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Trexel MuCell 微發泡成型技術應用
導讀：MuCell微發泡成型工藝的起源可以追溯到1980年代美國麻省理工學院（MIT）進行的開發活動。建立了有關塑膠零件中微孔結構形成的一些基本原理。1995年，Trexel Inc., 美國卓細公司獲得了該技術的獨家許可，并繼續開發微孔發泡技術應用于擠出、吹塑和注塑成型塑膠零件的生產。
【塑料機械網 技術學堂】Trexel MuCell微發泡注塑
①技術起源
MuCell微發泡成型工藝的起源可以追溯到1980年代美國麻省理工學院(MIT)進行的開發活動。建立了有關塑膠零件中微孔結構形成的一些基本原理。1995年，Trexel Inc., 美國卓細公司獲得了該技術的獨家許可，并繼續開發微孔發泡技術應用于擠出、吹塑和注塑成型塑膠零件的生產。
②技術原理與特點
MuCell微發泡注塑成型工藝 (以下簡稱MuCell工藝)是指在注塑成型的循環中，把超臨界流體(Supercritical Fluid, SCF)狀態的物理發泡劑(氮氣N2 或者是二氧化碳CO2)在塑化過程中注入料筒內的塑膠熔融中，經過混煉及在塑化過程完成后，會產生出物理發泡劑與塑膠熔融的單相熔體。隨著注射到模腔過程中的壓力釋放，通過在模腔內成核、成長及成型的階段，在塑件中形成微孔結構。
相對于實體注塑成型工藝，MuCell工藝具有以下的優勢：
降低成本：減少樹脂消耗，更快的成型周期，提高良品率，使用更小的注塑機臺；
設計自由度高：可從薄壁到厚壁填充，1：1的主壁與筋位結構，改善流動性，可便先考慮功能性，提高尺寸穩定性，減少翹曲變形；
可持續性高：減少石油類原料消耗，減少注塑板能耗，可回收循環再用，相比傳統注塑減少碳排放；
投放市場快：減少模具修改次數，可以預計塑件幾何形狀，大尺寸制件可一體成型。
MuCell微發泡注塑應用
MuCell微發泡成型技術已成功地被應用于各行各業、不同國家及地區、各種成型機的數以千計產品中(圖1)。更好的產品與模具設計將幫助用戶更好地利用該技術。除了提高零件質量外，還可以提高生產效益(更短生產周期時間， 更多物料節省)。Trexel卓細公司在MuCell微發泡成型技術的產品和模具設計以及工藝優化方面積累了豐富專業知識， 能全方位地支援用戶對該技術的應用。
①薄壁包裝產業中的應用
為了節省成本，薄壁包裝產品的壁厚設計得越來越薄，造成射出成型時充填的困難。透過超臨界氮氣或者二氧化碳，MuCell工藝可以改善塑膠熔融的流動性，使得產品薄壁化設計得以實現，同時也減少成型的射出壓力，令到充填變得更加容易。
針對薄壁包裝產品成型周期短這個特點，以及Trexel多年來在此行業的了解及客戶實際經驗的反饋，研發出一套專門用作薄壁包裝產品的MuCell微發泡系統(簡稱為P系列系統，P代表包裝Packaging)并且在2019年的德國K展作出工藝展示。此系統可以在很短的成型周期內，提供極快的工藝參數反應以及維持非常精準的注汽量。
圖2是一些薄壁包裝產品，大部分都是食品類的應用，除了減省材料外，還降低了射出壓力及鎖模力。圖3顯示了黃油盒的實際效益。在一些特殊應用，MuCell工藝也能打出透明產品(見圖4)以及在包裝貼標造成突字的特殊效果。相信在未來的日子，MuCell工藝在薄壁包裝的應用會越來越多元化及廣泛。
②汽車吹塑成型零組件的應用
作為射出成型行業提供輕量化解決方案的領軍企業，Trexel已將MuCell工藝方案延伸到吹塑工藝的汽車零部件上。與主機廠和一級汽車配件供應商密切合作，塑膠零部件輕量化的需要已經不只是在內飾、結構件的射出成型減重應用。
在德國、韓國、日本汽車行業已經有很多車型上運用了MuCell吹塑工藝應用。圖5中的零件是壁厚為1.5 - 2毫米的風道。由于使用MuCell工藝，其密度下降為41%，與實體相比，成品的凈重可減輕32%。
MuCell吹塑成型零部件的商業開發包括設計和材料優化，相比實體成型零部件，其減重可大于40%。其除了減輕重量，與實體吹塑零部件相比，還有一些令人滿意的特性：微孔結構改善了熱絕緣及降噪特性。MuCell工藝是一種物理發泡工藝：工藝操作視窗較為寬闊，并且最重要的是，由于沒有添加任何化學材料，原料的化學性質不會因工藝而有所改變，所以MuCell工藝造出來的零部件可回收再利用，實現了節能減排的社會需求。
眾所周知，MuCell工藝在汽車行業應用非常廣泛，圖6中的應用便是利用到塑件內蜂巢般的微孔結構能提供良好沖擊吸收作用的特性，原材料是TPU、TPE等軟膠類物料。
③鞋業中的應用
利用類比思維模式，Trexel與合作伙伴經過多年的努力，MuCell工藝也在運動鞋的制鞋應用領域上展開。以MuCell工藝制造出來的元件具有較高的回彈性、吸震功能及耐用性，客戶體驗也有所提高。
除了一些運動鞋的品牌公司，亞洲的一些大學院校及射出機的材料研發團隊，鞋材研發機構以及塑膠材料供應商也在近年紛紛把資源投放到相關領域中，務求把MuCell工藝在運動鞋的應用推到極致，使產品更輕盈舒適以及更具回彈腳感。
④外觀零件上的應用
塑膠行業的發泡成型工藝中，不管化學發泡還是物理發泡都會對零外觀零件的應用有所限制，因為只要有泡孔結構的零件，其一般會存在氣紋的現象。Trexel一直在探索解決把MuCell工藝應用在外觀零件的方案。其中一個方案是把MuCell工藝結合變模溫技術(variotherm molding technologies)，零件表面的氣紋可以消除掉，達到A級的外觀(見圖8)。另外，用戶也有在模具上采用特殊的陶瓷涂層來結合MuCell工藝生產零外觀。除此之外，一些材料供應商也有開發出及供應MuCell外觀級別的PP& PA材料，來滿足日益增長的用戶需求。
⑤衛星式微發泡系統
隨著MuCell工藝技術的進步以及應用行業的逐漸廣泛，Trexel開發出衛星式MuCell微發泡系統一系列的產品。衛星式MuCell微發泡系統采用中央SCF(Supercritical Fluid，超臨界流體)供給系統和多臺的SCF衛星控制系統組合的方式，可以實現一臺SCF系統對應多臺射出機的MuCell工藝生產模式。用戶可根據需要在設備引入時預留資源空間以便未來增加MuCell微發泡設備。相對一對一的微發泡設備組合，此系列產品可以為用戶節省采購設備的疊加投資。微發泡設備組合可根據用戶的生產現實情況作出配置以確保生產的可靠性、質量及連續性。
總結
MuCell微發泡工藝已得到眾多制造行業和消費者的認可，已成功地應用于各行各業數以千計之產品中。除了提高零件尺寸精度、改善變形、提升產品功能性(隔熱保溫、隔音降噪)以外，還可以提高生產效益(更短生產周期時間、更多物料節省、更便捷的產品及模具設計)。
本文簡述了該技術的一些最新應用。Trexel預期MuCell技術的應用將得到進一步拓展，并在各個行業中得到更廣泛及更深度的采用。Trexel積累了豐富的產品和模具設計以及工藝優化方面的專業經驗，能全方位地支援用戶對該技術的應用。如有興趣或問題，請聯系Trexel卓細公司：sales.asia@trexel.com
MuCell®微孔發泡技術最初是由麻省理工大學(MIT)提出概念及發明，而在1995年，Trexel公司獲得此項技術全球獨家進一步開發和商品化的授權。
如今，Trexel公司是MuCell®微孔發泡技術的供應商，擁有全面的全球專利組合。Trexel公司提供工程技術支持、培訓以及其他設計與工藝方面的服務；并供應與MuCell®加工相關的設備和部件。
Trexel公司的總部位于美國馬薩諸塞州的波士頓，那里設有世界更先進的塑料加工開發實驗室，通過獨特的塑料成型技術的定義和執行，為塑料加工業者提供支持。Trexel公司還在德國、日本和中國設有子公司以服務于全球客戶群，子公司擁有工程、應用和加工專業知識。眾多具備實力的獨立代理商和經銷商的加入也充實了Trexel公司在世界各地的支持。
Trexel公司解決方案在過去20多年里一直側重于發泡注塑和吹塑零件，并成功實現上千種應用公司不僅僅是一家技術與設備供應商。我們利用自身20多年的專業發泡技術，為您提供從勘探到設計再到系列生產等的多方位服務，從而確保您的項目取得成功。
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