内容发布更新时间 : 2024/12/23 17:38:24星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

MuCell微发泡注塑成型技术

MuCell微发泡注塑成型技术的使用日趋普及，其制品主要集中在品质要求较高、材料较贵的产品上。近年来，选用微发泡注塑成型技术的中国企业数目快速增长，其应用领域也正在扩大。 MuCell的发展概况及原理

目前，MuCell微发泡技术已成为一种非常成熟的注塑成型革新技术，在全世界被广泛使用。其使用先从美国、欧洲开始，再延伸到日本及东南亚等地区；尽管在中国刚刚起步，但经过一年多的发展用户正迅速增长。该技术的专利持有者Trexel在中国已建立了完善的技术支援服务体系和备件库。经过多年来全球不同用户在商业设备、汽车部件、电子电器等各种产品中大批量生产使用，很多全球著名的OEM厂商已指定在他们的产品上应用MuCell。同时Trexel也和全世界许多著名的注塑机品牌建立了紧密的合作关系，如Nissei、Arburg、Engel、Milacron、Husky、Krauss Maffei、Sumitomo、Demag、JSW、Toshiba等。 微发泡成型过程可分成三个阶段：首先是将超临界流体（二氧化碳或氮气）溶解到热融胶中形成单相溶体并保持在高压力下；然后，通过开关式射嘴射入温度和压力较低的模具型腔，由于温度和压力降低引发分子的不稳定性从而在制品中形成大量的气泡核，最后这些气泡核逐渐长大生成微小的孔洞。我们从制品截面可以明显看到表层还是未发泡的实体层，这是由于在填充过程中模具温度较低，表面的树脂冷却迅速，细胞核没有成长的时间所以还未发泡。 基本原理

使用MuCell必须在注塑机上装上特别的螺杆和机筒：

1. 螺杆具有特殊的螺纹设计——超临界流体被射入搅拌区后需要特别的螺纹来切碎超临界流体使之与热熔胶充分溶解从而形成单相融体。

2. 单相融体必须保持在一定的高压下才不会离析，Trexel的机筒有单向止逆阀和开关式射嘴设计从而在机筒前端的射出段形成一个密闭高压的区间。当注射时，开关式射嘴打开，单相融体瞬间注入模具型腔开始发泡。 MuCell硬件系统简图

用户可以在现有注塑机上进行升级，更换Trexel特制的设备如螺杆、机筒，加

装注射器和射入界面系统，外接一个超临界流体控制器来实现。另外也可以在购买部分品牌的新注塑机时直接在注塑机制造厂整合这些特制部件。MuCell的螺杆和机筒是定制件，一般选用和注塑机规格相应的螺杆直径，长径比通常是22:1或24:1，比普通的稍长。加装了MuCell的注塑机可以方便地切换回传统注塑，使用户可以灵活安排生产。 常见应用领域和案例分享

几乎目前所有的热塑性材料都可以采用微发泡注塑成型技术。但考虑到经济性和产品品质要求，MuCell微发泡制品主要集中在品质要求较高、材料较贵的产品上。上表列举了一些常用的产品，当然在其他行业的不同领域也有很多用户成功应用了这种技术。

MuCell微发泡成型主要是靠细胞的成长来填充产品，所以是在较低而平均的压力下进行的，不像传统注塑成型要靠机台的不断保压，因此产品内应力大大减小，不同位置的收缩也变得非常平均。

形成单相融体使树脂粘度降低。因为树脂粘度降低使得流体的流动速度更快，可以降低熔胶温度、模温和射胶压力，使塑件稳定，成型视窗变大。

MuCell微发泡技术能解决以下传统注塑常见的问题：部件收缩不均导致尺寸不稳定和内应力问题、缩水痕、平直度不好、同心度或圆度不够、动平衡性不高、难填充等等，采用MuCell注塑技术则可以提高部件质量， 以下是部分应用实例。 MuCell微发泡技术典型应用领域 电子插座

由于均匀的收缩令产品的尺寸异常稳定。在模具开发的前阶段， 尺寸的稳定和一致性减少了模具的设计和制作的反覆修改，在生产中C※※值非常好，大大减少了不良率。左图是Ｔricon的一种电子插座，材料PA66加33%的玻纤，可以达到8%的减重和48%的减周期，锁模力减少40%。生产中的C※※值可以达到1.66，模温度减少28℃。 汽车仪表板

因为射胶压力和熔胶温度较低，MuCell被广泛应用到模内装饰（IMD）的产品上，有效地解决了传统注塑易出现的“冲膜”和“渗边”的现象，同时也解决了缩水造成的外观问题，提高了尺寸的稳定性和平直度，从而大大减少了不良率，锁模

力也大大减少。 汽车冷却箱

传统注塑解决部件翘扭曲通常会靠延长注塑和保压时间来达到，同时借助特制的夹具来定型，这样大大降低了生产效率。MuCell使部件不仅在生产时非常平整，而且在热处理后也能保持。许多应用表现出了这一优点，比如汽车冷却箱，打印机过纸架等。

MuCell微发泡注塑的新技术发展

MuCell并不适合直接用于外观要求高的产品，但可以和表面喷涂结合起来，也可以和IMD（模内注塑装饰技术）结合，做出来的产品没有缩水痕、更平直、外表更美观。

为了满足一些用户想直接把MuCell应用于外观产品的需求，Trexel和Rhodia合作专门开发了适用MuCell微发泡技术的尼龙材料TECHNYL XCell 6.6和6，还可以针对客户的要求进行加纤或矿物质等的改性处理。这种材料已经获得了WEEE和RoHS的认证，用它在MuCell制程下加工的产品在保证产品机械性能等特性的情况下具有极佳的外观表现。

用Rhodia Technyl XCell MuCell 6.6制作的部件外观极佳

另外，Trexel也正在开发模具型腔热喷涂技术， 用这种处理过的模具结合MuCell做出来的产品也有很不错的外观表现。

相信Trexel不断致力优化和改善的这些辅助技术能把MuCell微发泡带入更广阔的应用领域，让更多的用户享受到MuCell微发泡注塑带来的优势。

在将于5月底举办的2007中国国际橡塑展（Chinaplas 2007）上，Trexel将展出各种类型的样品，涉及商业设备、汽车业和电子类等各个领域。此外，Trexel于3月29日下午将在深圳的塑胶机械展上开展一个专题讲座。

微发泡注塑成型技术在基本保证制品性能不降低的基础上，可以明显减轻制件重量，并具有内应力小、不易产生表面缺陷、对壁厚差异较大的制品具有特殊成型优越性的特点。其与常规注塑、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优势，成为近年来注塑技术发展的一个重要方面。

微发泡聚合物材料是指以聚合物材料为基体，其中含有泡孔尺寸从小于一微米到几十微米的多孔聚合物材料。常规的物理或化学发泡法制备的泡沫塑料由于其孔径较大，通常不属于这一范畴，与一般泡沫塑料毫米级的泡孔相比，微发泡聚合物的泡孔要小得多，而泡孔密度要大得多，因而称为微发泡聚合物。 对国外现有采用Trexel公司专利的微发泡注塑成型机进行分析及相关的数据比较可以看出，与常规的模塑制品相比，除去购买许可证和增加设备的投资以外，微发泡模塑制品的平均成本可降低16%-20%。而这主要通过四个方面实现：

1. 微发泡注塑循环周期可减少50%，从而降低了加工成本。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，模具成本更低，从而降低投资成本。

3. 由于微发泡注塑制品的密度降低，可以设计具有更薄壁结构的制品，降低制品的材料成本。

4. 由于减少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。

与其他注塑成型工艺的比较

许多其他的注塑成型工艺过程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。 微发泡注塑与结构发泡注塑

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）原料。其制品的重量减轻可以达到10%或更多。微发泡注塑在某些方面比结构发泡注塑更有优势，如对于大多数材料包括常用的工程塑料来说，其材料的减少和注塑循环时间的降低更加显着。微发泡注塑能够成型同时具有薄壁和厚壁的结构，制品设计方面的灵活性更大。但微发泡注塑对于具有大长厚比的制品和厚壁（大于6毫米）制品方面则没有太多优势。 微发泡注塑与气体辅助注塑

气体辅助注塑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。而微发泡对于厚壁制品的成型没有优势，而且其制品的表面质量也无法达到非常完善。

但气体辅助注塑通常只用于消除制品的收缩痕，因此从这方面来说，微发泡注塑可能是一个更好的选择，能够更多地降低制品重量，以更短的循环时间成型，并且制品翘曲较少，同时也能够消除收缩痕。 微发泡注塑与化学发泡成型

化学发泡剂在特定的温度下分解而产生气体发泡剂。不同类型的发泡剂适用于不同温度下分解发泡。其通常用于厚壁制品成型以消除收缩痕，同时也可以降低制品密度。对于薄壁制品使用化学发泡剂会使表面质量劣化，同时会显着降低其力学性能。而且，从经济性角度出发，化学发泡不能够大幅度降低密度。 而微发泡注塑的优势在于，许多吸热型的化学发泡剂会生成水（也产生CO2气体），因此需要添加吸水剂以防止由于水的存在而造成聚合物熔体的降解现象。气体发泡剂生产批号的不同致使在生产过程中不得不随时调整生产工艺。另外，由于化学发泡剂本质上的热稳定性不佳，因而很难用于加工高温型树脂。化学发泡剂通常会在树脂中有所残留，或产生副产品。带有副产品或未分解化学发泡剂的树脂通常会使制品耐老化性能降低，并可能导致模具排气孔堵塞。而且，其加工过程中产生的下脚料很难就地回收使用。

当然，微发泡注塑成型技术也并非完美无缺，对于要求透明性强和表面质量非常高的制品，采用微发泡注塑成型技术需要更加慎重。

微发泡聚合物材料是指以聚合物材料为基体，其中含有泡孔尺寸从小于一微米到几十微米的多孔聚合物材料。常规的物理或化学发泡法制备的泡沫塑料由于其孔径较大，通常不属于这一范畴，与一般泡沫塑料毫米级的泡孔相比，微发泡聚合物的泡孔要小得多，而泡孔密度要大得多，因而称为微发泡聚合物。 发展概述

上世纪80年代初，美国麻省理工学院（MIT）首先提出微发泡塑料的概念并发展了相应的成型技术。提出该概念是希望在聚合物基体中引入大量比聚合物原已存在的缺陷尺度更小的空隙，从而在减少材料用量的同时提高其刚性，并避免对强度等性能造成明显的影响。这种工艺制备的微发泡材料孔径一般小于10微