Mucell 微发泡，颠覆传统塑料加工工艺

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■ Trexel

关于微发泡射出制程技术

塑料微发泡射出制程(MuCell®) 是将超临界流体(N2或CO2) 注入射出机料管中, 透过螺杆将超临界流体与塑料混炼成均匀单相流体。超临界流体与熔融态高分子之匀相混合物在射出过程中因为瞬间压降造成热力学不平衡，使得流体进入模穴后气体得以从熔融态塑料当中扩散成核并长成均匀微细气泡。含有微细气泡的塑料经模具冷却固化得到微细发泡成品。此一制程省去传统制程的保压阶段而节省制程周期时间同时解决传统射出产品不均匀收缩与翘曲变形等问题而大幅提升产品尺寸精度。另外，微发泡制程较一般射出制程有较短的生产周期，其产品因使用气体作为发泡媒介而兼具制程环保、产品轻量化的优点且产品塑料可回收。

微发泡成型技术研发历程

1993 年MIT 授权Trexel 公司进行商业化制程研发，1997 年发展出PS 微细押出发泡制程(MuCell)，Engel 于2000 年推出微细发泡射出成形机(MuCellMolding)，1998 年3 月Trexel 公司在台湾提出申请射出制程专利，2000 年10 月Asahi chemical 宣称开发完成Amotec 技术，1998 年台湾ITRI/UCL 开始进行微细押出发泡制程之研发；1999~2000 年持续研发微细发泡押出及射出技术。

在过去20 年塑料加工工艺中的重大创新

用于热塑性材料的MuCell® 微孔发泡，为注塑成型技术提供了传统注塑前所未有的设计，增强了灵活性并大大降低成本。MuCell® 技术在设计塑件壁厚时，只需考虑发挥材料最大功能，而不用担心注塑成型工艺问题。密度降低和功能化设计两者结合，通常可以减少材料和制件重量20% 以上。

图1：案例福特汽车 Escape/Kuga MuCell 仪表板

MuCell® 技术用泡孔成长代替注塑机保压阶段, 制作出的低应力零件尺寸稳定性增强, 而且大幅减少了翘曲, 泡孔成长也消除了缩痕。不同于化学发泡剂,MuCell® 物理发泡工艺没有温度限制，在聚合物中不留下任何化学残留物。使用过的产品完全适合以原来聚合物级别回收，并允许回收料重新进入加工流程。适合回收原来的聚合物的分类并允许重新粉碎材料重新进入处理流程。

图2：利用CAE 分析实现MuCell® 微孔发泡注塑成型技术

成本及加工方面的众多优势，使得MuCell® 技术在全球范围内被快速采用，主要应用于汽车、消费电子品、医疗器械、包装和消费品领域。

降低成本

•减少树脂消耗

•更快的成型周期时间

•提高良品

•使用较小吨位注塑机

•使用更低成本的填充聚烯烃材料

设计自由度高

•可薄壁至厚的壁填充

•1:1 的主壁与筋位结构

•相对流动性，可优先考虑功能性

•提高尺寸的稳定性

•减少翘曲变形

持续性高

•减少石油类原料消耗

•降低注塑机能耗

•可回收循环再用

•相比传统注塑减少碳排放

投放市场快

•减少模具的修改次数

•可预计塑件的几何状

•大尺寸制品可一体成型

微发泡成型技术优势及应用领域

微细发泡成型技术具有优越之物性，其泡孔密度非常高(106~109cells/cm3)，其发泡体密度可控制在0.03~0.95 之间，且具有高抗张力及压缩强度，在高热下稳定性高、低热传导系数、适用于低温，介电常数低，讯号传输性能佳。无污染洁净度高，可适合制造生医多孔性材料，并且与未发泡成品相较之下，有高冲击强度、高韧性、比强度、高耐疲劳性，且产品寿命较长。■