Trexel MuCell 微發(fā)泡成型技術(shù)應(yīng)用

2021-04-14 09:43:00 來源：Interfoam發(fā)泡材料展 閱讀量：23442 評(píng)論
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　　【塑料機(jī)械網(wǎng) 技術(shù)學(xué)堂】Trexel MuCell微發(fā)泡注塑
 
　　①技術(shù)起源
 
　　MuCell微發(fā)泡成型工藝的起源可以追溯到1980年代美國麻省理工學(xué)院(MIT)進(jìn)行的開發(fā)活動(dòng)。建立了有關(guān)塑膠零件中微孔結(jié)構(gòu)形成的一些基本原理。1995年，Trexel Inc., 美國卓細(xì)公司獲得了該技術(shù)的獨(dú)家許可，并繼續(xù)開發(fā)微孔發(fā)泡技術(shù)應(yīng)用于擠出、吹塑和注塑成型塑膠零件的生產(chǎn)。
 
　　②技術(shù)原理與特點(diǎn)
 
　　MuCell微發(fā)泡注塑成型工藝 (以下簡稱MuCell工藝)是指在注塑成型的循環(huán)中，把超臨界流體(Supercritical Fluid, SCF)狀態(tài)的物理發(fā)泡劑(氮?dú)釴2 或者是二氧化碳CO2)在塑化過程中注入料筒內(nèi)的塑膠熔融中，經(jīng)過混煉及在塑化過程完成后，會(huì)產(chǎn)生出物理發(fā)泡劑與塑膠熔融的單相熔體。隨著注射到模腔過程中的壓力釋放，通過在模腔內(nèi)成核、成長及成型的階段，在塑件中形成微孔結(jié)構(gòu)。
 
　　相對(duì)于實(shí)體注塑成型工藝，MuCell工藝具有以下的優(yōu)勢：
 
　　降低成本：減少樹脂消耗，更快的成型周期，提高良品率，使用更小的注塑機(jī)臺(tái)；
 
　　設(shè)計(jì)自由度高：可從薄壁到厚壁填充，1：1的主壁與筋位結(jié)構(gòu)，改善流動(dòng)性，可便先考慮功能性，提高尺寸穩(wěn)定性，減少翹曲變形；
 
　　可持續(xù)性高：減少石油類原料消耗，減少注塑板能耗，可回收循環(huán)再用，相比傳統(tǒng)注塑減少碳排放；
 
　　投放市場快：減少模具修改次數(shù)，可以預(yù)計(jì)塑件幾何形狀，大尺寸制件可一體成型。
 
　　MuCell微發(fā)泡注塑應(yīng)用
 
　　MuCell微發(fā)泡成型技術(shù)已成功地被應(yīng)用于各行各業(yè)、不同國家及地區(qū)、各種成型機(jī)的數(shù)以千計(jì)產(chǎn)品中(圖1)。更好的產(chǎn)品與模具設(shè)計(jì)將幫助用戶更好地利用該技術(shù)。除了提高零件質(zhì)量外，還可以提高生產(chǎn)效益(更短生產(chǎn)周期時(shí)間， 更多物料節(jié)省)。Trexel卓細(xì)公司在MuCell微發(fā)泡成型技術(shù)的產(chǎn)品和模具設(shè)計(jì)以及工藝優(yōu)化方面積累了豐富專業(yè)知識(shí)， 能全方位地支援用戶對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用。
 
　　①薄壁包裝產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用
 
　　為了節(jié)省成本，薄壁包裝產(chǎn)品的壁厚設(shè)計(jì)得越來越薄，造成射出成型時(shí)充填的困難。透過超臨界氮?dú)饣蛘叨趸迹琈uCell工藝可以改善塑膠熔融的流動(dòng)性，使得產(chǎn)品薄壁化設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也減少成型的射出壓力，令到充填變得更加容易。
 
　　針對(duì)薄壁包裝產(chǎn)品成型周期短這個(gè)特點(diǎn)，以及Trexel多年來在此行業(yè)的了解及客戶實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的反饋，研發(fā)出一套專門用作薄壁包裝產(chǎn)品的MuCell微發(fā)泡系統(tǒng)(簡稱為P系列系統(tǒng)，P代表包裝Packaging)并且在2019年的德國K展作出工藝展示。此系統(tǒng)可以在很短的成型周期內(nèi)，提供極快的工藝參數(shù)反應(yīng)以及維持非常精準(zhǔn)的注汽量。
 
　　圖2是一些薄壁包裝產(chǎn)品，大部分都是食品類的應(yīng)用，除了減省材料外，還降低了射出壓力及鎖模力。圖3顯示了黃油盒的實(shí)際效益。在一些特殊應(yīng)用，MuCell工藝也能打出透明產(chǎn)品(見圖4)以及在包裝貼標(biāo)造成突字的特殊效果。相信在未來的日子，MuCell工藝在薄壁包裝的應(yīng)用會(huì)越來越多元化及廣泛。
 
　　②汽車吹塑成型零組件的應(yīng)用
 
　　作為射出成型行業(yè)提供輕量化解決方案的領(lǐng)軍企業(yè)，Trexel已將MuCell工藝方案延伸到吹塑工藝的汽車零部件上。與主機(jī)廠和一級(jí)汽車配件供應(yīng)商密切合作，塑膠零部件輕量化的需要已經(jīng)不只是在內(nèi)飾、結(jié)構(gòu)件的射出成型減重應(yīng)用。
 
　　在德國、韓國、日本汽車行業(yè)已經(jīng)有很多車型上運(yùn)用了MuCell吹塑工藝應(yīng)用。圖5中的零件是壁厚為1.5 - 2毫米的風(fēng)道。由于使用MuCell工藝，其密度下降為41%，與實(shí)體相比，成品的凈重可減輕32%。
 
　　MuCell吹塑成型零部件的商業(yè)開發(fā)包括設(shè)計(jì)和材料優(yōu)化，相比實(shí)體成型零部件，其減重可大于40%。其除了減輕重量，與實(shí)體吹塑零部件相比，還有一些令人滿意的特性：微孔結(jié)構(gòu)改善了熱絕緣及降噪特性。MuCell工藝是一種物理發(fā)泡工藝：工藝操作視窗較為寬闊，并且最重要的是，由于沒有添加任何化學(xué)材料，原料的化學(xué)性質(zhì)不會(huì)因工藝而有所改變，所以MuCell工藝造出來的零部件可回收再利用，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的社會(huì)需求。
 
　　眾所周知，MuCell工藝在汽車行業(yè)應(yīng)用非常廣泛，圖6中的應(yīng)用便是利用到塑件內(nèi)蜂巢般的微孔結(jié)構(gòu)能提供良好沖擊吸收作用的特性，原材料是TPU、TPE等軟膠類物料。
 
　　③鞋業(yè)中的應(yīng)用
 
　　利用類比思維模式，Trexel與合作伙伴經(jīng)過多年的努力，MuCell工藝也在運(yùn)動(dòng)鞋的制鞋應(yīng)用領(lǐng)域上展開。以MuCell工藝制造出來的元件具有較高的回彈性、吸震功能及耐用性，客戶體驗(yàn)也有所提高。
 
　　除了一些運(yùn)動(dòng)鞋的品牌公司，亞洲的一些大學(xué)院校及射出機(jī)的材料研發(fā)團(tuán)隊(duì)，鞋材研發(fā)機(jī)構(gòu)以及塑膠材料供應(yīng)商也在近年紛紛把資源投放到相關(guān)領(lǐng)域中，務(wù)求把MuCell工藝在運(yùn)動(dòng)鞋的應(yīng)用推到極致，使產(chǎn)品更輕盈舒適以及更具回彈腳感。
 
　　④外觀零件上的應(yīng)用
 
　　塑膠行業(yè)的發(fā)泡成型工藝中，不管化學(xué)發(fā)泡還是物理發(fā)泡都會(huì)對(duì)零外觀零件的應(yīng)用有所限制，因?yàn)橹灰信菘捉Y(jié)構(gòu)的零件，其一般會(huì)存在氣紋的現(xiàn)象。Trexel一直在探索解決把MuCell工藝應(yīng)用在外觀零件的方案。其中一個(gè)方案是把MuCell工藝結(jié)合變模溫技術(shù)(variotherm molding technologies)，零件表面的氣紋可以消除掉，達(dá)到A級(jí)的外觀(見圖8)。另外，用戶也有在模具上采用特殊的陶瓷涂層來結(jié)合MuCell工藝生產(chǎn)零外觀。除此之外，一些材料供應(yīng)商也有開發(fā)出及供應(yīng)MuCell外觀級(jí)別的PP& PA材料，來滿足日益增長的用戶需求。
 
　　⑤衛(wèi)星式微發(fā)泡系統(tǒng)
 
　　隨著MuCell工藝技術(shù)的進(jìn)步以及應(yīng)用行業(yè)的逐漸廣泛，Trexel開發(fā)出衛(wèi)星式MuCell微發(fā)泡系統(tǒng)一系列的產(chǎn)品。衛(wèi)星式MuCell微發(fā)泡系統(tǒng)采用中央SCF(Supercritical Fluid，超臨界流體)供給系統(tǒng)和多臺(tái)的SCF衛(wèi)星控制系統(tǒng)組合的方式，可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)SCF系統(tǒng)對(duì)應(yīng)多臺(tái)射出機(jī)的MuCell工藝生產(chǎn)模式。用戶可根據(jù)需要在設(shè)備引入時(shí)預(yù)留資源空間以便未來增加MuCell微發(fā)泡設(shè)備。相對(duì)一對(duì)一的微發(fā)泡設(shè)備組合，此系列產(chǎn)品可以為用戶節(jié)省采購設(shè)備的疊加投資。微發(fā)泡設(shè)備組合可根據(jù)用戶的生產(chǎn)現(xiàn)實(shí)情況作出配置以確保生產(chǎn)的可靠性、質(zhì)量及連續(xù)性。
 
　　總結(jié)
 
　　MuCell微發(fā)泡工藝已得到眾多制造行業(yè)和消費(fèi)者的認(rèn)可，已成功地應(yīng)用于各行各業(yè)數(shù)以千計(jì)之產(chǎn)品中。除了提高零件尺寸精度、改善變形、提升產(chǎn)品功能性(隔熱保溫、隔音降噪)以外，還可以提高生產(chǎn)效益(更短生產(chǎn)周期時(shí)間、更多物料節(jié)省、更便捷的產(chǎn)品及模具設(shè)計(jì))。
 
　　本文簡述了該技術(shù)的一些最新應(yīng)用。Trexel預(yù)期MuCell技術(shù)的應(yīng)用將得到進(jìn)一步拓展，并在各個(gè)行業(yè)中得到更廣泛及更深度的采用。Trexel積累了豐富的產(chǎn)品和模具設(shè)計(jì)以及工藝優(yōu)化方面的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，能全方位地支援用戶對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用。如有興趣或問題，請(qǐng)聯(lián)系Trexel卓細(xì)公司：sales.asia@trexel.com
 
　　MuCell®微孔發(fā)泡技術(shù)最初是由麻省理工大學(xué)(MIT)提出概念及發(fā)明，而在1995年，Trexel公司獲得此項(xiàng)技術(shù)全球獨(dú)家進(jìn)一步開發(fā)和商品化的授權(quán)。
 
　　如今，Trexel公司是MuCell®微孔發(fā)泡技術(shù)的供應(yīng)商，擁有全面的全球?qū)＠M合。Trexel公司提供工程技術(shù)支持、培訓(xùn)以及其他設(shè)計(jì)與工藝方面的服務(wù)；并供應(yīng)與MuCell®加工相關(guān)的設(shè)備和部件。
 
　　Trexel公司的總部位于美國馬薩諸塞州的波士頓，那里設(shè)有世界更先進(jìn)的塑料加工開發(fā)實(shí)驗(yàn)室，通過獨(dú)特的塑料成型技術(shù)的定義和執(zhí)行，為塑料加工業(yè)者提供支持。Trexel公司還在德國、日本和中國設(shè)有子公司以服務(wù)于全球客戶群，子公司擁有工程、應(yīng)用和加工專業(yè)知識(shí)。眾多具備實(shí)力的獨(dú)立代理商和經(jīng)銷商的加入也充實(shí)了Trexel公司在世界各地的支持。
 
　　Trexel公司解決方案在過去20多年里一直側(cè)重于發(fā)泡注塑和吹塑零件，并成功實(shí)現(xiàn)上千種應(yīng)用公司不僅僅是一家技術(shù)與設(shè)備供應(yīng)商。我們利用自身20多年的專業(yè)發(fā)泡技術(shù)，為您提供從勘探到設(shè)計(jì)再到系列生產(chǎn)等的多方位服務(wù)，從而確保您的項(xiàng)目取得成功。

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