Литье пластмасс под давлением по технологии MuCell

Литье пластмасс под давлением по технологии MuCell (коммерческое название этой технологии Microcellular Injection Molding) — это смешение «сверхкритического газа» (обычно используется азот или углекислый газ в пластмассовом изделие) с расплавом полимера в материальном цилиндре машины для создания однофазного раствора. В процессе литья пластмасс под давлением газ формирует равномерно распределенные поры (пузырьки) малого размера в пластмассовом изделие — диаметром от 0, 1 до 10 мкм. Внутреннее давление возрастает из-за того, что образуется пенистая структура, которая устраняет необходимость прикладывать давление уплотнения, что улучша­ет стабильность размеров пластмассового изделия. Этот процесс используется для экономии поли­мерного материала без ухудшения механических свойств пластмассового изделия. Поскольку моле­кулы газа заполняют свободные вакансии между молекулами полимера, это эффек­тивно уменьшает вязкость и температуру стеклования полимера, что позволяет получать литые пластмассовые изделия  при более низких температурах и давлениях.

Описание технологического процесса

Микропористыми пластмассами называются однофазные растворы полимера и газа за счет растворения или насыщения полимера сверхкритической жидкостью (С0₂ или Nj), процесс образования центров кристаллизации регулируется за счет измене­ния давления и температуры.

В результате при литье пластмасс под давлением по технологии MuCell образуется пористый материал с диаметром пор от 0, 1 до 10 мкм (рис. 7. 39) и плотностью пор от 10" до 10'' на один кубический санти­метр. MuCell-процесс был предложен Сахом и сотрудниками как средство экономии сырья при производстве массивных пластмассовых изделий. Основной задачей является сохранение механических свойств. Даже при уменьшении веса изделия на 5-95% за счет замены полимера газом значительно увеличивается прочность пластмассового изде­лия (поры также служат барьерами на пути трещин, «затупляя» их концы). Микропористый ПС имеет в пять раз большую ударную прочность, чем ПС, перера­ботанный без насыщения газом. Усталостная долговечность ПК с относи­тельной плотностью нор 0, 97 в четыре раза больше, чем у аналога из ненасыщенного газом материала. Более того, поскольку газ заполняет все незаполненные моле­кулярные вакансии между молекулами полимера, он значительно уменьшает вяз­кость  и температуру стеклования расплава при литье пластмасс под давлением по технологии MuCell. Поэтому материал можно обрабатывать при значительно более низких давлениях и температурах при литье пластмасс под давлением по технологии MuCell.

Рис. 7. 39. Микрофотография микропористого ПС (с разрешения Institute of Chemistry, The Chinese Academy of Science)