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Trexel MuCell 微发泡成型技术应用

2021-04-14 09:43:00 来源:Interfoam发泡材料展 阅读量:17161 评论
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导读:MuCell微发泡成型工艺的起源可以追溯到1980年代美国麻省理工学院(MIT)进行的开发活动。建立了有关塑胶零件中微孔结构形成的一些基本原理。1995年,Trexel Inc., 美国卓细公司获得了该技术的独家许可,并继续开发微孔发泡技术应用于挤出、吹塑和注塑成型塑胶零件的生产。

  【塑料机械网 技术学堂Trexel MuCell微发泡注塑
 
  ①技术起源
 
  MuCell微发泡成型工艺的起源可以追溯到1980年代美国麻省理工学院(MIT)进行的开发活动。建立了有关塑胶零件中微孔结构形成的一些基本原理。1995年,Trexel Inc., 美国卓细公司获得了该技术的独家许可,并继续开发微孔发泡技术应用于挤出、吹塑和注塑成型塑胶零件的生产。
 
  ②技术原理与特点
 
  MuCell微发泡注塑成型工艺 (以下简称MuCell工艺)是指在注塑成型的循环中,把超临界流体(Supercritical Fluid, SCF)状态的物理发泡剂(氮气N2 或者是二氧化碳CO2)在塑化过程中注入料筒内的塑胶熔融中,经过混炼及在塑化过程完成后,会产生出物理发泡剂与塑胶熔融的单相熔体。随着注射到模腔过程中的压力释放,通过在模腔内成核、成长及成型的阶段,在塑件中形成微孔结构。
 
  相对于实体注塑成型工艺,MuCell工艺具有以下的优势:
 
  降低成本:减少树脂消耗,更快的成型周期,提高良品率,使用更小的注塑机台;
 
  设计自由度高:可从薄壁到厚壁填充,1:1的主壁与筋位结构,改善流动性,可便先考虑功能性,提高尺寸稳定性,减少翘曲变形;
 
  可持续性高:减少石油类原料消耗,减少注塑板能耗,可回收循环再用,相比传统注塑减少碳排放;
 
  投放市场快:减少模具修改次数,可以预计塑件几何形状,大尺寸制件可一体成型。
 
  MuCell微发泡注塑应用
 
  MuCell微发泡成型技术已成功地被应用于各行各业、不同国家及地区、各种成型机的数以千计产品中(图1)。更好的产品与模具设计将帮助用户更好地利用该技术。除了提高零件质量外,还可以提高生产效益(更短生产周期时间, 更多物料节省)。Trexel卓细公司在MuCell微发泡成型技术的产品和模具设计以及工艺优化方面积累了丰富专业知识, 能全方位地支援用户对该技术的应用。
 
  ①薄壁包装产业中的应用
 
  为了节省成本,薄壁包装产品的壁厚设计得越来越薄,造成射出成型时充填的困难。透过超临界氮气或者二氧化碳,MuCell工艺可以改善塑胶熔融的流动性,使得产品薄壁化设计得以实现,同时也减少成型的射出压力,令到充填变得更加容易。
 
  针对薄壁包装产品成型周期短这个特点,以及Trexel多年来在此行业的了解及客户实际经验的反馈,研发出一套专门用作薄壁包装产品的MuCell微发泡系统(简称为P系列系统,P代表包装Packaging)并且在2019年的德国K展作出工艺展示。此系统可以在很短的成型周期内,提供极快的工艺参数反应以及维持非常精准的注汽量。
 
  图2是一些薄壁包装产品,大部分都是食品类的应用,除了减省材料外,还降低了射出压力及锁模力。图3显示了黄油盒的实际效益。在一些特殊应用,MuCell工艺也能打出透明产品(见图4)以及在包装贴标造成突字的特殊效果。相信在未来的日子,MuCell工艺在薄壁包装的应用会越来越多元化及广泛。
 
  ②汽车吹塑成型零组件的应用
 
  作为射出成型行业提供轻量化解决方案的领军企业,Trexel已将MuCell工艺方案延伸到吹塑工艺的汽车零部件上。与主机厂和一级汽车配件供应商密切合作,塑胶零部件轻量化的需要已经不只是在内饰、结构件的射出成型减重应用。
 
  在德国、韩国、日本汽车行业已经有很多车型上运用了MuCell吹塑工艺应用。图5中的零件是壁厚为1.5 - 2毫米的风道。由于使用MuCell工艺,其密度下降为41%,与实体相比,成品的净重可减轻32%。
 
  MuCell吹塑成型零部件的商业开发包括设计和材料优化,相比实体成型零部件,其减重可大于40%。其除了减轻重量,与实体吹塑零部件相比,还有一些令人满意的特性:微孔结构改善了热绝缘及降噪特性。MuCell工艺是一种物理发泡工艺:工艺操作视窗较为宽阔,并且最重要的是,由于没有添加任何化学材料,原料的化学性质不会因工艺而有所改变,所以MuCell工艺造出来的零部件可回收再利用,实现了节能减排的社会需求。
 
  众所周知,MuCell工艺在汽车行业应用非常广泛,图6中的应用便是利用到塑件内蜂巢般的微孔结构能提供良好冲击吸收作用的特性,原材料是TPU、TPE等软胶类物料。
 
  ③鞋业中的应用
 
  利用类比思维模式,Trexel与合作伙伴经过多年的努力,MuCell工艺也在运动鞋的制鞋应用领域上展开。以MuCell工艺制造出来的元件具有较高的回弹性、吸震功能及耐用性,客户体验也有所提高。
 
  除了一些运动鞋的品牌公司,亚洲的一些大学院校及射出机的材料研发团队,鞋材研发机构以及塑胶材料供应商也在近年纷纷把资源投放到相关领域中,务求把MuCell工艺在运动鞋的应用推到极致,使产品更轻盈舒适以及更具回弹脚感。
 
  ④外观零件上的应用
 
  塑胶行业的发泡成型工艺中,不管化学发泡还是物理发泡都会对零外观零件的应用有所限制,因为只要有泡孔结构的零件,其一般会存在气纹的现象。Trexel一直在探索解决把MuCell工艺应用在外观零件的方案。其中一个方案是把MuCell工艺结合变模温技术(variotherm molding technologies),零件表面的气纹可以消除掉,达到A级的外观(见图8)。另外,用户也有在模具上采用特殊的陶瓷涂层来结合MuCell工艺生产零外观。除此之外,一些材料供应商也有开发出及供应MuCell外观级别的PP& PA材料,来满足日益增长的用户需求。
 
  ⑤卫星式微发泡系统
 
  随着MuCell工艺技术的进步以及应用行业的逐渐广泛,Trexel开发出卫星式MuCell微发泡系统一系列的产品。卫星式MuCell微发泡系统采用中央SCF(Supercritical Fluid,超临界流体)供给系统和多台的SCF卫星控制系统组合的方式,可以实现一台SCF系统对应多台射出机的MuCell工艺生产模式。用户可根据需要在设备引入时预留资源空间以便未来增加MuCell微发泡设备。相对一对一的微发泡设备组合,此系列产品可以为用户节省采购设备的叠加投资。微发泡设备组合可根据用户的生产现实情况作出配置以确保生产的可靠性、质量及连续性。
 
  总结
 
  MuCell微发泡工艺已得到众多制造行业和消费者的认可,已成功地应用于各行各业数以千计之产品中。除了提高零件尺寸精度、改善变形、提升产品功能性(隔热保温、隔音降噪)以外,还可以提高生产效益(更短生产周期时间、更多物料节省、更便捷的产品及模具设计)。
 
  本文简述了该技术的一些最新应用。Trexel预期MuCell技术的应用将得到进一步拓展,并在各个行业中得到更广泛及更深度的采用。Trexel积累了丰富的产品和模具设计以及工艺优化方面的专业经验,能全方位地支援用户对该技术的应用。如有兴趣或问题,请联系Trexel卓细公司:sales.asia@trexel.com
 
  MuCell®微孔发泡技术最初是由麻省理工大学(MIT)提出概念及发明,而在1995年,Trexel公司获得此项技术全球独家进一步开发和商品化的授权。
 
  如今,Trexel公司是MuCell®微孔发泡技术的独家供应商,拥有全面的全球专利组合。Trexel公司提供世界一流的工程技术支持、培训以及其他设计与工艺方面的服务;并供应与MuCell®加工相关的设备和部件。
 
  Trexel公司的总部位于美国马萨诸塞州的波士顿,那里设有世界最先进的塑料加工开发实验室,通过领先又独特的塑料成型技术的定义和执行,为塑料加工业者提供支持。Trexel公司还在德国、日本和中国设有子公司以服务于全球客户群,子公司拥有工程、应用和加工专业知识。众多具备实力的独立代理商和经销商的加入也充实了Trexel公司在世界各地的支持。
 
  Trexel公司解决方案在过去20多年里一直侧重于发泡注塑和吹塑零件,并成功实现上千种应用公司不仅仅是一家技术与设备供应商。我们利用自身20多年的专业发泡技术,为您提供从勘探到设计再到系列生产等的全方位服务,从而确保您的项目取得成功。
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