国内外PVC微发泡技术发展概况和应用环境.doc

微发泡技术：进步性能，降低本钱作者：赫斯基注塑系统(上海)有限公司陈本健来源：PT现代塑料工艺介绍MuCell微发泡成型工艺主要是依靠气泡的成长来填充产品，因此其成型过程是在较低而均匀的压力下进行的。由于不像传统注塑成型那样需要机器的不断保压，因此产品的内应力大大减小，不同位置的收缩也变得非常均匀。微发泡注塑成型技术在保证制品性能基本不降低的基础上，可以明显减轻制件的重量，并且制件的内应力小、不易产生表面缺陷。对于壁厚差异较大的制品，还具有特殊成型的优越性。该技术与常规的注塑、结构发泡注塑、化学发泡注塑以及气辅注塑相比较，在多个方面都独具上风，成为近年来注塑技术发展的一个重要方向。微泡形成过程从理论上说，几乎目前所有的非结构性塑料制品和一部分结构性塑料制品都可以采用微发泡工艺注塑成型。但考虑到市场需求及经济性等因素，目前美国、日本等国家所开发的微发泡注塑制品主要集中在汽车、电子电器及医用等领域，如汽车进气歧管、仪表板、发动机罩、保险盒、电器开关及医用注射器等。
图1微泡形成过程
发泡体的结构微发泡成型过程可分为3个阶段，首先是将超临界流体（主要是CO2和N2）溶解到聚合物中，并形成聚合物/气体的单相溶液；然后，通过温度或压力等条件，引发体系的热力学特征出现不稳定性，使得气体在溶液中的溶解度下降；由于气体平衡浓度的降低，在聚合物基体中形成大量的气泡核，然后逐渐长大天生微小的孔洞（泡孔尺寸从小于1um到几十um）。
图2发泡体的结构
Mucell工艺流程1997年，在与麻省理工学院合作的基础上，Trexel公司率先开始了微发泡注塑成型技术的产业化研究。其第一台用于研究的注塑机是Engel的150t螺杆和活塞式注塑机，后来采用了往复螺杆式注塑机。直到2000年，Trexel公司在NPE上首次推出其微发泡注塑成型的贸易产品。与此同时，很多日本、欧洲和韩国公司也一直致力于微发泡注塑成型工艺的开发。目前，以Trexel公司的“Mucell®”为代表的以超临界流体制备聚合物微发泡材料技术，已经得到了业内广泛的认可，很多世界着名的注塑设备和原料厂商都购买了这种技术的专利使用权，包括Arbug、Demag、Engel、Milacron、Husky、KraussMaffei、Battenfeld、Dupont、JSW及Toshiba等。加工实例克服注塑部件翘曲的传统方法是延长注塑和保压时间，但是这样会使生产效率大大降低。而采用MuCell技术则不会发生翘曲。微孔发泡的结构使部件不仅在生产时非常平整，而且在热处理后也能保持平整。很多应用均表现出了这一优点，例如，采用模内装饰的玻纤增强ABS仪表板部件通过MuCell技术有效地消除了IMD产品注塑中极易出现的“冲膜”和“渗边”的现象，并解决了缩水痕题目，进步了尺寸稳定性和平直度，从而大大减少了不良率。同时，所需要的锁模力也从250t下降到了75t。另外，由于均匀的收缩令产品的尺寸异常稳定，所以减少了模具在设计和制作过程中的修改次数，从而加快了模具的开发速度。另一个例子是，在100齿无填充POM正齿轮的MuCell注塑过程中，均匀的收缩令微发泡的齿轮的圆度和同心度大大进步（一般可以将AGMA提升1~2个级数），从而大大提升了齿轮的精度。另外，与普通注塑成型相比，该齿轮的加工周期可被缩短20％。这是由于MuCell技术可使材料在模具温度和熔体粘度较低的情况下实现相同的结晶度，从而有利于优化注塑周期。
图3Mucell工艺流程
特点及上风1.与常规注塑成型比较通过对国外现有的采用Trexel公司专利的微发泡注塑成型技术进行分析及与相关的数据比较可以看出，与常规的模塑制品相比，除往购买许可证和增加设备的投资以外，微发泡模塑制品的均匀本钱可降低16%~20%。而这主要通过以下4个方面来实现。（1）微发泡注塑周期可减少50%，从而降低了加工本钱。同时注塑制品的下脚料比例降低，设备的能耗也更低。（2）对于相同类型的制品，微发泡注塑工艺可以使用更小和更少的机器，而且模具本钱更低，从而降低了投资本钱。（3）由于微发泡注塑制品的密度降低，因此可以设计具有更薄壁结构的制品，以降低制品的材料本钱。（4）由于减小或消除了常规模塑在合模和保压过程中产生的模内应力，因此微发泡注塑可以制备更平、更直和尺寸精度更高的制品，从而为制品的品质和价格提升提供了更大空间。
图4采用模内装饰的玻纤增强ABS仪表板部件
2.与其他特殊的注塑技术的比较其他的多种特殊注塑成型工艺也使用或涉及气体或发泡剂，这些工艺主要有：结构发泡注塑、气体辅助注塑和化学发泡成型。
图5100齿无填充POM正齿轮
（1）结构发泡注塑。结构发泡注塑通常用于成型较大的制品，最常见的是采用特殊的低压注塑机加工高密度聚乙烯（HDPE），可使其制品重量减轻10%或更多。微发泡注