星期四, 5月 19

    Mucell微发泡射出成型技术

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    ■ Trexel

    关于微发泡射出制程技术

    塑料微发泡射出制程(MuCell®)是将超临界流体(N2 或CO2)注入射出机料管中,透过螺杆将超临界流体与塑料混炼成均匀单相流体。超临界流体与熔融态高分子之匀相混合物在射出过程中因为瞬间压降造成热力学不 平衡,使得流体进入模穴后气体得以从熔融态塑料当中 扩散成核并长成均匀微细气泡。含有微细气泡的塑料经模具冷却固化得到微细发泡成品。 此一制程省去传统制程的保压阶段而节省制程周期时间,同时解决传统射出产品不均匀收缩与翘曲变形等问题,而使得产品尺寸精度大幅提升。另外,微发泡制程 较一般射出制程有较短的生产周期,其产品因使用气体做为发泡媒介而兼具制程环保、产品轻量化的优点且产品塑料可回收。

    微发泡成型技术研发历程

    1993年MIT授权Trexel公司进行商业化制程研发, 1997 年 发 展 出 PS 微 细 押 出 发 泡 制 程 (MuCell), Engel 於 2000 年推出微细发泡射出成型机 (MuCell Molding),1998 年 3 月 Trexel 公司在台湾提出申请 射出制程专利,2000 年 10 月 Asahi chemical 宣称开 发完成 Amotec 技术,1998 年台湾 ITRI/UCL 开始进 行微细押出发泡制程之研发;1999~2000年持续研发 微细发泡押出及射出技术。

    图1:使用 SCF 和标准哑铃形拉伸杆的微孔注射成型的示意图〔1〕

    在过去20年塑料加工工艺中的重大创新

    用于热塑性材料的MuCell® 微孔发泡,为射出成型技 术提供了传统射出前所未有的设计,增强了灵活性并 大大降低成本。MuCell® 技术在设计塑件壁厚时,只 需考虑发挥材料最大功能,而不用担心射出成型工艺 问题。密度降低和功能化设计两者结合,通常可以减 少材料和制件重量20%以上。MuCell® 技术用泡孔成 长代替射出机保压阶段,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、泡孔成长,同时也 消除了缩痕。不同于化学发泡剂,MuCell® 物理发泡 工艺没有温度限制,在聚合物中不留下任何化学残留 物。使用过的产品完全适合以原来聚合物级別回收,
    并允许回收料重新进入加工流程。适合回收原来聚合 物的分类,并允许重新粉碎材料重新进入处理流程。 成本及加工方面的众多优势,使得MuCell® 技术在全 球范围内被快速采用,主要应用于汽车、消费电子品、 医疗器械、包装和消费品等领域。优势分析如下: 降低成本 使用较小吨位射出机与更低成本的填充聚烯烃材料, 除减少树脂消耗,以及达成更快的成型周期时间外, 还能提高良品率。 设计自由度高 不同于传统射出成型,可由薄壁至厚壁填充,并采1:1 的主壁与筋位结构,在设计上相对于流动性,可优先 考虑功能性。此技术具提高产品尺寸稳定性、减少翘 曲变形的特性。 可持续发展 Mucell技术除降低射出机的能耗外,也减少对石油类 原料的消耗,相比传统射出成型减少了碳排放。另外, 此技术产出的产品还具备可回收循环再利用的特性。 投放市场快 除可减少模具的修改次数外,还可预计塑件的几何形 状,且透过此技术,在产出大尺寸制品时可一体成型。

    微发泡成型技术优势及应用领域

    微细发泡成型技术具有优越之物性,其泡孔密度非 常高 (106~109cells/cm3),其发泡体密度可控制在 0.03~0.95之间,且具有高抗张力及压缩强度,在高 热下稳定性高、低热传导系数、适用于低温,介电常 数低,讯号传输性能佳。另因其无污染、洁净度高的 特点,可适用于制造生医多孔性材料,并且与未发泡 成品相较之下,具高冲击强度、高韧性、比强度、高 耐疲劳性,且产品壽命较长。

    MuCell® 微孔发泡技术除增加产品设计的灵活性, 也大幅降低生产的成本,为产业带来巨大变革, Trexel亚太区董事郭启东总经理对于MuCell® 微孔 发泡技术在亚太地区的推广不遗余力,今日该技术 能在亚太地区被广泛应用,郭启东总经理可说是最 大的功臣。谨以此文,敬献Trexel亚太区董事郭启 东总经理,纪念其为整个产业做出的贡献。■

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