微孔发泡注塑超临界流体计量过程中气涌现象初探

微孔发泡注塑设备注入气体常采用"限流元件控制超临界流体(SCF)流速"的方式。由于压差的存在,这种注气方式每次在打开气体注射器的瞬间会产生气涌,从而影响机筒内单相溶液的制备,进而降低发泡制品的质量。本文通过设计实验定量研究了气涌与压差及限流元件孔径间的关系,为微孔发泡注塑精确注气提供了参考。     

微孔发泡注塑注气量控制的理论和实验

微孔发泡注塑是1种新型成型工艺,能够在基本保持制品原有力学性能的前提下明显减轻制品质量。在注塑过程中,注气量的多少对制品特性有很大影响。通过对微孔发泡注塑系统注气量的实验和模拟,利用现代控制理论及数据分析方法,建立注气系统的数学模型,得到一定工艺条件下注气量与注气压力及熔体压力之间的关系。     

注气压力对微发泡聚丙烯PVT特征的影响

通过自主设计的压力-比容-温度(PVT)测试装置,以定压升温的方法测试容积的变化,对微发泡聚丙烯(PP)的PVT特性进行了测试,研究不同注气压力对微发泡PP的PVT特征影响。结果表明:随着温度的升高,微发泡PP比容呈现上升趋势;不同的注气压力对于微发泡PP的比容有着明显的影响,温度一定时,随着注气压力的升高,微发泡PP比容也逐渐增大;随着注汽压力的增大,微发泡PP的拉伸强度逐渐下降;注气压力越高,微发泡PP制品内部的泡孔密度越大,泡孔尺寸也越小。     

发泡注塑过程能耗的实验分析

在发泡注塑实验中采集了电机功率和加热功率数据,分析了该过程的电机能耗、加热能耗.分析表明:机筒温度、注气压力和注射速度对电机能耗、加热能耗和总能耗影响较大;电机功率的变化及能耗的分布与注塑周期的各个阶段较有明显的对应关系.计算了电机能耗、加热能耗的比例及注塑周期的各个阶段电机能耗的分布.     

发泡注塑过程数据采集系统的研制开发

简要介绍了以惰性气体为发泡剂的发泡注塑工艺过程,分析了以LabVIEW为开发平台的发泡注塑过程数据采集系统设计方案的特点。开发了基于虚拟仪器技术的计算机数据采集系统,实现了在"生产者—消费者"模式下对发泡注塑过程各参数,包括螺杆位移、主电机功率、熔体温度和压力等数据的采集。     

间歇注气法提高微发泡注塑产品表面质量的研究

采用间歇注气法制备了聚丙烯(PP)微发泡注塑产品,利用原子力显微镜对样品的表面形态进行了观测,扫描电子显微镜对泡孔形态进行检测,并对其表面粗糙度进行计算。研究了塑化长度和注气延时对微发泡注塑产品表面质量的影响。结果表明,在塑化长度不变的情况下,随着注气延时的增加,制品的质量降低,流动前沿所含超临界气体体积减少,表面质量因此而提高。在注气延时不变的情况下,随着塑化长度的增加,不含泡孔的制品表层厚度也加大。     

微发泡注塑气体计量过程中影响初始气涌的关键因素

基于压差控制气体流速的限流式超临界流体输送形式是微孔注塑发泡设备的一种常用手段。这一控制方式每次在气体注射器打开瞬间存在初始气涌,初始气涌会严重破坏单项溶液的制备质量。通过设计实验定量研究了初始气涌量与超临界流体压力和熔体体压力形成的压差之间的关系,拟合出初始气涌量与压差之间的关系式,并通过实际注塑发泡制品对预测值进行验证。     

微发泡注塑注气系统气涌现象的可视化研究

微发泡注塑过程中超临界流体的注入是一个非常关键的环节,但是现有的注气系统会在注气开始时形成气涌,严重影响单相熔体的制备,并降低制品的性能。通过可视化的实验,来直观证明气涌现象在不同压力条件下普遍存在,并定量求出气涌量与压力条件的关系,为后续控制气涌量提供依据。     

微发泡技术在塑料托盘注塑机上的应用

微发泡技术应用于塑料托盘注塑机上的技术要点,主要包括:微发泡塑料托盘工艺的运作流程,微发泡注气系统的特点,塑化系统的特点,双层预塑注射结构的特点,多喷嘴热流道结构的特点,降低的锁模压力要求,以及模具的特殊性。     

玻璃纤维增强PBT微发泡工艺对其制品泡孔结构的影响

对玻璃纤维增强聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT/GF）复合材料进行了微发泡注塑实验,采用海绵密度测试仪、万能力学试验机、扫描电子显微镜（SEM）等对制品的表观密度、力学性能、泡孔形态和结构等进行了测试和表征,探究了微发泡工艺参数对制品减重比及泡孔结构的影响,并通过对比减重比不同制品的泡孔结构与力学性能找出了制备具有理想泡孔结构制品的注塑工艺参数方案。结果表明,注气量和熔体温度是影响制品减重比的主要因素;注气量对泡孔结构的影响最大,其次为注射压力和注射速率;注塑工艺参数为注气量0.2 %、注射速率70 cm³/s、注射压力70 MPa时,制件的泡孔质量和力学性能较好。     

圆管件溢料法气辅共注塑工艺的实验分析

基于自行构建的气体辅助共注塑实验平台,对圆管件的溢料法气辅共注塑(OGACIM,overflow gas assisted co-injection molding)工艺进行了实验研究。单因素法考察了内层熔体注射延迟时间和内层熔体流率对内层熔体和气体穿透率的影响,结果表明:随着内层熔体注射延迟时间的减小和内层熔体流率的增加,内层熔体和气体穿透率均会增加;正交实验法考察了5个工艺参数(注气压力、注气延迟时间、内层熔体注射延迟时间、内层熔体温度和内层熔体流率)之间交互作用对内层熔体和气体穿透率的影响,内层熔体和气体穿透率均主要受注气延迟时间和注气压力的影响,缩短注气延迟时间和增大注气压力均可增大内层熔体和气体穿透率。     

注气口前后段螺杆中聚合物熔体的数值研究

运用Polyflow软件对微孔塑料挤出成型过程中注气口前后段螺杆进行三位瞬态模拟,研究了不同聚合物黏度、不同螺杆转速下注气口处的熔体压力场及熔体质量流量。结果表明,沿轴向640~670 mm处最符合作为超临界气体注入口的工艺条件;注气口处熔体压力在径向范围变化幅度不大,只需在注气口处所注入的超临界气体压力略大于熔体压力即可;随着螺杆转速的增大,注气口处聚合物熔体质量流量也随之增加,且两者之间呈现规律性变化,故可得到在不同螺杆转速下聚合物熔体质量流量大小。     

汽车门把手的气体辅助注塑模具改进及工艺优化

通过计算机辅助工程(CAE)技术分析了某汽车门把手的气体辅助注塑模具试模时的气体穿透偏心、掏空不足及表面缺陷等问题,发现了问题产生的根源。对模具的注气位置、浇口位置和溢料口位置做了相应的调整,消除了气体穿透偏心及表面缺陷问题。并采用CAE技术对其成型工艺参数,包括熔体注射量、注气压力、注气延迟时间和模温、料温进行优化,实现了良好的气体穿透效果。     

模具温度和释压对聚苯乙烯材料发泡行为的影响

温度和压力对气体在树脂熔体的溶解度和扩散过程有很大影响。通过在不同模具温度和型腔体积下制备发泡PS树脂材料,研究注塑工艺中模具温度和释压工艺对树脂材料发泡行为的影响。结果表明:在压力变化或模具温度相对较小的条件下,模具温度的提高有利于泡孔的长大、并泡过程,压力释放有利于泡孔的形核过程;在模具温度高和压力变化大的条件下,温度和释压工艺对发泡行为的协同作用效应显著,发泡行为以形核过程为主。     

以惰性气体为发泡剂的注塑发泡实验与数据分析

以惰性气体为发泡剂使用3种材料进行注塑发泡实验,研究工艺参数对减小制品重量的影响。实验采用正交设计方法,对实验结果进行了分析。分析表明:注气压力、塑化长度和机筒温度对制品减重百分数有较大影响;在相同工艺条件下,加工聚丙烯材料将得到较大的注气量和制品减重百分数。通过分析还得到了各参数对减重的影响趋势图和实验范围内的最佳工艺参数。     

注塑微发泡制品表面质量和发泡形貌的研究进展

综述了近几年来国内外注塑微发泡制品研究进展。重点阐述了反压压力、模具温度、注塑工艺、无机填料和聚合物共混对注塑微发泡制品表面质量和发泡形貌的影响。最后对该领域以后的发展方向进行了展望。     

阶梯式T型微通道内液滴、气泡分散规律

采用高速摄像仪对嵌入毛细管的阶梯式T型微通道内液滴和气泡的分散规律进行研究。考察了两相流量、黏度、表面活性剂浓度等因素对分散流型及分散尺寸的影响规律。结果表明，对于液滴分散过程，表面活性剂的浓度和连续相流量决定了分散流型，随二者增大，流型从dripping流向jetting流转变。对于气泡分散过程，实验范围内仅存在squeezing、dripping流型，表面活性剂的加入对气泡分散过程影响可忽略。嵌入毛细管的阶梯式T型微通道内获得的液滴、气泡直径小于微通道直径，根据实验结果基于两相流量和毛细管数分别建立了计算液滴、气泡分散尺寸的半经验模型，模型与实验结果符合良好。     

型腔气体反压对微孔发泡泡孔结构与制品表面质量的影响

设计型腔气体反压辅助微孔发泡注塑(GCP–MIM)成型系统、模具及周边设备,利用这一套系统以聚丙烯(PP)材料为研究对象,研究GCP–MIM工艺对注塑PP试样泡孔结构与表面质量的影响。结果表明,随着气体反压持续时间的延长和气体反压压力的增加,试样泡孔尺寸变小,泡孔密度升高,其中反压持续时间从5 s延长到20 s过程中,泡孔平均直径减小了40%,而泡孔密度提高了23%。在相同的气体反压压力下,气体反压持续时间越长,试样表面粗糙度越低;与常规注塑不同,离浇口越远,GCP–MIM试样的表面粗糙度越低;与传统微孔发泡注塑相比,GCP–MIM试样的表面粗糙度明显降低,表面质量明显变好。     

气体辅助注塑成型工艺多目标优化分析

采用"满射"气辅注塑方式,利用正交试验中的均值分析、方差分析和综合评分法,研究了模具温度、熔体温度、气体延迟时间、注气压力和注气时间等工艺参数对塑件气体穿透长度及最大气指指幅等质量指标的影响,并确定了较优工艺参数组合,具有一定的实用价值。     

微孔发泡注塑成型工艺及其设备的技术进展

微孔发泡注塑技术是实现塑料轻量化设计的重要途径。在简要回顾微孔塑料发泡注塑成型工艺的基础上,重点介绍了微孔发泡注塑成型设备的发展动向。从注气、塑化、注射、模具和辅助系统等五个模块,分析总结工艺要求及多种国外产业端的先进设备特点和解决方案。文中重点论述多个成功应用的生产设备创新案例,并对微孔发泡注塑成型技术和设备的未来发展趋势进行展望。