[发明专利]一种微发泡注射成型机及其成型工艺

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料加工领域，特指一种可实现微发泡注射成型 加工的注射成型机。

背景技术

微发泡注塑技术是一项很有发展前途的高端节能注射成型技术，因 为对于成型相同类型的制品，可以大大降低成型所需的合模力，即采用 较低的合模力可成型较大的制品，从而使模具成本更低，并降低成型能 耗。与常规的模塑制品相比，微发泡注塑循环周期可减少50％，微发泡模 塑制品的平均成本可降低16％～20％。作为一种革新的精密注射成型技 术，微发泡注射成型工艺突破了传统注塑的诸多局限，可显著减轻制件 的重量、缩短成型周期，并极大地改善了制件的翘曲变形和尺寸稳定性。 尤其在生产高质量要求的精密制品上，该工艺更是独具优势，已经成为 加工商生产轻质精密部件时的一个重要选择。

微发泡技术的实质是将物理发泡剂(CO₂或N₂)注入注射成型机机筒 内的塑料熔体中，然后通过混合元件将注入的发泡剂搅混、分散均化， 形成塑料熔体-气体均相体系，在高温高压下，均相体系中的气体在熔体 中析出形成大量的微细气泡核，当充模过程完成后，型腔内压力下降使 气泡膨胀，与此同时，模具冷却作用使泡体固化定型，成型出微孔制品。 微发泡制品由于微孔的存在，在减小密度的情况下，不仅不会降低材料 强度，反而会使原有裂纹尖峰钝化，阻止应力沿裂纹继续扩张，吸收冲 击能量增加5～7倍，从而大大提高了冲击强度、韧性、耐疲劳寿命、隔 热、隔音及吸震等能力。

美国Trexel公司的MuCell微发泡成型工艺表现得尤为突出，也是精密 成型技术中发展最快、应用最广泛的成型技术之一。该成型工艺主要靠 气孔的膨胀来填充制品，并在较低且平均的压力下完成制件的成型。传 统的注塑工艺都需要采用较高的模内压来完成注塑，但是，此时较高的 压力点往往会使得制件由于承受较大且不平均的压力而发生破裂。相比 之下，MuCell微发泡成型工艺不需要依靠机器的不断保压，即可实现熔 体的顺利填充，因此大大减少了产品的内应力，并保证了产品不同位置 的平均收缩，有效提高了产品的尺寸稳定性，还显著减轻了制品的重量， 消除了飞边。另外，该工艺所配备的模具不需要进行反复精调，只要在 运行正常的情况下，就能够保证注射成型的质量。

熔体/气体均相体系的形成与泡孔成核是微发泡注射成型的关键。为 此，目前发展有多种不同的机械装置，且相对复杂，如发泡流体注入装 置、发泡流体注入附加辅助注射单元、使用特殊喷嘴的发泡流体注射装 置等等。这些装置有些需要特殊的机器，如MuCell微发泡成型工艺，由 于对设备要求高，且涉及到控制系统和液压系统，重新装配与调试现有 设备将需要较高的费用。

发明内容

本发明的目的是提供一种微发泡注射成型机及其成型工艺，其不仅 能够提高塑料熔体-气体均相体系的形成与泡孔成核的效率，成型生产出 泡孔微小而均匀的制品；而且设备配置简单，容易操作控制，容易实现 对常规注射成型机的改进。

本发明一种微发泡注射成型机，主要由注塑系统、合模系统和微发 泡系统组成，合模系统与常规注塑成型机的相同；注塑系统在机筒前端 有两个进出口，同微发泡系统相连接，注塑系统最前端设置有可控开闭 式喷嘴，螺杆前端有一储料区；微发泡系统包括齿轮泵、混合元件、注 气装置和加热装置，齿轮泵有一个齿轮泵进口和一个齿轮泵出口，齿轮 泵出口流道中设置有混合元件，齿轮泵进口和齿轮泵出口都同注塑系统 的机筒前端的储料区相连接，齿轮泵进口处还设置有一个进气口；注气 装置主要包括高压气瓶和计量阀，高压气瓶出口同计量阀相连接，计量 阀出口端通过一个止逆阀同齿轮泵的进气口相连接；齿轮泵周围有加热 装置。