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超临界流体-微孔发泡注塑成型工艺技术科普

什么是微孔发泡成型？

微孔发泡注塑成型工艺(MuCell)是指以热塑性材料为基体，通过特殊注塑加工工艺，使制品中间密布十至几十微米的封闭微孔。微孔发泡成型属于物理发泡法。

常规泡沫塑料的泡孔直径一般大于50mm，泡孔的密度（单位体积内泡孔的数量）小于106个/cm3。这些大尺寸的泡孔受力时常常成为初始裂纹的发源地，降低了材料的机械性能。

超临界流体发泡技术-微孔发泡注塑成型工艺

　　

　　采用超临界流体-微孔发泡注塑成型工艺，即超临界状态的氮气或二氧化碳，作为发泡剂，经过精确计量后，与热塑性塑料熔体充分混合均匀，形成均匀的熔胶/发泡剂均相体系，包括单相溶液；所获得的这种均相体系，经过发泡成型口模或注塑模具实现所需要的发泡制品，例如微孔发泡制品和结构发泡制品、高发泡材料。

　　

　　相对于传统发泡剂在实际生产中泡孔尺寸较大且泡孔尺寸不均匀，发泡剂的用量和释放的控制难以掌握。新的超临界流体发泡技术以很高的成核速率，能在材料中形成泡孔尺寸均匀、分布均匀的微孔产品 ，不但具有经济、安全、环保等方面的优势，而且适合于加工几乎所有的热塑性树脂和产品应用领域，例如食品药品包装领域。由于能更经济便捷地制备微孔发泡制品，可进一步拓展发泡材料的应用领域。

　　

　　发泡成型方式包括注塑成型、挤出成型、吹塑成型等。

微发泡注塑成型技术突破了传统注塑的诸多局限，在保证制品性能不降低的基础上，可显著降低制件重量和成型周期，减少设备的锁模力。由于这些优势，微孔发泡注塑成型工艺越来越多的应用于汽车零部件制造。

注射成型是微孔塑料制品的主要成型方法之一。塑料原料加入注塑机的料筒后，在螺杆剪切力及加热圈外加热作用下塑化，发泡剂直接注入注射螺杆熔融段末与熔体均匀混合，然后高压高速注入模腔。

在模腔内突然降压，使熔体中大量的过饱和气体离析出来，发泡、膨胀、成型、定型形成微孔塑料制品。另外，也可以采用改变温度的方法形成泡核，与改变压力法相比，比较容易控制，但对于气体溶解度对温度不敏感的塑料不适用。

开发微孔塑料注塑技术难度比较大，因为和常规泡沫塑料相比，泡孔的尺寸要小得多，要想得到良好的微孔塑料制品，必须要保证对进入机筒熔体中的超临界流体精确计量，要求塑料熔体必须充分混合、均化、分散，形成均相混合体，保证熔体中的成核点必须多于109个/cm3、及时控制成核气泡的膨胀等等。这对设备本身及注塑工艺参数的要求都非常之高。

采用该技术的特点是：

制品重量约减少50%；

注射压力约降低30~50%；

锁模力降低20%；

循环周期减少10~15%；

采用一套带计量控制装置的气体输入设备。

微孔发泡注塑成型工艺过程是什么样的？

微孔发泡注塑成型工艺过程可分为三个阶段：

熔融混合：在恒定压力下，透过螺杆将超临界流体（N2或CO2）和塑料混炼成均匀的单相流体。

气泡核形成：通过开关式射嘴将单相流体射进温度和压力较低的模具型腔，使混合溶胶产生巨大的压力降，从而使其内部析出形成大量的气泡核。

微孔形成：这些气泡核逐渐长大成微小的孔洞。如上图制品界面剖图所示，可以明显看到表层还是未发泡的实体层，这是由于模具温度太低，表面的树脂冷却过于迅速，因此微孔只在制品的内部形成。

以下视频将为大家更加形象地介绍微孔发泡注塑成型工艺：

微孔发泡注塑成型-熔融混合过程：

微孔发泡注塑成型-注塑过程：

微孔发泡注塑成型工艺特点有哪些？微孔发泡注塑成型和其他发泡成型工艺有什么区别？

与其它发泡工艺技术相比，微孔发泡注塑工艺有其自身优势和局限性，接下来小编就和大家详细分析一下。

微孔发泡注塑与结构发泡注塑相比：

微孔 发泡注塑	优点	1、对于大多数材料（包括常用的工程塑料）而言，其用料的减少和注塑循环时间的降低更加显著； 2、能够同时成型具有薄壁和厚壁的结构，制品设计更灵活。
	缺点	对于厚壁（>6mm）产品，制造上没有太多优势。
结构 发泡注塑	优点	对于成型较大的厚壁产品，最常见的是采用特殊的低压注塑加工高密度聚乙烯（HDPE），其制品的重量减轻可以达到10%或更多。

微孔发泡注塑与气体辅助注塑相比：

微孔 发泡注塑	优点	制品重量降低更多，以更短循环时间成型，且制品翘曲较少，同时能够消除收缩痕。
	缺点	对厚壁制品成型没有优势，制品表面质量无法达到非常完善。
气体 辅助注塑	优点	可以成型表面质量非常高的制品，通过对模具和制品进行特殊设计，在厚壁制品的内部设计空腔实现气体辅助注塑。
	缺点	通常只用于消除制品的收缩痕。

微发泡注塑与化学发泡成型相比：

微孔 发泡注塑	优点	制造过程中不会产生不需要的副产物。
	缺点	对透明性强和表面质量高的制品，采用微孔发泡需更加慎重。
化学 发泡成型	优点	通常用于厚壁制品成型、消除收缩痕，同时可降低制品密度。
	缺点	1、薄壁制品使用化学发泡使表面质量下降并降低力学性能； 2、发泡剂生产批号的不同致使生产工艺需随时调整； 3、由于其热稳定性不佳，所以很难用于加工高温型树脂； 4、化学发泡剂通常残留于树脂中，带有副产品或未分解的化学发泡剂使制品的耐老化性降低。

微孔发泡注塑成型发展前景有哪些？

使用微孔发泡注塑成型工艺，将加快产品制造过程中的充模和冷却速度，同时省去保压过程，有效缩短制件成型周期，提高生产效率。对于透明性强和表面质量要求非常高的制品，可以将微孔发泡注塑成型工艺与表面喷涂、IMD（模内注塑装饰技术）等技术结合，以实现产品轻量化、美观化。