微发泡注塑成型

微孔发泡注塑成型信春玲北京化工大学机电工程学院MicrocellularFoamInjectonMolding（MFIM)主要内容1.微孔发泡注塑成型特点2.微孔发泡注塑三个基本步骤3.微发泡注塑关键设备4.微发泡注塑的材料选择5.微发泡制件结构与性能关系1.MFIM的特点★孔径小(平均孔径1to10μm)★泡孔密度高(高于109cells/cm3)微孔发泡技术起源于1982年MIT聚合物实验室的发明微孔发泡塑料的制备技术★挤出★注塑★吹塑★旋转模塑……ＰS包装材料目前商业化的只有微孔发泡注塑成型技术微发泡注塑工艺优点低模腔压力•低制件残余压力•无飞边•少或无翘曲变形•低合模压力均匀并较小的模塑件收缩•制件尺寸稳定好低熔体粘度•低注射压力•低熔体温度•低模具温度•较少模具磨损材料•材料适用面广从而:•制件重量减少,即节材•加工周期缩短,即高效2微孔发泡注塑的三个基本步骤制备气液均相熔体气泡成核气泡的生长和稳定gaspolymerdiffusionthermodynamicinstabilitytwosystemssingle-phasepolymer/gassolutionmicrocellularstructure提高气体扩散系数（改变温度）温度升高，扩散系数增大200℃下CO2在PS中的扩散系数比室温时提高103提供足够的混合均化特殊设计螺杆产生强剪切作用，使气泡拉伸变形，如果超过临界Weber数，就会破裂成两个小气泡2.1制备气液均相熔体—微发泡关键工艺之一不同螺杆剪切速率2.2气泡成核泡孔成核驱动力升高温度降低压力kTGCfN*0000exp机筒中保持一定背压23*0316PG对于圆孔口模得到微孔的关键加工参数：压降速率（大于109Pa/s)62432dVDdtdpμ-体系粘度，PasD-螺杆直径,mV–注射速率m/sD-喷嘴直径，m螺杆直径一定时：V越大，压降速率越大d越小，压降塑料越大2.3气泡生长和稳定生长动力：气泡内外压差气体扩散生长阻力：熔体粘度表面张力微发泡，抑制泡孔生长，控制熔体温度和模具温度3微发泡注射成型设备注气系统塑化系统注射单元模具系统液压系统3.1注气系统需与注塑不连续塑化过程相适应MucellⅠ代：气体以连续形式被泵送，通过旁路阀控制注入量较常见的是II代系统，其原理为：通过引入不同的阻力元件，实现流量调节；通过歧管系统实现连续的SCF流体间歇注入注塑机的塑化系统中。新开发的III代系统，其原理为：通过计算PVT方程和引入伺服控制系统，实现每次注气量的准确和同步计量。特殊设计注气嘴实现均匀注入，增强均相溶液形成3.2塑化系统往复式螺杆注射机--Mucell技术柱塞+螺杆塑化---UCC喷嘴+静态混合器---Optifoam喷嘴+动态混合物----ErgocellUCC发泡注塑技术（挤出机+柱塞）日本金泽理工学院的ShimboLeakagevalveMoldGasInjectorAccumulatorHydrauliccylinder3.3注射装置注射体积速率要满足：dp/dt的要求，注射速率高注射压力可降低40-50%（熔体粘度降低）喷嘴前段要加装闭锁喷嘴，防止提前发泡无保压过程3.4模具系统合模压力可降低50%；高效排气系统均匀的模温及冲模流场3.5液压系统低注射压力、高注射速率；能在螺杆停转和注射开始前，保持一定压力，防止预发泡4微发泡注塑材料选择发泡剂第一优选氮气---溶解度低，成核密度高其次二氧化碳---减重比较明显注气量，在满足要求的情况下，尽可能少，加工过程易控制4微发泡注塑材料选择聚合物材料：热塑性塑料基本都可以微发泡注塑成型；无定形聚合物比结晶聚合物工艺更容易控制；液晶聚合物发泡较难；添加填料或共混改性，有利于泡孔成核，制备微孔5微发泡对材料性能的影响微发泡制件皮-芯结构5.1减重比与拉伸强度的关系随减重比增大，材料强度降低，GF增强材料，降低幅度较小冲击强度不仅与减重比有关；皮层厚度有关泡孔形态有关（泡孔尺寸小，冲击强度高）对微发泡制品而言：推荐的重量降低比：10~25%此时制品的性能损失20%左右合适范围内，随减重比增大，泡孔密度增大、泡孔尺寸减小，材料的强度损失减小表面流痕等缺陷MuCell-Gloss®技术解决微发泡塑料制品表面质量问题采用快速循环加热（RHCM）技术，周期性地控制模具的表面温度，从而制得高光泽表面。改良技术：OnoSangyo公司微孔发泡共注塑技术提高表面质量，材料循环利用!ratioofviscosityFerromatikMilacronandWisconsinUniversityMoldValvePlasticizingunitforskinlayerPlasticizingunitforcorelayerGasinjector结语：在石油资源日趋紧张的今天，微孔发泡注塑成形因为其节材的特质而将日益受到重视。微孔发泡注塑成型是将材料、工艺和设备技术相结合的一个典范。对微孔发泡机理的研究将促进工艺和装备技术的进步，加快技术推广。目前国内的理论研究和产业化均处于起步阶段，有广阔的发展前景。北京化工大学其他的研究方向聚丙烯（PP）发泡工艺技术聚苯乙烯（XPS）保温板材的CO2发泡技术微孔发泡注射成型（MFIM）技术精密注射成型技术工程塑料高性能化制备工艺及装备技术三螺杆挤出装备技术……Thanksforyourattention!信春玲北京化工大学60信箱，中国，北京，100029010-64452920,13910724559[e-mail]；