EVA塑料發(fā)泡倍率的影響規(guī)律實驗

1、第32卷第1期華僑大學學報(自然科學版V o l.32N o.12011年1月J o u r n a lo fH u a q i a oU n i v e r s i t y(N a t u r a lS c i e n c eJ a n.2011文章編號:1000-5013(201101-0005-05E V A塑料發(fā)泡倍率的影響規(guī)律實驗許建文,顧永華,劉斌(華僑大學模具技術研究中心,福建泉州362021摘要:采用田口實驗設計方法,選取模具溫度、模壓時間、注射壓力和模壓壓力進行正交實驗,分析工藝參數(shù)對E V A(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物發(fā)泡倍率的影響.結(jié)果表明,模具溫度對發(fā)泡倍率的影響較為顯著

2、,模壓時間次之,注射壓力與模壓壓力的影響較小.隨著模具溫度的升高,發(fā)泡倍率逐漸增大,最終趨于穩(wěn)定值,隨著模壓時間的增加,發(fā)泡倍率也逐漸最大并最終趨于一個穩(wěn)定值.此外,尺寸大的薄板,其發(fā)泡倍率大;隨著發(fā)泡制品邊長的增加,發(fā)泡倍率也有一定程度的增加.關鍵詞:E V A塑料;發(fā)泡倍率;田口實驗設計方法;工藝參數(shù)中圖分類號:T Q328.063文獻標識碼:A發(fā)泡塑料是以塑料為基本組分并含有大量氣泡的聚合物材料.與純塑料相比,它具有很多優(yōu)良的性能,如質(zhì)輕、比強度高、可吸收沖擊載荷、隔熱和隔音性能好等1.近幾十年來,在一些工業(yè)發(fā)達國家里,發(fā)泡塑料的研究已經(jīng)成為一個單獨的化學工業(yè)部門2.E V A發(fā)泡塑料作

3、為發(fā)泡塑料的一個分支,廣泛地應用于鞋業(yè)中.成型工藝、模型形狀與尺寸等對發(fā)泡倍率均有影響,且鞋模形狀一般都為復雜的曲面,形狀與尺寸較為復雜,相應的發(fā)泡倍率也就更為復雜3.鞋模不同截面處或相同截面處的不同位置,其發(fā)泡倍率均不相同.目前,雖然已有鞋模方面的軟件,如E V AM a g i c i a n等軟件,但鞋模形狀研究主要還是依靠經(jīng)驗的.本文主要采用田口實驗設計方法,研究工藝參數(shù)及發(fā)泡制品的形狀與尺寸對E V A塑料發(fā)泡倍率的影響規(guī)律.1實驗部分1.1材料與設備E V A發(fā)泡塑料(A1521,福建省晉江市中泰鞋材鞋機發(fā)展有限公司;E266P S型中泰制鞋機(福建省晉江市中泰鞋材鞋機發(fā)展有限公司

4、.1.2工藝參數(shù)的選擇選取模具溫度、模壓時間、注射壓力和模壓壓力等4個主要工藝參數(shù),以研究E V A塑料的發(fā)泡倍率變化規(guī)律.收稿日期:2009-09-19通信作者:劉斌(1972-,男,副教授,主要從事聚合物材料模塑成型的研究.E-m a i l:m o l d_b i nh q u.e d u.c n.基金項目:福建省自然科學基金資助項目(E0810040;福建省青年創(chuàng)新基金資助項目(2004J033發(fā)泡劑分解釋放出的氣泡容易從模具中溢出;而模壓壓力太大,則能源消耗大,故選取模壓壓力范圍為5.898.83M P a .2工藝參數(shù)對E V A 塑料發(fā)泡倍率的影響采用4因素3水平的正交表(L 1

5、6(45安排試驗,選取模具溫度A 、模壓時間B 、注射壓力C 、模壓表1工藝參數(shù)水平安排表T a b .1A r r a n g e m e n t t a b l e o f p r o c e s s p a r a m e t e r l e v e l 水平工藝參數(shù)A /B /sC /M P aD /M P a 1170400106218050011731906001284200700139壓力D 為4個因素,如表1所示.選出一組優(yōu)化工藝參數(shù)組合,并以此工藝參數(shù)組合為基準研究單因素對E V A 塑料發(fā)泡倍率的影響規(guī)律.為方便對E V A 塑料發(fā)泡倍率的測量,固定發(fā)泡制品試樣的模具型腔(

6、長×寬×高=140m m×100m m×15m m ,并在型腔的底部加工一長度為100m m 的小槽;成型后,用游標卡尺量得此槽的長度尺寸,然后將此數(shù)值除以100,即可得E V A 塑料的發(fā)泡倍率(.工藝參數(shù)對E V A 塑料發(fā)泡倍率影響的實驗結(jié)果,如表2所示.使用田口實驗設計法中的變量分析,可以計算出各個工藝參數(shù)對E V A 塑料發(fā)泡倍率的影響次序和優(yōu)化的工藝參數(shù)組合4.表2實驗結(jié)果T a b .2E x pe r i m e n t a l r e s u l t 對實驗結(jié)果進行直觀分析,即將各工藝參數(shù)在4個水平下的發(fā)泡倍率平均;然后,由各工藝參數(shù)最

7、表3直觀分析表T a b .3D i r e c t a n a l ys i s t a b l e 工藝參數(shù)A B C D 均值11.3531.4211.4331.451均值21.4391.4581.4821.456均值31.5001.4851.4761.478均值41.5631.4911.4651.470R 0.2100.0700.0490.027排序1234大平均值和最小平均值之差計算出極差R ,結(jié)果如表3所示.由表3的極差的大小可得出各工藝參數(shù)對發(fā)泡倍率的影響次序,由大到小為模具溫度、模壓時間、注射壓力與模壓壓力.其中:模具溫度對發(fā)泡倍率的影響較為顯著,模壓時間次之,注射壓力與模壓壓

8、力則影響較小,可以忽略不計.在考察的工藝參數(shù)水平上,選擇模具溫度為200,模壓時間為500s ,注射壓力為12M P a ,模壓壓力7M P a 作為最優(yōu)化的工藝參數(shù)組合.3單因素對E V A 塑料發(fā)泡倍率的影響由圖1(a 可知,隨著模具溫度的升高,發(fā)泡倍率逐漸增大,最后趨于穩(wěn)定.當模具溫度為160時,6華僑大學學報(自然科學版2011年由于發(fā)泡劑與交聯(lián)劑沒有完全分解,使發(fā)泡制品粘模.當模具溫度在170時,由于沒有達到發(fā)泡劑與交聯(lián)劑的最佳分解溫度,發(fā)泡劑分解不完全,分解的氣體較少,發(fā)泡倍率1.416,相對比較小.當溫度超過220以后,發(fā)泡劑分解過快,分解出較多的氣泡,發(fā)泡倍率比較大;但由于氣泡

9、較多,產(chǎn)生較高的氣體壓力,使得部分泡孔結(jié)構發(fā)生破裂和粗孔,發(fā)泡制品的表面質(zhì)量較差,變形比較嚴重.3.2模壓時間3.3注射壓力由圖1(c可知,隨著注射壓力的升高,其對發(fā)泡制品的發(fā)泡倍率影響不大,維持在1.55左右.3.4模壓壓力 體制約開束,數(shù)倍,尺 ,考影為長其形試的30,孔.這厚有一定的增加但卻趨于平穩(wěn);而在工藝2條件下,這種趨勢更為明顯,甚至發(fā)泡倍率還有點下降的趨勢.這是因為在相同的工藝參數(shù)組合下,厚度大的長方體薄板所分解產(chǎn)生的氣泡多,因此熔體內(nèi)部氣泡的壓力大.開模時,氣泡膨脹導致尺寸大的薄板發(fā)泡的壓力大于尺寸小的薄板,因此尺寸大的薄板的發(fā)泡倍率大.與無孔長方體薄板的結(jié)果相似,對于有孔長方

10、體薄板,在相同的工藝條件下,其邊長的發(fā)泡倍率也是隨著邊長的增加有一定程度的增加.5結(jié)論研究了工藝參數(shù)、發(fā)泡制品的形狀和尺寸對E V A 塑料發(fā)泡倍率的影響規(guī)律,得到以下2點結(jié)論.(1模具溫度對倍率的影響較為顯著,模壓時間次之,注射壓力與模壓壓力影響較小.(2圓柱體直徑方向的發(fā)泡倍率大于球體直徑的發(fā)泡倍率;四棱柱邊長的發(fā)泡倍率大于三棱柱邊長的發(fā)泡倍率;無孔薄板與有孔薄板厚度方向的發(fā)泡倍率相差不多;隨著尺寸的增加,發(fā)泡倍率有一定程度的增加.參考文獻:1劉鐵民,張廣成,陳挺,等.泡沫塑料高性能化研究進展J .工程塑料應用,2006,34(1:61-65.2吳舜英,徐敬一.泡沫塑料成型M .北京:化學

11、工業(yè)出版社,1992.3許建文.E V A 注射發(fā)泡成型的實驗研究與工藝控制D .泉州:華僑大學,2009.4王利霞,張娜,申長雨,等.應用T a gu c h i 實驗設計法最小化注塑成型制品沉降斑J .塑料工業(yè),2004,32(4:26-28.E x p e r i m e n t s o f E f f e c t R u l e o f E V A P l a s t i c s E x pa n s i o n R a t i o X U J i a n -w e n ,G U Y o n g-h u a ,L I U B i n (C o l l e g e o f M e c h

12、 a n i c a l E n g i n e e r i n g a n d A u t o m a t i o n ,H u a q i a o U n i v e r s i t y ,Q u a n z h o u 362021,C h i n a Ab s t r ac t :T a g u c h i m e t h od o fe x p e r i m e n t a l d e s i g n i s a d o p t e d ,a n d m o l d i n g t e m p e r a t u r e ,m o l d i n g t i m e ,i n je

13、 c t i o n p r e s s u r e a s w e l l a s m o l d i n g p r e s s u r e a r e s e l e c t e df o r o r t h og o n a l e x p e r i m e n t a l ,m o r e o v e r e f f e c t s o f v a r i o u s p r o c e s s p a r a m e t e r s o n E V A p l a s t i c s e x p a n s i o n r a t i o a r e a n a l y z e

14、d .I t c a n b e c o n c l u d e d f r o m th e r e s u l t s t h a t ,e f f e c t o f m o l di n g t e m p e r a t u r e o n e x p a n s i o n r a t i o i s m u c h m o r e o b v i o u s ,t h a t o f m o l d i n g t i m e i s f o l l o w e d ,a n d t h a t o f i nj e c t i o n p r e s s u r e a n d

15、 m o l d i n g p r e s -s u r e a r e s m a l l e r ;w i t h m o l d i n g t e m p e r a t u r e i n c r e a s i n g ,e x p a n s i o n r a t i o i n c r e a s e s g r a d u a l l y a n d f i n a l l y t e n d s t o w a r d s s t a b i -l i z a t i o n ;w i t h m o l d i n g t i m e i n c r e a s i

16、n g ,e x p a n s i o n r a t i o a l s o i n c r e a s e s g r a d u a l l y a n d f i n a l l y t e n d s t o w a r d s s t a b i l i z a t i o n .I n a d d i t i o n ,a f o a m p r o d u c t s h e e t w i t h a l a r g e s h a p e h a s a l a r g e e x p a n s i o n r a t i o ,a n d w i t h t h e s i d e l e n g t h o f t h e p r o d u c t i n -c r e a s i n g ,t h e e x pa n s i o n r a t i o w