文档介绍：微发泡技术:进步性能,降低本钱

工艺介绍
MuCell微发泡成型工艺主要是依靠气泡的成长来填充产品,因此其成型过程是在较低而均匀的压力下进行的。由于不像传统注塑成型那样需要机器的不断保压,因此产品的内应力大大减小,不同位置的收缩也变得非常均匀。微发泡注塑成型技术在保证制品性能基本不降低的基础上,可以明显减轻制件的重量,并且制件的内应力小、不易产生表面缺陷。对于壁厚差异较大的制品,还具有特殊成型的优越性。该技术与常规的注塑、结构发泡注塑、化学发泡注塑以及气辅注塑相比较,在多个方面都独具上风,成为近年来注塑技术发展的一个重要方向。
微泡形成过程
从理论上说,几乎目前所有的非结构性塑料制品和一部分结构性塑料制品都可以采用微发泡工艺注塑成型。但考虑到市场需求及经济性等因素,目前美国、日本等国家所开发的微发泡注塑制品主要集中在汽车、电子电器及医用等领域,如汽车进气歧管、仪表板、发动机罩、保险盒、电器开关及医用注射器等。
图1 微泡形成过程
发泡体的结构
微发泡成型过程可分为3个阶段,首先是将超临界流体(主要是CO2和N2)溶解到聚合物中,并形成聚合物/气体的单相溶液;然后,通过温度或压力等条件,引发体系的热力学特征出现不稳定性,使得气体在溶液中的溶解度下降;由于气体平衡浓度的降低,在聚合物基体中形成大量的气泡核,然后逐渐长大天生微小的孔洞(泡孔尺寸从小于1um到几十um)。
图2 发泡体的结构
Mucell 工艺流程
1997年,在与麻省理工学院合作的基础上,Trexel公司率先开始了微发泡注塑成型技术的产业化研究。其第一台用于研究的注塑机是Engel的150t螺杆和活塞式注塑机,后来采用了往复螺杆式注塑机。直到2000年,Trexel公司在NPE上首次推出其微发泡注塑成型的贸易产品。与此同时,很多日本、欧洲和韩国公司也一直致力于微发泡注塑成型工艺的开发。目前,以Trexel公司的“Mucell®”为代表的以超临界流体制备聚合物微发泡材料技术,已经得到了业内广泛的认可,很多世界着名的注塑设备和原料厂商都购买了这种技术的专利使用权,包括Arbug、Demag、Engel、Milacron、Husky、KraussMaffei、Battenfeld、Dupont、JSW及Toshiba等。
加工实例
克服注塑部件翘曲的传统方法是延长注塑和保压时间,但是这样会使生产效率大大降低。而采用MuCell技术则不会发生翘曲。微孔发泡的结构使部件不仅在生产时非常平整,而且在热处理后也能保持平整。很多应用均表现出了这一优点,例如,采用模内装饰的玻纤增强ABS仪表板部件通过MuCell技术有效地消除了IMD产品注塑中极易出现的“冲膜”和“渗边”的现象,并解决了缩水痕题目,进步了尺寸稳定性和平直度,从而大大减少了不良率。同时,所需要的锁模力也从250t下降到了75t。另外,由于均匀的收缩令产品的尺寸异常稳定,所以减少了模具在设计和制作过程中的修改次数,从而加快了模具的开发速度。
另一个例子是,在100齿无填充POM正齿轮的MuCell注塑过程中,均匀的收缩令微发泡的齿轮的圆度和同心度大大进步(一般可以将AGMA提升1~2个级数),从而大大提升了齿轮的精度。另外,与普通注塑成型相比,该齿轮的加工周期可被缩短20%。这是由于MuCell技术可使材料在模具