微发泡注塑成型材料的制备

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4.改善的途径
到目前为止人们对消除表面缺陷做了大 量的研究，提出了很多改善SCF发泡制品 表面质量的方法。例如为了减少或者消除 制品表面的漩涡状流痕，人们提出并发展 了气体保压技术；将RHCM技术与微孔发 泡技术相结合，制备高光亮制品；在模具 表面贴一层热绝缘薄膜制备低表面粗糙度 的制品。
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6.制备方法的对比分析
6.3 ProFoam工艺技术 螺杆的加料段是密封的,这样气体可以在 一定的压力状态下注入,但是在采用粒料时, 可以在不需要加额外压力的情况下便可以实 现气体注入。通过采用ProFoam工艺,制件 可以减重达30%。
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7.展望
从聚合物微发泡材料的发展过程可以看出, 这种材料的制备技术日趋成熟, 而且其市场 的应用也正在逐渐扩大, 因此可以预见在不 远的将来, 这种新的材料制备技术将带给塑 料材料行业和加工工业一个新的机遇。只有 充分认识到这种趋势, 在进行理论研究的同 时紧跟技术发展的潮流, 才有可能促进我国 塑料加工工业向高水平、高技术含量的方向 发展。
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5.制备过程
需要较短的冷却时间，并且不用保压； 螺杆回退，顶出微孔制品，一个成型周期 结束。考虑到成本和不同条件下的溶解度 等因素，应用于微孔发泡注射成型的超临 界流体通常为氮气或者二氧化碳。注入到 注射机料筒中的超临界流体需要精确计量， 以保证制品重量及性能的可重复性。
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5.制备过程
聚合物熔体/超临界流体单相体系被注射 过程中，离开喷嘴的一刹那，由于压力迅 速降低打破热力学平衡，使超临界流体在 聚合物熔体中处于过饱和状态，引发微孔 成核。成核过程可以是均相成核或者异相 成核。聚合物熔体/超临界流体单相体系被 注射到模具型腔中，发生相分离，不再是 单相体系，而泡孔的成核和长大不断进行， 直到含有泡孔的聚合物填充满整个型腔， 随着冷却，泡孔最终被固定在聚合物基体 中，完成冲模和冷却过程。
6.2 Optifoam工艺技术
Optifoam微发泡技术是应用喷嘴作为超临界流 体注入的元件,相对于传统的超临界流体注入到机 筒中的方法,这是一种革命性的创新工作,这种独特 的方法釆用了一个特制的烧结金属套管,套管上有 很多端口,可以使气体分散微小的注入,另一方面,溶 体流经此喷嘴时,在喷嘴流道和烧结金属套管之间 被分成了薄薄的流层。这样气体可以在短时间内注 入到溶体中。
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外层 细胞核 心 外层
2.国内外发展状况
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在20世纪80年代，麻省理工大学的 Dr.Nam Suh研究发明了微发泡成型工艺， 这项工艺的主要目标有两个：一是减少材 料用量,二是细小的微孔可以阻止应力裂纹 的延展,从而可以提高材料的韧性，增加材 料抗冲击性能。同样,在受到外力作用是， 封闭的圆形泡孔可以通过变形抵挡外力作 用,从而可能增加部分材料的刚性。
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6.制备方法的对比分析
6.3 ProFoam工艺技术
微发泡注塑的最新技术是来自于IKV的 ProFoam工艺,这是一种新型廉价的物理发 泡注塑方法。这种工艺方法采用C02或者N2 作为物理发泡剂,把它们直接引入到料斗中, 然后在正常的塑化加工过程中,发泡剂会溶解 到馆融的炼体中。
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6.制备方法的对比分析
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6.制备方法的对比分析
6.1 MuCell工艺技术 Trexel公司的MuCell是其中应用最广泛的 微发泡注塑成型工艺方法。可能其他的一些 注塑成型公司或者研究机构早于Trexel公司 应用这项技术,但是,它们并没有像Trexel公司 一样完成这项工艺的在实际应用中的商业化。
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6.制备方法的对比分析
2.国内外发展状况
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在20世纪80年代末期,人们开始大量的研究和 发展微孔发泡成型工艺方法。
1.Jonathan Colton研究了半结晶性聚合物材 料泡沫成型理论，当温度高于聚合物的炼点时， 可以消除半结晶性聚合物材料的晶相结构，从而 气体可以溶解到聚合物的无定型结构当中。
2.Chul Park和Dan Baldwin研究了聚合物微 孔发泡的连续挤出成型工艺,Chul Park同样研究 了在适宜生产状态下的气体溶解问题和可以作为 成核设备的一种能够产生瞬间压力降的喷嘴。
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3.存在的问题
当制品对外观有严格要求时，微孔发泡 注射成型技术的应用就受到限制。因此， 如何改善微孔发泡注射成型制品的表面质 量对于微孔发泡注射成型技术的发展具有 重要意义。进而如何在促进微孔发泡注射 成型技术发展的同时，可以降低设备成本 和简化流程，并且从根本上解决微孔制品 表面质量不好的难题，对微孔发泡注射成 型技术提出新的挑战。
微发泡注塑成型技术是一项新型的微孔 塑料加工技术,能在最大程度减重的基础上 保留制品的机械强度，微孔发泡塑料制品 具备“皮芯”结构，可以在节省原材料基 础上，最大程度的保留未发泡时制品的机 械强度。
1.背景
微发泡注塑成型技术 是一项新型的微孔塑料 加工技术,能在最大程度 减重的基础上保留制品 的机械强度，微孔发泡 完整 塑料制品具备“皮芯” 切面 结构，可以在节省原材 料基础上，最大程度的 保留未发泡时制品的机 械强度。
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6.制备方法的对比分析
6.2 Optifoam工艺技术
在喷嘴套筒之后,安装有静态混合器,这些饱含气 体的溶体可以在静态混合器内进行进一步的混合分 散均匀。这种工艺的优越性在于可以使用常规的注 塑螺杆和机筒,而不需要对其进行修改,因此现有的 常规注射机都可以改进用于Optifoam工艺的微发 泡注塑成型。但是此工艺涉及到工艺的优化及烧结 金属元件的使用寿命问题
2.国内外发展状况
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3.Dan Baldwin研究了结晶性材料和非结晶性 材料中微孔的结构。
4.Sung Cha研究了超临界流体的应用,比如 C02如何能够在焰体中溶解的更快，如何能够产 生更多的泡孔。超临界流体的应用，使泡孔密度 从109 cells/cm3增加到1015cells/cm3。Sung Cha同样发现在聚合物溶体中加入大量的气体可 以显著的降低聚合物的玻璃化转变温度，因此， 是可以在室温条件下进行发泡的。所有以上的这 些先人的大量研究成果奠定了微孔发泡的基础。
2.国内外发展状况
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微发泡技术的商业化应用始于1995年 的Trexel公司，在1997年发明了一种用螺 杆进行塑化和气体注入，然后通过柱塞进
行注射的注塑机。在这台柱塞加挤出式的
注射机进行微发泡注塑成型的成功尝试之 后，在1998年，Trexel和Engel两家公司 合作研制成功了第一台往复螺杆式微发泡
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5.制备过程
这项技术可以减轻制品的重量即降低原 材料成本，并且可以减少制品冷却时间即 缩短成型周期。由于熔体填充模具型腔过 程中注射压力的降低，使锁模力的需求降 低，节约能耗。并且由于制品中的泡孔内 部有一定的气压可以抑制塑料制品脱模后 的冷却收缩使微孔发泡注射成型制品具有 很好的尺寸稳定性。
6.1 MuCell工艺技术
MuCell工艺使用往复式螺杆对超临界流体 和溶体进行混合,通过机筒把超临界流体注入 到往复式螺杆中。这样充分利用了螺杆的剪 切和混合作用,能够快速完成超临界流体的注 入过程的同时,可以维持超临界流体往螺杆和 机筒中注入 的最小注射压力,从而可以连续 的微发泡注塑成型制品.
注射机，这台机器的成功研制是微发泡注
塑成型商业化历史上的一座里程碑，迄今 为止,仍是世界上应用最多的微发泡注塑机。
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2.国内外发展状况
MuCell工艺介绍
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3.存在的问题
微孔发泡注射成型技术是近年发展起来 的一种新型聚合物成型加工方法，可以降 低加工温度、降低注射压力、减小对锁模 力、缩短成型周期和节约能耗。然而，这 项技术也存在一些限制，最突出的是微孔 发泡注射成型制品的表面质量不够好，经 常伴有气穴和银纹等表面缺陷。
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5.制备过程
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5.制备过程
注射成型技术通常可以用来批量生产具 有复杂形状的塑料制品。已经商业化的微 孔作发为泡发注泡射剂成，型在技注术射应机用料超筒临中界实流现体聚（合N物2） 熔体和超临界流微 孔的成核和长大过程，最后在型腔中冷却 固定，完成微孔发泡注射成型的一个周期.
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微发泡注塑成 型材料的制备
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目录 1.背景 2.国内外发展状况 3.存在的问题 4.改善的途径 5.制备过程 6.制备方法的对比分析 7.展望
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1.背景
随着近年来能源的紧缺，导致塑料原料 价格不断上升，如何在保证产品性能的前 提下来节约塑料原料，是目前研究的一个 热点。微发泡注塑成型就是在这个背景下 所开发和研究的一项新技术，微孔发泡技 术起源于20世纪80年代美国麻省理工大学， 是一项新型的微孔塑料加工技术。
4.改善的途径
气体保压技术是在注塑早期让模具密封， 这样型腔中的高压使得聚合物/气体溶液 在填充阶段不能发泡，等填充完成后，释 放型腔中的压力，这时聚合物/气体熔体 体系开始发泡。但这时，制品表面已经冷 却固化了，最终制品就不会出现发泡引起 的流痕。
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4.改善的途径
快速热循环注塑模具：一种利用各种加 热冷却手段，通过模具温度控制系统动态 改变模具表面温度，在高模温填充和低模 温冷却之间快速循环的一种新型精密注射 成型工艺。是一种无熔痕、高光洁度的塑 料成型技术其一般的工艺流程为：在开模 和填充阶段，加热系统工作，将模具表面 加热到塑料的热变形温度以上，然后开始 填充熔融物料，填充阶段模具的温度基本 保持稳定的高温。
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5.制备过程
微孔发泡注射成型技术的最初出发点是 在保证材料机械性能的基础上，降低原材 料成本，减轻塑料制品的质量。微孔发泡 注射成型技术可以生产质量轻，尺寸稳定 性好，并且可以节省能源。
一个完整的微孔发泡注射成型周期包括： 注入定量的超临界流体到注射机料筒中； 在螺杆的作用下混合聚合物熔体和超临界 流体形成聚合物熔体/超临界流体单相体系， 并储存在料筒中螺杆的前端；把单相体系 注射到模具型腔中，泡孔成核和长大。