Foamed material

一句話結論:發泡材料是「把氣體關進固體裡」做出來的多孔材料,塑膠只是其中一支。金屬、陶瓷、玻璃一樣能發泡,而且做出來的東西用處完全不同 —— 鋁發泡是為了吸能,陶瓷發泡是為了耐高溫過濾,塑膠發泡才是包裝與保溫裡最常見的那種。

「發泡」到底指什麼

三種做法都算:把氣體溶進熔體再讓它析出、讓助劑受熱分解放氣、或者把空心微球直接混進基體。共同結果是同一個 —— 固體裡出現大量孔洞,密度降到實體材料的幾分之一,而孔壁仍是原來的材料。

所以「發泡」描述的是一種結構,不是一種材料。問「發泡材料是什麼」,先要問孔壁是什麼做的。

四支:聚合物、金屬、陶瓷、玻璃

同樣是把氣體關進固體,孔壁材料不同,能耐的環境就完全不同。
孔壁典型材料孔主要用在哪
聚合物PE / XPE / IXPE / PP / PU / PS / EVA閉孔或開孔包裝緩衝、隔熱保溫、吸聲、墊層、浮力件
金屬鋁、鎂、鈦、鎳多為開孔或閉孔吸能結構、輕量化夾層、換熱與消聲
陶瓷氧化鋁、碳化矽、氧化鋯多為開孔高溫過濾、催化劑載體、爐襯隔熱
玻璃鈉鈣玻璃、硼矽玻璃閉孔輕質保溫、建築與深海浮力

分界線是使用溫度:聚合物泡棉的場合一般在 140 ℃ 以內(IXPP 的極限),再往上就輪到金屬與陶瓷。反過來說,要在常溫下做輕、軟、能模切的墊層,金屬與陶瓷都做不了 —— 各佔一段,不互相替代。

閉孔與開孔:發泡材料的第二道分界

同一支裡還要看泡孔是否連通。閉孔泡棉每個氣泡各自獨立,氣體出不去、水氣也進不來,所以導熱低、吸水率低 —— 按 GB/T 1034 實測,我們的交聯聚乙烯牌號在 3~10 倍區間吸水率 ≤0.2%,25~40 倍區間 ≤0.4%。閉孔適合隔熱、阻汽、浮力。

開孔泡棉的氣泡互相連通,空氣穿過孔壁摩擦生熱,聲能就在這個過程中被消耗 —— 所以吸聲、過濾、透氣用的都是開孔結構。同一片材料想同時幹這兩件事做不到,詳見隔音泡棉:閉孔與開孔怎麼選。

發泡之後,材料變了什麼

  • 密度降到幾分之一。氣體不佔重量。我們的 XPE 牌號從 3 倍(300±40 kg/m³)到 40 倍(26.8±3 kg/m³),跨一個數量級。
  • 導熱下降。氣體是差的熱導體,孔壁又把對流切成無數小格。XPE 的導熱係數從 3 倍的 ≤0.095 降到 40 倍的 ≤0.040 W/(m·K)。
  • 能吸收衝擊。泡孔受壓變形,把一次短促的衝擊攤到更長的距離上,落到被包裝物上的峰值力因此下降。
  • 剛度下降。這是代價。同樣厚度,發泡後扛不住實心材料那種集中荷載;要強度和重量兼顧,通常做成「面材 + 發泡芯」的夾層結構。
  • 交聯過的不能熔融回收。未交聯的熱塑性泡棉可以回爐,交聯之後只能研磨做填充料。

博豐泡棉做的是哪一支

博豐泡棉是交聯聚烯烴泡棉的生產廠家,在廣東珠海擁有 10,000 m² 廠房、5 條生產線,年產能 5,000 噸。我們做的只是這張表的第一行裡的一小段:聚合物泡棉中的交聯聚乙烯與交聯聚丙烯 —— XPE、IXPE、IXPP,發泡倍數 3~40 倍,單層最薄 IXPE 0.1 mm、XPE 3 mm,幅寬 500~2000 mm,多層熱合可到 200 mm。金屬、陶瓷、玻璃發泡我們不做,需要時會直說,不會拿別的材料頂上。

常見問題

發泡材料和泡棉是一回事嗎?

不完全是。「泡棉」在行業口語裡通常特指聚合物發泡材料,尤其指聚乙烯、聚丙烯這一類;「發泡材料」範圍更大,金屬、陶瓷、玻璃發泡也算。所以發泡材料是上位詞,泡棉是其中一支。按孔壁材料問下去,兩者就能分清,見泡棉材料有哪幾類。

為什麼金屬能發泡?

原理和塑膠一樣,只是溫度高了幾個量級。鋁熔體裡混入氫化鈦一類的發泡劑,受熱分解放出氫氣,熔體冷卻後孔壁固化,就得到泡沫鋁。它的價值不在輕,而在受壓時能把衝擊能量耗散掉,所以用於吸能結構和輕量化夾層 —— 這是聚合物泡棉做不到的場合。

泡棉越輕是不是越好?

不是。輕意味著同樣體積用料少,但也意味著孔壁薄、抗壓強度低。3 倍(300±40 kg/m³)能長期承壓、上螺絲、扛集中荷載;40 倍(26.8±3 kg/m³)輕、軟、貼合。多數設計的做法是取通過荷載測試的最輕那一檔 —— 詳見高密度 XPE 泡棉:密度換來什麼。

電子產品的包裝用哪一種?

多用閉孔聚乙烯泡棉,因為不吸水、不掉屑、可以按產品形狀模切,而且同一厚度下密度可選。我們的 XPE 與 IXPE 都在這一類裡;薄到 0.5 mm 以下的墊片只有 IXPE 做得到(最薄 0.1 mm)。具體選哪檔取決於跌落與堆碼測試,可以聯絡我們按零件試。

延伸閱讀

另見:泡棉材料有哪幾類 · 泡棉是由什麼做成的 · PE 泡棉 · 發泡塑膠 · 交聯聚乙烯泡棉材料總覽 · 聯絡我們