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微孔發泡成型屬于物理發泡法。常規泡沫塑料的泡孔直徑一般大于50mm,泡孔的密度(單位體積內泡孔的數量)小于106個/cm3。這些大尺寸的泡孔受力時常常成為初始裂紋的發源地,降低了材料的機械性能。為了滿足工業上要求降低某些塑料產品的成本而不降低其機械性能的要求,20世紀80年代初期,美國麻省理工大學(MIT)的學者J.E.MartiniJ.Colton以及N.P.Suh等以CO2、N2等惰性氣體作為發泡劑研制出泡孔直徑為微米級的泡沫塑料,并將泡孔直徑為1mm~10mm,泡孔密度為109~1012個/cm3的泡沫塑料定義為微孔塑料(MicrocelluarPlastics)。
注射成型是微孔塑料制品的主要成型方法之一。塑料原料加入注塑機的料筒后,在螺桿剪切力及加熱圈外加熱作用下塑化,發泡劑直接注入注射螺桿熔融段末與熔體均勻混合,然后高壓高速注入模腔。在模腔內突然降壓,使熔體中大量的過飽和氣體離析出來,發泡、膨脹、成型、定型形成微孔塑料制品。另外,也可以采用改變溫度的方法形成泡核,與改變壓力法相比,比較容易控制,但對于氣體溶解度對溫度不敏感的塑料不適用。
開發微孔塑料注塑技術難度比較大,因為和常規泡沫塑料相比,泡孔的尺寸要小得多,要想得到良好的微孔塑料制品,必須要保證對進入機筒熔體中的超臨界流體精確計量,要求塑料熔體必須充分混合、均化、分散,形成均相混合體,保證熔體中的成核點必須多于109個 /cm3、及時控制成核氣泡的膨脹等等。這對設備本身及注塑工藝參數的要求都非常之高。
采用該技術的特點是:
●制品重量約減少50%;
●注射壓力約降低30~50%;
●鎖模力降低20%;
●循環周期減少10~15%;
●采用一套帶計量控制裝置的氣體輸入設備。
據報道,國外一些注塑機生產商已成功開發出微孔塑料注塑機,比如美國Trexel公司、德國Arburg公司、奧地利Engel公司等。目前還有 Milacron、Husky、Battenfeld等公司正在加緊發展自己的微孔塑料注射成型設備。國內華南理工大學從1995年開始研究微孔塑料,在理論上取得了一定進展,并已在實驗室制備出多種型號的微孔塑料。隨后,其它高校也相繼進行了微孔塑料的研究。但離微孔塑料的產業還有一段距離,目前國內還未有微孔塑料注射成型設備的產品。