注塑发泡组合工艺的完美结合

2007/8/10 15:04:24

在注塑中，许多特别的工艺经常将技术和功能优势和经济上的优势结合在一起了。用户为引入这些特殊工艺所需的努力和可靠控制它们所需的努力有着很大的不同。如果特殊工艺也必须结合在一起，那么可能要大大地增加工作。但它也有可能完全地不同，例如具有发泡芯的双组份单夹芯注塑。这种工艺的诱人之处在于技术可靠和简单得不会使人紧张，当然还有这种技术所做出来的塑件的技术优点。减轻塑件的重量是应用发泡工艺的一个重要原因，但当然并不总是最为重要的。通常其它一些优点也是重要的，例如： ◆ 皱缩和变形的减少； ◆ 对声音和热量的更好隔绝； ◆ 避免出现下沉的印迹； ◆ 更低的注射压力。在应用化学发泡剂和物理发泡剂时，这些优点是同样适用的。虽然物理发泡剂通常允许较大的发泡程度，但应用化学发泡剂的场合中，工艺控制复杂度要稍小。然而最终是应用决定了哪一种是要选择的最佳发泡工艺。 “热气”创造泡沫结构两种竞争性工艺的共有特色是发泡剂熔解在熔融材料泡沫中，当注射到模内的压力下降到低于发泡剂的膨胀压力时，就会形成细胞状结构。粉状或母料状的化学发泡剂被添加到粒状成型复合物当中，当聚合物熔化时，化学发泡剂就分解，开始了发泡过程。物理发泡剂通常在塑化或注射阶段时被添加到熔体当中。化学发泡剂早在注塑刚刚出现的日子里就有了，物理发泡剂为人所知也有约三十多年了。现在有一些经过修正的工艺，有希望产生统一和泡状结构良好的泡沫，并具有极为理想的性能。最为出名的工艺之一就是“多泡孔（MuCell）”工艺，它起初是由美国麻省理工学院所开发出来的，现在是由Trexel公司拥有专利权。降低的粘度意味着所需锁模力的降低 MuCell工艺利用了惰性气体，通常是二氧化碳或氮气，在规定温度和压力条件之下，它们被转化到超临界状态，并被注射到熔体之中，在塑化过程中，这是通过专用阀来完成的。在塑化之后，气体与熔体一起形成一种单一状态的混合物。一旦注射压力降低至膨胀压力以下，气体就在模具内使熔体发泡，就形成了细胞状结构。发泡程度对于工程聚合物可以说是能获得的重量减轻，通常为10%—20%。在被填充或增强塑料中，可以看到更大的重量减轻。　　　　　　　　　　图1 由MuCell工艺生产发泡塑料使用MuCell工艺需要对注塑机进行特别的调整（图1）： ◆ 具有专用螺杆和针阀注嘴的改进型螺杆（①）； ◆ 融合超临界气体的气体注射器（②）； ◆ 气体准备装置（③）； ◆ 具有合适软件的控制装置（④）。　　　　　　　　　　　　图2 MuCell工艺生产发泡件除了以上所述发泡注塑的常见优点以外，在MuCell工艺中，因为混合了发泡剂，所以熔体粘度也有额外的降低。这种效果被用来降低注塑机所需的锁合力和周期时间（图2）。 MuCell工艺广为认可的优点是它能产生微细胞状泡沫结构。如果微胞尺寸仍然小于几个微米大的临界缺陷尺寸，那么机械性能就不会受到影响。但是在实际中会发现小孔不会形成微胞结构，至少在整个塑件中都是这样。所以与未发泡塑件相比，机械性能就受到破坏，在一些情况中还很严重，这依发泡程度而变化。通过设计上的对策可以进行解决。（待续）

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