ESPUMADO MICROCELULAR · SCF

Espumado microcelular de polímeros

Basado en la tecnología de fluido supercrítico (SCF), forma instantáneamente numerosas microcélulas en el fundido (diámetro de célula 1–100 μm, densidad de células 10⁶–10¹² /cm³). Las piezas son más ligeras, aislantes acústicas y de alta resistencia específica, con mejor precisión dimensional y menos deformación.

CONCEPTO

Espumado microcelular y fluido supercrítico

Concepto de plásticos espumados microcelulares

El diámetro de célula es 1–100 μm, la densidad de células 10⁶–10¹² /cm³; en comparación con las espumas tradicionales (diámetro de célula 250 μm–1 mm), la estructura microcelular es más uniforme y fina.

Tecnología de fluido supercrítico (SCF)

Una «tercera fase» por encima del punto crítico con propiedades de gas y líquido a la vez. Considerando la procesabilidad, el costo y el impacto ambiental, se prefieren como agentes expansores los gases inertes supercríticos — especialmente nitrógeno (N₂) o dióxido de carbono (CO₂).

Estructura de la pieza

Estructura de sándwich típica: una capa superficial no espumada y un núcleo espumado, con una distribución de células idealmente uniforme en el núcleo.

Materias primas

Los materiales de matriz son resinas termoplásticas (PP, ABS, PC, PA, etc.), elastómeros termoplásticos y materiales con carga mineral / reforzados con fibra; el agente expansor es gas inerte supercrítico.

PROCESO

Principio de moldeo y proceso

La resina se plastifica bajo una contrapresión preestablecida mientras se dosifica SCF (N₂ o CO₂) en el fundido; tras una mayor mezcla/difusión se forma una solución homogénea que se mantiene hasta entrar en la cavidad del molde. Tras la inyección en la cavidad, la inestabilidad termodinámica crea instantáneamente numerosos núcleos de burbujas; durante el llenado y enfriamiento, las burbujas crecen y se fijan, dando lugar a piezas espumadas microcelulares.

Puntos clave del proceso de espumado SCF

  • Contrapresión de almacenamiento estable: presión de plastificación entre 80–200 bar
  • Inyectar SCF N₂ (directamente en el cilindro): presión de inyección 5–10 bar por encima de la presión del fundido, dosis ≤1% en peso (del peso de la resina)
  • No liberar presión tras la plastificación — mantener la contrapresión
  • Los parámetros de inyección dependen del diseño de la pieza y el molde; mantenimiento: no se requiere operación de mantenimiento
  • Enfriamiento: temperatura del molde ~30–60℃, tiempo de enfriamiento según espesor de pared y puntos calientes del molde
VENTAJAS Y LÍMITES

Ventajas y limitaciones

Ventajas a–d

Mejora la precisión y estabilidad dimensional (planeidad, redondez — mejora ≥50%); reduce la tensión interna residual, menos deformación; sin marcas de hundimiento en la superficie; ciclo de moldeo más corto (≥5% para piezas de pared fina).

Ventajas e–i

Reduce el peso de la pieza 5%–30%; reduce la tonelada de cierre de la máquina; aumenta la libertad de diseño (estructuras más finas, de espesor diferencial); reduce el tiempo de desarrollo/validación del molde; mejor decoración en molde a baja presión.

Limitación · Apariencia

No alcanza una apariencia de clase A: existen marcas de espuma y mayor rugosidad, requiriendo contrapresión de cavidad y otras técnicas para mejorar el efecto superficial.

Limitación · Estructura

La estructura microcelular interna puede variar con la distancia de llenado; las estructuras funcionales existentes limitan la magnitud de reducción de peso; la orientación de la fibra de vidrio limita la mejora de la deformación.

SOLUCIÓN

Tecnología de contrapresión de cavidad

Creando presión dentro de la cavidad del molde, el frente de flujo del fundido no puede espumar durante la inyección, mejorando significativamente el efecto superficial de la pieza.

Flujo del proceso

  • Cierre de molde, creación de presión de cavidad: al recibir la señal de molde cerrado, el controlador llena la cavidad con gas para crear contrapresión (20–80 bar); mayor contrapresión permite más SCF por inyección y mejor espumado
  • Inyección y escape con control de presión: llenar la cavidad con fundido SCF preinyectado mientras se escapa el gas de contrapresión de cavidad, manteniendo equilibrio dinámico entre contrapresión y presión de llenado
  • Almacenamiento: tras la inyección, el almacenamiento puede comenzar mientras se inyecta SCF en el cilindro; tras el enfriamiento, abrir el molde y extraer la pieza
  • Punto clave: el molde debe estar sellado; mejor sellado permite mayor contrapresión de cavidad; canal de gas en el extremo del flujo de fundido con escape controlado
APLICACIONES Y ESTADO

Aplicaciones y casos típicos

01

Piezas de automoción

Piezas estructurales como manijas, manijas de puerta, protecciones — reducción de peso manteniendo rigidez y apariencia.

02

Piezas de equipos de oficina

Piezas estructurales de impresoras/fotocopiadoras — mejor estabilidad dimensional y menos deformación.

03

Piezas de electrónica / electrodomésticos

Piezas finas de alta precisión — eliminando marcas de hundimiento, mejorando la planeidad.

04

Otros

Tapas de filtro (15% más ligeras, marcas de hundimiento eliminadas, deformación resuelta), engranajes (mejor redondez), manijas (células uniformes, 10% más ligeras, superficie de calidad), etc.

Estado de desarrollo de la tecnología

  • Desarrollo de hardware y validación de aplicación industrial completados: tornillo/cilindro/vástago de gas/boquilla de vástago de sellado, sistema de suministro de SCF N₂
  • Pruebas de aplicación combinada con contrapresión de cavidad completadas; validación de espumado de piezas de pared fina y gruesa completada
  • Validación de viabilidad con decoración en molde y tecnología de temperatura variable del molde completada
CONTACTO

Obtenga más materiales técnicos

Para obtener materiales técnicos completos sobre espumado microcelular, contáctenos por teléfono.