聚丙烯/超临界氮气微孔注塑充模过程工艺参数研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.03.012

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (3): 69-74.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.03.012

聚丙烯/超临界氮气微孔注塑充模过程工艺参数研究

翟玉娇, 信春玲, 何亚东, 闫宝瑞(), 乔林军

北京化工大学机电工程学院，北京 100029

收稿日期:2021-10-11 出版日期:2022-03-26 发布日期:2022-03-25
通讯作者: 闫宝瑞（1962—），男，高级工程师，从事塑料机械先进控制研究，yanbr@mail.buct.edu.cn
E-mail:yanbr@mail.buct.edu.cn

Study on process parameters for filling process of polypropylene microcellular injection molding under supercritical N₂

ZHAI Yujiao, XIN Chunling, HE Yadong, YAN Baorui(), QIAO Linjun

College of Mechanical and Electrical Engineering，Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029，China

Received:2021-10-11 Online:2022-03-26 Published:2022-03-25
Contact: YAN Baorui E-mail:yanbr@mail.buct.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

以聚丙烯（PP）为原料，超临界氮气（N₂）为发泡剂，通过自行设计的一种扁平螺旋线形流道模具探究了注塑制品充模长度与减重比、泡孔结构之间的关系，并设计正交试验研究了注气压差、注气时间、注射压力和注射速率对制品充模长度的影响。结果表明，在一定范围内，熔体背压越高，制品充模长度越长，且随着充模长度增加，制品的减重比呈先缓慢增大后急剧增大的趋势；在靠近浇口位置的泡孔少，整体呈扁平的椭球形结构；在中间位置泡孔增多且分布均匀，整体呈现为较为规整的球形结构；在远离浇口位置泡孔十分致密，但泡孔合并以及破裂现象较严重，整体尺寸分布不均匀；正交试验表明注气压差、注气时间、注射压力和注射速率的增大均会使制品的充模长度增大。

关键词: 聚丙烯, 超临界氮气, 微发泡注塑, 螺旋线形流道, 充模长度, 减重比, 泡孔结构, 工艺参数

Abstract:

Employing polypropylene as a raw material and supercritical nitrogen gas as a foaming agent， a flat spiral linear runner mold was designed， and the mold filling length and weight loss ratio of the molded part and the relationship between the cell structures were investigated. An orthogonal experiment was designed to study the effects of gas injection pressure difference， gas injection time， injection pressure， and injection speed on the mold filling length. The results indicated that in a certain range， a higher melt back pressure resulted in a longer filling length for the injection?molded part. The weight loss ratio of the part increased slowly at first and then rose drastically with an increase in filling length. Meanwhile， the number of bubbles was less near the gate， and these bubbles presented a flat ellipsoidal structure. In the middle position， the number of bubbles increased along with a uniform distribution. Their overall appearance presented a relatively regular spherical structure. At the location far from the gate， the cells are very dense. However， the cell merge and rupture phenomenon are serious， and the overall size distribution is ununiform. Based on the orthogonal experiment， the filling length of the part was found to increase with an increase in gas injection pressure difference， injection time， injection pressure， and injection speed.

Key words: polypropylene, supercritical nitrogen, microcellular injection molding, spiral linear runner mold, mold filling length, weight loss ratio, cell structure, process parameter

中图分类号:

TQ320.66⁺2

翟玉娇, 信春玲, 何亚东, 闫宝瑞, 乔林军. 聚丙烯/超临界氮气微孔注塑充模过程工艺参数研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(3): 69-74.

ZHAI Yujiao, XIN Chunling, HE Yadong, YAN Baorui, QIAO Linjun. Study on process parameters for filling process of polypropylene microcellular injection molding under supercritical N₂[J]. China Plastics, 2022, 36(3): 69-74.

图/表 11

图1 扁平螺旋线形流道模具

Fig.1 The flat spiral linear runner mould

注气时间/

注射速率/

~

注气压差/MPa

注气时间/

注射压力/MPa

注射速率/

熔体背压/MPa

0.5

~

表1 主要实验参数设置

Tab.1 Main experiment parameters setting

表1 主要实验参数设置

Tab.1 Main experiment parameters setting

水平	因素
水平	注气压差（A）/MPa	注气时间（B）/s	注射压力（C）/MPa	注射速率（D）/%
1	0.5	1	75	20
2	1.0	2	105	55
3	1.5	3	135	90

表2 正交试验因素水平设计

Tab.2 Horizontal design of orthogonal experimental factors

图2 不同熔体背压条件下1~20号样品的取样位置

Fig.2 The sampling positions of samples 1~20 at different melt back pressure

图3 制品充模长度随熔体背压的变化

Fig.3 Product filling length as a function of melt back pressure

图4 制品注气量随熔体背压的变化

Fig.4 Product gas injection volume as a function of melt back pressure

取样位置	充模长度/mm
1、6、11、16	15.000
2、7、12、17	133.728
3、8、13、18	337.061
4、9、14、19	487.099
5、10、15、20	655.542

表3 不同熔体背压条件下1~20号样品取样位置所对应的充模长度值

Tab.3 Under different melt back pressure conditions， the corresponding filling length of sample No.1~20 at sampling position

图5 制品减重比随充模长度的变化

Fig.5 Product weight loss ratio as a function of filling length

图6 PP断面形态随充模长度变化的SEM照片

Fig.6 SEM of PP as a function of filling length

图7 制品的充模长度与影响因素的关系

Fig.7 Diagram of relationship between filling length and influencing factors of products

图8 制品的充模长度与交互因素的关系

Fig.8 Diagram of relationship between filling length and interaction factors of products

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