微发泡注塑成型.ppt

微孔发泡注塑成型微孔发泡注塑成型Microcellular Foam Injecton Molding（MFIM)主要内容主要内容1.微孔发泡注塑成型特点微孔发泡注塑成型特点2.微孔发泡注塑三个基本步骤微孔发泡注塑三个基本步骤3.微微发泡注塑关泡注塑关键设备4.微微发泡注塑的材料泡注塑的材料选择5.微微发泡制件泡制件结构与性能关系构与性能关系1.MFIM的特点的特点★★ 孔径小孔径小 ( (平均孔径平均孔径 1 1 to to 10 μm10 μm) ) ★ ★ 泡孔密度高泡孔密度高 ( (高于高于 10109 9 cells/cm cells/cm3 3) ) 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目前商业化的只有微孔发泡注塑成型技术孔发泡注塑成型技术微发泡注塑工艺优点微发泡注塑工艺优点低模腔压力低模腔压力• 低制件残余压力低制件残余压力• 无飞边无飞边• 少或无翘曲变形少或无翘曲变形• 低合模压力低合模压力均匀并较小的模塑件收缩均匀并较小的模塑件收缩• 制件尺寸稳定好制件尺寸稳定好 低熔体粘度低熔体粘度• 低注射压力低注射压力• 低熔体温度低熔体温度• 低模具温度低模具温度• 较少模具磨损较少模具磨损材料材料• 材料适用面广材料适用面广从而从而:• 制件重量减少制件重量减少, 即节材即节材• 加工周期缩短加工周期缩短, 即高效即高效2 2 微孔发泡注塑的三个基本步骤微孔发泡注塑的三个基本步骤ØØ制备气液均相熔体制备气液均相熔体制备气液均相熔体制备气液均相熔体ØØ气泡成核气泡成核气泡成核气泡成核ØØ气泡的生长和稳定气泡的生长和稳定气泡的生长和稳定气泡的生长和稳定vv提高气体扩散系数（改变温度）提高气体扩散系数（改变温度）提高气体扩散系数（改变温度）提高气体扩散系数（改变温度） 温度升高，扩散系数增大温度升高，扩散系数增大温度升高，扩散系数增大温度升高，扩散系数增大 200℃200℃200℃200℃下下下下COCOCOCO2 2 2 2在在在在PSPSPSPS中的扩散系数比室温时提高中的扩散系数比室温时提高中的扩散系数比室温时提高中的扩散系数比室温时提高101010103 3 3 3 uu 提供足够的混合均化提供足够的混合均化提供足够的混合均化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，如特殊设计螺杆产生强剪切作用，使气泡拉伸变形，如特殊设计螺杆产生强剪切作用，使气泡拉伸变形，如特殊设计螺杆产生强剪切作用，使气泡拉伸变形，如果超过临界果超过临界果超过临界果超过临界WeberWeberWeberWeber数，就会破裂成两个小气泡数，就会破裂成两个小气泡数，就会破裂成两个小气泡数，就会破裂成两个小气泡2.1 2.1 制备气液均相熔体制备气液均相熔体——微发泡关键工艺之一微发泡关键工艺之一微发泡关键工艺之一微发泡关键工艺之一不同螺杆剪切速率不同螺杆剪切速率2.2 2.2 气泡成核气泡成核vv泡孔成核驱动力泡孔成核驱动力泡孔成核驱动力泡孔成核驱动力 升高温度升高温度升高温度升高温度 降低压力降低压力降低压力降低压力机筒中保持一定背压对于圆孔口模对于圆孔口模得到微孔的关键加工参数：得到微孔的关键加工参数：压降速率压降速率（大于（大于109Pa/s)μ-体系粘度，体系粘度， PasD-螺杆直径螺杆直径,mV –注射速率注射速率 m/sD-喷嘴直径，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 2.3 气泡生长和稳定气泡生长和稳定生长动力：生长动力： 气泡内外压差气泡内外压差 气体扩散气体扩散生长阻力：生长阻力： 熔体粘度熔体粘度 表面张力表面张力微发泡，抑制泡孔生长，控制熔体温度和模具温度微发泡，抑制泡孔生长，控制熔体温度和模具温度3 3 微发泡注射成型设备微发泡注射成型设备vv注气系统注气系统vv塑化系统塑化系统vv注射单元注射单元vv模具系统模具系统vv液压系统液压系统3.1 3.1 注气系统注气系统vv需与注塑不连续塑化过程相适应需与注塑不连续塑化过程相适应 MucellⅠMucellⅠMucellⅠMucellⅠ代：气体以连续形式被泵送，通过旁路代：气体以连续形式被泵送，通过旁路代：气体以连续形式被泵送，通过旁路代：气体以连续形式被泵送，通过旁路阀控制注入量阀控制注入量阀控制注入量阀控制注入量 较常见的是较常见的是较常见的是较常见的是IIIIIIII代系统，其原理为：代系统，其原理为：代系统，其原理为：代系统，其原理为： 通过引入不同通过引入不同通过引入不同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的阻力元件，实现流量调节；通过歧管系统实现连的阻力元件，实现流量调节；通过歧管系统实现连的阻力元件，实现流量调节；通过歧管系统实现连续的续的续的续的SCFSCFSCFSCF流体流体流体流体间歇间歇间歇间歇注入注塑机的塑化系统中。

注入注塑机的塑化系统中注入注塑机的塑化系统中注入注塑机的塑化系统中 v新开发的新开发的III代系统，其原理为：通过计算代系统，其原理为：通过计算PVT方方程和引入伺服控制系统，实现每次注气量的准确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和同步计量vv特殊设计注气嘴特殊设计注气嘴实现均匀注入，增强均相溶液形成实现均匀注入，增强均相溶液形成3.2 3.2 塑化系统塑化系统vv往复式螺杆注射机往复式螺杆注射机--Mucell--Mucell技术技术vv柱塞柱塞+ +螺杆塑化螺杆塑化---UCC---UCCvv喷嘴喷嘴+ +静态混合器静态混合器---Optifoam---Optifoamvv喷嘴喷嘴+ +动态混合物动态混合物----Ergocell----ErgocellUCC发泡注塑技泡注塑技术（（挤出机出机+柱塞）柱塞）日本金泽理工学院的日本金泽理工学院的ShimboShimboLeakage valveMoldGas InjectorAccumulatorHydraulic cylinder3.3 3.3 注射装置注射装置vv注射体积速率要满足：注射体积速率要满足：注射体积速率要满足：注射体积速率要满足：dp/dtdp/dtdp/dtdp/dt的要求，注射的要求，注射的要求，注射的要求，注射速率高速率高速率高速率高vv注射压力可降低注射压力可降低注射压力可降低注射压力可降低40-50%40-50%40-50%40-50%（熔体粘度降低）（熔体粘度降低）（熔体粘度降低）（熔体粘度降低）vv喷嘴前段要加装闭锁喷嘴，防止提前发泡喷嘴前段要加装闭锁喷嘴，防止提前发泡喷嘴前段要加装闭锁喷嘴，防止提前发泡喷嘴前段要加装闭锁喷嘴，防止提前发泡vv无保压过程无保压过程无保压过程无保压过程3.4 3.4 模具系统模具系统vv合模压力可降低合模压力可降低50%50%；；vv高效排气系统高效排气系统vv均匀的模温及冲模流场均匀的模温及冲模流场3.5 液压系统液压系统u低注射压力、高注射速率；低注射压力、高注射速率；u能在螺杆停转和注射开始前，保持一定压力，能在螺杆停转和注射开始前，保持一定压力，防止预发泡防止预发泡4 4 微发泡注塑材料选择微发泡注塑材料选择vv发泡剂发泡剂 第一优选第一优选第一优选第一优选 氮气氮气氮气氮气------------溶解度低，成核密度高溶解度低，成核密度高溶解度低，成核密度高溶解度低，成核密度高 其次其次其次其次 二氧化碳二氧化碳二氧化碳二氧化碳------------减重比较明显减重比较明显减重比较明显减重比较明显 注气量，在满足要求的情况下，尽可能注气量，在满足要求的情况下，尽可能注气量，在满足要求的情况下，尽可能注气量，在满足要求的情况下，尽可能少，加工过程易控制少，加工过程易控制少，加工过程易控制少，加工过程易控制4 4 微发泡注塑材料选择微发泡注塑材料选择聚合物材料：聚合物材料：vv热塑性塑料基本都可以微发泡注塑成型；热塑性塑料基本都可以微发泡注塑成型；vv无定形聚合物比结晶聚合物工艺更容易控制；无定形聚合物比结晶聚合物工艺更容易控制；vv液晶聚合物发泡较难；液晶聚合物发泡较难；vv添加填料或共混改性，有利于泡孔成核，制添加填料或共混改性，有利于泡孔成核，制备微孔备微孔5 5 微发泡对材料性能的影响微发泡对材料性能的影响微发泡制件皮-芯结构5.1 5.1 减重比与拉伸强度的关系减重比与拉伸强度的关系随减重比增大，随减重比增大，材料强度降低，材料强度降低，GF增强材料，降增强材料，降低幅度较小低幅度较小冲击强度冲击强度vv不仅与减重比有关；不仅与减重比有关；vv皮层厚度有关皮层厚度有关vv泡孔形态有关（泡孔尺寸小，冲击强度高）泡孔形态有关（泡孔尺寸小，冲击强度高）vv对微发泡制品而言：对微发泡制品而言： 推荐的重量降低比：推荐的重量降低比：10~25%10~25% 此时制品的性能损失此时制品的性能损失20%20%左右左右合适范围内，随减重比合适范围内，随减重比增大，泡孔密度增大、增大，泡孔密度增大、泡孔尺寸减小，材料的泡孔尺寸减小，材料的强度损失减小强度损失减小 表面流痕等缺陷表面流痕等缺陷MuCell-Gloss®MuCell-Gloss®技术技术vv解决微发泡塑料制品表面质量问题解决微发泡塑料制品表面质量问题解决微发泡塑料制品表面质量问题解决微发泡塑料制品表面质量问题vv采用快速循环加热（采用快速循环加热（采用快速循环加热（采用快速循环加热（RHCMRHCMRHCMRHCM）技术，周期性地控制）技术，周期性地控制）技术，周期性地控制）技术，周期性地控制模具的表面温度，从而制得高光泽表面。

模具的表面温度，从而制得高光泽表面模具的表面温度，从而制得高光泽表面模具的表面温度，从而制得高光泽表面改良技术：Ono Sangyo公司 微孔发泡共注塑技术微孔发泡共注塑技术 提高表面质量，材料循环利用提高表面质量，材料循环利用! ratio of viscosity Ferromatik Milacron and Wisconsin UniversityMoldValvePlasticizing unit for skin layerPlasticizing unit for core layerGas injector结结 语：语：vv在石油资源日趋紧张的今天，微孔发泡注塑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成形因为其节材的特质而将日益受到重视vv微孔发泡注塑成型是将材料、工艺和设备技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术相结合的一个典范vv对微孔发泡机理的研究将促进工艺和装备技对微孔发泡机理的研究将促进工艺和装备技术的进步，加快技术推广术的进步，加快技术推广vv目前国内的理论研究和产业化均处于起步阶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。

段，有广阔的发展前景北京化工大学其他的研究方向北京化工大学其他的研究方向vv聚丙烯（聚丙烯（PPPP）发泡工艺技术）发泡工艺技术vv聚苯乙烯（聚苯乙烯（XPSXPS）保温板材的）保温板材的COCO2 2发泡技术发泡技术vv微孔发泡注射成型（微孔发泡注射成型（MFIMMFIM）技术）技术vv精密注射成型技术精密注射成型技术vv工程塑料高性能化制备工艺及装备技术工程塑料高性能化制备工艺及装备技术vv三螺杆挤出装备技术三螺杆挤出装备技术vv…………Thanks for your attention!Thanks for your attention!信春玲信春玲vv北京化工大学北京化工大学6060信箱，中国，北京，信箱，中国，北京，100029100029vv010-64452920,13910724559010-64452920,13910724559vvxincl@xincl@；；。