太阳能电动汽车数字仪表盘设计（全套含CAD图纸）
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模具设计对微孔泡沫注塑技术MUCELL生产的聚合物孔结构的影响摘要在这项研究中，两副模具都用微孔泡沫注塑技术MUCELL设计和使用以生成具有多孔结构的植入物。为了到达所需孔隙结构，对许多工艺参数进行了调查用以说明工艺参数对孔形态的影响。这个过程参数的调查分别在每个模具上进行严格地实验，这样模具设计对孔形态的影响可以通过相同工艺参数设置来研究。于是研究发现，模具的设计对MUCELL技术的孔隙结构确有影响。一个适当的模具设计能提高生成的孔隙结构，比如孔隙率，孔径等，并且互相影响。关键词模具设计，细胞形态，微孔泡沫注塑，注塑成型，医疗植入物，多孔聚合物，聚氨酯。引言MUCELL技术，作为一种有效的微孔注塑加工，被广泛应用于汽车和家具等行业。采用微孔泡沫注塑技术在很多情况下可以节省原料，并且它可以用于生产具有多孔结构的封闭的产品1。这项技术使用CO2作为发泡剂，并将其注入到注射机的塑化部分（图1）。在供气线路和喷油器的作用下，被注入的发泡剂达到在其超临界状态在在注塑机的塑化部分成为熔体聚合物。经过塑化的聚合物熔体和气体混合并通过喷嘴注入到模具内部，在模具内快速压降的影响下就变成了泡沫结构。如今微孔泡沫注塑技术已经可以生产接近蜂窝形状的泡沫。MUCELL技术的微孔发泡注塑成型技术是一个完整的工艺和设备技术，有利于质量非常高，大大降低了生产成本。MUCELL工艺涉及在其超临界状态下气体的控制使用，以创建一个泡沫的一部分。MUCELL技术是有针对性的技术精度和工程塑料元件，最大墙壁厚度小于3MM。MUCELL工艺质量的关键措施，如平整度，圆度和翘曲，也消除了所有的凹痕，一般都提供了一个提高5075。这些改进的结果，在成型零件，而不是固体成型的非均匀应力特性建立相对统一的应力模式。作为被淘汰，因为群雄并持有成型周期阶段的MUCELL工艺的均匀应力和收缩的直接结果（发生），所生产的零件往往更为密切的合作符合模具的形状，大概，部分本身的尺寸规格。这意味着，使用MUCELL工艺时，需要较少的模具迭代产生一个标准的组成部分，节省时间和成本。MUCELL工艺的质量优势，辅以一定的直接的经济优势，包括能够产生一个给定的注塑机每小时2033以上，部分低吨位机器模具的能力，作为粘度减少和消除伴随着使用超临界气体的包装要求。这25页的加工手册涵盖的过程中设置的所有方面，解决问题，以优化的结果。谁是制造或正在计划使用MUCELL技术注塑成型工艺制造零件的公司主要是有用的。本刊物的副本，请联系TREXEL公司。MUCELL技术注塑成型工艺包括气体高度控制在超临界状态使用（SCF）在薄壁成型件（小于3MM）微米大小的空隙创造了数百万。有了正确的设备配置，模具设计和加工条件，这些微孔空洞大小和分布相对均匀。创建的空隙或核结果作为均相成核时所发生的单相溶液聚合物和气体（常用的氮气，但偶尔二氧化碳）通过注射进入模具门传递。单相的解决方案是创建通过传统的注塑机的操作已被修改，允许创造了单相的解决方案。关键系统的修改，涉及精密SCF输送系统的使用，提供超临界质量流量计量的原则为基础的特殊的注射器。SCF的注入，它通过一个特殊设计的螺杆与聚合物混合每桶。一个关断喷嘴保持单相溶液，而注塑螺杆在任何时候都保持足够的背压，以防止过早发泡或亏损的压力，这将使单相溶液返回到两个阶段解决方案。TREXEL公司最近发表了一份全面的MUCELL技术英语导游过程中，中国，日本和德国，在MUCELL技术制造注塑件适用于MUCELL技术工艺一步一步详细解释。这25页的加工手册涵盖的过程中设置的所有方面，解决问题，以优化的结果。谁是制造或正在计划使用MUCELL技术注塑成型工艺制造零件的公司主要是有用的。本刊物的副本，请联系TREXEL公司。MUCELL技术热塑性材料的微孔发泡注射成型工艺提供了独特的设计灵活性和成本节约机会，没有发现在传统的注塑。MUCELL技术工艺使材料墙体厚度为功能和注塑成型过程优化塑料零件设计。密度的结合减少和功能设计，结果往往是节省材料和重量在20以上。通过更换包装和保持细胞的生长阶段，低应力部件的生产，提高尺寸稳定性，并大大减少翘曲。细胞的生长，也导致在消除缩痕。MUCELL技术的物理过程与化学发泡剂，有没有温度的限制，不留任何化学残留物在聚合物，使消费产品的完美适合在原来的聚合物分类回收并允许重新研磨材料重新输入流程。无数的成本优势和加工优势，已导致全球快速部署的MUCELL技术过程主要是在汽车，消费电子，医疗设备，包装及消费品应用。这将是合理的，说的微孔泡沫的潜力尚未得到实现。这些材料还没有尚未出现在大规模生产的塑料物品，节省材料和相关费用的承诺还没有兑现。这主要是由于扩大大规模生产中遇到的生产困难。然而，对这些材料的热情仍然很高，今天在各大洲的研究人员和商业企业在全球竞争中利用的潜在好处。已经有很多关于微孔泡沫材料的加工和性能了解到以来的第一项专利被授予1984年。一个主题的早期审查，出现在1993年。本章中的国家的艺术处理，将在下一节审查，随后的结构和性质的讨论。本章结束时将在一些涉及微孔技术目前的研究方向。虽然在处理创新发展迅速，微孔泡沫的属性数据一直在缓慢。微孔泡沫的早期出版物推测，微孔结构，认为是比聚合物“临界缺陷尺寸较小的规模，将使这些泡沫，以保留其机械性能，密度减少。是以往任何时候都没有致命的缺陷大小的定量信息，也不是支持的假说中提出的任何财产数据。这很可能是由于重点放在发展过程，而不是早年在这一领域的发展，性能表征。然而，随着时间的推移，这一猜想已经成为一个神话，微孔材料是固体聚合物的强烈，但有一个较低的密度，从而提供了一个机会，以降低成本，没有性能损失。拉伸性能数据表明，微孔泡沫材料的拉伸强度降低泡沫密度的比例，可以近似的混合物规则很好。因此可以预计将有50的固体聚合物的强度50的相对密度泡沫。显示了作为一个相对泡沫密度微孔聚合物的功能相对抗拉强度。在这个数字相对抗拉强度，得到的固体聚合物的拉伸强度除以泡沫的拉伸强度。同样，相对密度除以固体聚合物密度的泡沫密度。我们策划了一个特定的基础上的强度数据。因此，具体为一个给定的相对密度的泡沫相对抗拉强度除以相对密度相对抗拉强度。显示了一个特定的基础上，微孔泡沫材料的拉伸强度，基本上是在整个泡沫密度范围不断。不幸的是，传统的泡沫类似的数据是不容易的与微孔FOAMSA独特的一面数据直接比较，相对密度在01至05范围内，微孔泡沫与性能的新型材料工程师代表以前没有。最传统的泡沫属于低密度区域（相对密度小于01），或属于结构性泡沫类（相对密度大于05）。微孔泡沫材料的弹性模量，可以合理地估计吉布森阿什比立方米的细胞模型5，预测相对拉伸模量，等于相对密度的平方。在细胞中的气体成分，可能会影响长远的泡沫导热6。已审查通过威廉姆斯和WROBLESKI的显微组织，抗拉强度和低密度泡沫的热膨胀性能。聚碳酸酯微孔塑料泡沫材料的疲劳和蠕变行为进行了研究。疲劳研究的一个有趣的结果是非常小气泡在PC上推出，不到1，密度降低，导致在疲劳寿命固体PC相比增加了三十倍。这可能表明一个类似金属，1电脑的一部分可饱和二氧化碳在5兆帕和再加热说60，以引进无1可观的密度变化的微孔结构，增加了一个疲劳寿命的热处理过程的一部分。由于加工温度低，非常小的尺寸变化，在实验中观察到。拉伸所有天然气聚合物系统数据调查跌倒在一个相对拉伸强度可对相对密度的绘制减少积。然而，能量吸收的措施，如冲击试验，从聚合物，聚合物的变化更加敏感，结果不能一概而论。图117显示加德纳冲击强度PVC泡沫05和更高的相对密度。可以看出，冲击强度降低泡沫密度线性。这个结果是相反的民间信仰，只要没有证据举行的微孔结构，始终将改善由于阻力增加的能量吸收行为，严厉打击传播提供微空洞。已经有研究人员研究过微孔泡沫注塑技术中的技术参数与所生产的蜂窝泡沫结构之间的关系1,5,6。结果发现，MUCELL工艺的孔隙大小可以通过设置不同的工艺参数进行调整。但是目前还没有文献记录关于模具设计对微孔泡沫注塑技术的孔形态的影响。在该研究中，设计了两款可以使用MUCELL工艺设计和实施的模具来成型医疗用途的多孔结构的产品。在这两款模具上进行实验时都使用了独立的工艺参数。通过比较采用相同的工艺参数设置的两款模具所成型的产品的孔隙结构，来研究模具设计对多孔结构的影响。图1微孔泡沫注塑技术示意图材料和方法聚合物材料工艺成型产品的原料选用医疗级热塑性聚氨酯TPU（TEXIN985，拜耳，美国宾夕法尼亚州）。选用德产的注射成型机（KM125520C2，克劳斯玛菲技术有限公司，慕尼黑，德国）和德产的模具的温度控制单元（90S/6/TS22/1K/RT45，莱格禄普拉司，圣加仑，瑞士）来生产样品。选用来自美国马萨诸塞州沃本TREXEL公司的配备了微孔泡沫注塑模块注塑机。示意图如图1所示。发泡剂被注入到注射机的塑化部分（图1）。在供气线路和喷油器的作用下，被注入的发泡剂达到在其超临界状态在在注塑机的塑化部分成为熔体聚合物。经过塑化的聚合物熔体和气体混合并通过喷嘴注入到模具内部，在模具内快速压降的影响下就变成了泡沫结构。二氧化碳被用作发泡剂（CO2保护气体DIN32525C1，威斯特法伦公司，德国明斯特）。为了制作出样品，特别设计生产了两款模具。模具A和模具B所成型的制件如图2所示。模具A有六个环形产品，用来初步测试发泡工艺及参数研究的可行性的。模具B以模具A的体内试验的结果为基础，设计成6个固态磁盘形产品，以满足更高的生物性要求和前不可估量的产量需求。图2两款不同的制件两副模具有类似的浇口，流道和浇口套。模具B的流动距离L/D比（长度/厚度）为28，水口比较短。而模具A的L/D比为47。这意味着模具B上成型的塑件相对要厚且短。模具B的优势是熔体流动的能量损失少，因为的流动路径比L/D很低所以延长了单元体结晶时间。因此获得了更好的孔隙形态结果，如较大的平均孔径，高孔隙度等等。另一方面，不难想象模具B的能力更大。它有更多的参数的可以变化。模具B的缺点是成型制件相对较厚，会导致模具B的型腔需要很长的冷却时间，在一般的注塑成型中制件也会产生明显的收缩。但如果利用发泡聚合物的膨胀发泡则可部分或全部解决这些问题。实验策略可变参数的选择通常以核理论与文献检索为依据5,7可变参数的范围和固定参数。实验是这样进行的只改变一个变量参数而保持其他的不变。所有工艺参数的设定都严格地在两副模具上进行。两个模具上用来进行比较的成型产品都采用相同的工艺参数来体现两副模具的不同效果。宏观和微观结构的表征扫描电子显微镜（SEM东京JEOLJSM6060LV有限公司，日本）可以用来观察成型产品的截面的孔的形态。先用手术刀对样品进行了切片，然后使用溅射镀膜机（BALTEC公司的SCD005，查斯，列支敦士登高真空条件下）涂上薄薄的一层金，电压介于5到15千伏。多孔结构的特征如孔径和孔隙率可以通过从一个样品的SEM图像中平均细胞数量和规模来计算出来。可以选择一个具有确定尺寸的截面并且在数码显微镜软件（VHX500，基恩士公司，大阪，日本）的帮助下通过手动测定毛孔。将毛孔的平均直径记为DMEASURED来计算。事实显示，显微镜下显示出了三维的孔的二维投影，但是其最大直径不能通过投影表现出来。下面的公式用于测定最大的球形直径，我们把它叫做孔径的纠正位数1微型CT（SKYSCAN1172SKYSCAN，KONTICH，比利时）可以用于定量地测量植入物多孔之间的互通性三个8MMX11MM圆柱形样品，在使用59KV电压,167UA电流下每个植入物（N3）分辨率为7UM。使用由SKYSCAN提供的软件包对图像进行重建和分析。样品围绕其长轴旋转180度，每旋转0400度记录三个吸收影像。这些少有样品的图像是被一款叫做SKYCCAN的标准重建软件（NRECON）使用三维锥束重建算法重建成许多串行冠状来呈现出来的。对于这种重建，束硬化被设定为20，环人工制品减少到12。重建轴位图图像的图像分析使用标准SKYSCAN软件（CTAN和CTVOL）来进行观察。首先，我们通过阈值分析来确定棚架灰度。最准确地代表了他们的同行孔隙度。这项研究的阈值是65和225之间。额外的噪音“降斑”功能被删除。所有的对象小于500像素，而不是连接到三维人体，从而拆除之前可以用于进一步分析。为了消除潜在的影响因素，选择圆柱体直径为5MM（VOI的）高度为25MM的中心脚手架。脚手架孔隙率计算公式如下（2）10VOLVISCAFOLD孔隙率二元对象的（的材料）通过量化使用“拆封”功能对所有图像进行三维分析，它允许通过访问一定支架的孔隙体积分数的最小尺寸从开口外测量它的互联性8。并且在支架上和进程之间进061MEASURDCORD行三维收缩测量，通过开口大小来测定VOI的外部边界等于或大于阈值（0280微米在这项研究中使用）。互联计算公式如下MV10收缩翘曲互连性式中V是VOI的总体积，V收缩翘曲是“收缩翘曲”加工后的VOI体积，VM是支架材料的体积。结果与讨论SEM图像（图3）显示泡沫的孔隙结构植入在两个模具上注射速度的变化值位30微米/秒，其他工艺参数保持不变（重量减少了35，塑化温度180C，塑化180BAR，模具温度为25C，气体含量2）。结果发现，左边的图像，是模具B的泡沫植入，显示出的孔径比右边模具的联网通用孔径的图像大9,10，这意味着窗口之间的两个毛孔也有相同的变化趋势。从图3可以定性地看到从模具B植入一个较大的孔径和孔径的联网通用，在相同的工艺参数下从模具A可能有较高的孔隙比。模具设计对孔结构的聚合物的影响图3在30微米/秒的注射速度下，模具B（左）和模具A（右）不同的孔隙结构图4注射速度变化与孔隙率的差异。从图4发现，在模具B在不同的注射速度下每一个植入物都有较高的孔隙率比模具B植入的孔隙度范围之间73和79，而由模具A孔隙度范围是60至67。在同一时间的孔隙率的标准差，模具B明显低于模具A。图5在不同的注射速度下两款模具的平均孔径图5显示了两个模具在不同的注射速度下两款模具的平均孔径。孔径与注射速度上升，两个模具反而下降。其他研究11也发现相同的结果。孔从模具B植入的直径从34017微米下降到24620微米，注射速度增加模具表明毛孔23490微米至15234微米直径相同的注射速度变化。在每一个速度平均孔径模具乙也更高与相比，模具A明确的标准偏差从模具B从模具值显着高于小。图6显示了联网通用孔径泡沫的植入。“联网通用的孔径是非常重要的组织在经济增长中生物学。联网通用孔径泡沫从模具乙植入916微米至677微米范围内模具此范围3510微米至198微米。这种变化也有相应的发现，在平均孔径泡沫从两个模具植入。孔隙结构的显着下降。换句话说，孔从模具乙泡沫的种植结构有较高的孔隙率，较大的孔径，更比那些从模具。图6不同的注射速度下成型产品的互连尺寸图7显示了在不同的最大孔隙度比较各种工艺参数的变化，包括注射速度，从两个模具。在
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