CN110815699A - 一种微发泡注塑成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微发泡注塑成型工艺，在热塑性聚合物材料的塑化过程中注入气体形成超临界流体，超临界流体进入成型模腔后，随着压力的下降，超临界流体发泡成核，泡孔持续膨胀，直到超临界流体充满模腔停止膨胀，最终形成充满细微的蜂巢状结构的产品。本发明采用在热塑性聚合物材料熔融初期压力尚不太大时直接注入气体的方式引入发泡注塑成型所需的气体，而不使用发泡剂，这样可避免作为气体载体的发泡剂在释放气体后，本不必要的其余成分残留在热塑性聚合物材料中，从而消除或减少最终成型产品中的杂质，杜绝杂质对产品品质可能造成的不良影响。

Description

一种微发泡注塑成型工艺

技术领域

本发明涉及一种塑料加工工艺，更具体地说，它涉及一种微发泡注塑成型工艺。

背景技术

传统注塑件多为实心结构，不易实现减轻制件重量和缩短成型周期的要求，同时高制件尺寸精度低，容易缩水和翘曲，抗跌落和冲击能力差。有些产品需要有良好的体积压缩率及迅速复原能力，从而提供必须的外观保持和缓冲性能，因此发泡塑料应运而生。采用微发泡注塑成型工艺，可大大缩短成型时间，对比传统注塑成型技术，由于无需保压，超临界流体发泡技术一般可以缩短15%-30%成型时间。采用微发泡注塑成型工艺可减少材料消耗量，超临界流体发泡技术大大降低了成本，在设计塑件壁厚时，只需考虑发挥材料最大功能，而不用担心注塑成型工艺问题。密度降低和功能化设计两者结合，通常可以减少材料20%的比重。采用微发泡注塑成型工艺，还可提高产品质量，超临界流体发泡技术用泡孔成长代替注塑机保压阶段，制作出的低应力零件尺寸稳定性增强，而且大幅减少了翘曲，也消除了缩痕。采用微发泡注塑成型工艺制作的产品隔热性能好，具有更好的能量吸收能力。此外采用微发泡注塑成型工艺，由于超临界流体发泡技术使塑料的流动性变得更好，对制品的壁厚填充难度大大降低，从而为制品设计提供了更大的空间。而且可实现从薄壁至厚的壁填充，实现1:1的主壁与筋位结构，以及提高尺寸的稳定性。现有的发泡塑料制备时通常是通过添加发泡剂改变塑料性状的，混入热塑性聚合物材料的发泡剂经加热分解后能释放出二氧化碳和氮气等气体，并在聚合物组成中形成细孔，使最终产物具有轻质、可压缩可回弹的性状。使用发泡剂虽然能较方便地引入气体，但也不可避免地引入了其它杂质，容易对产品最终性能产生不良影响。如公开号为CN105670264A的发明于2016年6月15日公开了一种发泡塑料，由下列重量份的原料制成：聚碳酸酯50-150份、引发剂10-20份、发泡剂20-50份、发泡助剂10-30份和交联剂1-10份。该发明所述的发泡塑料具有优异的机械性能、耐热性能和成型加工性能，是工程结构选用的理想芯层材料。如前所述，该发明也是通过发泡剂提供所需发泡气体的，会引入其它杂质并可能对产品最终性能产生不良影响。

发明内容

现有的发泡塑料制备时通常是通过添加发泡剂引入气体，会引入其它杂质并可能对产品最终性能产生不良影响，为克服这一缺陷，本发明提供了一种可在引入气体时避免引入其它杂质的微发泡注塑成型工艺。

本发明的技术方案是：一种微发泡注塑成型工艺，在热塑性聚合物材料的塑化过程中注入气体形成超临界流体，超临界流体进入成型模腔后，随着压力的下降，超临界流体发泡成核，泡孔持续膨胀，直到超临界流体充满模腔停止膨胀，最终形成充满细微的蜂巢状结构的产品。本发明采用在热塑性聚合物材料熔融初期压力尚不太大时直接注入气体的方式引入发泡注塑成型所需的气体，而不使用发泡剂，这样可避免作为气体载体的发泡剂在释放气体后，本不必要的其余成分残留在热塑性聚合物材料中，从而消除或减少最终成型产品中的杂质，杜绝杂质对产品品质可能造成的不良影响。

作为优选，所述热塑性聚合物材料在注塑机的料筒中熔融，料筒中的注射螺杆上设有一段注气区，注气区内设有均布于注射螺杆表面的注气微孔，注气微孔通过注射螺杆内部的管道连接提供所述气体的气源。气源提供的气体通过注射螺杆内部的管道从注气微孔进入热塑性聚合物材料的熔料，并随熔料的流动和增压而不断分散、渗入、混匀，使熔料形成超临界流体。

作为优选，所述注气区靠近料筒的进料端。热塑性聚合物材料以粒状料形态从料筒的进料端进料，在靠近进料端的料筒区域内，热塑性聚合物材料处于熔融的初期，熔料压力也较小，此时注入气体不仅可以使气体有充分的时间、空间渗入熔料，气体注入时所受到的阻力也较小，更利于气体渗入熔料。

作为优选，所加入的气体为氮气。氮气性质稳定，高温高压下也很难发生化学变化，为常用工业气体，用于发泡注塑成型使用安全性高，对设备也几乎没有腐蚀性。

作为另选，所加入的气体为二氧化碳。二氧化碳也是性质稳定的常用工业气体，用于发泡注塑成型使用安全性较好，对设备也几乎没有损害。

作为优选，所述热塑性聚合物材料为PP。PP为应用较广的塑料，具有较好的加工性能及经济性，用PP制成的发泡塑料也具有较好的应用市场。

作为另选，所述热塑性聚合物材料为PS。PS也为应用较广的塑料，用PS制成的发泡塑料也具有较好的应用市场。

作为另选，所述热塑性聚合物材料为ABS。ABS也为应用较广的塑料，用ABS制成的发泡塑料也具有较好的应用市场。

本发明的有益效果是：

本发明采用在热塑性聚合物材料熔融初期压力尚不太大时直接注入气体的方式引入发泡注塑成型所需的气体，而不使用发泡剂，这样可避免作为气体载体的发泡剂在释放气体后，本不必要的其余成分残留在热塑性聚合物材料中，从而消除或减少最终成型产品中的杂质，杜绝杂质对产品品质可能造成的不良影响。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

一种微发泡注塑成型工艺，将热塑性聚合物材料PP置于螺杆注塑机的料筒中加热熔融形成均一的液体状态。料筒中的注射螺杆上设有一段注气区，注气区靠近料筒的进料端而远离料筒的射料端，注气区内设有均布于注射螺杆表面的注气微孔，注气微孔通过注射螺杆内部的管道连接气源，气源提供氮气。气源提供的氮气通过注射螺杆内部的管道从注气微孔进入热塑性聚合物材料的熔料，并随熔料的流动和增压而不断分散、渗入、混匀，使熔料形成超临界流体。氮气充入的同时，PP料升温至180-220℃，升温速率为20-30℃/min，达到稳定的超临界流体状态后射入成型模具中，由于压力的迅速降低，瞬间释放熔融流体内的气体压力，混合物迅速膨胀。待熔融混合物充满模具空间后，冷却定型，最终形成充满细微的蜂巢状结构，打开模具，取出微发泡的制品。

实施例2：

热塑性聚合物材料为PS，气源提供二氧化碳。其余同实施例1。

实施例3：

热塑性聚合物材料为ABS。其余同实施例1。

Claims (8)

1.一种微发泡注塑成型工艺，其特征是在热塑性聚合物材料的塑化过程中注入气体形成超临界流体，超临界流体进入成型模腔后，随着压力的下降，超临界流体发泡成核，泡孔持续膨胀，直到超临界流体充满模腔停止膨胀，最终形成充满细微的蜂巢状结构的产品。

2.根据权利要求1所述的微发泡注塑成型工艺，其特征是所述热塑性聚合物材料在注塑机的料筒中熔融，料筒中的注射螺杆上设有一段注气区，注气区内设有均布于注射螺杆表面的注气微孔，注气微孔通过注射螺杆内部的管道连接提供所述气体的气源。

3.根据权利要求2所述的微发泡注塑成型工艺，其特征是所述注气区靠近料筒的进料端。

4.根据权利要求1所述的微发泡注塑成型工艺，其特征是所加入的气体为氮气。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的微发泡注塑成型工艺，其特征是所加入的气体为二氧化碳。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的微发泡注塑成型工艺，其特征是所述热塑性聚合物材料为PP。

7.根据权利要求1或2或3或4或5所述的微发泡注塑成型工艺，其特征是所述热塑性聚合物材料为PS。

8.根据权利要求1或2或3或4或5所述的微发泡注塑成型工艺，其特征是所述热塑性聚合物材料为ABS。