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液晶電視機底座 氣體反壓化學發泡注塑成型研究
  瀏覽次數:7985  發布時間:2020年07月10日 09:20:17
[導讀] 本文以某型液晶電視機底座化學發泡注塑產品為研究對象,以產品表面質量和產品重量為優化目標,利用氣體反壓技術提高產品表面質量,同時,通過抽真空的方式加快卸壓速率,進一步降低了產品重量。
 李帥,紀佳會,孫雪梅,孫成通,盧世偉
(臨沂大學機械與車輛工程學院,山東 臨沂 276000)

摘要:本文以某型液晶電視機底座化學發泡注塑產品為研究對象,以產品表面質量和產品重量為優化目標,利用氣體反壓技術提高產品表面質量,同時,通過抽真空的方式加快卸壓速率,進一步降低了產品重量。
關鍵詞:化學發泡;注塑;氣體反壓;表面質量

與未發泡塑料相比,發泡塑料具有減重、吸能、尺寸精度高、疲勞壽命長等優點。在發泡注塑過程中,因熔體流動前沿氣泡發生破裂,形成了產品表面螺旋紋及銀紋等缺陷,導致產品無法作為外觀件直接應用,這在一定程度上阻礙了此技術的應用范圍。為解決上述問題,人們從發泡劑含量、成形新工藝 、提高模具溫度等方面進行了研究,并取得了一定成效。

目前,提高發泡注塑產品表面質量最為有效的方法為氣體反壓技術。然而,此技術在提高發泡注塑產品表面質量的同時,降低了產品的泡孔密度,這對產品減重是不利的。針對上述問題,本文提出了一種利用干燥壓縮空氣加壓、高壓容器穩壓、真空容器卸壓的新型氣體反壓技術,選用液晶電視機底座作為研究對象,研究了氣體反壓和抽真空技術對化學發泡注塑產品表面質量和減重的影響規律,并指導生產實際獲得了表面質量良好、減重率較大的化學發泡注塑外觀產品。

1 試驗設計
1.1 產品三維模型
塑件的三維模型尺寸及表征測量位置 P1 ~ P6 如圖1所示。為提高氣體反壓壓力的控制精度,對試驗所用的注塑模具進行密封設計。

圖1
1.2 成型設備及材料
選用寧波海天塑機集團有限公司生產的型號為HTF470W1的注塑機作為成型設備。氣體反壓控制裝置為自主研發,實現成型過程中模具型腔氣體壓力的動態變化。 

選用以沃特新材料有限公司生產的型號為7000- NR700的PP作為成型材料。選用武漢富蒂亞新型材料有限公司生產的型號為EY04的AC發泡劑作為發泡介質。

1.3 試驗方案
首先,采用單因素變化的方法,研究氣體反壓壓力對塑件表面質量的影響規律,并獲得消除產品表面氣痕缺陷的最小反壓壓力。其次,在最小反壓壓力基礎上,利用壓力為-0.6MPa 的抽真空卸壓技術進一步減小產品重量。成型參數設定如下:注射延時5s,注射壓力85MPa,注射時間2s,AC含量0.15wt%,熔體溫度210℃,模具溫度40℃,冷卻時間30s,反壓壓力維持時間2.5s,反壓壓力分別為0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa。

1.4 測量及表征
選用直接觀察和表面光澤度測量兩種方式進行塑件表面質量表征。測量位置為圖1中 P1 ~ P6,計算平均值作為塑件的表面光澤度值。 
利用電子秤測量常規塑件和化學發泡塑件重量,并計算不同反壓壓力下塑件的減重率。

2 試驗結果與討論
2.1 表面質量
圖2給出了不同的反壓壓力下塑件表面觀察照片的對比情況??梢钥闯?,氣體反壓技術可以有效提高化學發泡注塑件的表面質量。 
隨著反壓壓力的增大,塑件的氣痕缺陷逐漸減少直至消失,當反壓壓力達到0.6MPa時,塑件氣痕缺陷完全消失。

圖2
2.2 表面光澤度
反壓壓力對塑件表面光澤度的影響規律如圖3所示。提高反壓壓力可大幅度提高塑件的表面光澤度。當反壓壓力達到0.6MPa后,氣體反壓壓力的提高對塑件表面光澤度的影響較小。

圖3
化學發泡注塑產品表面的氣痕缺陷導致其表面光澤度低。氣體反壓技術可有效抑制填充過程中熔體流動前沿泡孔的破裂行為,從而大幅度提高塑件的表面光澤度。然而,當氣體反壓壓力達到某一臨界值時,熔體流動前沿泡孔的破裂行為被完全抑制,塑件表面氣痕完全消失,在此基礎上,進一步提高氣體反壓壓力對塑件表面光澤度的影響不大。

2.3 塑件減重
圖4為不同成型條件下塑件的減重情況。隨著反壓壓力的增大,產品的減重率逐漸降低。因此,在實際生產中,選擇較小的氣體反壓壓力,有利于產品的減重。

同時,考慮產品表面質量和減重,反壓壓力選取0.6MPa最為合適。由圖4還可看出,抽真空卸壓技術可進一步提高塑件的減重率,這是因為快速卸壓可提高未冷卻熔體的二次發泡行為,增大塑件泡孔密度,降低塑件重量。

圖4
3 應用
使用0.6MPa的反壓壓力,并采用抽真空卸壓技術,進行液晶電視機底座的實際生產,獲得了可直接應用的化學發泡注塑外觀產品,如圖5所示。

圖5

4 結語
(1)提高氣體反壓壓力,可有效減少甚至消除化學發泡注塑產品表面的氣痕缺陷,然而,會提高產品重量,降低產品的減重率。 
(2)抽真空技術可提高氣體反壓化學發泡注塑過程中氣體卸壓速率,促進卸壓后熔體的二次發泡行為,進一步降低產品重量。

參考文獻:
[1]張亞濤,李海梅,黃世欣等 . 微發泡注塑成型PC制件的表面缺陷及形態分析[J]. 高分子材料科學與工程 .2010,(4):127-130. 
[2]LEE J,TURNG L S,DOUGHERTY E,et al. A novel method for improving the surface quality of microcellular injection molded parts [J]. Polymer, 2011,52(6):1436-1446. 
[3]TURNG L S, KHARBAS H. Development of a hybrid solidmicrocellular co-injection molding process [J]. International Polymer Processing, 2004, 19(1): 77-86. 
[4]CHEN H L, CHIEN R D, CHEN S C. Using thermally insulated polymer film for mold temperature control to improve surface quality of microcellular injection molded parts [J]. International Communications in Heat and Mass Transfer, 2008, 35(8): 991-994. 
[5]李帥,趙國群,管延錦等 . 模具型腔氣體壓力對微發泡注塑件表面質量的影響 [J]. 機械工程學報,2015,(10):79-85.