如何制造高品質(zhì)微孔發(fā)泡零件

　　1）熱塑性樹脂/超臨界流體均相溶液制備系統(tǒng)
　　
　　對于注射成型，目前有兩種均相溶液制備系統(tǒng)，其中zui常用的系統(tǒng)采用往復式螺桿的塑化裝置；另一種系統(tǒng)為連續(xù)擠出+注射缸射出系統(tǒng)。兩種系統(tǒng)均需要配備超臨界流體輸送裝置，以控制注入到熱塑性樹脂熔體中的SCF劑量。
　　
　　對于采用往復式螺桿塑化裝置的注塑機，除了配備的螺桿/機筒外，背壓油路應使用數(shù)字比例背壓控制，并且能實現(xiàn)在塑化完成后螺桿不得后退的功能；為了保證在射出之間的均相溶液狀態(tài)，氣動或液動式針閥噴嘴是必要的。這樣在SCF控制器（FPC）上設(shè)定和調(diào)整有關(guān)注氣工藝參數(shù)后，通過SCF控制器與注塑機控制系統(tǒng)的通訊，就可如普通注塑機一樣進行循環(huán)往復操作，制備所需的樹脂熔體/超臨界流體的均相溶液。
　　
　　2）成型模具
　　
　　在一些情況下，例如成型均勻壁厚不發(fā)泡零件的小型模具（冷流道，或針閥式熱流道）可直接采用超臨界流體微孔發(fā)泡注射成型。但是，在大多數(shù)情況下，所獲得的效益可能不明顯，甚至有負面影響。
　　
　　要獲得良好的微孔發(fā)泡制品和使SCFoam技術(shù)的優(yōu)勢zui大化，除考慮微孔發(fā)泡零件結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)不發(fā)泡注塑零件結(jié)構(gòu)設(shè)計的可能差異外，模具的澆道和排氣系統(tǒng)也需作相應的改變，以順應這項技術(shù)的流動填充行為。
　　
　　這些改變主要體現(xiàn)在下列幾點：1）澆道系統(tǒng)：短流程的冷澆道，或針閥式熱流道，或針閥式直澆道轉(zhuǎn)短流程冷澆口，禁用開放式熱嘴；2）進膠點：開設(shè)在加強筋部位，或非重要的薄壁部位；3）均衡進膠：多點進膠時，料流要均衡；4）流長比（L/T）：雖然流動性獲得改善，但需考慮填充流動過程中泡孔長大所產(chǎn)生的負面影響；5）模具溫度：可能采用比常規(guī)注塑模具更低的模具溫度，以縮短成型周期；6）排氣系統(tǒng)：SCFoam技術(shù)的充型速度可快于實體注塑的充型速度，需相應增加排氣能力，避免困氣。
　　
　　模具的設(shè)計是實現(xiàn)微孔發(fā)泡注塑成型技術(shù)優(yōu)勢的另一個關(guān)鍵硬件。澆道系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)布置的核心思想是要實現(xiàn)在填充時型腔內(nèi)壓力處于盡可能均勻的低壓狀態(tài)，形成利于泡孔成核、控制泡孔長大以及消除殘留應力梯度的填充環(huán)境。在此前提下，優(yōu)化成型工藝可制造的微發(fā)泡制品。
　　
　　3）微孔發(fā)泡注塑成型工藝
　　
　　在零件結(jié)構(gòu)設(shè)計和成型模具完成的基礎(chǔ)上，SCFoam成型工藝包括兩個部分：制備適合零件制品的熱塑性樹脂/超臨界流體的均相溶液工藝，調(diào)整注射充型參數(shù)。
　　
　　為在短時間內(nèi)將注入的超臨界流體均勻分散到熱塑性樹脂熔體中，注氣時機筒內(nèi)熔膠壓力保持穩(wěn)定高于超臨界流體的臨界壓力是重要的；對于不同的樹脂材料和零件，熔膠壓力一般設(shè)定在14~20MPa之間；而超臨界流體注入的流速和劑量則根據(jù)螺桿的塑化速度和一次塑化量來進行調(diào)整，盡可能均勻地覆蓋塑化行程。這樣，通過螺桿運動所產(chǎn)生的機械混合以及超臨界流體在樹脂熔體中的擴散兩種方式的共同作用，使超臨界流體均勻地分散到樹脂熔體中，形成均相溶液并保持在噴嘴之前的儲料空間中。
　　
　　值得注意的是，雖然制成達到飽和溶解度的均相溶液對泡孔成核有益，但實際生產(chǎn)中，考慮到零件制品結(jié)構(gòu)、模具結(jié)構(gòu)、表面質(zhì)量及成型效率等因素，SCF的注入量一般低于，甚至遠低于飽和溶解度所需的劑量。
　　
　　對于注射充型參數(shù)，與傳統(tǒng)注射成型有相似之處。但如果能夠?qū)崿F(xiàn)型腔快速充填，甚至按*可控的充填速度填充，對改善零件制品內(nèi)部微結(jié)構(gòu)和表面質(zhì)量有明顯幫助。而對于粘度下降后的均相溶液，如何匹配模具溫度和熔膠料溫度，是需要針對具體零件進行評估的。從提高成型效率或獲得更好的性能的角度出發(fā)，建議采用較低的模具溫度。
　　
　　4）表面質(zhì)量
　　
　　雖然微孔發(fā)泡產(chǎn)品相對傳統(tǒng)實體注塑制品有很多優(yōu)勢，但其表面常存在發(fā)泡痕等缺陷，用于外觀零件受到局限。但可結(jié)合型腔背壓、或模具快速變溫、或模內(nèi)裝飾、共注等技術(shù)手段來一次成型高質(zhì)量的外觀件。而如果結(jié)合模具快速變溫技術(shù)，不僅可以獲得表面無縮痕的*外觀件，而且可簡化非外觀面的筋位設(shè)計和模具設(shè)計。通過借助這些配套技術(shù)，可以拓展SCFoam技術(shù)的應用范圍，也是注塑成型廠需要進一步考慮的課題。
　　
　　作為一種輕量化和精密化平臺技術(shù)，超臨界流體微孔發(fā)泡注塑成型技術(shù)已獲得廣泛關(guān)注。但是，目前，國內(nèi)在產(chǎn)的微孔發(fā)泡制品基本上都是在國外設(shè)計開發(fā)后轉(zhuǎn)到國內(nèi)生產(chǎn)，技術(shù)還掌握在幾家具有跨國公司背景的一級供應商手中。國內(nèi)該技術(shù)應用發(fā)展緩慢一是在現(xiàn)有產(chǎn)品設(shè)計結(jié)構(gòu)上應用這項技術(shù)所帶來的經(jīng)濟效果，難以回收國外進口設(shè)備投資；其次，國內(nèi)的OEM廠商還無暇顧及如何應用這項技術(shù)優(yōu)勢設(shè)計零部件；zui后，純粹微發(fā)泡制品的應用由于表面質(zhì)量缺陷等受到限制。但是，隨著制品輕薄化趨勢的發(fā)展及推出具有自主產(chǎn)權(quán)的硬件系統(tǒng)和服務(wù)，我們有理由相信國內(nèi)OEM廠商會設(shè)計和應用越來越多的微孔發(fā)泡產(chǎn)品。