Page 75 - 《橡塑技术与装备》2023年12期

新技术与新产品 Sai Yandamuri 等·物理微发泡螺杆设计、性能测试及仿真研究

表 1 北欧化工（Borealis）材料
填料含量
材料名称 描述 应用领域
( 质量分数）/%
MD231U 含矿物填料的高热稳定 PP 20 空气管道、空调零件、汽车引擎盖下的零件
Daplen EE058AI 带有矿物填充和弹性体的 PP（冲击改性材料） 未知 汽车内饰，如门板
Fibremod GB303HP 长玻纤（LGF）增强的 PP 30 高负荷的汽车部件（如前端载体 )
Fibremod GD310U 具有高流动性的短玻纤（SGF）增强的 PP 30 气管、风扇、灯罩
表 2 利安德巴塞尔 (LyondellBasell) 材料
材料名称 描述 填料含量 ( 质量分数）/% 应用领域
HC EKM 2226T 长玻纤（LGF）增强的 PP 40 汽车内饰，如门板
HC HYM 2216T 长玻纤（LGF）增强的 PP 40 高负荷的汽车部件（如前端载体 )
HC ERG 2152F 短玻纤（SGF）增强的 PP 30 汽车结构件
HC TYC 2141F 含矿物填充的 PP 15 汽车内饰，例如门上容器
表 3 影响因素
2.2.1 XS 螺杆和 FP 螺杆实体工艺熔胶性能
变量 因子 单位 低水平 高水平
.
熔胶速度 n /(m s) -1 0.18 0.52
x 1 表 7 实体熔胶时间对比
背压 p bar 100 150
x 2 参数 Comp n0_p0 Comp n1_p0 Comp n0_p1 Comp n1_p1
气体含量 ( 质量分数 )，c % 0.3 0.6
x 3 螺杆 XS FP XS FP XS FP XS FP
类型
表 4 实体实验设计 熔胶 27.3 19.3 7.2 5.3 32.9 24.4 8.6 6.1
时间 /s
实验点 x 1 x 2
.
熔胶速度，n(m s) -1 背压，p bar 偏差 (±) 0.3 0 0.1 0 0.2 0.1 0 0.1
comp_n0_p0 0.18 100
comp_n1_p0 0.52 100 FP 螺杆的熔胶时间显著缩短。这是因为 FP 螺杆
comp_n0_p1 0.18 150 的压缩比比 XS 螺杆大。
comp_n1_p1 0.52 150
XS 螺杆熔胶时间的标准偏差略高或与 FP 螺杆相
表 5 发泡实验设计 当。这是 FP 螺杆的压缩段和加料段长度比 XS 螺杆的
实验点 x 1 x 2 x 3 [2]
.
-1
熔胶速度，n/(m s ) 背压，p/bar 气体含量，c/% 长，因此波动会小一些 。
XS_n0_p0_c0 0.18 100 0.3 熔胶时间长与熔胶速度低和背压高相关见表 7。
XS_n1_p0_c0 0.52 100 0.3
XS_n0_p1_c0 0.18 150 0.3 熔胶时间短，生产效率高。理论研究表明，在其他参
XS_n1_p1_c0 0.52 150 0.3 数一定时，体积流率（生产效率）与转速成正比 [3] 。
XS_n0_p0_c1 0.18 100 0.6
XS_n1_p0_c1 0.52 100 0.6 实验与理论研究结论一致。另外，一般情况下，增加
XS_n0_p1_c1 0.18 150 0.6 [4]
XS_n1_p1_c1 0.52 150 0.6 背压会降低螺杆产出量，从而导致更长的生产周期 ，
熔胶时间越长。
表 6 注塑参数设置
FoamPro FoamPro 2.2.2 XS 螺杆和 FP 螺杆发泡工艺熔胶性能
注塑参数 单位 XS 实体 XS 发泡
实体 发泡 由图 2，表 8，对于所有试验点，无论是实体还是
注射速度 mm/s 20/60/20 35/85/35 20/60/20 35/85/35
保压时间 s 5 0.5 5 0.5 发泡，FP 螺杆的熔胶时间都显著缩短。
保压压力 bar 350 100 350 100
注射起点 cm³ 209.6 198.6 219 198.6
注射保压切换点 cm³ 33.1 44.1 35.3 21

保压时间和保压压力保持不变。
使用 FoamPro( 简称 FP) 和现有产品 ( 简称 XS)，
物理发泡工艺的料筒温度与实体工艺相同。
确定了 XS 和 FP 螺杆不同注射量和注射保压切换
点以达到零件完全填充。
为了评估每个结果的再现性，每一个测试点，在
最小设置时间 10 min 或 15 个零件后，至少测量 5 个
样品 / 模次来确定均值和标准偏差。
图 2 发泡熔胶时间对比
2.2 实验结果

年
2023 第 49 卷 ·27·