廉價(jià)已經(jīng)不再是中國制品商的優(yōu)勢(shì)，隨著產(chǎn)品越來越復(fù)雜，制件的公差要求和表面外觀質(zhì)量要求也越來越高，采用傳統(tǒng)的注塑加工技術(shù)很難達(dá)到品質(zhì)或成本要求。可以說，塑料加工商遇到了前所未有的挑戰(zhàn)，迫切需要尋求新的加工技術(shù)來改變困境，微發(fā)泡注塑成型工藝因此具有廣闊的發(fā)展空間。
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簡(jiǎn)介
微發(fā)泡(Microcellular Foaming)是指以熱塑性材料為基體，制品中間層密布尺寸從十到幾十微米的封閉微孔。微發(fā)泡注塑成型技術(shù)突破了傳統(tǒng)注塑的諸多局限，在基本保證制品性能的基礎(chǔ)上,可以明顯減輕重量和成型的周期，大大降低機(jī)臺(tái)的鎖模力，具有內(nèi)力和翹曲小、平直度高,沒有縮水，尺寸穩(wěn)定,成型視窗大等特點(diǎn),特別是在生產(chǎn)高精密和材料較貴的制品上與常規(guī)注塑相比較獨(dú)具優(yōu)勢(shì)，成為近年來注塑技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。
微發(fā)泡技術(shù)最初是由麻省理工大學(xué)提出概念及發(fā)明，而在1995年，Trexel公司獲得此項(xiàng)技術(shù)獨(dú)家進(jìn)一步開發(fā)和商品化的授權(quán)，同時(shí)也將微發(fā)泡技術(shù)大舉推向全球市場(chǎng)。
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基本原理
微發(fā)泡成型工藝主要靠氣孔的膨脹來填充制品，并在較低且平均的壓力下完成制件的成型。微發(fā)泡成型可分成三個(gè)階段：首先，將超臨界流體(CO2或N2)溶解到熱熔膠中形成單相熔體，并在一定的恒定壓力下保持下來；
然后，通過開關(guān)式射嘴將單相熔體射入溫度和壓力較低的模具型腔中，形成微發(fā)泡產(chǎn)品。由于溫度和壓力降低引發(fā)分子的不穩(wěn)定性，從而在制品中形成大量的氣泡核，這些氣泡核逐漸長(zhǎng)大生成微小的孔洞。
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工藝流程
氮?dú)饣蚨趸冀?jīng)過超臨界流體控制系統(tǒng)產(chǎn)生超臨界流體，再通過注氣通道打入注塑機(jī)螺桿的均化區(qū)，通過螺桿塑化剪切，高分子熔體和超臨界流體在均化區(qū)內(nèi)充分溶解形成單相融體并保持在一定的恒定壓力下，當(dāng)注塑機(jī)的注射指令發(fā)出時(shí)，自鎖噴嘴將會(huì)打開將單相融體射入模具的型腔中，形成微發(fā)泡產(chǎn)品。
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工藝特點(diǎn)
微發(fā)泡成型具有節(jié)約成本、節(jié)約能源的好處；使用微發(fā)泡成型技術(shù)，平均每個(gè)產(chǎn)品可以節(jié)約材料約8%，微發(fā)泡成型技術(shù)還具有注射快，冷卻時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)，大大縮減了成型周期。
(1)精確控制尺寸。
微發(fā)泡成型工藝可將制件的公差控制在要求的區(qū)間范圍內(nèi)，保證制件的尺寸穩(wěn)定性。對(duì)于模具開發(fā)的前階段，這還能夠減少模具設(shè)計(jì)的反復(fù)修改，節(jié)約生產(chǎn)成本。
(2)改善翹曲變形。
翹曲變形是傳統(tǒng)注塑生產(chǎn)中常見的較難解決的制品缺陷之一，它主要是制品由于應(yīng)力和收縮不均勻而產(chǎn)生的。由于在整個(gè)微發(fā)泡成型工藝中，制件始終處于平均的壓力下，保證了不同位置的均勻收縮，使得這一問題得以解決。
(3)減輕質(zhì)量。
微發(fā)泡注塑工藝在減輕質(zhì)量方面的優(yōu)勢(shì)也是顯而易見的。選用PBT、填充尼龍和ABS等不同樹脂材料來生產(chǎn)制件，該工藝能夠在保證制件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不發(fā)生很大變化的前提下，將其質(zhì)量減少10%。不同材料制得的微發(fā)泡成型件的質(zhì)量均比由相同材料制得的實(shí)心制件低。
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工藝應(yīng)用
微發(fā)泡注塑工藝可應(yīng)用的領(lǐng)域十分廣泛，從食品包裝、汽車、運(yùn)動(dòng)器材到電線電纜、建材等。
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發(fā)展方向
傳統(tǒng)的注塑工藝都需要采用較高的模內(nèi)壓來完成注塑，但是，此時(shí)較高的壓力點(diǎn)往往會(huì)使得制件由于承受較大且不平均的壓力而發(fā)生破裂。相比之下，微發(fā)泡成型工藝不需要依靠機(jī)器的不斷保壓，即可實(shí)現(xiàn)熔體的順利填充，因此大大減少了產(chǎn)品的內(nèi)應(yīng)力，并保證了產(chǎn)品不同位置的平均收縮，有效提高了產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性，還顯著減輕了制品的重量，消除了飛邊。另外，該工藝所配備的模具不需要進(jìn)行反復(fù)精調(diào)，在運(yùn)行正常的情況下，就能夠保證注射成型的質(zhì)量。
未來方向：
（1）可視化裝置的設(shè)計(jì)，通過可視化裝置的設(shè)計(jì)來直觀的分析注塑發(fā)泡的動(dòng)態(tài)過程，為正確分析不同加工參數(shù)對(duì)泡孔形態(tài)的影響提供指導(dǎo)；
（2）三維模擬軟件的開發(fā)，通過軟件模擬來定量化分析不同的溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng)對(duì)于發(fā)泡制品的影響；
（3）探索新的改性材料和方法，對(duì)聚合物之間、聚合物與填充顆粒之間的界面相容性以及對(duì)于泡孔成核和長(zhǎng)大的影響進(jìn)行進(jìn)一步的深入研究。面對(duì)國內(nèi)外資源的日益緊張和客戶需求的提高，解決好表面質(zhì)量和發(fā)泡形貌兩個(gè)問題，注塑發(fā)泡加工工藝的研究必將成為今后的一個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向。
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