张凯-发泡注塑成型技术介绍
低压结构发泡注塑成型技术
低压结构发泡注塑成型技术随着高分子成型工艺技术的发展，结构发泡注塑与气体辅助注塑两项成型工艺越加完善，应用领域不断扩大。
但是，随着人们生活水平的日渐提高，对很多产品提出了更高的要求，比如在音响号筒领域大家越来越关注音质效果以及产品的耐用性、外观效果等等。
传统的注塑已经很难满足这些塑件的需求，低压结构发泡注塑的诞生填补了传统注塑技术的空白。
发泡注塑发展简介发泡注塑的技术渊源久远。
最早是20世纪20年代初期的泡沫胶木，用类似制造泡沫橡胶方法制取；30年代出现硬质聚氨酯泡沫和聚苯乙烯泡沫；40年代有聚乙烯、聚氯乙烯、环氧树脂、酚醛泡沫；50年代则有可发性聚苯乙烯泡沫和软质聚氨酯泡沫。
现在，基本上所有的塑料，包括热塑性和热固性的都可以发泡。
工业上的制备方法有：挤出发泡、注塑发泡、模塑发泡、压延发泡、粉末发泡和喷涂发泡等等。
其中，注塑发泡是最重要的成型方法之一，也是低压结构发泡注塑的前身。
低压结构发泡原理在塑料进行注射之前，通过氮气辅助设备向密封的模腔内打入低压气体抑制发泡剂瞬间发泡，当压力达到0.8-2.0MPa时开始射胶填充模具，同时模具内的氮气通过排气孔缓慢排出，而发泡剂则在塑料内部发泡形成微孔。
发泡反应式：名称：偶氮二甲酰胺；分子式：C2H4N4O2；分子量：116。
物化性质：淡黄色的结晶粉末，正常情况下极为稳定；无毒、无臭、无污染性；易溶于二甲基亚矾、二甲基酰胺和氢氧化钠溶液；不溶于酸、醇、酮、苯、汽油和水。
发泡剂物性表结构发泡的特点结构发泡(Structural Foam Molding)属于化学发泡法，保留了传统注射成型工艺的许多优点，又避免了后者的部分缺陷，如制品强度不够、生产周期太长、模塑率低等。
采用结构发泡技术可以模塑大型复杂制品、使用低成本模具、多模腔可同时操作，从而降低制品生产成本。
结构发泡制品是一种具有致密表层的连体发泡材料，其单位重量强度和刚度比同种未发泡的材料高3～4倍。
低压发泡注塑与普通注塑的区别在于其模具的模腔压力较低，约2～7MPa，而普通注塑在30～60MPa之间。
发泡注塑成型技术
发泡塑料是以热塑性（具有受热软化、冷却硬化的性能，而且不起化学反应，无论加热和冷却重复进行多少次，均能保持这种性能；线型）或热固性（树脂加热后产生化学变化，逐渐硬化成型，再受热也不软化，也不能溶解；体型）树脂为基体，其内部具有无数微小气孔的塑料。
发泡是塑料加工的重要方法之一，塑料发泡得到的泡沫塑料含有气固两项：气体和固体。
气体以泡孔的形式存在于泡沫体中，泡孔与泡孔互相隔绝的称为闭孔，连通的称为开孔，从而有闭孔泡沫塑料和开孔泡沫塑料之分。
泡沫结构的开孔或闭孔是由原材料性能及其加工工艺所决定的。
塑料发泡的技术渊源久远。
最早是20年代初期的泡沫胶木，用类似制造泡沫橡胶的方法制取；30年代出现硬质聚氨酯泡沫和聚苯乙烯泡沫；40年代有聚乙烯、聚氯乙烯、环氧树脂、酚醛泡沫；50年代则有可发性聚苯乙烯泡沫和软质聚氨酯泡沫。
现在，基本上所有的塑料，包括热塑性和热固性的都可以发泡为泡沫塑料。
工业上的制备方法有：挤出发泡、注塑发泡、模塑发泡、压延发泡、粉末发泡和喷涂发泡等等。
发泡成型原理塑料的发泡方法根据所用发泡剂的不同可以分为物理发泡法和化学发泡法两大类。
◆发泡剂可简单粗分为物理发泡剂与化学发泡剂两类。
对物理发泡剂的要求是：无毒、无臭、无腐蚀作用、不燃烧、热稳定性好、气态下不发生化学反应、气态时在塑料熔体中的扩散速度低于在空气中的扩散速度。
常用的物理发泡剂有空气、氮气、二氧化碳、碳氢化合物、氟利昂等；化学发泡剂是一种受热能释放出气体诸如氮气、二氧化碳等的物质，对化学发泡剂的要求是：其分解释放出的气体应为无毒、无腐蚀性、不燃烧、对制品的成型及物理、化学性能无影响，释放气体的速度应能控制，发泡剂在塑料中应具有良好的分散性。
应用比较广泛的有无机发泡剂如碳酸氢钠和碳酸铵，有机发泡剂如偶氮甲酰胺和偶氮二异丁腈。
1、物理发泡法就是利用物理的方法来使塑料发泡，一般有三种方法：（1）先将惰性气体在压力下溶于塑料熔体或糊状物中，再经过减压释放出气体，从而在塑料中形成气孔而发泡；（2）通过对溶入聚合物熔体中的低沸点液体进行蒸发使之汽化而发泡；（3）在塑料中添加空心球而形成发泡体而发泡等。
知识点十二 发泡成型
知识点十二发泡成型发泡成型是一种广泛应用于塑料、橡胶等材料加工的工艺技术，通过向原材料中引入气体，使其在加热或化学反应的作用下膨胀，形成具有多孔结构的制品。
这种工艺不仅能够减轻制品的重量，还能赋予其良好的隔热、隔音、缓冲等性能，在众多领域都发挥着重要作用。
发泡成型的原理相对较为复杂，但可以简单理解为气体在聚合物基体中的分散和膨胀过程。
在发泡过程中，通常需要使用发泡剂，发泡剂可以是物理发泡剂，如二氧化碳、氮气等，也可以是化学发泡剂，通过分解产生气体。
当发泡剂受热或发生化学反应时，释放出的气体在聚合物中扩散形成气泡核。
随着温度升高或反应的进行，气泡核不断长大，最终形成相互连通或独立的泡孔结构。
常见的发泡成型方法有多种，其中包括物理发泡法、化学发泡法和机械发泡法。
物理发泡法是利用物理状态的变化来实现发泡。
例如，在加压下将二氧化碳或氮气等气体溶解在聚合物熔体中，然后通过减压使气体从熔体中逸出形成气泡。
这种方法操作相对简单，对环境友好，但发泡剂的选择和工艺条件的控制较为关键。
化学发泡法则是依靠发泡剂的化学反应产生气体。
常见的化学发泡剂有偶氮二甲酰胺（AC）等。
在一定的温度下，发泡剂分解产生氮气等气体，从而使聚合物发泡。
这种方法的发泡效率较高，但需要注意发泡剂的分解温度和分解速度与聚合物加工温度和工艺的匹配。
机械发泡法是通过机械搅拌或强烈的剪切作用将空气引入聚合物体系中，形成泡沫。
然而，这种方法形成的泡孔尺寸和分布相对较难控制。
发泡成型在许多领域都有广泛的应用。
在包装行业，发泡聚苯乙烯（EPS）制成的缓冲材料能够有效保护产品在运输过程中免受冲击和振动的损害。
在建筑领域，发泡聚氨酯（PU）用于隔热和隔音，提高建筑物的能源效率。
在汽车工业中，发泡材料用于座椅、内饰等部件，既减轻了重量，又提高了乘坐的舒适性。
发泡成型制品的性能受到多种因素的影响。
首先是原材料的选择，不同的聚合物具有不同的特性，对发泡效果和制品性能有直接影响。
技能培训专题塑料发泡成型工艺通用泡沫塑料
技能培训专题塑料发泡成型工艺通用泡沫塑料一、概述泡沫塑料是一种轻质的材料，具有良好的隔热、隔音、吸震和保湿性能，被广泛地应用于建筑、包装、交通工具、电器、家居等领域。
其中，发泡成型技术是一种常见的生产工艺之一，通常用于生产家居用品、玩具、车座等泡沫塑料制品。
二、发泡成型工艺的原理发泡成型是指在加热的模具内，将预制的泡沫板材或颗粒状的发泡原材料加热至一定温度，然后通过自发发泡或外部补发泡的方式，充满整个模具，随后在模具内形成所需产品形状，并在冷却过程中扩散固化，最终脱模而成。
发泡成型工艺的主要步骤包括：原材料准备、加热和发泡、膨胀和成形、冷却和脱模、清洗和加工等环节。
三、泡沫塑料发泡成型工艺的优缺点优点：1. 生产效率高：发泡成型生产效率高，可一次性生产大量产品。
2. 产品质量好：发泡成型产品密度均匀，强度高，耐磨、耐老化、耐腐蚀等性能好。
3. 工艺可调性强：温度、时间等参数能够调整，适应各种加工需求。
4. 节能环保：泡沫塑料发泡成型工艺在原材料利用率和能源消耗等方面表现出色，比其他生产工艺更节能环保。
缺点：1. 只能生产泡沫塑料制品：发泡成型工艺只适合生产泡沫塑料制品，而其他材料的制品难以制造。
2. 要求模具精度高：因为泡沫塑料发泡成型需要在模具内进行，所以对于模具的精度有很高的要求。
一旦模具出现失修情况或偏差，将会导致制品的质量出现问题。
四、泡沫塑料发泡成型工艺的关键影响因素影响泡沫塑料发泡成型产品成形的关键因素主要包括：材料配比、发泡剂、加热方式、加热时间、压力等。
1. 材料配比材料配比是影响产品质量的主要因素之一。
通过调整材料配比，可以使产品的密度、强度、柔软度等性能达到最佳状态。
2. 发泡剂发泡剂可以调整产品的发泡度和密度。
发泡剂种类有物理性发泡剂和化学性发泡剂两种。
物理性发泡剂通过机械力和温度影响，使泡沫颗粒膨胀。
化学性发泡剂是在材料中添加一定数量的化学发泡剂，使材料本身发生化学反应，从而形成气体并膨胀。
技能培训专题塑料发泡成型工艺概述
技能培训专题塑料发泡成型工艺概述一、背景随着现代化生产方式和工业化程度的不断提高，塑料制品已经成为我们生活中不可或缺的重要物品之一。
而在塑料制品生产中，塑料发泡成型技术在提高产品质量，降低成本方面有着不可替代的作用。
因此，掌握塑料发泡成型技术已经成为现代制造业必备的核心技术之一。
二、塑料发泡成型工艺流程塑料发泡成型是指塑料加热软化后，加入发泡剂，利用发泡剂在塑料中产生气体发泡，使得塑料成型产品中出现气孔，降低了材料的密度，从而提高了产品的绝缘性、降低了成本、并有利于产品的加工等。
塑料发泡成型的一般工艺流程如下：1、原材料制备塑料发泡成型的原材料一般选用聚丙烯、聚氨酯、聚苯乙烯等具有发泡性能的高分子材料。
在生产中，需要进行原材料的配比、搅拌、计量等操作。
2、塑料熔融将经过配比和搅拌后的塑料原料放进发泡机的料斗中，利用发泡机的加热系统将塑料原料加热至熔融状态。
3、发泡剂注入在加热的塑料原料中注入发泡剂，使得塑料中产生气泡，从而实现产品的发泡。
4、成型将发泡后的塑料进入成型机器中进行成型，成型形式分为低压发泡成型和高压发泡成型两种。
5、处理成品成型后的产品进入后处理流程，进行打磨、清洗、涂装等工序，最后验收入库。
三、塑料发泡成型应用在生产中，塑料发泡成型技术广泛应用于电子、汽车、航空、建筑、玩具等行业中。
例如：•目前市面上的空调、冰箱、洗衣机等家用电器产品，一般都会采用塑料发泡成型技术，以减轻产品重量、保持易清洗等特点。
•汽车行业中，塑料的发泡成型技术被广泛应用于汽车座椅、仪表盘、门板等部件的生产中，以减轻汽车整车的重量，提高汽车的燃油经济性。
•在航空制造业中，建立起适合于发泡塑料的成型技术，能够大大提高飞机的使用寿命和减轻飞机的重量，从而提高飞行效率。
•建筑行业中，塑料发泡成型技术被广泛应用于保温材料、隔音材料等的生产中，以提高建筑物的隔热性、隔音性能。
四、塑料发泡成型的注意事项虽然塑料发泡成型技术已经广泛应用于生产中，但是在生产中还是存在一些需要注意的问题。
想要学习低压结构发泡注射成型（ME法），收藏这篇文章就够了！
想要学习低压结构发泡注射成型（ME法），收藏这篇文章就够了！结构发泡注塑成型是比较新颖的注塑技术，已经发展了很多种结构发泡的注塑成型方法。
如：单组分法，双组分法；低压法，中压法，高压法；还有以许多公司进行研究和试验而命名的方法，如：BASF法、GE法等等。
结构发泡能制成壁厚在5mm以上或壁厚突变的制品，其制品是一种具有致密的连体发泡材料，其单位重量的强度和刚度比同种未发泡的材料高3~4倍，结构发泡制品不仅抗弯曲刚性高，可减少加强筋，消除壁厚产生的缩痕，而且制品的内部应力集中小，使用过程中不易产生大的变形，还具有机械加工性能好的特点。
这里着重介绍低压结构发泡成型。
低压结构发泡注塑又称ME法，低压结构发泡注塑方法通常采用化学发泡剂偶氮二甲酰胺或其它化学发泡剂。
结构发泡工艺的优点：1、普通注射成型中固有的缩痕问题在结构发泡成型中不存在，因为结构发泡压实了所有表面；2、壁厚截面给予整体结构更好的刚性；3、低的注塑压力使操作者可以同时在一台机器上使用多套模具，这就使运转周期被几个零件平分，降低了成型费用。
4、节省材料结构发泡工艺的缺点：1、常情况下，结构发泡最小壁厚为5mm，这样即使降低密度，成型零件的质量也较大；2、成型周期长达3~6min；3、对于外观要求高的地方，漩纹和不一致的表面光洁度需要进行整容加工；4、采用结构发泡工艺的低压注射很难充满精密结构的细小区域。
低压结构发泡注塑机的特点：1、模板面积大，合模力比普通机低；2、注射装置装有止逆阀，因此可以使计量和发泡率稳定。
3、可采用超高速注射，提高发泡倍率。
低压结构发泡注塑工艺过程与普通注塑十分相似，由以下工作程序组成：1、塑化计量含有发泡剂的成型材料从料斗落入塑化料筒中，由于螺杆的旋转将物料塑化和熔融并输送到料筒前端的计量室。
发泡剂在温度和剪切的双重作用下开始分解并均匀分布到熔料中去。
由于自锁喷嘴的封闭作用和背压作用，使熔体压力要高于发泡剂气体的发泡压力，从而阻止塑料熔体在料筒中提前发泡，只有注入模具型腔时才能发泡。
发泡注塑成型2.0
发泡注塑成型2.0
佚名
【期刊名称】《现代塑料》
【年(卷),期】2015(000)010
【摘要】发泡注塑成型技术并非是一项新的工艺。
“将诸如偶氮二甲酰胺或苯基四氮唑一类的化学物质混入塑料粒子中并与其一起塑化，从而在注入模具型腔后释放出推进气体”这一类的应用已众所周知，而且已在生产中应用了大约50年。
【总页数】6页(P22-27)
【正文语种】中文
【中图分类】TQ320.662
【相关文献】
1.无瑕疵外壳的轻质发泡芯——发泡注塑成型工艺开始适用于外观部件领域 [J],
2.液晶电视机底座气体反压化学发泡注塑成型研究 [J], 李帅; 纪佳会; 孙雪梅; 孙成通; 卢世伟
3.微孔发泡注塑成型工艺泡孔尺寸影响因素分析 [J], 江青松;柳和生
4.微孔发泡注塑成型工艺及其设备的技术进展 [J], 任亦心;刘君峰;许忠斌;王金莲;虞伟炳;应建华
5.微发泡注塑成型及可微发泡注塑材料 [J],
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5. 塑胶的熔体粘度可以降低，利于填充。 6. 提高产品的尺寸精度和稳定性。 7. 隔音，隔热。
缺点：
不论是化学发泡还是物理发泡，其制件表面质量都较 差，均有显著的白色放射状流痕。
发泡制件表面呈放射状流痕的原因： 在注射过程中，料流前锋没有压力，熔胶开始发泡、破 裂并随着流动被拉长，形成的一道道放射状流痕。 通过在发泡成型过程中增加反压工艺，可以有效解决发 泡制件表面的流痕问题，详见下页的介绍。
副泵：主动螺杆位置控制
SCF打气头
专用螺杆
超临界流体控制单元
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发泡注塑成型技术 物理发泡产品
大众迈腾手套箱
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发泡注塑成型技术 优点：
1. 塑胶产品在力学性能基本不变的情况下，可 以减重5%~30%。
2. 筋厚/主壁厚比值在不大于1的情况下，可以 消除表面缩痕。
3. 注塑时不使用保压，可以有效降低锁模力， 缩短成型周期。
发泡层 硬化层
Mucell产品截面图
化学发泡注塑成型对原材料要求较高， 需配合使用发泡专用的高熔体强度 PP（同时具有高熔指），泡孔直径 可控制在10-100μm。
普通PP化学发泡， 泡孔融合导致尺寸不 均，影响强度。
Mucell成型的特点是泡孔直径小(一 般在50μm以下)，分布均匀，密度非 常高(一般大于109个／cm3)。
纯发泡制件和反压+发泡制件对比
纯发泡注塑成型制件 表面质量差
反压+发泡注塑成型制件 表面质量好
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发泡注塑成型技术——反压技术
案例1:卡车手套箱(反压+化学发泡)
项目
传统成型
3.5mm 壁厚卡车手套箱
注射时间(s)
4
保压时间(s)
12
冷却时间(s)
30
生产周期(s)
67
制品重量(g)
760
模具费用($)
A
反压+化学发泡
效率对比
4
0
——
0
-12 100%↓
30
0
——
55
-12 17%↓
690
-70 9%↓
B
B-A 10%↑
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发泡注塑成型技术——反压技术
案例2: 马自达门板（化学发泡+反压）
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发泡注塑成型技术——反压技术
案例3: 医疗器械外壳（物理发泡+反压）
筋厚比
传统设计
物理发泡设计
0.4
0.65
材料：ABS 700-314；壁厚4mm
外观 重量 锁模力 变形
传统注塑工艺 好
1052g
650T
1.12mm
物理发泡+反压注塑工艺 好外观+内部微孔结构 965g
400T
0.45mm
备注
8.3%↓ 节能5~10% 模具寿命更长
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发泡注塑成型技术——反压技术
Mucell设备+反压技术
2. 压缩气体作为恒定的力将材料均 匀推向型腔壁，加强对型腔的复 制、制件尺寸稳定性好，减小翘 曲、凹陷、汇合线和收缩。
3. 反压压力可抑制浇口喷射，提升 产品外观。
4. 反压压力可使流动稳定，抑制虎 皮纹产生。
目前，反压+发泡注塑主要应用在发泡外观件及对强度要求高的结构件上。
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发泡注塑成型技术——反压技术
合下，SCF和聚合如熔体充分混
合分散，形成聚合物/SCF均相体
系。
临界温度
临界压力
注射压力低；
熔体中
可控的气泡生长可提供保压压力； 溶解度
气泡生长可提供均匀一致的保压
压力。
N2 -147℃ 34Bar ~1.5%
CO2 31℃ 71Bar ~6%
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发泡注塑成型技术 Mucell®注塑设备示意图
化学发泡剂
发泡气体来源
主要成分 分解气体 残余固体
NaHCO3 CO2, H2O Na2CO3
ADC（偶氮二甲酰胺）
N2, CO, CO2, NH3 Biurea联二脲, cyanuric acid氰尿酸
化学发泡剂
转换比 26.2%
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发泡注塑成型技术 发泡产品截面图
硬化层
化学发泡产品截面图
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发泡注塑成型技术 物理发泡(Mucell®)——成型过程
塑化储料过程中，精确计量 后的SCF（N2/CO2）通过固 定在螺杆上的进气头被注射 进聚合物熔体中。
注射入型腔时，熔体力瞬间 降低，气泡开始成核并逐步 生长，最终形成均匀闭合气 孔结构，并拥有密实皮层。
在高温高压和特殊设计的螺杆混
化学发泡
微球发泡
向熔融树脂中定量注入超临界N2 或CO2，通过混合/扩散后形成均 相溶液，注射进入到型腔中。由 于注射过程中的热力学不稳定性 和压力变化，形成大量的气泡核， 在填充和冷却过程中，气泡长大 并被固定，获得微孔发泡制品。
在塑料中加入一定比例的化学发 泡剂，然后通过注塑机的料筒熔 化后注射入模具，发泡剂在模具 约束下阿在塑料内部进行发泡， 最终得到内部呈气孔结构、表面 呈韧结皮状的塑料制件。
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发泡注塑成型技术——反压技术
反压成型技术（CounterPressure，简称CP）是用压缩气体在熔体注射前预先对模具增压，以确保在型
腔充模前持续加压，使熔体压向模具表面。
反压成型（Pg）
发泡成型
气孔疏松 强度较低 外观银纹流痕等缺陷
气孔细密 强度高 外观质量好
1. 为料流前锋提供熔体压力，抑制 泡孔长大、破裂，保证产品外观。
800吨微发泡注塑机，配备 了美国Trexel公司的原装微 发泡设备。
我司与山东大学合作成功开发 模具型腔压力控制柜，并已应 用于发泡成型。
Mucell发泡设备
反压控制柜
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发泡注塑成型技术——开模发泡
注塑
注塑完成后，型芯整 体或部分快速后退
在物理或化学发， 可实现20-30%的减重。
汽车轻量化——发泡注塑成型技术
• 物理发泡（Mucell®） • 化学发泡 • 反压（Counter Pressure）+发泡 • 开模（反压）发泡
Qingdao Hisense Mould Co.,Ltd
青岛海信模具有限公司 报告人：研究所-徐佳驹
2018-7-10
发泡注塑成型技术
发泡注塑成型
物理发泡
我司拥有带二次开模功能的KraussMaffei注塑机两台（1300T， 2000T）
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发泡注塑成型技术——开模发泡
化学发泡专用注塑机
二次开合模动作 模板平行度控制 专用螺杆 主动螺杆位置控制 蓄能器 混合料斗
开模化学发泡 所需条件
模具
密封（分型面、滑块、顶块、斜顶、顶杆、镶块） 反压进气气路 排气气路 电子尺 产品边缘减薄 封料框（不建议）