微细发泡射出的轻量化塑料件

■ 健行科技大学 / 黄世欣 教授

(转载自繁体版ACMT电子技术月刊No.079)

前言

产品轻薄短小是科技进步下，消费者的普遍需求，想当初1990年代，Motorola推出第一台行动电话，一台好像是砖块那么大又重，如今手机已经是手掌那么大了。也经由科技的进步，高性能工程的渐进推出，慢慢在取代金属件，例如：PEEK这种塑料，可耐高温且尺寸稳定性不错，可用于半导体业的晶圆盒，中原大学已有PEEK材料的微细发泡产品的开发。

现在全球的已开发及开发中国家都在推ESG，要求厂家要做好废弃物回收，PEEK很难100%回收，但只要加入奈米材料(Clay)就可以100%回收，奈米黏土(Clay)对塑料有不少的功能（增强抗拉、抗菌、阻气、成核剂）。塑胶发泡有不少好处，最主要的应用是在克服塑胶产品的尺寸稳定性，另外一个优点是可减震，这个应用在运动鞋或球鞋的中底和大底最适合，又可轻量化，但轻量化相对的强度也会降低，所以这也是产品设计者要去注意的地方。用一般发泡射出，减重比有极限，一般约20~30wt%，鞋材的减重比一般要达到40~50 wt%以上。

图１：模仁后退技术概念

案例分享

大陆目前做塑胶发泡的团队有二个，其中一个是山东大学王桂龙教授的团队，主要做射出发泡模仁后退，高减重比的发泡研究（如图2所示）。另外一种模仁后退方式是用马达带动齿轮方式把圆周运动转为直线运动（如图3所示）。另一个是中山大学翟文涛教授的团队，二位教授都曾在加拿大塑胶发泡大师Chu Park教授那里担任过博士后研究员，并在之后回国发展。他们主要的研究方向是车辆轮胎的塑胶发泡，希望整个脚踏车或摩托车轮胎是用塑胶发泡做成，且不希望有内胎。

图2：山东团队模仁后退的机构装置

图3：用马达带动齿轮让黄色模仁后退装置

10年前有业者来找我研究此课题，业者拿了德国Evonik的发泡样品来，发现德国Evonik技术真是厉害，气泡大小均一没有凝固层且结构强，想要以此制作高级脚踏车的车胎。

至于微细发泡射出应用于鞋底（一般是用TPU材料，世界知名厂商都采用德国巴斯夫公司的材料）的研究，中部某机械公司也有此能力，该公司开发鞋底专用的射出发泡专用机，去年也到过德国K-show参展获得好评。

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