设备，家用普通的注塑机便可以注塑生产，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。

近年来，结构发泡注塑成型技术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）；双组分发泡法。

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2~7Mpa，而普通注塑在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，在机筒内塑化，必须采用自锁式射嘴。

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。

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，并且对注塑机有二次锁模保压要求。

双组分发泡法

双组分发泡注塑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。

微孔发泡成型

微孔发泡成型属于物理发泡法。常规泡沫塑料的泡孔直径一般大于50mm，泡孔的密度（单位体积内泡孔的数量）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。

注射成型是微孔塑料制品的主要成型方法之一。塑料原料加入注塑机的料筒后，在螺杆剪切力及加热圈外加热作用下塑化，发泡剂直接注入注射螺杆熔融段末与熔体均匀混合，然后高压高速注入模腔。

在模腔内突然降压，使熔体中大量的过饱和气体离析出来，发泡、膨胀、成型、定型形成微孔塑料制品。另外，也可以采用改变温度的方法形成泡核，与改变压力法相比，比较容易控制，但对于气体溶解度对温度不敏感的塑料不适用。

开发微孔塑料注塑技术难度比较大，因为和常规泡沫塑料相比，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。

采用该技术的特点是：

制品重量约减少50%； 注射压力约降低30~50%； 锁模力降低20%； 循环周期减少10~15%； 采用一套带计量控制装置的气体输入设备。

结语：

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、隔热和隔音的性能、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，发泡注塑尤其是微孔发泡注塑将是塑料加工机械及制品加工的一个热点。