张凯-发泡注塑成型技术介绍

合下，SCF和聚合如熔体充分混
合分散，形成聚合物/SCF均相体
系。
临界温度
临界压力
注射压力低；
熔体中
可控的气泡生长可提供保压压力； 溶解度
气泡生长可提供均匀一致的保压
压力。
N2 -147℃ 34Bar ~1.5%
CO2 31℃ 71Bar ~6%
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发泡注塑成型技术 Mucell®注塑设备示意图
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发泡注塑成型技术 物理发泡(Mucell®)——成型过程
塑化储料过程中，精确计量 后的SCF（N2/CO2）通过固 定在螺杆上的进气头被注射 进聚合物熔体中。
注射入型腔时，熔体力瞬间 降低，气泡开始成核并逐步 生长，最终形成均匀闭合气 孔结构，并拥有密实皮层。
在高温高压和特殊设计的螺杆混
化学发泡
微球发泡
向熔融树脂中定量注入超临界N2 或CO2，通过混合/扩散后形成均 相溶液，注射进入到型腔中。由 于注射过程中的热力学不稳定性 和压力变化，形成大量的气泡核， 在填充和冷却过程中，气泡长大 并被固定，获得微孔发泡制品。
在塑料中加入一定比例的化学发 泡剂，然后通过注塑机的料筒熔 化后注射入模具，发泡剂在模具 约束下阿在塑料内部进行发泡， 最终得到内部呈气孔结构、表面 呈韧结皮状的塑料制件。
2. 压缩气体作为恒定的力将材料均 匀推向型腔壁，加强对型腔的复 制、制件尺寸稳定性好，减小翘 曲、凹陷、汇合线和收缩。
3. 反压压力可抑制浇口喷射，提升 产品外观。
4. 反压压力可使流动稳定，抑制虎 皮纹产生。
目前，反压+发泡注塑主要应用在发泡外观件及对强度要求高的结构件上。
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发泡注塑成型技术——反压技术
化学发泡剂
发泡气体来源
主要成分 分解气体 残余固体
NaHCO3 CO2, H2O Na2CO3
ADC（偶氮二甲酰胺）
N2, CO, CO2, NH3 Biurea联二脲, cyanuric acid氰尿酸
化学发泡剂
转换比 26.2%
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发泡注塑成型技术 发泡产品截面图
硬化层
化学发泡产品截面图
汽车轻量化——发泡注塑成型技术
• 物理发泡（Mucell®） • 化学发泡 • 反压（Counter Pressure）+发泡 • 开模（反压）发泡
Qingdao Hisense Mould Co.,Ltd
青岛海信模具有限公司 报告人：研究所-徐佳驹
2018-7-10
发泡注塑成型技术
发泡注塑成型
物理发泡
4. 内应力减小，制件的变型程度可以减轻 25%~75%。
5. 塑胶的熔体粘度可以降低，利于填充。 6. 提高产品的尺寸精度和稳定性。 7. 隔音，隔热。
缺点：
不论是化学发泡还是物理发泡，其制件表面质量都较 差，均有显著的白色放射状流痕。
发泡制件表面呈放射状流痕的原因： 在注射过程中，料流前锋没有压力，熔胶开始发泡、破 裂并随着流动被拉长，形成的一道道放射状流痕。 通过在发泡成型过程中增加反压工艺，可以有效解决发 泡制件表面的流痕问题，详见下页的介绍。
我司拥有带二次开模功能的KraussMaffei注塑机两台（1300T， 2000T）
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发泡注塑成型技术——开模发泡
化学发泡专用注塑机
二次开合模动作 模板平行度控制 专用螺杆 主动螺杆位置控制 蓄能器 混合料斗
开模化学发泡 所需条件
模具
密封（分型面、滑块、顶块、斜顶、顶杆、镶块） 反压进气气路 排气气路 电子尺 产品边缘减薄 封料框（不建议）
A
反压+化学发泡
效率对比
4
0
——
0
-12 100%↓
30
0
——
55
-12 17%↓
690
-70 9%↓
B
B-A 10%↑
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发泡注塑成型技术——反压技术
案例2: 马自达门板（化学发泡+反压）
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发泡注塑成型技术——反压技术
案例3: 医疗器械外壳（物理发泡+反压）
筋厚比
Fra Baidu bibliotek
传统设计
物理发泡设计
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发泡注塑成型技术——反压技术
反压成型技术（CounterPressure，简称CP）是用压缩气体在熔体注射前预先对模具增压，以确保在型
腔充模前持续加压，使熔体压向模具表面。
反压成型（Pg）
发泡成型
气孔疏松 强度较低 外观银纹流痕等缺陷
气孔细密 强度高 外观质量好
1. 为料流前锋提供熔体压力，抑制 泡孔长大、破裂，保证产品外观。
0.4
0.65
材料：ABS 700-314；壁厚4mm
外观 重量 锁模力 变形
传统注塑工艺 好
1052g
650T
1.12mm
物理发泡+反压注塑工艺 好外观+内部微孔结构 965g
400T
0.45mm
备注
8.3%↓ 节能5~10% 模具寿命更长
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发泡注塑成型技术——反压技术
Mucell设备+反压技术
副泵：主动螺杆位置控制
SCF打气头
专用螺杆
超临界流体控制单元
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发泡注塑成型技术 物理发泡产品
大众迈腾手套箱
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发泡注塑成型技术 优点：
1. 塑胶产品在力学性能基本不变的情况下，可 以减重5%~30%。
2. 筋厚/主壁厚比值在不大于1的情况下，可以 消除表面缩痕。
3. 注塑时不使用保压，可以有效降低锁模力， 缩短成型周期。
800吨微发泡注塑机，配备 了美国Trexel公司的原装微 发泡设备。
我司与山东大学合作成功开发 模具型腔压力控制柜，并已应 用于发泡成型。
Mucell发泡设备
反压控制柜
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发泡注塑成型技术——开模发泡
注塑
注塑完成后，型芯整 体或部分快速后退
在物理或化学发泡的基础上，增加型芯后退动作，为发泡提供了空间， 可实现20-30%的减重。
纯发泡制件和反压+发泡制件对比
纯发泡注塑成型制件 表面质量差
反压+发泡注塑成型制件 表面质量好
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发泡注塑成型技术——反压技术
案例1:卡车手套箱(反压+化学发泡)
项目
传统成型
3.5mm 壁厚卡车手套箱
注射时间(s)
4
保压时间(s)
12
冷却时间(s)
30
生产周期(s)
67
制品重量(g)
760
模具费用($)
发泡层 硬化层
Mucell产品截面图
化学发泡注塑成型对原材料要求较高， 需配合使用发泡专用的高熔体强度 PP（同时具有高熔指），泡孔直径 可控制在10-100μm。
普通PP化学发泡， 泡孔融合导致尺寸不 均，影响强度。
Mucell成型的特点是泡孔直径小(一 般在50μm以下)，分布均匀，密度非 常高(一般大于109个／cm3)。