微孔聚合物泡沫是带有十亿细微汽泡的塑料，他们的孔隙度直徑低于100μm，每企业体积密度超过108 /cm3。第一个商业服务微聚氨酯发泡注塑工艺技术性(即Trexel企业的MuCell注塑成型)于二十世纪90年代，以麻州研究室开展的科学研究为基本被开发设计出去。在这类初始的最常见的微孔泡沫注塑成型中，超临界流体(SCF)的泵模块用以充压物理学发泡胶(PBA)(氮(N 2)或二氧化碳(CO 2))至超临界萃取工作压力水准。随后PBA根据一个雾化喷嘴阀引进到含熔融聚合物的料筒中。以这类方法，该汽体在注入前便融解到聚合物中。这类泡沫形成加工工艺的益处是，塑料收购 被容许，促使他们的碳耗费降低，原料的成本费减少。因为引进了MuCell技术性，不一样的微孔发泡技术早已产品研发取得成功，而且该方式已在轿车、电子计算机和家用电器行业获得了巨大成就。可是，在这种较新的技术性中，大家依然必须应用SCF泵模块(将氮或二氧化碳充压到超临界状态)，它造成了设备和实际操作成本费的持续提升。

在这里一研究领域中，虽然凭空捏造，但仍存有极强的意识觉得微孔泡沫的提前准备必须超临界萃取CO2或N2，那样的SCFS出示了独特的特性。与此相反，早已有试验证实，CO2和N2在热固性聚合物中的溶解性考虑亨利定律(即，汽体乃至能够在小于临界压力下融解在聚合物中)。因而，理论上，即便当饱和压力(相匹配于融解PBA浓度值)比临界压力值低，大家还可以开展物理学聚氨酯发泡。可是，没有高压水泵系统软件的注入成形机都还没被开发设计出去。

在大家的工作上，大家早已开发设计出一种新的泡沫注入成形的方式(没有SCF泵模块)用以生产制造微孔泡沫。大家根据将PBA(即，CO 2或N 2)立即从汽罐传送到熔融聚合物中简单化注入成形全过程。此运输根据一个喷涌阀，我们可以根据应用专业设计方案的实际操作次序和挤出机螺杆配备来完成。

大家的聚氨酯发泡注入成形设备如图所示1所显示，包含一个通风口，具备换气器皿，在设备的正中间。根据该通气口，不必要的PBA汽体(即，存有熔融聚合物中的汽体残余 PBA)能够从熔融聚合物排出来到空气中。相对的，它还可以被用于将PBA汽体引进至该熔融聚合物中(当聚合物在PBA中的浓度值小于饱和点时)。实际地，我们可以根据调节换气器皿内的工作压力来调节融解在熔融聚合物中的PBA浓度值。我们可以根据排出来管道顶端的凝汽式控制器来管控换气器皿的工作压力。

图1 (a)新式泡沫塑料机平面图(没有超临界流体泵模块)

N2：N2。 CO2：二氧化碳。P：工作压力指示仪。 (b)物理学发泡胶(PBA)运输系统软件，它由一个喷涌阀和换气器皿构成。 以大家的技术性生产制造的芯后泡沫注塑制品的扫描仪透射电镜(SEM)图象如图2所显示，大家以三个不一样的澎涨比制取了这种泡沫(2、3、5)。除此之外，大家应用了CO2或N2做为PBA，开阀時间为0.2秒的雾化喷嘴，工作压力为5CPa的换气器皿及其二次工作压力为8 MPA的气罐。这种SEM图象说明，该泡沫体的泡孔规格与基本泡沫注入成形方式获得的泡沫体基本相同，乃至更小。因而，大家说明，大家的泡沫塑料机和方式能够取得成功地用以生产制造微孔聚氨酯发泡产品。

图2 芯后泡沫注塑制品的纤维管扫描仪透射电镜图象

这种图象从垂直平分泡沫体的芯后方位得到。这种泡沫应用了N2或CO2作 PBA，并且以2、3、5的澎涨比得到。每一个试品的均值泡孔规格和聚氨酯发泡溫度各自在每一个图象的底端和左上方示出。 仅根据从通气口运输PBA，大家还可以用大家的系统软件生产制造微泡沫。聚丙稀注塑制品以及相对的微孔泡沫的一个事例如图所示3所显示，大家根据从换气器皿和孔向熔融聚合物中运输气体的方法制取微孔泡沫，另外喷涌阀彻底关掉。气体由空压机出示，在其中，气体被简易地从大气压力缩小至4MPa。根据大家的加工工艺，初始盘形板的尺寸(直徑为100毫米，薄厚为毫米)扩张到薄厚为2毫米。除此之外，该板因为小型汽泡反射面而展现出白。

图3 聚丙稀(PP)注塑制品(左)和它的微孔泡沫(右)

2个板的直徑为100毫米。非聚氨酯发泡和聚氨酯发泡商品的薄厚各自为毫米和2毫米。 总而言之，大家早已开发设计出一种新的注入成形系统软件，不用SCF泵模块就可以进行微孔聚合物泡沫的生产制造。在大家的技术性中，我们可以应用非超临界萃取N2、二氧化碳或空气压缩做为物理学发泡胶来生产制造平稳的微孔泡沫原材料。因而，大家早已说明，充压N2或CO 2至超临界状态并不是微孔注入成形的必备条件。在大家将要开展的工作上，大家将根据提升挤出机螺杆设计方案和换气器皿的PBA传送来改善大家的技术性。这将使大家可以以较低的成本费轻轻松松地完成目前的注塑工艺机向大家的控制系统设计的变换。

创作者信息内容

Atsushi Yusa

Technology Development Department, Hitachi Maxell, Ltd.

Satoshi Yamamoto

Technology Development Department, Hitachi Maxell, Ltd.

Hideto Goto

Technology Development Department, Hitachi Maxell, Ltd.

Hiromasa Uezono

Injection Molding Machine Division, Japan Steel Works Ltd.

Long Wang

Department of Chemical Engineering, Kyoto University

Shota Ishihara

Department of Chemical Engineering, Kyoto University

Masahiro Ohshima

Department of Chemical Engineering, Kyoto University

Masahiro Ohshima is a professor and the vice dean of the Faculty of Engineering at Kyoto University.论文参考文献 1，J. Xu, Introduction, Microcellular Injection Molding, pp. 1-11, Wiley, 2010.

2，M. Berry, Microcellular injection molding, Applied Plastic Engineering Handbook, pp. 215-226, Elsevier, 2011.

3，Y. Sato, K. Fujiwara, T. Takikawa, Sumarno, S. Takishima and H. Masuoka, Solubilities and diffusion coefficients of carbon dioxide and nitrogen in polypropylene, high-density polyethylene, and polystyrene under high pressures and temperatures, Fluid Phase Equilibria 162, pp. 261-276, 1999.

4，Y. Sato, T. Takikawa, S. Takishima and H. Masuoka, Solubilities and diffusion coefficients of carbon dioxide in poly(vinyl acetate) and polystyrene, J. Supercrit. Fluids 19, pp. 187-198, 2001.

5，A. Yusa, S. Yamamoto, H. Goto, H. Uezono, F. Asaoka, L. Wang, M. Ando, S. Ishihara and M. Ohshima,A new microcellular foam injection-molding technology using non-supercritical fluid physical blowing agents, Polym. Eng. Sci., 2016.

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