MOUSSAGE MICROCELLULAIRE · SCF

Moussage microcellulaire des polymères

Basé sur la technologie de fluide supercritique (SCF), il forme instantanément de nombreuses microcellules dans la matière fondue (diamètre de cellule 1–100 μm, densité de cellules 10⁶–10¹² /cm³). Les pièces sont plus légères, insonorisantes et à haute résistance spécifique, avec une meilleure précision dimensionnelle et moins de retrait.

CONCEPT

Moussage microcellulaire et fluide supercritique

Concept de plastiques expansés microcellulaires

Le diamètre de cellule est de 1–100 μm, la densité de cellules de 10⁶–10¹² /cm³ ; comparé aux mousses traditionnelles (diamètre de cellule 250 μm–1 mm), la structure microcellulaire est plus uniforme et fine.

Technologie de fluide supercritique (SCF)

Une « troisième phase » au-dessus du point critique, combinant les propriétés du gaz et du liquide. Compte tenu de la facilité de mise en œuvre, du coût et de l'impact environnemental, les gaz inertes supercritiques — en particulier l'azote (N₂) ou le dioxyde de carbone (CO₂) — sont privilégiés comme agents expansifs.

Structure de la pièce

Structure sandwich typique : une couche de peau non expansée et un cœur expansé, avec une distribution des cellules idéalement uniforme dans le cœur.

Matières premières

Les matériaux de matrice sont des résines thermoplastiques (PP, ABS, PC, PA, etc.), des élastomères thermoplastiques et des matériaux chargés minéralement / renforcés de fibres ; l'agent expansif est un gaz inerte supercritique.

PROCÉDÉ

Principe de moulage et procédé

La résine est plastifiée sous une contrepression prédéfinie tandis que le SCF (N₂ ou CO₂) est dosé dans la matière fondue ; après un mélange/diffusion supplémentaire, une solution homogène se forme et est maintenue jusqu'à l'entrée dans la cavité du moule. Après l'injection dans la cavité, l'instabilité thermodynamique crée instantanément de nombreux noyaux de bulles ; pendant le remplissage et le refroidissement, les bulles grossissent et se fixent, donnant des pièces expansées microcellulaires.

Points clés du procédé de moussage SCF

  • Contrepression de stockage stable : pression de plastification réglée entre 80–200 bar
  • Injecter le SCF N₂ (directement dans le cylindre) : pression d'injection 5–10 bar au-dessus de la pression de la matière fondue, dose ≤1 % en poids (du poids de la résine)
  • Ne pas relâcher la pression après la plastification — maintenir la contrepression
  • Les paramètres d'injection dépendent de la conception de la pièce et du moule ; maintien : aucune opération de maintien requise
  • Refroidissement : température du moule ~30–60℃, temps de refroidissement selon l'épaisseur de paroi et les points chauds du moule
AVANTAGES ET LIMITES

Avantages et limites

Avantages a–d

Améliore la précision et la stabilité dimensionnelles (planéité, circularité — amélioration ≥50 %) ; réduit la contrainte interne résiduelle, moins de retrait ; aucun affaissement en surface ; cycle de moulage plus court (≥5 % pour les pièces à paroi fine).

Avantages e–i

Réduit le poids de la pièce de 5 %–30 % ; réduit la tonnage de serrage de la machine ; augmente la liberté de conception (structures plus fines, à épaisseur différentielle) ; réduit le temps de développement/validation du moule ; meilleure décoration en moule à basse pression.

Limite · Aspect

N'atteint pas un aspect de classe A : des marques de mousse et une rugosité accrue existent, nécessitant la contrepression de cavité et d'autres techniques pour améliorer l'effet de surface.

Limite · Structure

La structure microcellulaire interne peut varier selon la distance de remplissage ; les structures fonctionnelles existantes limitent l'ampleur de la réduction de poids ; l'orientation des fibres de verre limite l'amélioration du retrait.

SOLUTION

Technologie de contrepression de cavité

En créant une pression à l'intérieur de la cavité du moule, le front d'écoulement de la matière fondue ne peut pas mousser pendant l'injection, améliorant significativement l'effet de surface de la pièce.

Déroulement du procédé

  • Fermeture du moule, création de la pression de cavité : à la réception du signal de moule fermé, le régulateur remplit la cavité de gaz pour créer une contrepression (20–80 bar) ; une contrepression plus élevée permet plus de SCF par injection et un meilleur moussage
  • Injection et échappement à régulation de pression : remplir la cavité de la matière fondue SCF préinjectée tout en évacuant le gaz de contrepression de cavité, maintenant un équilibre dynamique entre contrepression et pression de remplissage
  • Stockage : après l'injection, le stockage peut commencer tandis que le SCF est injecté dans le cylindre ; après refroidissement, ouvrir le moule et extraire la pièce
  • Point clé : le moule doit être étanche ; une meilleure étanchéité permet une contrepression de cavité plus élevée ; canal de gaz à l'extrémité de l'écoulement de la matière fondue avec échappement contrôlé
APPLICATIONS ET ÉTAT

Applications et cas typiques

01

Pièces automobiles

Pièces structurelles telles que poignées, poignées de porte, protections — réduction de poids tout en assurant rigidité et aspect.

02

Pièces d'équipements de bureau

Pièces structurelles d'imprimantes/photocopieuses — meilleure stabilité dimensionnelle et moins de retrait.

03

Pièces d'électronique / électroménager

Pièces fines de haute précision — éliminant les affaissements, améliorant la planéité.

04

Autres

Bouchons de filtre (15 % plus légers, affaissements éliminés, retrait résolu), engrenages (meilleure circularité), poignées (cellules uniformes, 10 % plus légères, surface de qualité), etc.

État de développement de la technologie

  • Développement matériel et validation d'application industrielle terminés : vis/cylindre/broche à gaz/buse à broche d'étanchéité, système d'alimentation SCF N₂
  • Essais d'application combinée avec contrepression de cavité terminés ; validation du moussage de pièces à paroi fine et épaisse terminée
  • Validation de faisabilité avec décoration en moule et technologie de température variable du moule terminée
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