Foamed material

一句话结论:发泡材料是「把气体关进固体里」做出来的多孔材料,塑料只是其中一支。金属、陶瓷、玻璃一样能发泡,而且做出来的东西用处完全不同 —— 铝发泡是为了吸能,陶瓷发泡是为了耐高温过滤,塑料发泡才是包装与保温里最常见的那种。

「发泡」到底指什么

三种做法都算:把气体溶进熔体再让它析出、让助剂受热分解放气、或者把空心微球直接混进基体。共同结果是同一个 —— 固体里出现大量孔洞,密度降到实体材料的几分之一,而孔壁仍是原来的材料。

所以「发泡」描述的是一种结构,不是一种材料。问「发泡材料是什么」,先要问孔壁是什么做的。

四支:聚合物、金属、陶瓷、玻璃

同样是把气体关进固体,孔壁材料不同,能耐的环境就完全不同。
孔壁典型材料孔主要用在哪
聚合物PE / XPE / IXPE / PP / PU / PS / EVA闭孔或开孔包装缓冲、隔热保温、吸声、垫层、浮力件
金属铝、镁、钛、镍多为开孔或闭孔吸能结构、轻量化夹层、换热与消声
陶瓷氧化铝、碳化硅、氧化锆多为开孔高温过滤、催化剂载体、炉衬隔热
玻璃钠钙玻璃、硼硅玻璃闭孔轻质保温、建筑与深海浮力

分界线是使用温度:聚合物泡棉的场合一般在 140 ℃ 以内(IXPP 的极限),再往上就轮到金属与陶瓷。反过来说,要在常温下做轻、软、能模切的垫层,金属与陶瓷都做不了 —— 各占一段,不互相替代。

闭孔与开孔:发泡材料的第二道分界

同一支里还要看泡孔是否连通。闭孔泡棉每个气泡各自独立,气体出不去、水汽也进不来,所以导热低、吸水率低 —— 按 GB/T 1034 实测,我们的交联聚乙烯牌号在 3~10 倍区间吸水率 ≤0.2%,25~40 倍区间 ≤0.4%。闭孔适合隔热、阻汽、浮力。

开孔泡棉的气泡互相连通,空气穿过孔壁摩擦生热,声能就在这个过程中被消耗 —— 所以吸声、过滤、透气用的都是开孔结构。同一片材料想同时干这两件事做不到,详见隔音泡棉:闭孔与开孔怎么选。

发泡之后,材料变了什么

  • 密度降到几分之一。气体不占重量。我们的 XPE 牌号从 3 倍(300±40 kg/m³)到 40 倍(26.8±3 kg/m³),跨一个数量级。
  • 导热下降。气体是差的热导体,孔壁又把对流切成无数小格。XPE 的导热系数从 3 倍的 ≤0.095 降到 40 倍的 ≤0.040 W/(m·K)。
  • 能吸收冲击。泡孔受压变形,把一次短促的冲击摊到更长的距离上,落到被包装物上的峰值力因此下降。
  • 刚度下降。这是代价。同样厚度,发泡后扛不住实心材料那种集中荷载;要强度和重量兼顾,通常做成「面材 + 发泡芯」的夹层结构。
  • 交联过的不能熔融回收。未交联的热塑性泡棉可以回炉,交联之后只能研磨做填充料。

博丰泡棉做的是哪一支

博丰泡棉是交联聚烯烃泡棉的生产厂家,在广东珠海拥有 10,000 m² 厂房、5 条生产线,年产能 5,000 吨。我们做的只是这张表的第一行里的一小段:聚合物泡棉中的交联聚乙烯与交联聚丙烯 —— XPE、IXPE、IXPP,发泡倍数 3~40 倍,单层最薄 IXPE 0.1 mm、XPE 3 mm,幅宽 500~2000 mm,多层热合可到 200 mm。金属、陶瓷、玻璃发泡我们不做,需要时会直说,不会拿别的材料顶上。

常见问题

发泡材料和泡棉是一回事吗?

不完全是。「泡棉」在行业口语里通常特指聚合物发泡材料,尤其指聚乙烯、聚丙烯这一类;「发泡材料」范围更大,金属、陶瓷、玻璃发泡也算。所以发泡材料是上位词,泡棉是其中一支。按孔壁材料问下去,两者就能分清,见泡棉材料有哪几类。

为什么金属能发泡?

原理和塑料一样,只是温度高了几个量级。铝熔体里混入氢化钛一类的发泡剂,受热分解放出氢气,熔体冷却后孔壁固化,就得到泡沫铝。它的价值不在轻,而在受压时能把冲击能量耗散掉,所以用于吸能结构和轻量化夹层 —— 这是聚合物泡棉做不到的场合。

泡棉越轻是不是越好?

不是。轻意味着同样体积用料少,但也意味着孔壁薄、抗压强度低。3 倍(300±40 kg/m³)能长期承压、上螺丝、扛集中荷载;40 倍(26.8±3 kg/m³)轻、软、贴合。多数设计的做法是取通过载荷测试的最轻那一档 —— 详见高密度 XPE 泡棉:密度换来什么。

电子产品的包装用哪一种?

多用闭孔聚乙烯泡棉,因为不吸水、不掉屑、可以按产品形状模切,而且同一厚度下密度可选。我们的 XPE 与 IXPE 都在这一类里;薄到 0.5 mm 以下的垫片只有 IXPE 做得到(最薄 0.1 mm)。具体选哪档取决于跌落与堆码测试,可以联系我们按零件试。

延伸阅读

另见:泡棉材料有哪几类 · 泡棉是由什么做成的 · PE 泡棉 · 发泡塑料 · 交联聚乙烯泡棉材料总览 · 联系我们