Poly&Pro – сообщество специалистов полимерной отрасли, где можно найти
ответы или поделиться опытом!

Литье под давлением термопластов по технологии MuCell

Об авторе

Юрий Ложечко

Эксперт

Зарегистрирован: 04.11.2018

Опубликованные статьи: 5


Название MuCell (Microcellural Injection Molding) является общепринятым и присвоено технологии литья под давлением пластмассовых изделий микроячеистой структуры. Технология MuCell была разработана и представлена компанией Trexel в 2001 год. В настоящий момент эта технология усовершенствована и в различных модификациях предлагается к использованию несколькими инофирмами.

Типичная структура литьевой детали по технологии MuCell представлена на рис.1. Как правило, размер газовых ячеек колеблется от 1 до 50 мкм. В поверхностном слое отливки ввиду быстрого отверждения расплав не успевает вспениться и образуется не вспененная корка.

рис_1.jpg

Рис. 1. Сечение детали из поликарбоната толщиной 3,7 мм по технологии MuCell
(толщина поверхности невспененного слоя 0,65 мм, среднйи диаметр ячеек 45 мкм)

Физической основой получения микроячеистой структуры является вспенивание расплава полимера с предварительно растворенным в нем под давлением газом при впрыске в форму. На практике используются наиболее доступные газы азот и углекислый газ, которые вводятся в пластикационный цилиндр в последней трети его длины в зоне смешения ближе к мундштуку.

рис_2.jpg
Рис. 2. Схема литьевой машины для деталей по технологии MuCell

Схема узла впрыска литьевой машины по технологии MuCell показана на рис.2. Чаще всего в качестве вспенивающего агента используется азот, получаемый из воздуха с помощью генератора азота. На схеме показана система преобразования газообразного азота в сверхкритическую жидкость (SCF - super critical fluid), которая через инжектор под давлением насоса и по определенной программе периодически подается в зону смешения шнека. Шнек оснащен двумя обратными клапанами, как правило, кольцевого типа. Передний обратный клапан стандартный, как для обычного литья, задний запирает зону смешения с растворенным в расплаве газом от утечек газа назад к загрузочной зоне. Длина шнека увеличена до L/D = 22- 25. Блок замера состояния расплава расположенный до зоны введения SCF, позволяет корректировать параметры SCF по давлению и температуре применительно к конкретному полимеру и параметрам расплава. При литье по технологии MuCell обязательно использование запираемого сопла, а в зоне на расстоянии 3-5 диаметров от конца шнека располагаются смесительные элементы той или иной конструкции. Процессор ТПА, воспринимая показания блока замера, дает корректировку на вводимый SCF по давлению и температуре с учетом цикличности процесса литья. Смесь полимера и SCF после интенсивного смешения становится однородной (гомогенной).

рис_3.jpg
Рис. 3. Диаграмма фазового состояния азота (N₂)

На диаграмме фазового состояния азота (рис.3) представлены различные состояния азота в координатах давление-температура: твердое, жидкое, газообразное и SCF. Критическая точка для азота по давлению 3,4 МПа, по температуре (минус) -147 °С. Выше этих значений азот находится в состоянии сверхкритической жидкости (SCF). На диаграмме показана область параметров SCF азота, используемых при литье под давлением по технологии MuCell. Для двуокиси углерода критическая точка по давлению 7,4 МПа, по температуре + 31,6 °С. Степень насыщения расплава полимера при литье зависит от типа полимера и для азота составляет в среднем около 1,5 %, для углекислого газа - около 6 %. При использовании азота образуется более мелкоячеистая структура.

рис_4.jpg  
Рис. 4. Изменение давления расплава в форме за цикл
при традиционном литье под давлением и по технологии MuCell

При технологии MuCell на этапе пластикации в цилиндре действие SCF напоминает введение в полимер низкомолекулярного пластификатора, поэтому требуется температура и давление литья ниже, чем при традиционном литье тех же полимеров. На рис.4 представлены диаграммы давления в форме за цикл при традиционном литье и при MuCell на примере стеклонаполненного ПА 66. Видно, что требуемое давление примерно в 3 раза ниже, что позволяет использовать ТПА с меньшим усилием смыкания и меньших габаритов. Кроме того снижается и время цикла.

При литье MuCell происходит снижение усадки и утяжин за счет вспенивающего агента, а не за счет увеличения давления литья. Коробление отливки намного меньше или вообще отсутствует. Снижение веса отливок составляет 5-40 %, производительность выше на 15-30 %, что сказывается на снижении себестоимости. К негативным особенностям литья по технологии MuCell относится более сложное устройство литьевого оборудования с необходимыми дополнительными элементами и программным обеспечением, которые невозможно реализовать на стандартной литьевой машине.

Картинка анонса: 
IMEIM
25 Марта 2020 08:12:42
Кто эту технологию сейчас предоставляет?    И у кого она в России уже работает?
26 Марта 2020 18:09:10
Валерий  Юрьевич,  здравствуйте! На  Ваш  вопрос  относительно  технологии MuCell  сообщаю,  что  у  меня  нет  сведений  относительно внедрения  этой  технологии  в  России, хотя  несколько  фирм  на  выставке Интерпластика 2020  в январе  в  Москве  рекламировали  литьевое  оборудование с  использованием  этой  технологии.  Сегодня  наиболее  вероятно  внедрение в России  этой  технологии  в  автомобильном  кластере, но  у  меня  сведений  нет.  Несколько  зарубежных  фирм  уже  несколько  лет  выпускают  литьевые  машины  под  процесс  MuCell  по лицензии  компании  Trexell :  Арбург,  Енгель,  Краусс  Маффай.  На  выставке   К   в  Дюссельдорфе  в октябре   2019 года  машину оборудованную  под  MuCell демонстрировала   Витман-Баттенфельд , корейские   и  другие  компании.  Мне  помнится,  что  Хайтиан  также  рекламировала  два  месяца  назад  на  своем  стенде  в  Москве  машины  с  этой  технологией.
       Рекомендую  через  Google  найти  материалы, в.т.ч.  видео,  по  теме « MuCell  technology  for  injection  molding» (  там  есть  статьи от  Trexell  -на 35 стр. , от  Poppelman   с видео  и  др.) .  Что-то  можно  найти  и  через  Яндекс,  но  это только  русскоязычные  материалы и  зарубежных  там практически  нет.   Рад,  что  моя  статья  буквально через  десять  часов  после  публикации  вызвала   у  Вас интерес  и  может  быть  на Вашем  предприятии  эта  технология  будет  внедрена  —  пожалуйста  пригласите,  когда  все  запустите.   Желаю  Вам  и  Вашему  предприятию  всяческих  успехов!  

Оставлять комментарии могут авторизованные пользователи! Пожалуйста, авторизуйтесь или зарегистрируйтесь