微孔注塑过程中气泡在模腔中的生长教材

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微孔发泡注塑成型工艺及其设备的技术进展

微孔发泡注塑成型工艺及其设备的技术进展

塑料工业CHINAPLASTICSINDUSTRY第49卷第2期2021年2月微孔发泡注塑成型工艺及其设备的技术进展∗任亦心1ꎬ刘君峰1ꎬ许忠斌1ꎬ∗∗ꎬ王金莲2ꎬ∗∗∗ꎬ虞伟炳3ꎬ应建华3(1.浙江大学能源工程学院ꎬ浙江杭州310027ꎻ2.杭州科技职业技术学院ꎬ浙江杭州311402ꎻ3.浙江赛豪实业有限公司ꎬ浙江台州318020)㊀㊀摘要:微孔发泡注塑技术是实现塑料轻量化设计的重要途径ꎮ在简要回顾微孔塑料发泡注塑成型工艺的基础上ꎬ重点介绍了微孔发泡注塑成型设备的发展动向ꎮ从注气㊁塑化㊁注射㊁模具和辅助系统等五个模块ꎬ分析总结工艺要求及多种国外产业端的先进设备特点和解决方案ꎮ文中重点论述多个成功应用的生产设备创新案例ꎬ并对微孔发泡注塑成型技术和设备的未来发展趋势进行展望ꎮ关键词:微孔泡沫塑料ꎻ注塑成型ꎻ设备ꎻ轻量化设计中图分类号:TQ320 66+2㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1005-5770(2021)02-0012-04doi:10 3969/j issn 1005-5770 2021 02 003开放科学(资源服务)标识码(OSID):TechnicalProgressofMicrocellularFoamInjectionMoldingProcessandEquipmentRENYi ̄xin1ꎬLIUJun ̄feng1ꎬXUZhong ̄bin1ꎬWANGJin ̄lian2ꎬYUWei ̄bing3ꎬYINGJian ̄hua3(1.CollegeofEnergyEngineeringꎬZhejiangUniversityꎬHangzhou310027ꎬChinaꎻ2.HangzhouPolytechnicꎬHangzhou311402ꎬChinaꎻ3.ZhejiangSaihaoIndustrialCo.ꎬLtd.ꎬTaizhou318020ꎬChina)Abstract:Microcellularinjectionmoldingwasanefficientandimportantapproachappliedinthelightweightplastics.Basedonabriefreviewofmicrocellularinjectionmoldingprocessꎬthedevelopmenttrendofthemoldingequipmentofmicroporousplasticfoaminjectionwasmainlyintroduced.Theprocessrequirementsandthecharacteristicsandsolutionsofvariousadvancedequipmentinforeignindustrieswereanalyzedandsummarizedfromfivemodulesꎬsuchasꎬgasinjectionꎬplasticizingꎬinjectionꎬmoldandauxiliarysystem.Manysuccessfulappliedproductionequipmentcaseswerediscussedꎬandthefuturedevelopmenttrendofmicrocellularfoaminjectionmoldingtechnologyandequipmentwasprospected.Keywords:MicroPorousFoamPlasticꎻInjectionMoldingTechnologyꎻEquipmentꎻLightweightDesign轻量化设计是未来塑料加工技术的趋势之一ꎮ塑料轻量化不仅有助于节省原料成本ꎬ对于汽车㊁航天航空等产业更意味着产品整体性能和竞争力的提升ꎮ微孔发泡注塑成型是在这个背景下发展起来的新技术ꎮ其最大的优势在于能进一步激发塑料轻量化的潜能ꎮ同时ꎬ该技术还可减少缩痕㊁翘曲变形和内应力区域[1]ꎬ降低锁模力和注塑压力ꎬ实现节能环保ꎮ特殊制备的微孔发泡塑料还可以根据产品需求具备一些功能特性ꎬ例如隔热[2]㊁隔声[3]㊁较低的介电常数等ꎮ近年来ꎬ国内外产业端的需求和环保政策的导向使发泡注塑成型技术成为领域内的研究热点ꎬ也促使该工艺不断发展和完善ꎮ但是微孔发泡注塑成型设备和工艺关键技术大多为国外大型公司如Trexel㊁Arburg㊁Engel等所垄断ꎬ在一定程度上制约了国内产业的发展ꎮ本文介绍了微孔发泡注塑成型的原理和工艺过程ꎬ结合国内外产业界具体的设备创新案例ꎬ就微孔发泡注塑设备的各个功能模块分别展开综述ꎬ并对今后微孔发泡注塑的发展趋势进行了展望ꎮ1㊀微孔发泡注塑成型工艺过程微孔发泡注射成型的原理是利用快速改变温度㊁压力等工艺参数的方法ꎬ使聚合物-熔体气体均相体系进行微孔发泡而成型制品[4]ꎮ以Trexel公司的MuCell技术为典例ꎬ微孔发泡注塑设备及其过程中对应的两相形态变化如图1所示ꎮ首先ꎬ由高压气瓶提供超临界流体(通常为氮气或二氧化碳ꎬ典型剂量为0 2%~1 0%)ꎬ在螺杆回收期间通过喷射器以精确的流率注入混合段机筒内已经熔化的聚合物中ꎻ在螺杆向前输送物料的同时ꎬ特殊设计的螺杆混合段元件把气体切碎㊁搅混ꎬ使其均匀溶解在聚合物熔体中ꎬ形成塑料熔体-气体均相体系ꎮ有些设备还会专门设置扩散室进一步均化ꎮ由于止回阀和封闭式射咀的存在ꎬ均相体系能在高压下保持不发生离析ꎬ这是均匀成核的条件ꎮ随后ꎬ该体系将通过封闭式射咀高速注入已充压缩气体的模腔ꎮ模腔内足够高的压力防止21∗国家自然科学基金资助项目(52073247)ꎬ浙江省教育厅一般科研项目(Y201941430)ꎬ浙江大学项目(校合-2020-KYY-533005-0041)∗∗通信作者xuzhongbin@zju edu cn㊀㊀∗∗∗通信作者wangjinlian83@126 com作者简介:任亦心ꎬ女ꎬ1998年生ꎬ本科ꎬ主要从事高分子成型加工方面的研究ꎮ第49卷第2期任亦心ꎬ等:微孔发泡注塑成型工艺及其设备的技术进展气泡在充模阶段生长ꎮ充模完成后ꎬ型腔内压力骤降ꎬ气体在聚合物中形成非常高的过饱和度ꎬ极不稳定ꎮ高能态分子聚合诱发形成泡核ꎮ随着外部压力继续减小ꎬ气泡迅速膨胀ꎬ直至模腔被充满㊁物料凝固ꎮ图1㊀微孔发泡注塑成型设备及工艺对应两相形态简图Fig1㊀Schematicillustrationofamicrocellularinjectionmoldingequipmentsetandthecorrespondingtwo ̄phasemorphology相对于普通注射成型ꎬ气体的加入导致了系统额外的可变工艺参数ꎬ因此微孔发泡注塑成型过程要复杂得多ꎮ许忠斌等[5]曾系统地分析了影响微孔塑料注射成型过程的重要工艺参数ꎬ包括注射压力㊁注射时间㊁熔体温度等ꎮKastner等[6]也曾就改变各个工艺参数进行过最终塑料制品力学性能的测试ꎮ微孔发泡过程工艺参数的复杂性要求设备的设计者必须深入了解原理ꎬ准确控制各部分参数ꎬ最大程度利用微孔发泡的优势而减少其负面影响ꎮ2㊀微孔发泡注塑成型设备典范2 1㊀注气系统注气系统即实现发泡剂注入聚合物体系的设备模块ꎮ不同的设备注气系统所在位置和注气形式各不相同ꎬ但均需要考虑能否精确控制注剂量㊁能否为后续的两相混合预留时间或提供基础ꎮ最后ꎬ注气系统的成本和可拆卸性也越来越成为重要的参考ꎮ注气系统所在位置主要可分为均化段机筒处和喷嘴处ꎮ注气系统接入均化段的机筒的典型案例有Trexel公司的MuCell注塑机ꎮ该系列注塑机将微孔发泡技术最早实现商用ꎮ早期的MuCell注塑机用泵通过旁路阀控制注入量ꎻ随后先后引入了阻力元件㊁歧管系统㊁伺服电机系统等ꎬ实现精准注气和同步计量ꎮ目前ꎬ最新T系列注塑机拥有对新用户友好的智能给料控制系统ꎬ仅要求操作员输入装料质量和超临界氮的百分比ꎮ其注气系统会根据螺杆位置信号的反馈自动控制单个或多个位置的注气喷嘴开闭ꎬ根据实际熔胶时间和压力降情况调节打气时间和流速ꎬ实现注气环节智能化ꎮ然而该技术对已有注塑机的机筒㊁螺杆改造程度大ꎬ对起始投入资金要求高ꎮ针对此ꎬTrexel公司在2019年塑料技术大会上发布了可代替端盖ꎬ用螺栓加装在标准化的螺杆/机筒上的新型螺杆尖端加料模块ꎬ如图2b所示ꎮ该技术使得新机不需要特殊的定制螺杆㊁机筒和止回环ꎬ能够方便地切换回传统注塑ꎬ灵活适应生产ꎮa-传统MuCell定制螺杆b-MuCell新型螺杆尖端加料模块c-Optifoam技术鱼雷体状注气喷嘴d-ProFoam技术及其颗粒锁e-IQFoam颗粒-SCF气体注气方式图2㊀微孔发泡注塑成型技术案例示意图Fig2㊀Casediagramsofmicrocellularinjectionmoldingtechnology注气位置同样在均化段的还有意大利NegriBossi公司在2017年法国国际塑料行业解决方案展览会上推出的泡沫微孔成型方案(FMC)ꎮ与MuCell不同ꎬFMC将气体从螺杆尾部引入螺杆内部的通道中ꎬ并通过螺杆均化段上的一系列 喷针 注入熔体聚合物ꎮ该方法无需对机筒进行更换ꎮ另一个常见的注气位置在喷嘴处ꎬ经典的工业案例有31塑㊀料㊀工㊀业2021年㊀㊀Sulzer化学技术公司和德国亚琛大学塑料加工研究所(IKV)的Optifoam以及Demag公司的Ergozell技术ꎮ如图2cOpti ̄foam[7]在注气时设计了一种鱼雷体状有环形间隙结构的喷嘴ꎮ该环形间隙由可通过气体的特殊烧结的金属制成ꎬ可将SCF由此注入聚合物流道ꎬ既使注入时气体与熔体之间的接触表面最大化ꎬ又可防止聚合物渗出流道ꎮ使用这个注气系统ꎬ只需更新传统注塑机的喷嘴即可ꎮ但相较于均化段注塑ꎬ该方法建议的注射速度更小ꎮ在注气形式上ꎬ除了上述的注入超临界流体外ꎬ一些公司和研究所还开发了不需使用超临界流体的微孔发泡技术来避免造价高昂的超临界流体控制系统ꎮ例如塑胶颗粒-气体的混合注气方式ꎮ如图2dꎬArburg和IKV开发的ProFoam技术[8-9]可以将自创的颗粒密封锁安装在任何常规注塑机的料斗和进料口之间ꎮ颗粒锁内的密封舱将颗粒聚合物从环境压力转移到发泡剂压力ꎬ在恒压储存仓中用气体浸渍ꎮ颗粒锁有专门的控制器ꎬ全过程仅新增一个发泡剂的压力参数ꎮ从整体上ꎬ该技术除了加入防气体流失的螺杆尾部额外密封外ꎬ无需干预原增塑单元ꎮ大众汽车公司构思并申请专利㊁预计近几年投产的IQFoam[10]采用类似的方式ꎬ如图2eꎬ通过调节阀门以及两个致动器ꎬ在中低压下将气体与颗粒一起引入塑化系统ꎮProTech公司在2018年国际塑料加工贸易展览会上首次展示的SomosPerfoamer制造解决方案也采取将粒料经过浸渍送入一台或多台注塑机内的类似做法ꎮ塑胶颗粒 气体的注气方式体现了工业生产中模块化思想ꎬ通过可拆卸的组件进行扩展ꎬ从而灵活适应生产需求ꎮ但是在如何加快这种形式的气固吸收㊁缩短间歇注入的周期的问题上还有研究的空间ꎮ目前研究领域也提出了诸多代替超临界流体实现发泡的想法ꎮYusa等[11]开发的微孔发泡技术将物理发泡剂通过喷射阀和特殊螺杆运动的配合直接从气瓶中注入到熔融聚合物中ꎮ该装置形态与MuCell装置类似ꎬ新增一个排气循环系统ꎬ在聚合物饱和时将气体回收ꎬ不饱和时再次注入气体ꎮ在此基础上ꎬWang等[12]实现了用空气作为发泡剂进行微孔塑料的制备ꎬ并验证得到相比于氮气和二氧化碳发泡剂更细腻均匀的微孔结构ꎬ具有较好的商业前景ꎮ2 2㊀塑化系统塑化系统是微孔发泡注塑机的核心组成部分ꎬ它是实现聚合物机械塑化㊁加热塑化和两相混合的场所ꎮ对于注气位置靠前的设备ꎬ往往会从优化螺杆的角度促进两相混合ꎮ专为微孔发泡而开发的螺杆主要需考虑:提高塑化能力和分散混合能力㊁降低熔体温度不均匀性㊁防止发泡熔体中气体溢出逆流等ꎮ例如ꎬTrexel为MuCell技术定制的螺杆具有长径比大的特点ꎬ塑化段后设置提高聚合物/气体混合效果的混炼元件ꎮ螺杆上的后止回阀和前止回阀使得混合段保持高压ꎬ防止混合物向进料区和喷嘴膨胀ꎮ对于注气位置偏后的设备ꎬ通过螺杆机械混合时间极短的工艺ꎬ例如Ergocell和Optifoam[13]ꎬ塑化系统会在螺杆到喷嘴之间专门设置混合室㊁扩散室等来强化气体在聚合物中的扩散和均化ꎮ其中ꎬOptifoam采取了高压静态混合室ꎬ使得两相混合更充分ꎮErgocell则采用动态混合室ꎬ由电机驱动旋转ꎬ连接气体计量模块ꎬ加在标准化的塑化装置前端ꎬ该设计使得注入气体的混合速度独立于螺杆转速ꎬ让塑化过程和两相混合过程分别控制在最优参数下ꎮ2 3㊀注射装置在微孔发泡技术的注射环节ꎬ压降速率的增加会使得熔体成核速率提高ꎬ泡核均含气量减少ꎮ因此注射时的压降速率是得到均匀尺寸及分布的微孔的关键加工参数ꎮ提高压降速率的方式有提高注射速度㊁缩小喷嘴尺寸和延长喷嘴通道等ꎮ例如ꎬMuCell注塑机喷嘴大小相较等效实心注塑缩小了九成ꎻ微孔发泡注塑机的塑化系统和注塑系统的动力装置也通常是分离的ꎬ分别提供较高的分散混合能力和注射速率ꎮ由于熔体黏度降低ꎬ微孔发泡注射装置的注射压力相比于传统注塑可降低40%~50%ꎮ注射喷嘴通常选择封闭式喷嘴以防止气体泄漏和提前发泡ꎮ2 4㊀模具装置模具系统是塑料发泡成型的场所ꎬ同时具有了监控和调整塑料发泡过程的功能ꎮ为防止充模时期的预发泡ꎬ用于微孔发泡注塑的模具中通常会注入压缩气体ꎮ当塑料熔体被高速注入模腔时ꎬ该部分气体产生反压阻碍压降ꎮ因此微孔发泡的模具系统需具备高效排气进气系统ꎬ以便产生均匀的充模流场ꎮ由于注射速度高ꎬ连接流道和型腔的浇口截面积相对较大ꎮ对于传统注塑过程ꎬ模腔压力已被广泛应用作为监控成型过程的参量ꎮ但微孔发泡注塑中ꎬ在充模即将结束时压力就已经比较低的情况下ꎬ发泡过程的模腔压力很可能无法单独作为有用的反馈量ꎮ针对此ꎬBerry等[13]的研究提出可以通过快速响应热电偶和传统的压力传感器的结合来监控㊁预测微孔发泡成型的效果ꎮ另一方面ꎬ由于聚合物发泡会自主膨胀压实型模腔ꎬ几乎不需要保压的过程ꎬ微孔发泡技术有着更节能省时的优点ꎮ2 5㊀液压系统液压系统起到支持以上系统实现低注射压力㊁高注射速率的作用ꎬ并且能在螺杆停止转动和注射开始前维持机筒内压力ꎬ固定螺杆和防止预发泡ꎮ液压系统与注塑设备是相对独立的体系ꎬ在这里不做具体展开ꎮ2 6㊀辅助系统通过微孔发泡注塑制作的产品在表面性能和力学性能可能有缺陷ꎮ针对这个问题ꎬ常采用共注射模塑㊁快速热循环㊁绝缘涂层法㊁气体对压和芯背膨胀法等[14-18]加以改善ꎬ注塑机中会相应增加辅助系统ꎮ共注射模塑是传统的改善产品表面的方式ꎬ在微孔发泡中也有运用ꎮ实心-微孔材料共注射成型设备能够解决产品表面缺陷的问题ꎮ它增设了固体表层塑料的注射筒ꎮ在加工时ꎬ先注射实心塑料作为表皮ꎬ然后注射发泡塑料作为制品芯部ꎬ最后以实心材料封口[14]ꎻ循环加热法能提高模具和聚合物熔体之间的界面温度以保证表面的质量ꎬ同时避免长时间升温41第49卷第2期任亦心ꎬ等:微孔发泡注塑成型工艺及其设备的技术进展影响成核发泡ꎬ减少能耗浪费ꎮChen等[15]采用电磁感应加热与水冷相结合的方法ꎬ实现了快速的㊁仅限于模具表面的温度控制ꎬ可消除涡流痕迹ꎮ薄膜绝缘涂层法[16]则是通过在模具的内表面添加不同厚度的聚四氟乙烯隔热薄膜ꎬ将界面温度保持在熔融温度以上ꎻ气体对压法即将模腔内气压升高ꎬ使得聚合物在填充过程中被限制发泡ꎮ一旦模腔被完全填充ꎬ表面层冷却ꎬ再减压发泡[17]ꎮ该方法还能用来控制核的生长ꎮMuCell的经典设备中应用了气体对压法ꎻ芯背膨胀法[18]在对压法的基础上发展ꎬ以高注射速度将聚合物注入腔体厚度可变的精密机械ꎬ形成固体外层 皮肤 后ꎬ模具扩张厚度ꎬ压力突然下降诱导零件内部产生泡孔ꎬ逐渐达到更低的密度ꎮ该工艺能使制品减少表面漩涡痕迹ꎬ表层变薄ꎬ制品密度更低ꎮ此外ꎬ由于总厚度的增加ꎬ也改善了包括抗弯刚度在内的部分力学性能ꎮ3㊀展望微孔发泡注塑成型技术和设备在未来会呈现如下发展趋势:1)设备复杂性降低ꎮ许多大型注塑设备企业开始涉足这一市场ꎬ他们迫切需要解决的是如何将微孔发泡技术与客户已有的普通注塑机进行适配ꎬ实现低成本的更新改造ꎮ设备研发整体朝着降低发泡设备复杂性的方向发展ꎮ2)智能化提升ꎮ随着仿真软件和人工智能技术的发展ꎬ更加智能㊁操作友好的控制系统会集成到微孔发泡注塑机中ꎮ能进行状态监测㊁仿真计算㊁智能控制及可视化呈现的辅助模块在未来也适合应用于更为复杂的微孔发泡注塑过程ꎬ在气泡形态稳定性的控制㊁表面缺陷处理上有所突破ꎮ3)关注环保领域ꎮ作为一种绿色塑料加工技术ꎬ微孔发泡还可能进一步与塑料循环利用相结合ꎮ例如对废弃塑料制品粉碎㊁再造粒和再发泡ꎻ或采用三明治结构将回收的废弃塑料发泡作为内芯等ꎮ4)关注功能材料领域ꎮ对于微孔发泡塑料功能的深入研究会让微孔发泡技术潜在的应用场景进一步拓宽ꎬ特别是在对声学㊁热学㊁减震等有要求的特殊场景中ꎮ目前ꎬ几乎所有领先的微孔发泡注塑设备厂商都是国外的企业ꎮ国内微孔发泡领域主要集中在对原料工艺方面的研究ꎬ在设备和产业化方面还处于起步阶段ꎮ为实现国内微孔发泡塑料技术革新ꎬ还需通过产学研结合ꎬ不断优化过程设备ꎬ早日实现我国塑料产业的高端化㊁智能化升级ꎮ参㊀考㊀文㊀献[1]KRAMSCHUSTERAꎬCAVITTRꎬERMERDꎬetal.Quantitativestudyofshrinkageandwarpagebehaviorformicrocellularandconventionalinjectionmolding[J].Pol ̄ymerEngineering&Scienceꎬ2005ꎬ45(10):1408-1418.[2]ZHAOJCꎬZHAOQLꎬWANGLꎬetal.DevelopmentofhighthermalinsulationandcompressivestrengthBPPfoamsusingmold ̄openingfoaminjectionmoldingwithin 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注塑成型出现气泡的解决方法

注塑成型出现气泡的解决方法

(1)何谓气泡(外观)气泡是指成型品表面鼓起的一种现象。

以下二种情况容易出现气泡,即注射成型后从模具取出时,制品表面开始渐渐鼓起和成型品表面因受热膨胀而鼓起时。

不论哪种情况,当成型品表面因高温而变软时,内部的气体都会因受热膨胀而将成型品表面顶起,从而形成气泡。

图1. □120平板表面上出现的气泡图2. 箱型试样表面上出现的气泡(2)气泡的生成原因(2-1) 卷入空气如果计量时卷入了大量空气,则容易产生气泡。

具体来说也就是螺杆转速快、背压低并且抽塑量多的时候容易产生气泡。

此外,在模腔填充过程中,有些流动样式有时也会卷入空气,从而产生气泡。

图3. 卷入空气(2-2) 表层容易剥离洞或裂纹,则很容易以此为起点产生气泡。

具体来说,在成型薄壁制品因强行填充导致应变残留在制品中,或冷料或喷射纹的混入等。

图4.剥离是气泡的起因从成形条件来看,注射速度快时,气泡将出现恶化的倾向。

此外,在浇口偏小的情况下,由于会产生喷射纹,同时很大的剪切力会导致应变残留,因此气泡也会出现恶化的倾向。

(2-3) 树脂中产生大量气体树脂中产生的大量气体也容易产生气泡。

当机筒温度过高,滞留时间偏长时,所产生的气体会增多,从而也容易产生气泡。

此外,干燥不足,材料中所含的水分过多时,也会产生气泡。

(3)气泡的对策(3-1) 减少空气卷入要减少计量中的空气卷入,应更改下列条件:·降低螺杆转速·提高背压·抽塑量设定不要过多如果在模腔填充期间出现空气卷入现象,则需要调整形状、浇口位置以及射出速度。

这一点应根据成形品的情况来具体应对。

通过填充不足(short shot),把握住流动样式,然后在此基础上确立相应的对策。

(3-2) 使层间难以剥离改变保压等对改善气泡没什么效果,倒不如减少填充时的剪切力以使材料能顺利地充满模腔对消除气泡会更有效。

具体来说,可更改下列成型条件:提高模具温度·减慢注射速度·增大浇口·增加厚度(仅对于过薄的部分)·避免产生喷射纹(3-3) 抑制气体的产生·强化干燥在去除水分的同时尽可能去除树脂内的低分子聚合物(oligomer)·降低机筒温度(在推荐使用温度范围内。

塑胶起泡原因解析及对策讲课文档

塑胶起泡原因解析及对策讲课文档
螺桿磨耗
螺桿轉速;背壓
機型不適
料管溫度;滯留時間
噴嘴與模具灌嘴 接頭配合有間隙
澆口位置
低溫料混 入高溫料
排氣能力差
次料比例高
粉塵過多
塑 射速不當 膠 為 何 起 泡
肉厚不平均
材料不穩定/異常
模具
材料
第十七页,共21页。
模具
模具影響起泡改善方式
1.噴嘴與模具灌嘴接頭需對準中心且緊密配合不能有間隙。
➢料溫太低
(增加流動性)
❖發生於焊錫後
表皮層與核 心層混雜分 離
❖氣泡稍大 ❖延著流動方向連續發生 ❖發生於焊錫後
➢射速太高 ➢噴嘴溫度太低
✓防止噴射 ✓防止噴嘴固化 ✓防止冷料混入
第四页,共21页。
成型條件與起泡之關係


3
1
射 速
低 速
2
低溫
料溫
高溫
1 : 氣泡由樹脂或注塑時捲入之氣體產生.
射出壓力 (kg/cm2 ) 30
第十页,共21页。
圖1-A. VECTRA E130i V=8m/min 近澆口處
圖2-A. VECTRA E130i V=24m/min 近澆口處
圖1-B. VECTRA E130i V=8m/min 近流動尾端
圖2-B. VECTRA E130i V=24m/min 近流動尾端
噴嘴形狀 噴嘴溫度
成形週期
計量安定性
第十五页,共21页。
氣泡發生原因檢討順序
(1)發生位置、發生時期(成形後或焊錫後) (2)不良率
(3)乾燥條件
(4)成形條件 (5)流動狀況
第十六页,共21页。
氣泡產生原因魚骨圖
其他

微孔泡沫塑料成型技术(综述) ppt课件

微孔泡沫塑料成型技术(综述)  ppt课件

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23
微孔生物医学材料
发泡材料因其多孔渗水和透气性而在生物医学工 程中的应用非常广泛。
而微孔发泡材料因其更加微小的泡孔尺寸,使其更 加适用于生物细胞(如造骨细胞)的成活和生长,达到生 物分子级的相容。
如果材料是可降解生物材料,制成的微孔发泡材料 也可以用来包覆药物,使药物在体内的分布和释放更加 均匀;还可以制成可降解的医学材料,不仅无毒,而且多孔 透气,使其应用在人体上比起传统的生物医学材料更加 舒适和安全。
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12
利用塑料熔体中的低势能点为发泡成核点
热点成核理论已由前人经过较全面的论证指出,当塑料 熔体中同时出现大量过饱和气体和大量热点时就能形成大 量气泡核。
从微观上分析,温度升高使高聚物分子的动能增加,势 能下降形成低势能点,使不稳定的过饱和气体容易由此析出。 目前采用加成核剂提高成核率,也是因为在成核剂与聚合物 熔体间能形成势能较低的界面,以充当成核点的结果。
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22
五、新进展
微孔复合材料
以前的微孔塑料往往为单一品种树脂制造, 这样的微孔塑料性能上往往不能满足工程上的 应用,因此仿照普通复合材料的原理,出现了两 种树脂或多种树脂混合发泡塑料,制得的微孔塑 料能结合各个组分性能上的优点,达到取长补短 的效果,以满足工程上耐高温、高强度、高抗冲 击等需要。
目前还有人提出了超细微孔塑料和极细微孔塑料 的概念。
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2
微孔发泡塑料最先由Martiai等在1981年 研制出
设计思想
当泡沫塑料中泡孔的尺寸小于泡孔内 部材料的裂纹时, 泡孔的存在将不会降 低材料的机械性能
微孔的存在将使材料原来存在的裂纹 尖端钝化, 有利于阻止裂纹在应力作用 下的扩展, 从而使材料的性能得到提高。

注塑件的气泡缺陷成因及对策分析

注塑件的气泡缺陷成因及对策分析

注塑件的气泡缺陷成因及对策分析一、成因分析1.塑料原料问题:塑料原料中可能含有一些挥发性成分,如水分、溶剂等,这些成分在高温下蒸发产生气泡。

此外,塑料原料的熔融指数、熔体温度等因素也会影响气泡的生成。

2.注塑机问题:注塑机的熔融温度、压力、注射速度等参数的调整不当,也容易导致气泡缺陷。

熔融温度过高或过低,过高会使原料融化不充分,过低则会造成原料流动不畅;压力过高会使气泡在注塑件内部形成,过低则会使注塑件中出现空洞;注射速度过快时,塑料熔体中未来得及排除的空气形成气泡。

3.模具设计问题:模具的设计结构会对注塑件的质量产生重要影响。

如果模具中存在死角或复杂的射流道,容易在注塑过程中产生气泡。

模具的排气效果不好,也会导致气泡缺陷的产生。

4.环境条件问题:注塑过程中的环境条件也可能对气泡缺陷产生一定的影响。

例如,注塑车间的温度过高会使注塑的塑料熔体粘度降低,流动性增加,容易带来气泡缺陷。

二、对策分析1.塑料原料选择:选择低挥发性的塑料原料,避免含有水分或溶剂等挥发性成分。

同时,选用熔融指数适中的塑料,控制熔体温度合理,减少气泡的生成。

2.注塑机参数调整:合理调整注塑机的熔融温度、压力和注射速度等参数。

根据不同塑料原料的熔融温度范围进行调整,使熔融温度更加精确。

同时,根据不同注塑件的结构和要求,调整注射速度和压力,防止气泡的产生。

3.模具设计改进:改善模具的结构,避免设计死角和复杂的射流道。

合理设置通气装置,提高模具的排气效果,减少气泡的产生。

4.控制环境条件:控制注塑车间的温度,避免温度过高对注塑过程的影响。

同时,保持注塑车间的通风条件良好,及时清理模具的进气道和排气道,减少气泡缺陷的产生。

综上所述,注塑件的气泡缺陷成因主要有塑料原料问题、注塑机问题、模具设计问题以及环境条件问题。

要解决气泡缺陷,需要综合考虑以上因素,并采取相应的对策。

通过选择合适的塑料原料、调整注塑机参数、改进模具设计以及控制环境条件,可以有效降低注塑件的气泡缺陷发生率,提高产品质量。

注塑技术理论讲义---8

注塑技术理论讲义---8

十三气泡及真空泡故障分析及排除方法(1)成型条件控制不当。

许多工艺参数对产生气泡及真空泡都有直接的影响。

如果注射压力太低,注射速度太快,注射时间和周期太短,加料量过多或过少,保压不足,冷却不均匀或冷却不足,以及料温及模温控制不当,都会引起塑件内产生气泡。

特别是高速注射时,模具内的气体来不及排出,导致熔料内残留气体太多,对此,应适当降低注射速度。

不过,如果速度降得太多,注射压力太低,则难以将熔料内的气体排尽,很容易产生气泡以及凹陷和欠注,因此,调整注射速度和压力时应特别慎重。

此外,可通过调节注射和保压时间,改善冷却条件,控制加料量等方法避免产生气泡及真空泡。

如果塑件的冷却条件较差,可将塑件脱模后立即放入热水中缓冷,使其内外冷却速度趋于一致。

在控制模具温度和熔料温度时,应注意温度不能太高,否则会引起熔料降聚分解,产生大量气体或过量收缩,形成气泡或缩孔;若温度太低,又会造成充料压实不足,塑件内部容易产生空隙,形成气泡。

一般情况下,应将熔料温度控制得略为低一些,模具温度控制得略为高一些。

在这样的工艺条件下,既不容易产生大量的气体,又不容易产生缩孔。

在控制料筒温度时,供料段的温度不能太高,否则会产生回流返料引起气泡。

(2)模具缺陷。

如果模具的浇口位置不正确或浇口截面太小,主流道和分流道长而狭窄,流道内有贮气死角或模具排气不良,都会引起气泡或真空。

因此,应首先确定模具缺陷是否产生气泡及真空泡的主要原因。

然后,针对具体情况,调整模具的结构参数,特别是浇口位置应设置在塑件的厚壁处。

选择浇口形式时,由于直接浇口产生真空孔的现象比较突出,应尽量避免选用,这是由于保压结束后,型腔中的压力比浇口前方的压力高,若此时直接浇口处的熔料尚未冻结,就会发生熔料倒流现象,使塑件内部形成孔洞。

在浇口形式无法改变的情况下,可通过延长保压时间,加大供料量,减小浇口锥度等方法进行调节。

浇口截面不能太小,尤其是同时成型几个形状不同的塑件时,必须注意各浇口的大小要与塑件重量成比例,否则,较大的塑件容易产生气泡。

注塑加工过程出现气泡现象的解决办法

注塑加工过程出现气泡现象的解决办法

注塑加工过程出现气泡现象的解决办法
前几天,品保QC发现注塑加工中的塑胶件当中有几个出现了气泡这个问题,于是把这个问题反映给了塑胶技术人员,金洋塑胶技术人员根据气泡的产生原因:发现在塑胶制品壁厚较大时,其外表面冷却速度比中心部的快,因此,随着冷却的进行,中心部的树脂边收缩边向表面扩张,使中心部产生充填不足。

这种情况被称为真空气泡。

解决方法主要有:
a)根据壁厚,确定合理的浇口,浇道尺寸。

一般浇口高度应为制品壁厚的50%~60%。

b)至浇口封合为止,留有一定的补充注射料。

C)注射时间应较浇口封合时间略长。

d)降低注射速度,提高注射压力,
e)采用熔融粘度等级高的材料。

2)由于挥发性气体的产生而造成的气泡,解决的方法主要有:
a)充分进行预干燥。

b)降低树脂温度,避免产生分解气体。

3)流动性差造成的气泡,可通过提高树脂及模具的温度、提高注射速度予以解决。

希望这篇文章能给有这个方面困扰的人带来帮助。

高分子成型工艺学课件(第八章微孔塑料成型)

高分子成型工艺学课件(第八章微孔塑料成型)

6、影响泡孔结构的因素
备 国
2)成型加工工艺因素

工 程
温度
研 究
压力


时间
冷却速率

合 物
8.2 微孔成型机理


成 型 装
6、影响泡孔结构的因素
备 国
3)设备

工 程
准确定量
研 究
温度控制


多级压力控制
密封气体

合 物
8.3 挤出成型原理


成 型 装
1、物理发泡挤出成型
起泡剂
泡沫稳定剂
交联剂
增粘剂
发泡剂

合 物
8.2 微孔成型机理


成 型 装
6、影响泡孔结构的因素
备 国
1)配方

工 程
发泡剂
研 究
分解速率
中 心
发泡效率
热能变化与初期分解状况
成核剂效果
气体组成
发泡促进剂与抑制剂
发泡剂并用
发泡剂毒性

合 物
8.2 微孔成型机理


成 型 装

合 物
8.2 微孔成型机理


成 型 装
5、气泡的稳定和固化过程



工 程 研 究 中 心
Pg
R
Pf
2
R
P Pg小 Pg大
P 2 R小 R大
R小 R大

合 物
8.2 微孔成型机理


成 型 装
6、影响泡孔结构的因素
备 国
1)配方

注塑产品有气泡是什么原因【解析】

注塑产品有气泡是什么原因【解析】

有注塑经验的人都了解,在生产加工中,如果注塑产品产生气泡不能及时处理,将会直接影响塑料成型。

为什么在注塑生产过程中会出现气泡呢?产生这些气体的原因,可能是温度过高,塑料在长时间受热的情况下发生降解;也有可能是原料所含水分、易挥发等物质所致。

通常,气泡的出现主要在制品厚壁内或者最后接缝处。

气泡产生的原因不同,出现的现象就不同,处理方法也会有所差异,分述如下:现象一:气泡出现在较厚的制品,表面胀大,切开后断面有气泡成因及解决办法:1、加料过程中没控制好量,导致注射压力过高,只需调整加料量即可;2、冷却时间不足。

可以在机器外使用冷压模降温冷却;3、温度过高,会在制品中出现分解黑线的现象。

若分解情况轻微,只需适当降温。

如果整个机筒分解,只能是拆机清理;4、模具的进浇口过小或者排气不良也会出现气泡的现象,这是设备的原因,只能改进设备。

现象二:实心制品内有空洞,伴有发黑现象在高压环境下,空气经过摩擦将制品烧焦并被包在制品中,实心制品内部就会出现气泡或者空洞。

在实心制品成型时,注意两点操作要点,一是注射压力放低,二是注射速度放慢,空洞现象就会消失。

另外随时检查加料是否过量,减少加料也可以改善这种现象。

现象三:厚度不同的塑料制品,较厚部分的制品出现气泡出现这种情况,需要注意同时成型的塑料制品各个浇口的大小与制品重量相当,否则厚制品容易产生气泡;在模具前模上积累的制品导致排气困难也会产生上述现象,要时常给模具排气;在设计制品时,也应避免出现特厚的制品。

以上就是注塑产品出现气泡的三种现象分析,如果是注塑工艺方面的失误,可以通过改善工艺来进行解决,如果是设备的原因,那么就需要专业的维保师傅来进行检测,看看是哪个部位出现了故障。

微孔塑料注射成型技术 2.

微孔塑料注射成型技术 2.
微孔塑料注射成型工艺
工艺过程:分单相溶液的形成、均匀的成核作用、泡孔 长大以及制品注射成型四个部分。
一、塑料-气体单相溶液的形成
单相溶液:指超临界状态的物理发泡剂均匀扩散到塑料 熔体中,并达到热力学平衡状态的塑料熔体。
单相溶液的熔体黏度大大低于塑料本身的黏度,一旦形 成便在一定压力下保持,单相溶液是均匀成核作用产生的 必要条件。
三、微孔注射成型工艺参数控制
3、注射速度
注射速度是影响微孔塑料制品外观的最关键因素。 • 注射行程在7.5~25mm时,注射速度可设为2.5~12.5mm/s
• 注射速度一般最大不超过75mm/s,注射速度太大,熔体 接触模壁时表面会起皱,塑件外观质量降低。
• 注射速度若太慢,填充能力低,加泡孔分布不均匀。
广泛应用于微孔塑料的流体主要是CO2和N2。其它流体也 可作为超临界流体使用,但应用于微孔塑料都存在一定的 不足。
4、塑料-气体溶液的物理性能
因气体的溶入导致塑料-气体溶液性质发生变化,随着 气体浓度的增加,其玻璃化转变温度和黏度均会降低。
在高气体浓度下,塑料的玻璃化转变温度有可能降到常 温以下,利用这一现象可在不加热塑料的条件下进行塑料 制品的成型。
• 注射时使熔体压力发生瞬间变化,导致溶解于塑料熔体 中的气体瞬间大量析出而形成数以百万计的泡核。
• 注射时间一般要短到足以产生均匀的成核作用。
高饱和压力下,当发泡温度超过熔点时,导致结晶相转 为无定形相,产生大量泡孔成核位置,泡孔数量将急剧增 加;当发泡温度低于熔点时,微小的发泡温度变化对泡孔 密度和泡孔尺寸没有影响。
二、泡孔的形成
1、泡孔成核
泡孔成核是形成微孔塑料的关键,泡孔成核可分为均相 成核和异相成核两种。

注塑作业指导书

注塑作业指导书

注塑作业指导书一、概述注塑作业指导书是为了指导注塑作业人员正确、安全地进行注塑作业而编写的文档。

本指导书包括注塑作业的基本知识、操作流程、安全注意事项以及常见问题解答等内容,旨在提高注塑作业人员的工作效率和作业质量。

二、注塑作业基本知识1. 注塑工艺原理注塑是一种将熔融态的塑料通过注塑机加热、压力注入模具腔中,冷却后得到所需产品的工艺过程。

注塑工艺原理包括塑料熔融、射料、充填、压实、冷却和脱模等步骤。

2. 注塑设备注塑设备主要包括注塑机、模具和辅助设备。

注塑机是实现注塑工艺的主要设备,模具用于塑料制品的成型,辅助设备包括模温机、干燥机、自动送料机等。

3. 塑料材料常用的塑料材料有聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)等。

不同的塑料材料具有不同的熔融温度、流动性和机械性能,需要根据产品要求选择合适的塑料材料。

三、注塑作业操作流程1. 准备工作(1)检查注塑机和模具的工作状态,确保设备正常运行。

(2)准备所需的塑料材料,根据产品要求进行配料和干燥处理。

2. 调试注塑机(1)打开注塑机的电源,进行开机自检。

(2)根据产品要求设置注塑机的参数,如温度、压力等。

(3)调试注塑机的射速、压力和温度等参数,确保注塑过程稳定。

3. 操作注塑机(1)将准备好的塑料材料放入注塑机的料斗中。

(2)启动注塑机,开始注塑作业。

(3)根据产品要求监控注塑过程,调整参数以获得理想的注塑效果。

4. 检查和调整产品质量(1)取出注塑成型的产品,进行外观检查。

(2)根据产品要求进行尺寸测量和功能测试。

(3)如发现产品存在质量问题,及时调整注塑机的参数或模具的结构,进行再次注塑。

5. 清洁和维护(1)停机后,关闭注塑机的电源。

(2)清洁注塑机和模具,确保设备干净整洁。

(3)定期对注塑机进行维护保养,如更换润滑油、清洗过滤器等。

四、注塑作业安全注意事项1. 个人防护(1)作业人员应佩戴安全帽、防护眼镜、防护口罩等个人防护装备。

注塑产品气泡的原因和解决方法

注塑产品气泡的原因和解决方法

注塑产品气泡的原因和解决方法
注塑产品气泡是指在注塑过程中,产品表面或内部出现的空气囊泡。

气泡的出现会影响产品的质量和外观,需要采取相应的措施来解决。

造成注塑产品气泡的原因有以下几个方面:
1. 原料含水量过高:如果注塑原料中含水量过高,加热过程中会产生水蒸气,进而形成气泡。

解决方法:保持原料的干燥,使用干燥剂或烘箱对原料进行预处理,降低含水量。

2. 注射过程中进气不畅:在注射过程中,如果进气不畅,空气难以排出,就会形成气泡。

解决方法:检查注射机的进气系统,确保通畅,适当调整注射速度和压力,确保气泡可以有效排出。

3. 模具或注塑机温度不均匀:如果模具或注塑机温度不均匀,注射材料可能无法均匀融化,从而产生气泡。

解决方法:调整模具和注塑机的温度控制系统,确保温度均匀,材料充分熔化。

4. 注塑产品设计不合理:如果注塑产品的设计不合理,尤其是壁厚不均匀或局部过厚,容易形成气泡。

解决方法:优化产品的设计,合理设置壁厚,避免过厚的部位。

5. 注射速度过快:如果注射速度过快,容易造成气泡的生成。

解决方法:调整注射速度,适当减缓注塑过程的速度,以避免气泡形成。

综上所述,注塑产品气泡的产生和解决方法涉及到原料、注射过程、模具设计等多个方面。

通过合理的措施和调整,可以有效减少或避免注塑产品气泡的出现,提高产品质量。

分析注塑中产生的气泡-空洞-水纹解决方案

分析注塑中产生的气泡-空洞-水纹解决方案

分析注塑中产生的气泡,空洞,水纹解决方案The appearance of bubbles, voids, sinks or blisters on an injection-molded part make up the most significant causes for part rejects due to cosmetic requirements. These troublesome "features", although not the most common of problems wheninjection-molding parts, can inhibit part performance and are problematic to solve.Bubbles are either pockets of trapped gas or vacuum voids. It is important to determine which type of bubble exists in your part to more quickly pinpoint the source and determine the correct adjustment to make. A simple test of warming the part area containing the bubble until it softens can be used to determine its bubble type as trapped air or void. With the test, if there is gas trapped in the bubble, the gas will warm up and want to expand the bubble as the part softens. If there is no air in the bubble and a vacuum void exists, the bubble will collapse due to the atmospheric pressure pushing on the softened walls of the part. A hot air gun is best to heat the area, a small lighter is next, and a torch if you know what you are doing.Trapped Air IssueTrapped air is a root cause of bubbles as well as blisters. Trapped gas may stem from flow front issues such as converging fronts, or jetting, to equipment and production problems such as non-vented core pins, poor venting, too much decompression, or resin degradation. The air or gas may appear from water vapor, volatiles from the resin, or decomposing by-products. The air may be trapped in ribs, threads or non-ventedprojections off the nominal wall. Melt flow pattern is a major cause of bubbles. Processors should examine each parts flow pattern via short shots to see if the plastic flow front is coming around on itself. Note if there is a race-tracking effect or jetting that can cause air to become trapped in the polymer.Observe flow path for back flow or trapped air in blind ribs. Examine the part to determine if the rib or support areas of a part are covered before part is completely filled. If it is a flow pattern issue, run a short shot molding sequence, changing the transfer position or shot size to make various sized short shot parts ranging from 10 percent to 95 percent of the full part. Use this to find out where and how the bubble occurs. This test requires the process to be velocity controlled for the first stage (injection). This cannot be done if the first stage pressure and velocity is reduced.Other causes for trapped air leading to bubbles or blisters include inadequate venting, material flow pattern design, and gas traveling across the part surface during the fill or pack stage. Melt flow issues may indicate a need to change the gate location to avoid race tracking, trapping air or to promote uniform fillingEquipment can also be a cause for bubbles. If you are working with a hot runner tool it is possible that a venturi effect can suck air from between the plates into the hot runner, pulling air into the melt, forming a bubble. To check for this the tool must be disassembled, and a bluing agent is applied near the drops, being careful not to apply any in the flow path.If the bluing agent shows up in the part then you have found the source of the problem.One can also examine the purging of a normal shot to see if the bubble originates from the barrel or screw. General-purpose screws with dimensions of 18:1 L/D or lower can be the culprits for a bubble or blister. One solution is to raise the backpressure to 1000 to 1500 psi melt pressure. Another solution may be to pull a vacuum on the mold just before injection, so that air is pulled out. Moisture in the molding system can also be a source of trouble.Tool venting is another big issue, so vent properly or use a porous steel to eliminate gas traps. Check the number of vents as well as vent depth. Check vents with pressure sensitive paper. Clean all parting line and core vents. This can prevent the opportunity for trapping air.Avoiding Voids and SinksA void occurs during cooling, usually in thick sections of the part where there can be a significant cooling rate difference in the material forming the core and skin of the part. A sink is a depression impacting the surface of a part that does not mimic the mold steel surface.Voids and sinks are signs of internal stress and are warning signs that the part may not perform as required.Insufficient plastic can be a main reason for sinks or voids so packing more plastic into thecavity is recommended. Molders should have a consistent cushion on the press, making sure you are not bottoming out the screw. You should go for higher pressures in thehold/pack stage and longer stage time. To solve voids or sinks, trial slow fill rates, the use of gas counter-pressure, and increasing backpressure. You can open the gate for longer gate seal times to allow more packing during the second stage. Molders can also try reducing the melt temperature.Mechanically, you can increase the runner diameter. You should determine where the sink is. Is it near the gate or farther down the flow part? If near the gate, check the gate seal time. If it is farther down the flow part, increase injection speed to decrease viscosity and allow more packing pressure.Another approach to eliminating voids or sinks is to "thin-up" the nominal wall. Thicker is not always stronger in plastic parts. Thick nominal walls should be redesigned with ribs if strength is needed. This will save plastic and cycle time also. Molders can core out the thick section if possible. Changing the gate location to fill thicker areas in the mold first, this may allow more polymer into the part (before the gate freezes). Molders may also try raising the mold temperature significantly and/or ejecting the part sooner, which can avoid voids by allowing the outside walls to collapse during cooling.For sinks, users may try cooling the part in water or between aluminum sheets rather than air. Here, inner section of the thick-sectioned part can reheat or re-melt the outsidesurface of the part once ejected, allowing the surface to collapse. However, this may cause a vacuum void. You might be able to diminish the vacuum void by not cooling the part surface and keeping it warm by placing on wood or insulating foam. One should expect sinks with this approach.Be Aware of BlistersBlisters, a thin film of plastic that bubbles up from the part surface, can also ruin the aesthetics of a part. Like bubbles they can be caused by gas traveling across the surface during fill or pack, or due to trapped air issues (inadequate venting, melt flow pattern or screw L/D), and the solutions are the same. However, blisters can also originate from process problems or degradation of the resin or additive package. Delamination is a serious part defect.Excessively high injection rates can cause blisters, as they can develop a highly oriented thin layer or film on the surface of a molded part. Sometimes sticking tape to the part and lifting it pulls this layer off. Try injecting the melt at a slower rate. High temperatures of steel near the gate can cause blisters also and should be made lower if possible. If the decompression of the screw is excessive, it is possible that air will be pulled into the nozzle and remains trapped. This air pocket enters the melt stream during nozzle contact with the sprue. If using a hot runner system, at injection, the trapped air is moved through the hot runner system and can create the bubble. In a cold runner system the air is ahead of the flow front and gets vented.Gas can be created by the degradation of the resin or additive, so try a new lot of materialand/or use virgin material. It is best to check the melt temperature process rangerecommended by the resin supplier. Molders should minimize material residence time,and one way is to use the correct barrel size for the shot.Be sure that the plasticating screw be at least 20:1 L/D. If you are require longer cycletimes and higher backpressure to reduce the occurrence of blisters, then it is possibly ascrew design issue.消除气泡,空洞,水槽和水泡对注塑成型零件的气泡,空洞,水槽或水疱的出现弥补了部分因拒绝整容要求最显著的原因。

塑料制品加工过程产生气泡情况原因分析

塑料制品加工过程产生气泡情况原因分析

塑料制品加工过程产生气泡情况原因分析想和其他注塑行业的小伙伴们聊聊吗?赶快加入我们吧!欢迎小伙伴加入:微注塑综合群!温馨提示:按照腾讯规则,微信群满100人后需要好友拉入,所以请加小编 6683014 为好友!发送消息“微注塑综合群”,小编会拉你进群!气泡常常发生在塑料制品最后接缝处或制品较厚的部分。

制品在模型内首先是表面冷却,当外表已冷却,中心部分仍处于热的状态。

中心部分冷却时要收缩,而塑料表面已经冷却,因此只能由内部自己收缩而形成气泡。

有许多厚的制件在出模时还没有气泡,但是经过数十秒钟后,在中心部分就有气泡出现。

气泡有几种情况,现象不同,原因也不同,分述如下:•较厚的制品,表面发胖而鼓起,锯开断面处有气泡,其原因可能是:①注射速度太快,包住空气,无法排除,形成气泡。

②加料量过多或过少,注射压力太高,也会产生这种现象,如适当调整加料量就会改善这种现象。

③冷却时间太短(特别是厚壁制品),解决办法可以在机器外用冷水及冷压模进行冷却。

④制品中有分解黑线现象,这是由于温度过高而形成的。

如果情况不严重,可以适当降低温度,如果整个机筒分解,则必须拆车清理。

⑥模具的进浇口太小与排气不良,也会产生这种现象。

•实心制品有空洞,并有发黑现象:实心制品成型时,注射压力要低,注射速度要慢,否则,空气在高压下经过摩擦烧焦被包住在制品中,使制品当中有黑的空嗣。

因此适当降低注射压力及注射速度,空洞现象就会消失。

还可以检查一下加料量是否过多,适当减少一些加料量对改善这种现象也是有利的。

•料制品厚度不同时,在制品较厚部分有小气泡,或在制品特厚处有黑色大泡包在里面:同时成型几个形状不同的制品时,必须注意各个浇口的大小要与制品重量相当,否则,厚的制品容易产生气泡。

同时还要注意模具的排气,经常留在前模上的制品使排气比较困难,就容易产生上述现象。

可以通过修改模具或增加保压时间及冷却时间,来弥补厚断面压力不足,从而改善这种现象。

更主要的是在设计制品时,应尽量避免制品有特厚部分。

注塑产品产生气泡的原因分析

注塑产品产生气泡的原因分析

注塑产品产生气泡的原因塑料在充模过程中受到气体的干扰常常在制品表面出现银丝斑纹或微小气泡或制品厚壁内形成气泡。

这些气体的来源主要是原料中含有水分或易挥发物质或润滑剂过量,也可能是料温过高塑料受热时间长发生降解而产生降解气。

一设备方面:喷嘴孔太小、物料在喷嘴处流涎或拉丝、机筒或喷嘴有障碍物或毛刺,高速料流经过时产生摩擦热使料分解。

二模具方面:(1)由于设计上的缺陷,如:浇口位置不佳、浇口太小、多浇口制件浇口排布不对称、流道细小、模具冷却系统不合理使模温差异太大等造成熔料在模腔内流动不连续,堵塞了空气的通道。

(2)模具分型面缺少必要的排气孔道或排气孔道不足、堵塞、位置不佳,又没有嵌件、顶针之类的加工缝隙排气,造成型腔中的空气不能在塑料进入时同时离去。

(3)模具表面粗糙度差,摩擦阻力大,造成局部过热点,使通过的塑料分解。

三工艺方面(1)料温太高,造成分解。

机筒温度过高或加热失调,应逐段减低机筒温度。

加料段温度过高,使一部分塑料过早熔融充满螺槽,空气无法从加料口排出。

(2)注射压力小,保压时间短,使熔料与型腔表面不密贴。

(3)注射速度太快,使熔融塑料受大剪切作用而分解,产生分解气;注射速度太慢,不能及时充满型腔造成制品表面密度不足产生银纹。

(4)料量不足、加料缓冲垫过大、料温太低或模温太低都会影响熔料的流动和成型压力,产生气泡。

(5)用多段注射减少银纹:中速注射充填流道→慢速填满浇口→快速注射→低压慢速将模注满,使模内气体能在各段及时排除干净。

(6)螺杆预塑时背压太低、转速太高,使螺杆退回太快,空气容易随料一起推向机筒前端。

四原料方面(1)原料中混入异种塑料或粒料中掺入大量粉料,熔融时容易夹带空气,有时会出现银纹。

原料受污染或含有有害性屑料时原料容易受热分解。

(2)再生料料粒结构疏松,微孔中储留的空气量大;再生料的再生次数过多或与新料的比例太高(一般应小于20%)(3)原料中含有挥发性溶剂或原料中的液态助剂如助染剂白油、润滑剂硅油、增塑剂二丁酯以及稳定剂、抗静电剂等用量过多或混合不均,以积集状态进入型腔,形成银纹。

气泡生长在微孔注塑模具型腔的成型过程-外文翻译

气泡生长在微孔注塑模具型腔的成型过程-外文翻译

毕业设计(论文)译文及原稿译文题目:气泡生长在微孔注塑模具型腔的成型过程Bubble growth in mold cavities during microcellular injection 原稿题目:molding processes原稿出处:Springer——【Abstract】气泡的成核和生长是在聚合物泡沫生成过程中的关键步骤。

泡沫力学性能与聚合物材料内部创建的气泡的大小密切相关,与大多数现有的分析方法一样使用一个恒定的粘度和表面张力来预测气泡的大小。

然而,根据实际情况,当聚合物包含气体,粘度和表面张力之间发生变化导致估计和观察的气泡大小有差异。

因此,我们制定了一个理论框架,用来提高我们的气泡增长速度和规模的预测,用实验验证我们的理论结果,用注塑机改性使微孔泡沫制品更加完美。

【Key Words】气泡生长气泡的增长速度,注塑,微孔发泡制品,高分子发泡,1. 简介聚合物是有限的资源。

发展中国建已经尽他们最大的努力来减少他们的消费了。

其中一个方法就是用聚合物泡沫来代替。

用来减少制造聚合物所需的原材料。

最初,化学吹塑剂用于创建泡沫材料。

但是。

由于它是对环境有害的化学物质。

最近。

一种环保的叫做foamingprocess的微孔泡沫被研发出来。

它对环境的影响比前一种少了很多。

因为他是用二氧化碳和氮气通过一定的方法合成。

最要考虑的一点就是生产微孔泡沫时所产生的机械性能。

用微孔泡沫技术的目标是维持标准的机械性能聚合物,同时减少所需的原材料数量。

其中一个重要因素是影响微孔泡沫的力学性能。

,就像细胞大小,形状,密度[对细胞会产生影响一样。

当使用注射器超细发泡方法的时候。

,管理产品体内气泡的大小和数量用以满足客户的需求是有必要的。

对使用超细发泡方法做出来的产品的力学性能测试主要集中在批量测试中使用高压容器。

其他断断续续的研究,就像注射方法。

在特定情况下完成。

就像毛细管模具。

因为在制造过程中的许多参数不可控的。

模内发泡

模内发泡

Mucell 微細泡注塑工程,係指超臨界狀態氣液體混合物,經由注塑過程將混合物注入模腔中,在模腔中由於高壓氣體(一般使用氮氣及二氧化碳)在低壓處膨脹,達到重量節省,成型週期縮短,更能因氣體在模腔中高低壓處生成不同大小的氣核,經由氣體膨脹過程,達到壓力均衡,以減少塑件翹曲變形的產生.其優點:1.減少成型品重量2.減少成型週期3.減少成型品翹曲4.減少機台鎖模力其缺點1.外觀不佳2.材料使用含塑膠成份少原料,多模穴生產易導致表面生成氣泡3.LCP 材料不適用微細胞發泡注塑Mucell 設備的構成:1.控制設備2.專用螺桿3.特殊的壓力設備,具備高壓控制設備專用螺桿及壓力傳送裝置氣體注射頭Normal InjectionMucellInjection RHCM+MucellInjection RHCM+Mucell Painting表面處理1--RHCM表面處理2—模具表面鍍膜目的:將模仁表面採用PVD鍍上一層疏水性金屬,使得發泡成型的氣體不易沾貼於模具上,進而避免產品上具有發泡產生的氣體放射痕目前進行狀況:9/5已將試驗模模仁鏡面抛光,寄至金屬中心加以鍍膜期望結果:具有一般成型表面並能達到產品減重目的試驗模表面處理3—反壓法目的:採用氣體反壓方式,先將具有一定壓力的氣體充填於模腔中,再予以射出,當熔體進入模腔中由於模腔內具有一定的氣體壓力,迫使熔膠貼近於模面導致塑料表層硬化層易於形成,且發泡泡體不易擴大,當熔體填飽模腔後,則發泡泡體則擴大,進而填飽模腔,並克服縮水.目前進行狀況:尚未進行期望結果:微小減重,但能克服產品縮水RC1-3977-C (PET+15%GF/PET+30%GF)RC1-0721(ABS+PC)RC1-0580(PPE+PS)PPE+PS+30%GFABS+PCCar Lock Door (PBT+GF30/PP+GF20)Lexmark:PPO+PS/ABS+PC+20%GlassNORMAL5%8%10%PC+20%GF不同減重外觀對比不同材質的物理性發泡IMD(IMR)模內轉印,是將圖案印刷在薄膜上,通過送模機將膜片傳送至固定位置上,其主要運用Sensor加以定位,並運用真空抽引將薄膜固定在模腔內而進行注塑,注膜後由於熔膠與薄膜上的粘合劑結合,其圖案層即轉印到塑件上IMD的優點:1.生產時自動化高且大量生產成本低2.可印製顏色多樣化的圖案3.可結合蒸鍍製程IMD的缺點1.對無塵環境要求較高,否則易導不良品的出現2.開發週期長,費用高3.無法小批量生產模內裝飾(IMR)IMD成型機Sensor及靜電除塵薄膜輸送Sensor薄膜回收品名:JMC7 Cover團隊成員:塑模二部制程發展處執行狀況:模具在制作階段,預定9/27合模組立模內裝飾(IMF)IMD(IMF)模內轉印,是將圖案印刷在薄膜上,並將薄膜放在設備上經過真空成型,裁切製程,再將裁切定型的薄膜放於模具上加以注塑成型,而得出客戶端想要的產品.IMD的優點:1.可印製顏色多樣化的圖案2.相對於IMR製程可做產品形狀更度複雜及深抽產品IMD的缺點1.對無塵環境要求較高,否則易導不良品的出現2.開發週期長,費用高3.自動化程度低4.薄膜尺寸控管困難品名:12”NB LCD Housing客戶:自行開發研究團隊成員:塑模三部制程發展處執行狀況:目前處於開模階段。

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微孔注塑过程中气泡在模腔中的生长Yongrak Moon1, Kyoung-soo Lee2and Sung W. Cha2,*1Department of Mechanical & Industrial Engineering, University of Toronto, 5 King’s College,M5S 3G8, Canada2Department of Mechanical Engineering, Yonsei University, Seoul, 120-749, Korea摘要气泡的成核和长大是聚合物发泡生产过程中的关键步骤。

与发泡聚合物机械性能密切相关的是材料内部产生的气泡的尺寸,并且大多数现有的分析方法是使用恒定的粘度和表面张力来预测气泡的尺寸。

然而实际情况下,当聚合物中含有气体时,粘度和表面张力的变化导致估计的气泡尺寸和实际的产生差异。

因此,我们开发了一个理论框架来改善气泡生长速率和尺寸的预测,并且用一台改造过的、用来生产微发泡制品的注塑机在实验中验证我们的理论。

关键词:气泡长大;气泡生长速率;注塑成型;微发泡制品;聚合物发泡1 引言聚合物都是有限的资源,并且人们一直在努力的开发减少这些资源消耗的方式。

聚合物的发泡就是一种用来减少生产聚合物的原料消耗量的方法。

最初,化学吹塑剂被用来产生泡沫,但是由于化学物质对环境的有害作用,而微孔发泡加工是环保的,已经被开发出来[1]。

同化学发泡相比,微孔发泡由于使用CO2和N2对环境的影响较小。

生产微发泡产品最需要考虑的是制品最终的机械性能。

微发泡的目标之一是当减少所要求数量的原料时仍能保持标准聚合物的机械性能。

影响机械性能的一个重要因素就是制品中产成的气泡的形态,例如,气泡尺寸、形状和气泡密度[2,3]。

当在注塑机中使用超细发泡的方法,就有必要控制制品内部气泡的尺寸和数目来满足客户的需求。

有几项对使用超细发泡法制造的制品的机械性能的研究主要侧重于使用高压容器进行分批测试。

连续生产的其它研究,如压塑和注塑方法已经在特定条件下实现,例如毛细管口模,因为制造过程中的许多参数是不可控制的。

尽管许多商业分析模拟工具已经被开发,来预测模具中聚合物内部生长的气泡尺寸,分析结果通常不会和实际制品中观察到气泡的尺寸相匹配。

这是因为大量关于气泡生长的理论研究认为聚合物在模具内的流动是受限的。

我们因此提出了一种新的气泡模型,这种模型能对模内包含任何气体的情况进行分析,用考虑了聚合物流动特性的理论方法结合已经开发的一种对现存分析方法的结果和在金属试样中实际观察到气泡尺寸的对比提供更准确预测的评估技术进行分析。

2 理论2.1 微孔发泡技术传统的微孔发泡技术使用物理发泡剂成核或者使用化学发泡剂在材料中一定数量位置诱发异相成核。

实际的发泡位置数量是由成核剂的添加量直接决定的。

异相成核的发泡材料的特点是有较大的、不均匀的气泡,气泡尺寸的不均匀是由相对缓慢的成核速率造成的。

通常,传统的发泡材料气泡直径在250µm到1mm之间[4].微孔发泡材料具有均匀的、小于100µm的气泡直径。

这种气泡结构只能通过同时产生大量的成核点得到。

获得较高成核速率和产生大量成核点需要从根本上改变的方法是保证气泡都有核[5,6]。

微孔泡沫在极高的成核速率下产生,而且这个速率要比发泡剂扩散进入气泡的速率快得多(要比常规发泡过程大得多)。

在这种条件下,极其大量的气泡会在气泡长大之前产生。

因此,当发泡剂的扩散开始主导泡沫产生过程时,所有成核点也都将开始长大,并以大致相同的速率,使材料具有大量均匀分布、尺寸均匀、微尺度气泡的特征[7]。

2.2 气泡长大理论一个临界晶核的生长过程如下:(1)气体从聚合物中扩散到气泡(2)气泡内压力上升(3)气泡通过向外推挤周围的熔融聚合物长大图1一个球形气泡在过饱和液体中的生长模型示意图图1显示一个气孔正在长大。

耗尽的L区包围着气泡,其中气体浓度由于质量转移而比初始过饱和浓度X1低。

扩散不会跨越球面扩散边界r2边界区域。

为了解释气泡的长大,我们需要作以下假设:(1)溶解在树脂内的气体是不可压缩的(2)扩散边界的大小是由气泡成核数量来决定的(3)一单位质量的聚合物树脂中气泡数量在长大过程中保持恒定(4)处于液态的气体被认为是理想气体控制质量转移的等式可以用菲克第二定律的球坐标系来表示[8,9],其中X是气体浓度,t是时间,D是气体在熔融聚合物中扩散的常数。

我们假设这个关系可以用亨利定律来描述,其中K为亨利定律常数。

初始边界条件是[10] :其中rb*为临界晶核半径,Pb*为临界晶核的压力,r2*为临界晶核的扩散边界。

方程(5)和(6)是转移边界条件,其中X(t,rb)在核生长过程中是可变的,r2是在任意时刻t的气泡扩散边界。

气泡中气体的质量守恒方程是式中Xb,是气泡中气体浓度,假设为理想的,可改写为球坐标中液相的连续性和运动方程,假定为恒定密度和球坐标系对称,则有其中,η是粘度,ρ是密度。

方程(10)可改写为把方程(12)和(13)带入方程(9)可得下面的方程也可以用整体积分连续性方程对方程(12)积分得出:式中,P0是气泡外部压力,P1是气泡的表面压力。

将方程(15),(16)和(17)代入式(18)得到将方程(17)和(20)代入方程(19)得在实际发泡过程中,无数气泡同时在一个有限的空间生长,因此它们的生长不同于在无限空间中的生长。

忽略一定数量的气泡在有限空间里合并导致的聚结,单位质量聚合物中的气泡数量是恒定的,而且每个气泡都是独立生长。

3 气泡在微发泡注塑过程中的生长3.1 聚合物/气体混合物的粘度变化加工微孔发泡聚合物制品时最重要的影响因素之一是特殊的流变性质,主要取决于聚合物与用作发泡剂的气体的混合比例。

在一般的挤出或注射成型过程中,聚合物的粘度变化决定成型条件和微发泡聚合物的质量。

然而,很少有研究侧重于聚合物与作为发泡剂的气体混合时存在的流变性。

相反,早期关于聚合物和发泡剂混合过程中的研究集中在由化学发泡剂产生于混合物内部的气体而不是惰性气体的流变性。

柱塞型粘度计在早期研究中被用来研究两相环境,得到毛细管中压力分布是非线性的。

热力学不稳定性诱导气泡在气体和树脂的单相混合物中形成是微发泡后的原理。

聚合物和气体混合物的粘度变化对口模或模具设计很重要,也会影响微孔发泡制品的质量。

气体和聚合物的单相混合物的粘度可以用毛细管流变仪来测量,但是这种测量技术的准确性不如实际挤出或者注塑设备的测量。

因此,研究和开发一个微孔发泡过程时,应该针对含有一定气体的聚合物在实际使用挤出机或注塑机过程中不同条件下的粘度进行测量。

图2和3是使用毛细管挤出测试机的实验结果。

图2 注气量对树脂在210℃条件下粘度的影响使用CO2作为发泡剂时树脂中不含滑石粉或含20%滑石粉的影响如图2所示。

含有20%滑石粉且气体含量为1%和3%的树脂比不含滑石粉的树脂在剪切速率增大的情况下粘度下降得多。

图3 CO2含量对含20%滑石粉的树脂在不同温度下的粘度影响图3表示含有CO2和20%滑石粉的树脂在不同温度下的影响。

含有1%或3%气体的树脂在200℃下的粘度比210℃低。

因此,使用前者有助于缩短加工周期。

此外,含3%气体的树脂在较高剪切速率和190℃温度下的粘度比不含气体的树脂在210℃低。

因此,当要求较高剪切速率时加工温度可以设的稍低些。

3.2 聚合物/气体混合物表面张力的变化聚合物/CO2或聚合物/N2二元系统的界面性质已经得到相当多的重视,尤其是在利用CO2和/或N2发泡聚合物的实际应用领域。

然而,很少有研究调查聚合物/ScCO2体系的表面张力。

李等人用悬滴法报告了聚苯乙烯(PS)和聚丙烯(PP)在200℃到230℃之间与ScCO2接触的表面张力[13]。

他们应用有波塞尔和桑切斯[14]发展的表面张力理论与线性密度分布假设预测了聚合物与ScCO2接触的表面张力。

然而,他们的预测表明CO2压力从0.1到10MPa变化时有些差异。

在近期的研究中,PP、PS和聚乳酸(PLA)的表面张力用简单的垂饰法对高压单元测量,之后同使用非线性密度分布方法的波塞尔和桑切斯表面张力理论的预测进行比较。

表面张力的计算是通过对实验液滴在平衡状态使用拉普拉斯方程的理论降曲线形状进行模拟得到的,其中,γ是表面张力,R1和R2是液滴的主要曲率半径,b是液滴在原点的曲率半径,∆ρ是两相之间的密度差,z是自原点起的垂直长度,g是重力加速度常数.图4表示了与加压CO2接触的三种熔融聚合物的实验结果。

熔融聚合物/CO2体系的表面张力随CO2压力升高而降低。

这种预测在压力从5MPa到15MPa变化时都比较准确。

表面张力理论结合状态方程被用来预测熔融聚合物和CO2之间的表面张力。

由波塞尔和桑切斯[14]发展的密度梯度模型被用来关联表面张力[15]。

图4 聚合物/CO2混合物表面张力变化4 实验注塑机(宇进,EX-120)特别适用于微孔发泡过程,并配有压力传感器(Dynisco公司,PT462E-10M-6/18)来测量机筒压力以及注射区气体注射过程中被注射入机筒时实时压力变化(参见图5)。

机筒长径比为L/D=28,这比一般的注塑机要大以便是气体和聚合物充分混合。

高压输气系统可以把N2压缩到800MPa。

当注塑机开始喂料。

螺杆开始移动时,供气系统接收信号,设置延迟和供应次数,并开始自动地以固定流率将气体输送到注射区域。

供气压力固定在340bar。

使用精确的质量流量计(Bronkhorst, EL-FLOW),并设置供气压力在10到20 MPa可以使供气量固定。

图5 注塑设备示意图机筒内部的压力通过连接到指示器(Dynisco公司,1290-1-3)的压力换能器来测量.图 6 用微孔发泡注塑工艺制的ASTM标准试样截流式喷嘴被固定在机筒端部以保持气体溶解在聚合物中所需的高压,因而气体和聚合物不会分离成两相。

截流式喷嘴中的液压销从注塑机接收到互锁信号在注射开始前都处于关闭状态。

所有用于研究的材料都是商业产品,并且不经过任何后处理。

实验中所用的树脂是PP,这种材料通常用于汽车内部装饰,如后车门侧饰板或开关面板。

高度纯化的N2被用作发泡剂。

图6表示标准的ASTM试样用来测试气泡尺寸。

5 结果和讨论图7 利用MPI4.1模拟气泡在模具中长大3-D模型用于比较在试样中观察到的气泡尺寸和根据模型估计的气泡尺寸。

图7表示在实际注射条件下的3-D模拟结果。

所施加的气体饱和压力为15或20MPa,注射温度为210℃,该聚合物含有20%的滑石粉。

图8 CAE模拟结果和建议的可变属性模型的比较图8比较了由模型估计的结果和在试样中观察到的气泡。

聚合物在模具中时气泡长大会有所改变,这取决于模具备注塑喷嘴填满所需的时间。

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