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工艺与设备 王如波 等·微发泡注塑成型技术的研究和应用

螺杆前端的混炼元件将注入的发泡剂搅拌、均匀分散。
塑料熔体 — 气体两相体系随后通过静态混合器更进一
步分散及混合，气体通过分散溶入熔体中，形成熔体—
气体均相体系。随后，该均相体系进入分散室，通过
分子分散使得体系进一步均化。然后通过发热圈迅速
加热熔体 — 气体均相体系，由于该体系温度急剧升温
使得发泡剂在熔体中的溶解度明显下降，从而使体系
中气体产生很大的热力学不稳定性，气体从熔体中析
出形成大量的微小气泡核。为防止料管内已形成的气
泡核长大，料管内要保持高压。在进行注射动作前，
图 3 MuCell 微发泡系统的硬件简图
由高压气瓶通过气阀向模具型腔中冲入压缩空气。当
型腔中充满压缩空气后，螺杆注射使得含有大量微小
细气泡的塑料熔体注入型腔中。由压缩空气所提供的
压力可以有效防止气泡在填充过程中发生膨胀。当填
充过程完成后，型腔内压力下降从而使气泡膨胀，此
时在模温的冷却作用下气泡体固化成型。
图 4 SCF 在螺杆中混炼示意图

（4）一旦 SCF 溶入原料熔融体中后必须维持料管
内压力，在注塑机上是指螺杆位置控制，开关式射嘴
（如果模具是热流道模具必须是针阀式浇口）。
（5）在模腔内发泡，模腔内低压使 SCF 产生细胞，
细胞不断地成长 , 持续到物料凝固或模腔被填满如图
5 所示。
图 2 微发泡注射成型系统示意图

3 MuCell 微发泡系统和海天注塑机
MuCell 微发泡技术在美国，欧洲被广泛使用，在
国内市场，经过这几年的快速发展，用户数量也在迅
图 5 模腔内 SCF 生长图
速增长。秉着以客户需求为导向，适应市场发展的研
发宗旨，海天与美国 Trexel 公司合作研发，成功推出 发泡控制即控制细胞尺寸大小以及气泡孔数量，
由美国 Trexel 公司专利技术授权、海天本地化研发生 通过控制以下因素来实现。
产的 MCF(Micro-Cellular Foaming) 微发泡注塑成型 （1）填充物占比 (%) 以及种类，玻璃纤维品质良
专用机。图 3 是 MuCell 微发泡系统在海天长飞亚机 好；
器上的使用工艺流程图，也是 MuCell 微发泡系统的 （2）合适的 SCF 用量，更高的 SCF 产生更多细
硬件简图。 胞，对每种原料 , 有不同的 SCF 用量上限 ；
3.1 微发泡的基本工艺流程 （3）压降的速率 ( 主要由注射速度控制 )，如摇晃
（1）在注入 SCF（CO 2 或 N 2 超临界流体）之前 一瓶苏打水产生更多气泡。
把原料熔融。 图 6 是微发泡的 4 个工艺流程示意图。
（2）在螺杆旋转期间注入 SCF。 3.2 微发泡系统的硬件设计
（3）溶解 SCF。把 SCF 溶入原料熔体中形成单一 3.2.1 螺杆、料筒的设计
相体系，螺棱把 SCF 切碎，螺杆混合段把 SCF 切成 使用 MuCell 必须在注塑机上装上特别的螺杆和
机筒 :
更微小气泡并溶解于塑料熔体中，如图 4 所示。

年
2019 第 45 卷 ·31·