注射压缩成型的国内研究现状
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塑料工业CHINAPLASTICSINDUSTRY第49卷第2期2021年2月微孔发泡注塑成型工艺及其设备的技术进展∗任亦心1ꎬ刘君峰1ꎬ许忠斌1ꎬ∗∗ꎬ王金莲2ꎬ∗∗∗ꎬ虞伟炳3ꎬ应建华3(1.浙江大学能源工程学院ꎬ浙江杭州310027ꎻ2.杭州科技职业技术学院ꎬ浙江杭州311402ꎻ3.浙江赛豪实业有限公司ꎬ浙江台州318020)㊀㊀摘要:微孔发泡注塑技术是实现塑料轻量化设计的重要途径ꎮ在简要回顾微孔塑料发泡注塑成型工艺的基础上ꎬ重点介绍了微孔发泡注塑成型设备的发展动向ꎮ从注气㊁塑化㊁注射㊁模具和辅助系统等五个模块ꎬ分析总结工艺要求及多种国外产业端的先进设备特点和解决方案ꎮ文中重点论述多个成功应用的生产设备创新案例ꎬ并对微孔发泡注塑成型技术和设备的未来发展趋势进行展望ꎮ关键词:微孔泡沫塑料ꎻ注塑成型ꎻ设备ꎻ轻量化设计中图分类号:TQ320 66+2㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1005-5770(2021)02-0012-04doi:10 3969/j issn 1005-5770 2021 02 003开放科学(资源服务)标识码(OSID):TechnicalProgressofMicrocellularFoamInjectionMoldingProcessandEquipmentRENYi ̄xin1ꎬLIUJun ̄feng1ꎬXUZhong ̄bin1ꎬWANGJin ̄lian2ꎬYUWei ̄bing3ꎬYINGJian ̄hua3(1.CollegeofEnergyEngineeringꎬZhejiangUniversityꎬHangzhou310027ꎬChinaꎻ2.HangzhouPolytechnicꎬHangzhou311402ꎬChinaꎻ3.ZhejiangSaihaoIndustrialCo.ꎬLtd.ꎬTaizhou318020ꎬChina)Abstract:Microcellularinjectionmoldingwasanefficientandimportantapproachappliedinthelightweightplastics.Basedonabriefreviewofmicrocellularinjectionmoldingprocessꎬthedevelopmenttrendofthemoldingequipmentofmicroporousplasticfoaminjectionwasmainlyintroduced.Theprocessrequirementsandthecharacteristicsandsolutionsofvariousadvancedequipmentinforeignindustrieswereanalyzedandsummarizedfromfivemodulesꎬsuchasꎬgasinjectionꎬplasticizingꎬinjectionꎬmoldandauxiliarysystem.Manysuccessfulappliedproductionequipmentcaseswerediscussedꎬandthefuturedevelopmenttrendofmicrocellularfoaminjectionmoldingtechnologyandequipmentwasprospected.Keywords:MicroPorousFoamPlasticꎻInjectionMoldingTechnologyꎻEquipmentꎻLightweightDesign轻量化设计是未来塑料加工技术的趋势之一ꎮ塑料轻量化不仅有助于节省原料成本ꎬ对于汽车㊁航天航空等产业更意味着产品整体性能和竞争力的提升ꎮ微孔发泡注塑成型是在这个背景下发展起来的新技术ꎮ其最大的优势在于能进一步激发塑料轻量化的潜能ꎮ同时ꎬ该技术还可减少缩痕㊁翘曲变形和内应力区域[1]ꎬ降低锁模力和注塑压力ꎬ实现节能环保ꎮ特殊制备的微孔发泡塑料还可以根据产品需求具备一些功能特性ꎬ例如隔热[2]㊁隔声[3]㊁较低的介电常数等ꎮ近年来ꎬ国内外产业端的需求和环保政策的导向使发泡注塑成型技术成为领域内的研究热点ꎬ也促使该工艺不断发展和完善ꎮ但是微孔发泡注塑成型设备和工艺关键技术大多为国外大型公司如Trexel㊁Arburg㊁Engel等所垄断ꎬ在一定程度上制约了国内产业的发展ꎮ本文介绍了微孔发泡注塑成型的原理和工艺过程ꎬ结合国内外产业界具体的设备创新案例ꎬ就微孔发泡注塑设备的各个功能模块分别展开综述ꎬ并对今后微孔发泡注塑的发展趋势进行了展望ꎮ1㊀微孔发泡注塑成型工艺过程微孔发泡注射成型的原理是利用快速改变温度㊁压力等工艺参数的方法ꎬ使聚合物-熔体气体均相体系进行微孔发泡而成型制品[4]ꎮ以Trexel公司的MuCell技术为典例ꎬ微孔发泡注塑设备及其过程中对应的两相形态变化如图1所示ꎮ首先ꎬ由高压气瓶提供超临界流体(通常为氮气或二氧化碳ꎬ典型剂量为0 2%~1 0%)ꎬ在螺杆回收期间通过喷射器以精确的流率注入混合段机筒内已经熔化的聚合物中ꎻ在螺杆向前输送物料的同时ꎬ特殊设计的螺杆混合段元件把气体切碎㊁搅混ꎬ使其均匀溶解在聚合物熔体中ꎬ形成塑料熔体-气体均相体系ꎮ有些设备还会专门设置扩散室进一步均化ꎮ由于止回阀和封闭式射咀的存在ꎬ均相体系能在高压下保持不发生离析ꎬ这是均匀成核的条件ꎮ随后ꎬ该体系将通过封闭式射咀高速注入已充压缩气体的模腔ꎮ模腔内足够高的压力防止21∗国家自然科学基金资助项目(52073247)ꎬ浙江省教育厅一般科研项目(Y201941430)ꎬ浙江大学项目(校合-2020-KYY-533005-0041)∗∗通信作者xuzhongbin@zju edu cn㊀㊀∗∗∗通信作者wangjinlian83@126 com作者简介:任亦心ꎬ女ꎬ1998年生ꎬ本科ꎬ主要从事高分子成型加工方面的研究ꎮ第49卷第2期任亦心ꎬ等:微孔发泡注塑成型工艺及其设备的技术进展气泡在充模阶段生长ꎮ充模完成后ꎬ型腔内压力骤降ꎬ气体在聚合物中形成非常高的过饱和度ꎬ极不稳定ꎮ高能态分子聚合诱发形成泡核ꎮ随着外部压力继续减小ꎬ气泡迅速膨胀ꎬ直至模腔被充满㊁物料凝固ꎮ图1㊀微孔发泡注塑成型设备及工艺对应两相形态简图Fig1㊀Schematicillustrationofamicrocellularinjectionmoldingequipmentsetandthecorrespondingtwo ̄phasemorphology相对于普通注射成型ꎬ气体的加入导致了系统额外的可变工艺参数ꎬ因此微孔发泡注塑成型过程要复杂得多ꎮ许忠斌等[5]曾系统地分析了影响微孔塑料注射成型过程的重要工艺参数ꎬ包括注射压力㊁注射时间㊁熔体温度等ꎮKastner等[6]也曾就改变各个工艺参数进行过最终塑料制品力学性能的测试ꎮ微孔发泡过程工艺参数的复杂性要求设备的设计者必须深入了解原理ꎬ准确控制各部分参数ꎬ最大程度利用微孔发泡的优势而减少其负面影响ꎮ2㊀微孔发泡注塑成型设备典范2 1㊀注气系统注气系统即实现发泡剂注入聚合物体系的设备模块ꎮ不同的设备注气系统所在位置和注气形式各不相同ꎬ但均需要考虑能否精确控制注剂量㊁能否为后续的两相混合预留时间或提供基础ꎮ最后ꎬ注气系统的成本和可拆卸性也越来越成为重要的参考ꎮ注气系统所在位置主要可分为均化段机筒处和喷嘴处ꎮ注气系统接入均化段的机筒的典型案例有Trexel公司的MuCell注塑机ꎮ该系列注塑机将微孔发泡技术最早实现商用ꎮ早期的MuCell注塑机用泵通过旁路阀控制注入量ꎻ随后先后引入了阻力元件㊁歧管系统㊁伺服电机系统等ꎬ实现精准注气和同步计量ꎮ目前ꎬ最新T系列注塑机拥有对新用户友好的智能给料控制系统ꎬ仅要求操作员输入装料质量和超临界氮的百分比ꎮ其注气系统会根据螺杆位置信号的反馈自动控制单个或多个位置的注气喷嘴开闭ꎬ根据实际熔胶时间和压力降情况调节打气时间和流速ꎬ实现注气环节智能化ꎮ然而该技术对已有注塑机的机筒㊁螺杆改造程度大ꎬ对起始投入资金要求高ꎮ针对此ꎬTrexel公司在2019年塑料技术大会上发布了可代替端盖ꎬ用螺栓加装在标准化的螺杆/机筒上的新型螺杆尖端加料模块ꎬ如图2b所示ꎮ该技术使得新机不需要特殊的定制螺杆㊁机筒和止回环ꎬ能够方便地切换回传统注塑ꎬ灵活适应生产ꎮa-传统MuCell定制螺杆b-MuCell新型螺杆尖端加料模块c-Optifoam技术鱼雷体状注气喷嘴d-ProFoam技术及其颗粒锁e-IQFoam颗粒-SCF气体注气方式图2㊀微孔发泡注塑成型技术案例示意图Fig2㊀Casediagramsofmicrocellularinjectionmoldingtechnology注气位置同样在均化段的还有意大利NegriBossi公司在2017年法国国际塑料行业解决方案展览会上推出的泡沫微孔成型方案(FMC)ꎮ与MuCell不同ꎬFMC将气体从螺杆尾部引入螺杆内部的通道中ꎬ并通过螺杆均化段上的一系列 喷针 注入熔体聚合物ꎮ该方法无需对机筒进行更换ꎮ另一个常见的注气位置在喷嘴处ꎬ经典的工业案例有31塑㊀料㊀工㊀业2021年㊀㊀Sulzer化学技术公司和德国亚琛大学塑料加工研究所(IKV)的Optifoam以及Demag公司的Ergozell技术ꎮ如图2cOpti ̄foam[7]在注气时设计了一种鱼雷体状有环形间隙结构的喷嘴ꎮ该环形间隙由可通过气体的特殊烧结的金属制成ꎬ可将SCF由此注入聚合物流道ꎬ既使注入时气体与熔体之间的接触表面最大化ꎬ又可防止聚合物渗出流道ꎮ使用这个注气系统ꎬ只需更新传统注塑机的喷嘴即可ꎮ但相较于均化段注塑ꎬ该方法建议的注射速度更小ꎮ在注气形式上ꎬ除了上述的注入超临界流体外ꎬ一些公司和研究所还开发了不需使用超临界流体的微孔发泡技术来避免造价高昂的超临界流体控制系统ꎮ例如塑胶颗粒-气体的混合注气方式ꎮ如图2dꎬArburg和IKV开发的ProFoam技术[8-9]可以将自创的颗粒密封锁安装在任何常规注塑机的料斗和进料口之间ꎮ颗粒锁内的密封舱将颗粒聚合物从环境压力转移到发泡剂压力ꎬ在恒压储存仓中用气体浸渍ꎮ颗粒锁有专门的控制器ꎬ全过程仅新增一个发泡剂的压力参数ꎮ从整体上ꎬ该技术除了加入防气体流失的螺杆尾部额外密封外ꎬ无需干预原增塑单元ꎮ大众汽车公司构思并申请专利㊁预计近几年投产的IQFoam[10]采用类似的方式ꎬ如图2eꎬ通过调节阀门以及两个致动器ꎬ在中低压下将气体与颗粒一起引入塑化系统ꎮProTech公司在2018年国际塑料加工贸易展览会上首次展示的SomosPerfoamer制造解决方案也采取将粒料经过浸渍送入一台或多台注塑机内的类似做法ꎮ塑胶颗粒 气体的注气方式体现了工业生产中模块化思想ꎬ通过可拆卸的组件进行扩展ꎬ从而灵活适应生产需求ꎮ但是在如何加快这种形式的气固吸收㊁缩短间歇注入的周期的问题上还有研究的空间ꎮ目前研究领域也提出了诸多代替超临界流体实现发泡的想法ꎮYusa等[11]开发的微孔发泡技术将物理发泡剂通过喷射阀和特殊螺杆运动的配合直接从气瓶中注入到熔融聚合物中ꎮ该装置形态与MuCell装置类似ꎬ新增一个排气循环系统ꎬ在聚合物饱和时将气体回收ꎬ不饱和时再次注入气体ꎮ在此基础上ꎬWang等[12]实现了用空气作为发泡剂进行微孔塑料的制备ꎬ并验证得到相比于氮气和二氧化碳发泡剂更细腻均匀的微孔结构ꎬ具有较好的商业前景ꎮ2 2㊀塑化系统塑化系统是微孔发泡注塑机的核心组成部分ꎬ它是实现聚合物机械塑化㊁加热塑化和两相混合的场所ꎮ对于注气位置靠前的设备ꎬ往往会从优化螺杆的角度促进两相混合ꎮ专为微孔发泡而开发的螺杆主要需考虑:提高塑化能力和分散混合能力㊁降低熔体温度不均匀性㊁防止发泡熔体中气体溢出逆流等ꎮ例如ꎬTrexel为MuCell技术定制的螺杆具有长径比大的特点ꎬ塑化段后设置提高聚合物/气体混合效果的混炼元件ꎮ螺杆上的后止回阀和前止回阀使得混合段保持高压ꎬ防止混合物向进料区和喷嘴膨胀ꎮ对于注气位置偏后的设备ꎬ通过螺杆机械混合时间极短的工艺ꎬ例如Ergocell和Optifoam[13]ꎬ塑化系统会在螺杆到喷嘴之间专门设置混合室㊁扩散室等来强化气体在聚合物中的扩散和均化ꎮ其中ꎬOptifoam采取了高压静态混合室ꎬ使得两相混合更充分ꎮErgocell则采用动态混合室ꎬ由电机驱动旋转ꎬ连接气体计量模块ꎬ加在标准化的塑化装置前端ꎬ该设计使得注入气体的混合速度独立于螺杆转速ꎬ让塑化过程和两相混合过程分别控制在最优参数下ꎮ2 3㊀注射装置在微孔发泡技术的注射环节ꎬ压降速率的增加会使得熔体成核速率提高ꎬ泡核均含气量减少ꎮ因此注射时的压降速率是得到均匀尺寸及分布的微孔的关键加工参数ꎮ提高压降速率的方式有提高注射速度㊁缩小喷嘴尺寸和延长喷嘴通道等ꎮ例如ꎬMuCell注塑机喷嘴大小相较等效实心注塑缩小了九成ꎻ微孔发泡注塑机的塑化系统和注塑系统的动力装置也通常是分离的ꎬ分别提供较高的分散混合能力和注射速率ꎮ由于熔体黏度降低ꎬ微孔发泡注射装置的注射压力相比于传统注塑可降低40%~50%ꎮ注射喷嘴通常选择封闭式喷嘴以防止气体泄漏和提前发泡ꎮ2 4㊀模具装置模具系统是塑料发泡成型的场所ꎬ同时具有了监控和调整塑料发泡过程的功能ꎮ为防止充模时期的预发泡ꎬ用于微孔发泡注塑的模具中通常会注入压缩气体ꎮ当塑料熔体被高速注入模腔时ꎬ该部分气体产生反压阻碍压降ꎮ因此微孔发泡的模具系统需具备高效排气进气系统ꎬ以便产生均匀的充模流场ꎮ由于注射速度高ꎬ连接流道和型腔的浇口截面积相对较大ꎮ对于传统注塑过程ꎬ模腔压力已被广泛应用作为监控成型过程的参量ꎮ但微孔发泡注塑中ꎬ在充模即将结束时压力就已经比较低的情况下ꎬ发泡过程的模腔压力很可能无法单独作为有用的反馈量ꎮ针对此ꎬBerry等[13]的研究提出可以通过快速响应热电偶和传统的压力传感器的结合来监控㊁预测微孔发泡成型的效果ꎮ另一方面ꎬ由于聚合物发泡会自主膨胀压实型模腔ꎬ几乎不需要保压的过程ꎬ微孔发泡技术有着更节能省时的优点ꎮ2 5㊀液压系统液压系统起到支持以上系统实现低注射压力㊁高注射速率的作用ꎬ并且能在螺杆停止转动和注射开始前维持机筒内压力ꎬ固定螺杆和防止预发泡ꎮ液压系统与注塑设备是相对独立的体系ꎬ在这里不做具体展开ꎮ2 6㊀辅助系统通过微孔发泡注塑制作的产品在表面性能和力学性能可能有缺陷ꎮ针对这个问题ꎬ常采用共注射模塑㊁快速热循环㊁绝缘涂层法㊁气体对压和芯背膨胀法等[14-18]加以改善ꎬ注塑机中会相应增加辅助系统ꎮ共注射模塑是传统的改善产品表面的方式ꎬ在微孔发泡中也有运用ꎮ实心-微孔材料共注射成型设备能够解决产品表面缺陷的问题ꎮ它增设了固体表层塑料的注射筒ꎮ在加工时ꎬ先注射实心塑料作为表皮ꎬ然后注射发泡塑料作为制品芯部ꎬ最后以实心材料封口[14]ꎻ循环加热法能提高模具和聚合物熔体之间的界面温度以保证表面的质量ꎬ同时避免长时间升温41第49卷第2期任亦心ꎬ等:微孔发泡注塑成型工艺及其设备的技术进展影响成核发泡ꎬ减少能耗浪费ꎮChen等[15]采用电磁感应加热与水冷相结合的方法ꎬ实现了快速的㊁仅限于模具表面的温度控制ꎬ可消除涡流痕迹ꎮ薄膜绝缘涂层法[16]则是通过在模具的内表面添加不同厚度的聚四氟乙烯隔热薄膜ꎬ将界面温度保持在熔融温度以上ꎻ气体对压法即将模腔内气压升高ꎬ使得聚合物在填充过程中被限制发泡ꎮ一旦模腔被完全填充ꎬ表面层冷却ꎬ再减压发泡[17]ꎮ该方法还能用来控制核的生长ꎮMuCell的经典设备中应用了气体对压法ꎻ芯背膨胀法[18]在对压法的基础上发展ꎬ以高注射速度将聚合物注入腔体厚度可变的精密机械ꎬ形成固体外层 皮肤 后ꎬ模具扩张厚度ꎬ压力突然下降诱导零件内部产生泡孔ꎬ逐渐达到更低的密度ꎮ该工艺能使制品减少表面漩涡痕迹ꎬ表层变薄ꎬ制品密度更低ꎮ此外ꎬ由于总厚度的增加ꎬ也改善了包括抗弯刚度在内的部分力学性能ꎮ3㊀展望微孔发泡注塑成型技术和设备在未来会呈现如下发展趋势:1)设备复杂性降低ꎮ许多大型注塑设备企业开始涉足这一市场ꎬ他们迫切需要解决的是如何将微孔发泡技术与客户已有的普通注塑机进行适配ꎬ实现低成本的更新改造ꎮ设备研发整体朝着降低发泡设备复杂性的方向发展ꎮ2)智能化提升ꎮ随着仿真软件和人工智能技术的发展ꎬ更加智能㊁操作友好的控制系统会集成到微孔发泡注塑机中ꎮ能进行状态监测㊁仿真计算㊁智能控制及可视化呈现的辅助模块在未来也适合应用于更为复杂的微孔发泡注塑过程ꎬ在气泡形态稳定性的控制㊁表面缺陷处理上有所突破ꎮ3)关注环保领域ꎮ作为一种绿色塑料加工技术ꎬ微孔发泡还可能进一步与塑料循环利用相结合ꎮ例如对废弃塑料制品粉碎㊁再造粒和再发泡ꎻ或采用三明治结构将回收的废弃塑料发泡作为内芯等ꎮ4)关注功能材料领域ꎮ对于微孔发泡塑料功能的深入研究会让微孔发泡技术潜在的应用场景进一步拓宽ꎬ特别是在对声学㊁热学㊁减震等有要求的特殊场景中ꎮ目前ꎬ几乎所有领先的微孔发泡注塑设备厂商都是国外的企业ꎮ国内微孔发泡领域主要集中在对原料工艺方面的研究ꎬ在设备和产业化方面还处于起步阶段ꎮ为实现国内微孔发泡塑料技术革新ꎬ还需通过产学研结合ꎬ不断优化过程设备ꎬ早日实现我国塑料产业的高端化㊁智能化升级ꎮ参㊀考㊀文㊀献[1]KRAMSCHUSTERAꎬCAVITTRꎬERMERDꎬetal.Quantitativestudyofshrinkageandwarpagebehaviorformicrocellularandconventionalinjectionmolding[J].Pol ̄ymerEngineering&Scienceꎬ2005ꎬ45(10):1408-1418.[2]ZHAOJCꎬZHAOQLꎬWANGLꎬetal.DevelopmentofhighthermalinsulationandcompressivestrengthBPPfoamsusingmold ̄openingfoaminjectionmoldingwithin 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第一章绪论1.1 我国塑料模具的发展现状模具工业是国民经济的基础工业,受到国家和企业界的高度重视,发达国家就有“模具工业是进入富裕社会的源动力”之说。
当今“模具就是经济效益”的观念已被越来越多的人所认可。
我国模具行业近年来发展很快,据不完全统计,目前模具生产厂点共有2万多家,从业人员约50万人,全年模具产值约360亿元,总量供不应求,出口约2亿美元。
进口约l0亿美元。
当前,我国模具行业的发展具有如下特征:大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于行业总体发展水平;塑料模和压铸模成比例增长;专业模具厂家数量及其生产能力增加较快;“三资”企业及私营企业发展迅速;股份制改造步伐加快等。
从地区分布来看,以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区。
南方的发展快于北方。
目前发展最快、模具生产最集中的省份是广东和浙江,其模具产值约占全国总产值的60%以上。
我国模具总量虽然已位居世界第三,但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等发达国家,模具商品化和标准化程度也低于国际水平。
(1)成型工艺方面,多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。
气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟,如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在29~34英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术,一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件,取得较好的效果。
如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。
热流道模具开始推广,有的厂采用率达20%以上,一般采用内热式或外热式热流道装置,少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置,少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。
但总体上热流道的采用率达不到10%,与国外的50~80%相比,差距较大。
(2)产品结构方面,我国塑料模具工业从起步到现在,历经半个多世纪,有了很大的发展。
甘蔗渣利用现状及致密成型研究发展符瑞华;高俊永;梁磊;曾建;谢晋谋;谢武装【摘要】甘蔗渣是甘蔗制糖的主要副产品,是一种可持续性的生物质资源.据测算,我国制糖企业每年剩余600~ 650万t甘蔗渣未能得到有效的合理利用,如何综合利用甘蔗渣替代薪材来发展绿色循环经济成为当前迫切研究的课题.本文拟提出一种基于甘蔗渣的生物质固化成型技术工艺,经致密成型后其密度、耐久性、燃烧特性都有质的改善,大大提高甘蔗渣的品位,而且方便运输、储存和使用,扩大了甘蔗渣在生物质能方面的新用途.【期刊名称】《甘蔗糖业》【年(卷),期】2013(000)002【总页数】5页(P47-51)【关键词】甘蔗渣;生物质能源;致密成型【作者】符瑞华;高俊永;梁磊;曾建;谢晋谋;谢武装【作者单位】广州甘蔗糖业研究所广东省甘蔗改良与生物炼制重点实验室,广东广州510316;广州甘蔗糖业研究所广东省甘蔗改良与生物炼制重点实验室,广东广州510316;广州甘蔗糖业研究所广东省甘蔗改良与生物炼制重点实验室,广东广州510316;广州甘蔗糖业研究所广东省甘蔗改良与生物炼制重点实验室,广东广州510316;广州甘蔗糖业研究所广东省甘蔗改良与生物炼制重点实验室,广东广州510316;广州甘蔗糖业研究所广东省甘蔗改良与生物炼制重点实验室,广东广州510316【正文语种】中文【中图分类】TS249.20 导言甘蔗是一种高光效的植物,是一种含有丰富糖分和纤維分的可持续性生物质资源,甘蔗渣是甘蔗制糖的主要副产品。
我国自上世纪80年代初开展制糖生产的节能工作以来,通过合理优化热能利用方案,余热利用等多种措施,我国制糖生产的平均煤耗对蔗比已从当初的8%左右下降到目前的5%以下。
甘蔗渣除满足制糖生产的能源需要以外,还有大量剩余,按目前我国年产蔗糖1100万t测算,全国制糖企业每年可剩余甘蔗渣600~650万t。
因此,甘蔗渣的综合利用是甘蔗制糖企业发展循环经济、提高经济效益、实现糖业可持续发展的重要环节。
AEM加工及性能改进研究进展杨英;潘宏丽【摘要】AEM是乙烯和丙烯酸甲酯的共聚物,广泛应用于汽车工业.综述了近5年AEM系列的研究进展,重点介绍AEM系列胶料的耐热性、耐油性及注射成型加工性能的升级改性情况.【期刊名称】《世界橡胶工业》【年(卷),期】2015(042)011【总页数】8页(P45-52)【关键词】乙烯丙烯酸甲酯橡胶(AEM);耐热性;耐油性;物理性能;注射成型;汽车软管;密封垫圈【作者】杨英;潘宏丽【作者单位】中国石油兰州化工研究中心《石化技术与应用》编辑部,甘肃兰州730060;中国石油兰州化工研究中心《石化技术与应用》编辑部,甘肃兰州730060【正文语种】中文【中图分类】TQ333.97乙烯丙烯酸甲酯橡胶(AEM)投放市场已有约40 a。
它是乙烯和丙烯酸甲酯的共聚物,含有烯类单体可用二胺硫化。
最基础的AEM胶料可满足特定的性能或加工需求。
由于这些胶料制成的零部件被广泛应用于汽车工业,使得AEM用量稳步增长。
文献中有一些关于AEM胶料的总体认识:(1)可制成涡轮增压器和变速器油冷却器(TOC)软管,其挤压性能好,应关注焦烧情况;(2)可制成自动变速器及发动机的密封圈,应关注模具污染,由于其低硬度较难加工;(3)与促进剂DOTG相匹配的问题。
本文综述了近5年来AEM系列聚合物的研究进展,重点介绍了AEM胶料的性能升级情况。
多年来汽车市场的诸多变化促进了AEM的增长,但有些设计上的变化却限制或潜在限制了AEM的应用。
这些变化包括:(1)发动机温度过高;(2)保修时间更长、保修里程更高;(3)汽车液体的变化:发动机油和自动变速箱油的升级,涡轮增压系统中的通风控制系统(PCV)和废气循环优化,以及重新设计的PCV系统导致更高的燃料和酸凝液的浓度;(4)政府允许的汽车排放水平的改变;(5)从压缩、传递模塑法至注射成型的变化;(6)对AEM胶料的要求更加严格。
由于部分氯化弹性体无法满足TOC软管的高温及更长保修时间的要求,使得AEM胶料能取代一部分氯化弹性体。
共注射RTM制备承载隔热防热一体化复合材料一、本文概述随着科技的快速发展,高性能复合材料在航空航天、汽车制造、能源等领域的应用日益广泛。
特别是在极端环境下,对材料的隔热防热性能提出了更高要求。
共注射RTM(Resin Transfer Molding)技术作为一种先进的复合材料成型工艺,因其具有高效、高精度、低成本等优点,在制备承载隔热防热一体化复合材料方面展现出巨大潜力。
本文旨在探讨共注射RTM技术在制备承载隔热防热一体化复合材料中的应用,分析其制备原理、工艺流程、性能特点,并展望其未来的发展前景。
本文将介绍共注射RTM技术的基本原理和工艺流程,包括原料选择、模具设计、注射成型等关键步骤。
重点分析共注射RTM制备承载隔热防热一体化复合材料的性能特点,如力学性能、隔热性能、防热性能等,并通过实验验证其有效性。
结合国内外研究现状,展望共注射RTM技术在未来复合材料领域的发展趋势和应用前景。
本文的研究对于推动承载隔热防热一体化复合材料的制备技术与应用发展具有重要意义。
二、共注射RTM技术基础共注射RTM(Resin Transfer Molding,树脂传递模塑)技术是一种先进的复合材料成型工艺,它通过精确控制树脂和增强材料的混合与分布,实现了复合材料内部结构的优化。
该技术结合了传统RTM 工艺的高效性和注射成型的精确性,为制造承载隔热防热一体化复合材料提供了有力的技术支持。
共注射RTM技术的基本原理是将液态树脂通过注射的方式,在增强材料(如纤维预制体)中流动并浸润,随后在模具中固化成型。
在这个过程中,液态树脂与增强材料之间发生相互作用,形成具有优异力学性能和隔热防热性能的复合材料。
与传统RTM工艺相比,共注射RTM技术能够更精确地控制树脂的分布和浸润程度,从而进一步提高复合材料的性能。
在实施共注射RTM技术时,需要选择合适的树脂体系、增强材料以及注射工艺参数。
树脂体系的选择应考虑到复合材料的性能要求、加工性能以及成本等因素。
水辅助注射成型制品质量的缺陷及工艺优化研究概述张伟;柳和生;余忠;章凯;陈忠仕【摘要】Aimed to the quality of water-assisted injection molded parts,this paper presented a survey for their defects and relevant process optimization from the macroscopic phenomena such as the first penetration process of high-pressure water instability,the phenomenon of melt accumulation at the mold cavity variable cross section,the formationof water fingerings during the process and the microscopic phenomenalike fiber orientation and distribution along the thickness of the parts,and crystal types and structures in different regions.%针对水辅助注射制品的质量,从宏观现象(如高压水的第一次穿透过程不稳定性、模具型腔变截面处的熔体堆积现象、制品成型过程中的指状效应)和微观现象(沿制品厚度方向的纤维取向及分布、不同区域的晶体类型及结构)以及其相对应的相关工艺优化进行了综述.【期刊名称】《中国塑料》【年(卷),期】2018(032)004【总页数】6页(P12-17)【关键词】水辅注射成型;宏观现象;微观现象;工艺优化【作者】张伟;柳和生;余忠;章凯;陈忠仕【作者单位】南昌大学聚合物成型研究室,南昌330031;南昌大学聚合物成型研究室,南昌330031;东华理工大学化学生物与材料学院,南昌330013;南昌大学聚合物成型研究室,南昌330031;上饶师范学院江西省塑料制备成型重点实验室,江西上饶334001;上饶师范学院江西省塑料制备成型重点实验室,江西上饶334001;南昌大学聚合物成型研究室,南昌330031【正文语种】中文【中图分类】TQ320.66+20 前言流体辅助注射成型主要由气体辅助注射成型(GAIM,gas-assisted injection molding)和水辅助注射成型(WAIM,water-assisted injection molding)组成[1-8]。
注射压缩成型的国内研究现状
摘要:注射成型是塑料的主要成型方式,注射压缩是将注射和压缩两种成型方式结合在一起而新兴的一种注射成型工艺。
目前国内注射压缩成型还处于起步阶段,大尺寸透明件注射压缩技术基本上是空白。
本文在阅读大量文献的基础上,就国内注射压缩成型的研究现状做了系统阐述。
关键词:注射压缩成型研究现状
1 注射压缩成型概述
注射压缩成型(Injection Compression Molding/ICM)是将注射机料筒中的熔融树脂通过螺杆的挤压注射到不完全闭合的模具型腔中,在树脂冷却固化前,通过对模具施加额外的力进行二次合模,使模具完全闭合,从而对型腔中的树脂进行压缩,使其进一步密实,进而改善制品性能的一种注射成型方法[1]。
现如今,精密塑料制品以其重量轻、易加工等特点逐步代替工业产品中的精密金属及玻璃制件,在仪器仪表、航空航天以及汽车等领域内得到了广泛应用[2]。
塑料制件与玻璃制件相比较,存在折射率对温度依赖性大、热膨胀系数大、吸湿膨胀大、热变形温度低、受外力变形大、成型收缩比大、易产生双折射等缺点,直接影响到它的应用范围的扩大[3]。
2 注射压缩成型的国内研究现状
纵观所读文献,对注射压缩的研究主要集中在模具设计、仿真模拟和工艺研究三个方面,此外还有基本的理论研究。
(1)在模具设计方面,杨爱英设计了塑料壳体注射压缩模具,有效降低了热固性塑料加工中影响成本的纤维取向、飞边、流道物料损失等问题[4];广东工业大学的李江平创造性的将注压成型应用于纸餐具的生产,设计了一套生产纸餐具的模具,提高了成品率和生产率[5];青岛科技大学的齐斌设计和研究光盘盘基精密注射压缩成型模具,并通过CAE分析软件Moldflow进行正交模拟实验,分析注射压缩成型工艺参数对光盘盘基的收缩率均匀度及残余应力的影响[6]。
(2)在仿真模拟方面,四川大学的李小林以厚壁圆盘为例,详细论述了Moldflow在注压成型中的应用过程[7];邱庆军等对薄壁塑件注射压缩成型的热残余应力进行了仿真研究,研究了七个参数对脱模后热残余应力的影响[8];华中科技大学的李毅超对透明塑料板件注射压缩成型工艺进行了模拟研究,其采用多物理场全耦合的方法(即将水平集方程、动量方程与能量方程进行全耦合计算)对不同形状、维度的透明平板制件进行注射-压缩成型的模拟仿真分析[9]。
(3)在工艺参数方面,主要的工艺参数为熔体温度、模具温度、冷却时间、压缩时机、延迟时问、压缩距离、压缩速度、压缩压力和保压压力等,不同的研究人员根据制品的不同进行了相关参数的分
析。
哈尔滨工业大学的司红旗的硕士论文进行的是工艺参数对聚碳酸酯注射压缩制品性能的影响[10];邱庆军的硕士论文进行的是微透镜阵列注射压缩成型工艺及双折射研究[11];陈宇宏等对注射成型和注射压缩成型透明件和角窗的光学性能和残余应力做了对比研究,表明了注压成型的优越性[12,13];许p目前,国内对注射压缩成型的研究还处在起步阶段,与国内的先进技术相比,仍有较大的差距。
注射压缩成型注射成型周期短和热压成型精度高的优点,越来越受到科研单位和各大高校的重视,具有广阔的发展前景,有望成为聚合物成型的主要成型工艺。
参考文献
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[6] 齐斌.光盘盘基精密注射压缩成型模具的设计与研究[D].青岛科技大学,2011.
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