如何制造高品质微孔发泡零件

　　1）热塑性树脂/超临界流体均相溶液制备系统
　　
　　对于注射成型，目前有两种均相溶液制备系统，其中zui常用的系统采用往复式螺杆的塑化装置；另一种系统为连续挤出+注射缸射出系统。两种系统均需要配备超临界流体输送装置，以控制注入到热塑性树脂熔体中的SCF剂量。
　　
　　对于采用往复式螺杆塑化装置的注塑机，除了配备的螺杆/机筒外，背压油路应使用数字比例背压控制，并且能实现在塑化完成后螺杆不得后退的功能；为了保证在射出之间的均相溶液状态，气动或液动式针阀喷嘴是必要的。这样在SCF控制器（FPC）上设定和调整有关注气工艺参数后，通过SCF控制器与注塑机控制系统的通讯，就可如普通注塑机一样进行循环往复操作，制备所需的树脂熔体/超临界流体的均相溶液。
　　
　　2）成型模具
　　
　　在一些情况下，例如成型均匀壁厚不发泡零件的小型模具（冷流道，或针阀式热流道）可直接采用超临界流体微孔发泡注射成型。但是，在大多数情况下，所获得的效益可能不明显，甚至有负面影响。
　　
　　要获得良好的微孔发泡制品和使SCFoam技术的优势zui大化，除考虑微孔发泡零件结构与传统不发泡注塑零件结构设计的可能差异外，模具的浇道和排气系统也需作相应的改变，以顺应这项技术的流动填充行为。
　　
　　这些改变主要体现在下列几点：1）浇道系统：短流程的冷浇道，或针阀式热流道，或针阀式直浇道转短流程冷浇口，禁用开放式热嘴；2）进胶点：开设在加强筋部位，或非重要的薄壁部位；3）均衡进胶：多点进胶时，料流要均衡；4）流长比（L/T）：虽然流动性获得改善，但需考虑填充流动过程中泡孔长大所产生的负面影响；5）模具温度：可能采用比常规注塑模具更低的模具温度，以缩短成型周期；6）排气系统：SCFoam技术的充型速度可快于实体注塑的充型速度，需相应增加排气能力，避免困气。
　　
　　模具的设计是实现微孔发泡注塑成型技术优势的另一个关键硬件。浇道系统和排气系统布置的核心思想是要实现在填充时型腔内压力处于尽可能均匀的低压状态，形成利于泡孔成核、控制泡孔长大以及消除残留应力梯度的填充环境。在此前提下，优化成型工艺可制造的微发泡制品。
　　
　　3）微孔发泡注塑成型工艺
　　
　　在零件结构设计和成型模具完成的基础上，SCFoam成型工艺包括两个部分：制备适合零件制品的热塑性树脂/超临界流体的均相溶液工艺，调整注射充型参数。
　　
　　为在短时间内将注入的超临界流体均匀分散到热塑性树脂熔体中，注气时机筒内熔胶压力保持稳定高于超临界流体的临界压力是重要的；对于不同的树脂材料和零件，熔胶压力一般设定在14~20MPa之间；而超临界流体注入的流速和剂量则根据螺杆的塑化速度和一次塑化量来进行调整，尽可能均匀地覆盖塑化行程。这样，通过螺杆运动所产生的机械混合以及超临界流体在树脂熔体中的扩散两种方式的共同作用，使超临界流体均匀地分散到树脂熔体中，形成均相溶液并保持在喷嘴之前的储料空间中。
　　
　　值得注意的是，虽然制成达到饱和溶解度的均相溶液对泡孔成核有益，但实际生产中，考虑到零件制品结构、模具结构、表面质量及成型效率等因素，SCF的注入量一般低于，甚至远低于饱和溶解度所需的剂量。
　　
　　对于注射充型参数，与传统注射成型有相似之处。但如果能够实现型腔快速充填，甚至按*可控的充填速度填充，对改善零件制品内部微结构和表面质量有明显帮助。而对于粘度下降后的均相溶液，如何匹配模具温度和熔胶料温度，是需要针对具体零件进行评估的。从提高成型效率或获得更好的性能的角度出发，建议采用较低的模具温度。
　　
　　4）表面质量
　　
　　虽然微孔发泡产品相对传统实体注塑制品有很多优势，但其表面常存在发泡痕等缺陷，用于外观零件受到局限。但可结合型腔背压、或模具快速变温、或模内装饰、共注等技术手段来一次成型高质量的外观件。而如果结合模具快速变温技术，不仅可以获得表面无缩痕的*外观件，而且可简化非外观面的筋位设计和模具设计。通过借助这些配套技术，可以拓展SCFoam技术的应用范围，也是注塑成型厂需要进一步考虑的课题。
　　
　　作为一种轻量化和精密化平台技术，超临界流体微孔发泡注塑成型技术已获得广泛关注。但是，目前，国内在产的微孔发泡制品基本上都是在国外设计开发后转到国内生产，技术还掌握在几家具有跨国公司背景的一级供应商手中。国内该技术应用发展缓慢一是在现有产品设计结构上应用这项技术所带来的经济效果，难以回收国外进口设备投资；其次，国内的OEM厂商还无暇顾及如何应用这项技术优势设计零部件；zui后，纯粹微发泡制品的应用由于表面质量缺陷等受到限制。但是，随着制品轻薄化趋势的发展及推出具有自主产权的硬件系统和服务，我们有理由相信国内OEM厂商会设计和应用越来越多的微孔发泡产品。