一、微孔发泡注塑成型特点

微孔发泡技术起源于1982年MIT聚合物实验的发明。

Microcellular Foam Injecton Molding的特点:

  • 孔径小:平均孔径1—80μm

  • 泡孔密度:109—1012 cells/cm3

轻量化技术:化学法微孔发泡注塑成型

图 微孔发泡显微图像(来源网络)

轻量化技术:化学法微孔发泡注塑成型

图 微孔发泡注塑制品(来源昊智)

二、微孔发泡注塑工艺优点

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

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

均匀并较小的模塑件收缩:

  • 制件尺寸稳定性好

材料:

  • 材料适用面广

成本:

  • 制件重量减少,节省材料成本

  • 注塑加工周期缩短,提高生产效率

三、化学法微孔发泡注塑的三个基本点

  • 在特定的温度范围内受热分解

  • 气泡成核

  • 气泡的生长和稳定

四、化学法微发泡关键工艺

1) 提高气体扩散系数(改变温度):温度升高、扩散系数增大

2) 提供足够的混合均化:设计螺杆产生强剪切作用,使气泡拉伸变形

轻量化技术:化学法微孔发泡注塑成型

图 气泡成长过程示意图(来源网络)

3)气泡成核:升高温度、降低压力、泡筒中保持一定的背压

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4)气泡的成长和稳定

成长动力:

  • 气泡内外压差

  • 气体扩散

成长阻力:

  • 熔体粘度

  • 表面张力

在化学法注塑微发泡时,控制熔体温度和模具温度,可以抑制泡孔成长

五、化学法微发泡注塑要点

  • 注射体积速率要满足:注射速率要高

  • 注射压力可降低40-50%(降低熔体粘度)

  • 喷嘴前段加装自锁式嚅嘴,防腐止提前发泡

  • 无保压过程

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图 微泡注射与普通注射的加工周期比较(来源网络)

六、化学法微发泡注塑的优点

  • 合模压力降低50%

  • 均匀的模温及冲模流场

  • 低注射压力、高注射速率

  • 能在螺杆停转和注射开始前,保持一定的压力,防止预发泡

  • 注射时间缩短,缩短生产周期

  • 不需要保压,残余应力极小

  • 很少的翘曲或凹陷,制件尺寸公差精度高

  • 注塑压力分布均匀

  • 产品韧性增强

七、化学法微发泡对材料性能的影响

减重比与拉伸强度的关系

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图 减重与拉伸强度的关系

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、冲击强度高

对于化学法微发泡而言:

建议注塑微发泡重量降低比:10-25%之间,此时制品的性能损失仅20%左右。

轻量化技术:化学法微孔发泡注塑成型

图 机械性能与减重的关系

八、用最少的强度损失,得到最大的制件减重的方法

1)制件流长控制在150以下

2)产生尽可能多均匀的微小泡孔

3)平衡制件表皮厚度和发泡芯层厚度之比例

4)增加表皮厚度可提高挠曲强度

5)加入填料,尤其是玻璃纤维作为填料,控制纤维取向可大幅度的增加强度

6)加入成核剂,提高成核率以得到小而多的微孔泡

7)控制冷却时间和模具温度,熔体温度,以得到合适的制件表皮和发泡芯层的比例

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图 微孔发泡注塑制品(来源昊智)

九、对注塑机和模具有的要求

对注塑机的要求:

  • 自锁式喷嘴

  • 设计发泡工艺用螺杆:增加压力限制元件,防止气体反流;螺杆头增强混合功能设计

  • 增加机筒长径比

对模具的要求:

  • 热流道和浇口设计:

    所有热浇道都必须是阀式浇口,非阀式浇口不能用于注塑发泡

    阀式浇口必须能免承受24Mpa以上的熔体力而不泄露、滴料

    从注塑机喷嘴到每个浇口的距离应该相等,而且流道直径也应该相同

    尽可能对阀式浇口单独控制

  • 冷流道和浇口设计:

    冷流道的成核点在注塑机的自锁式喷嘴上

    主流道长度小于50mm

    流道上端直径稍大于喷嘴直径

    流道的尺寸应接近注塑件的厚度

  • 浇口设计

    开设浇口应在厚壁处

    浇口设置应考滤流动系数

流动系数和减重间的对应关系

流动系数(L/t)

典型的最大减重/%

50:1

20+

100:1

15-20

150:1

10-15

200:1

5-10

(流动系数:流程与厚度比)

  • 排气系统

    模具充分排气是生产高质量注塑件的关键

    分模线处必须排出周边区域的40—50%

    流道的每个换向处都排气,靠近浇口

  • 模温系统

    模具可采用传热效率高的材料制作

    配备快速升、降温系统,以获得制件高的表面质量

    模具内嵌件、滑块和活动钢板应设水路。

本文素材由山东昊智提供,艾邦团队整理编辑

轻量化技术:化学法微孔发泡注塑成型

山东昊智新型材料科技有限公司于2017年投资成立,是一家以塑料发泡环保材料为主,集研发、生产、销售为一体的高科技新型材料公司。昊智公司是国内将高熔体强度聚丙烯工业化量产的公司之一,主要生产自主研发的高熔体强度聚丙烯(HMSPP)、聚丙烯(PP)发泡剂/母料、聚乙烯(PE)发泡剂/母料、聚苯乙烯(PS)发泡剂/母料、复合型AC改性发泡剂、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)发泡剂/母料、聚氯乙烯(PVC)发泡剂/母料、微球发泡剂/母料、热塑性弹性体发泡剂/母料等。

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活动推荐:安踏|李宁|科思创|比亚迪与您相约7月19日无锡聚合物发泡研讨会

2018国际聚合物先进发泡技术研讨会

时间:2018年7月19~20日

地点:无锡希尔顿逸林酒店

主要议题:

719日上午:发泡专用原料开发及性能评价专题

报告时间

报告题目

报告人

单位

8:45-9:15

TPU与CO2的相互作用及其发泡性能

赵玲,教授

华东理工大学

9:15-9:45

聚丙烯发泡性能评价体系及其产品开发

信春玲,博士

北京化工大学

9:45-10:15

国产化高熔体强度聚丙烯树脂E02ES的开发及产品应用

郭鹏,博士

中石化北京化工研究院

10:15-10:30

茶歇

10:30-11:00

高熔体强度聚丙烯树脂的开发及产品应用

赵民骥,经理

北欧化工(Borealis)

11:00-11:30

国产化高熔体强度聚丙烯HMS1602的开发及产品应用

姜凯,博士

中石油北京化工研究院

11:30-12:00

MFX系列高熔体强度聚丙烯的性能及应用

藤田浩之

日本JPP公司

719日下午:注塑发泡技术专题

报告时间

报告题目

报告人

单位

13:30-14:00

功能性微纳孔发泡技术

黄汉雄,教授

华南理工大学

14:00-14:30

微孔发泡注塑设备技术进展及应用

韩睿,大客户经理

克劳斯玛菲公司

14:30-15:00

轻量化和功能化超临界微孔发泡注塑成型和模具技术

刘春太,教授

郑州大学

15:00-15:30

Coreback注塑发泡设备关键技术及产品开发

龚维,教授

贵州师范大学

15:30-15:45

茶歇

新型发泡技术及工艺专题:

15:45-16:15

LNG船用高分子泡绝热保温沫材料开发和应用进展

王利群,教授

浙江大学,浙江蒲森

16:15-16:45

模压发泡TPU及其性能评价和应用

姜修磊,博士

浙江新恒泰公司

16:45-17:15

结晶诱导的PLA发泡材料结构演变与调控

王向东,教授

北京工商大学

17:15-17:45

弹性体超临界氮气发泡板材的制备与往复压缩性能研究

张振秀,博士

青岛科技大学

17:45-18:15

EPP发泡技术及其应用开发

曾佳,经理

无锡会通新材料

720日上午:挤出发泡技术专题

报告时间

报告题目

报告人

单位

8:30-9:00

挤出发泡装备技术进展及产品开发

徐淼,经理

贝尔斯托夫公司

9:00-9:30

超临界流体连续挤出发泡关键技术

李东生,总经理

南京创博机械股份有限公司

9:30-10:00

超临界二氧化碳辅助聚丙烯反应挤出发泡一体化技术

曹堃,教授

浙江大学

10:00-10:15

茶歇

10:15-10:30

聚丙烯发泡片材生产技术及产品开发

林一安,总经理

台湾瑞巨塑胶工业股份有限公司

10:30-11:00

PS/CO2挤出发泡装备及技术

刘志辉,总经理

北京格瑞尔斯环保技术公司

11:00-11:30

PET树脂的发泡性能评价及连续挤出发泡技术

何亚东,教授

北京化工大学

11:30-11:40

EPP产业园推荐

张亮总经理

报名方式:

方式1:在线报名

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方式2:请加微信并发名片报名;

徐小姐:18617020032(同微信)ab020@polytpe.com

江先生:18666186648 jyg@polytpe.com

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