微孔发泡成型技术
微孔发泡注塑成型工艺及其设备的技术进展
塑料工业ＣＨＩＮＡＰＬＡＳＴＩＣＳＩＮＤＵＳＴＲＹ第４９卷第２期２０２１年２月微孔发泡注塑成型工艺及其设备的技术进展∗任亦心１ꎬ刘君峰１ꎬ许忠斌１ꎬ∗∗ꎬ王金莲２ꎬ∗∗∗ꎬ虞伟炳３ꎬ应建华３(１.浙江大学能源工程学院ꎬ浙江杭州３１００２７ꎻ２.杭州科技职业技术学院ꎬ浙江杭州３１１４０２ꎻ３.浙江赛豪实业有限公司ꎬ浙江台州３１８０２０)㊀㊀摘要:微孔发泡注塑技术是实现塑料轻量化设计的重要途径ꎮ在简要回顾微孔塑料发泡注塑成型工艺的基础上ꎬ重点介绍了微孔发泡注塑成型设备的发展动向ꎮ从注气㊁塑化㊁注射㊁模具和辅助系统等五个模块ꎬ分析总结工艺要求及多种国外产业端的先进设备特点和解决方案ꎮ文中重点论述多个成功应用的生产设备创新案例ꎬ并对微孔发泡注塑成型技术和设备的未来发展趋势进行展望ꎮ关键词:微孔泡沫塑料ꎻ注塑成型ꎻ设备ꎻ轻量化设计中图分类号:ＴＱ３２０ ６６＋２㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００５－５７７０(２０２１)０２－００１２－０４ｄｏｉ:１０ ３９６９/ｊ ｉｓｓｎ １００５－５７７０ ２０２１ ０２ ００３开放科学(资源服务)标识码(ＯＳＩＤ):ＴｅｃｈｎｉｃａｌＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＭｉｃｒｏｃｅｌｌｕｌａｒＦｏａｍＩｎｊｅｃｔｉｏｎＭｏｌｄｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔＲＥＮＹｉ￣ｘｉｎ１ꎬＬＩＵＪｕｎ￣ｆｅｎｇ１ꎬＸＵＺｈｏｎｇ￣ｂｉｎ１ꎬＷＡＮＧＪｉｎ￣ｌｉａｎ２ꎬＹＵＷｅｉ￣ｂｉｎｇ３ꎬＹＩＮＧＪｉａｎ￣ｈｕａ３(１.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｅｒｇｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＨａｎｇｚｈｏｕ３１００２７ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＨａｎｇｚｈｏｕＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃꎬＨａｎｇｚｈｏｕ３１１４０２ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＺｈｅｊｉａｎｇＳａｉｈａｏＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＴａｉｚｈｏｕ３１８０２０ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｍｉｃｒｏｃｅｌｌｕｌａｒｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｌｄｉｎｇｗａｓａｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｉｍｐｏｒｔａｎｔａｐｐｒｏａｃｈａｐｐｌｉｅｄｉｎｔｈｅｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔｐｌａｓｔｉｃｓ.Ｂａｓｅｄｏｎａｂｒｉｅｆｒｅｖｉｅｗｏｆｍｉｃｒｏｃｅｌｌｕｌａｒｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｌｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓꎬｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｏｆｔｈｅｍｏｌｄｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔｏｆｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓｐｌａｓｔｉｃｆｏａｍｉｎｊｅｃｔｉｏｎｗａｓｍａｉｎｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ.Ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｓｏｌｕｔｉｏｎｓｏｆｖａｒｉｏｕｓａｄｖａｎｃｅｄｅｑｕｉｐｍｅｎｔｉｎｆｏｒｅｉｇｎｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｆｒｏｍｆｉｖｅｍｏｄｕｌｅｓꎬｓｕｃｈａｓꎬｇａｓｉｎｊｅｃｔｉｏｎꎬｐｌａｓｔｉｃｉｚｉｎｇꎬｉｎｊｅｃｔｉｏｎꎬｍｏｌｄａｎｄａｕｘｉｌｉａｒｙｓｙｓｔｅｍ.Ｍａｎｙｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌａｐｐｌｉｅｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔｃａｓｅｓｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄꎬａｎｄｔｈｅｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｏｆｍｉｃｒｏｃｅｌｌｕｌａｒｆｏａｍｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｌｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｅｑｕｉｐｍｅｎｔｗａｓｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＭｉｃｒｏＰｏｒｏｕｓＦｏａｍＰｌａｓｔｉｃꎻＩｎｊｅｃｔｉｏｎＭｏｌｄｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎻＥｑｕｉｐｍｅｎｔꎻＬｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔＤｅｓｉｇｎ轻量化设计是未来塑料加工技术的趋势之一ꎮ塑料轻量化不仅有助于节省原料成本ꎬ对于汽车㊁航天航空等产业更意味着产品整体性能和竞争力的提升ꎮ微孔发泡注塑成型是在这个背景下发展起来的新技术ꎮ其最大的优势在于能进一步激发塑料轻量化的潜能ꎮ同时ꎬ该技术还可减少缩痕㊁翘曲变形和内应力区域[１]ꎬ降低锁模力和注塑压力ꎬ实现节能环保ꎮ特殊制备的微孔发泡塑料还可以根据产品需求具备一些功能特性ꎬ例如隔热[２]㊁隔声[３]㊁较低的介电常数等ꎮ近年来ꎬ国内外产业端的需求和环保政策的导向使发泡注塑成型技术成为领域内的研究热点ꎬ也促使该工艺不断发展和完善ꎮ但是微孔发泡注塑成型设备和工艺关键技术大多为国外大型公司如Ｔｒｅｘｅｌ㊁Ａｒｂｕｒｇ㊁Ｅｎｇｅｌ等所垄断ꎬ在一定程度上制约了国内产业的发展ꎮ本文介绍了微孔发泡注塑成型的原理和工艺过程ꎬ结合国内外产业界具体的设备创新案例ꎬ就微孔发泡注塑设备的各个功能模块分别展开综述ꎬ并对今后微孔发泡注塑的发展趋势进行了展望ꎮ１㊀微孔发泡注塑成型工艺过程微孔发泡注射成型的原理是利用快速改变温度㊁压力等工艺参数的方法ꎬ使聚合物－熔体气体均相体系进行微孔发泡而成型制品[４]ꎮ以Ｔｒｅｘｅｌ公司的ＭｕＣｅｌｌ技术为典例ꎬ微孔发泡注塑设备及其过程中对应的两相形态变化如图１所示ꎮ首先ꎬ由高压气瓶提供超临界流体(通常为氮气或二氧化碳ꎬ典型剂量为０ ２％~１ ０％)ꎬ在螺杆回收期间通过喷射器以精确的流率注入混合段机筒内已经熔化的聚合物中ꎻ在螺杆向前输送物料的同时ꎬ特殊设计的螺杆混合段元件把气体切碎㊁搅混ꎬ使其均匀溶解在聚合物熔体中ꎬ形成塑料熔体－气体均相体系ꎮ有些设备还会专门设置扩散室进一步均化ꎮ由于止回阀和封闭式射咀的存在ꎬ均相体系能在高压下保持不发生离析ꎬ这是均匀成核的条件ꎮ随后ꎬ该体系将通过封闭式射咀高速注入已充压缩气体的模腔ꎮ模腔内足够高的压力防止２１∗国家自然科学基金资助项目(５２０７３２４７)ꎬ浙江省教育厅一般科研项目(Ｙ２０１９４１４３０)ꎬ浙江大学项目(校合－２０２０－ＫＹＹ－５３３００５－００４１)∗∗通信作者ｘｕｚｈｏｎｇｂｉｎ＠ｚｊｕ ｅｄｕ ｃｎ㊀㊀∗∗∗通信作者ｗａｎｇｊｉｎｌｉａｎ８３＠１２６ ｃｏｍ作者简介:任亦心ꎬ女ꎬ１９９８年生ꎬ本科ꎬ主要从事高分子成型加工方面的研究ꎮ第４９卷第２期任亦心ꎬ等:微孔发泡注塑成型工艺及其设备的技术进展气泡在充模阶段生长ꎮ充模完成后ꎬ型腔内压力骤降ꎬ气体在聚合物中形成非常高的过饱和度ꎬ极不稳定ꎮ高能态分子聚合诱发形成泡核ꎮ随着外部压力继续减小ꎬ气泡迅速膨胀ꎬ直至模腔被充满㊁物料凝固ꎮ图１㊀微孔发泡注塑成型设备及工艺对应两相形态简图Ｆｉｇ１㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｏｆａｍｉｃｒｏｃｅｌｌｕｌａｒｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｌｄｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓｅｔａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｗｏ￣ｐｈａｓｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ相对于普通注射成型ꎬ气体的加入导致了系统额外的可变工艺参数ꎬ因此微孔发泡注塑成型过程要复杂得多ꎮ许忠斌等[５]曾系统地分析了影响微孔塑料注射成型过程的重要工艺参数ꎬ包括注射压力㊁注射时间㊁熔体温度等ꎮＫａｓｔｎｅｒ等[６]也曾就改变各个工艺参数进行过最终塑料制品力学性能的测试ꎮ微孔发泡过程工艺参数的复杂性要求设备的设计者必须深入了解原理ꎬ准确控制各部分参数ꎬ最大程度利用微孔发泡的优势而减少其负面影响ꎮ２㊀微孔发泡注塑成型设备典范２ １㊀注气系统注气系统即实现发泡剂注入聚合物体系的设备模块ꎮ不同的设备注气系统所在位置和注气形式各不相同ꎬ但均需要考虑能否精确控制注剂量㊁能否为后续的两相混合预留时间或提供基础ꎮ最后ꎬ注气系统的成本和可拆卸性也越来越成为重要的参考ꎮ注气系统所在位置主要可分为均化段机筒处和喷嘴处ꎮ注气系统接入均化段的机筒的典型案例有Ｔｒｅｘｅｌ公司的ＭｕＣｅｌｌ注塑机ꎮ该系列注塑机将微孔发泡技术最早实现商用ꎮ早期的ＭｕＣｅｌｌ注塑机用泵通过旁路阀控制注入量ꎻ随后先后引入了阻力元件㊁歧管系统㊁伺服电机系统等ꎬ实现精准注气和同步计量ꎮ目前ꎬ最新Ｔ系列注塑机拥有对新用户友好的智能给料控制系统ꎬ仅要求操作员输入装料质量和超临界氮的百分比ꎮ其注气系统会根据螺杆位置信号的反馈自动控制单个或多个位置的注气喷嘴开闭ꎬ根据实际熔胶时间和压力降情况调节打气时间和流速ꎬ实现注气环节智能化ꎮ然而该技术对已有注塑机的机筒㊁螺杆改造程度大ꎬ对起始投入资金要求高ꎮ针对此ꎬＴｒｅｘｅｌ公司在２０１９年塑料技术大会上发布了可代替端盖ꎬ用螺栓加装在标准化的螺杆/机筒上的新型螺杆尖端加料模块ꎬ如图２ｂ所示ꎮ该技术使得新机不需要特殊的定制螺杆㊁机筒和止回环ꎬ能够方便地切换回传统注塑ꎬ灵活适应生产ꎮａ－传统ＭｕＣｅｌｌ定制螺杆ｂ－ＭｕＣｅｌｌ新型螺杆尖端加料模块ｃ－Ｏｐｔｉｆｏａｍ技术鱼雷体状注气喷嘴ｄ－ＰｒｏＦｏａｍ技术及其颗粒锁ｅ－ＩＱＦｏａｍ颗粒－ＳＣＦ气体注气方式图２㊀微孔发泡注塑成型技术案例示意图Ｆｉｇ２㊀Ｃａｓｅｄｉａｇｒａｍｓｏｆｍｉｃｒｏｃｅｌｌｕｌａｒｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｌｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ注气位置同样在均化段的还有意大利ＮｅｇｒｉＢｏｓｓｉ公司在２０１７年法国国际塑料行业解决方案展览会上推出的泡沫微孔成型方案(ＦＭＣ)ꎮ与ＭｕＣｅｌｌ不同ꎬＦＭＣ将气体从螺杆尾部引入螺杆内部的通道中ꎬ并通过螺杆均化段上的一系列 喷针 注入熔体聚合物ꎮ该方法无需对机筒进行更换ꎮ另一个常见的注气位置在喷嘴处ꎬ经典的工业案例有３１塑㊀料㊀工㊀业２０２１年㊀㊀Ｓｕｌｚｅｒ化学技术公司和德国亚琛大学塑料加工研究所(ＩＫＶ)的Ｏｐｔｉｆｏａｍ以及Ｄｅｍａｇ公司的Ｅｒｇｏｚｅｌｌ技术ꎮ如图２ｃＯｐｔｉ￣ｆｏａｍ[７]在注气时设计了一种鱼雷体状有环形间隙结构的喷嘴ꎮ该环形间隙由可通过气体的特殊烧结的金属制成ꎬ可将ＳＣＦ由此注入聚合物流道ꎬ既使注入时气体与熔体之间的接触表面最大化ꎬ又可防止聚合物渗出流道ꎮ使用这个注气系统ꎬ只需更新传统注塑机的喷嘴即可ꎮ但相较于均化段注塑ꎬ该方法建议的注射速度更小ꎮ在注气形式上ꎬ除了上述的注入超临界流体外ꎬ一些公司和研究所还开发了不需使用超临界流体的微孔发泡技术来避免造价高昂的超临界流体控制系统ꎮ例如塑胶颗粒－气体的混合注气方式ꎮ如图２ｄꎬＡｒｂｕｒｇ和ＩＫＶ开发的ＰｒｏＦｏａｍ技术[８－９]可以将自创的颗粒密封锁安装在任何常规注塑机的料斗和进料口之间ꎮ颗粒锁内的密封舱将颗粒聚合物从环境压力转移到发泡剂压力ꎬ在恒压储存仓中用气体浸渍ꎮ颗粒锁有专门的控制器ꎬ全过程仅新增一个发泡剂的压力参数ꎮ从整体上ꎬ该技术除了加入防气体流失的螺杆尾部额外密封外ꎬ无需干预原增塑单元ꎮ大众汽车公司构思并申请专利㊁预计近几年投产的ＩＱＦｏａｍ[１０]采用类似的方式ꎬ如图２ｅꎬ通过调节阀门以及两个致动器ꎬ在中低压下将气体与颗粒一起引入塑化系统ꎮＰｒｏＴｅｃｈ公司在２０１８年国际塑料加工贸易展览会上首次展示的ＳｏｍｏｓＰｅｒｆｏａｍｅｒ制造解决方案也采取将粒料经过浸渍送入一台或多台注塑机内的类似做法ꎮ塑胶颗粒 气体的注气方式体现了工业生产中模块化思想ꎬ通过可拆卸的组件进行扩展ꎬ从而灵活适应生产需求ꎮ但是在如何加快这种形式的气固吸收㊁缩短间歇注入的周期的问题上还有研究的空间ꎮ目前研究领域也提出了诸多代替超临界流体实现发泡的想法ꎮＹｕｓａ等[１１]开发的微孔发泡技术将物理发泡剂通过喷射阀和特殊螺杆运动的配合直接从气瓶中注入到熔融聚合物中ꎮ该装置形态与ＭｕＣｅｌｌ装置类似ꎬ新增一个排气循环系统ꎬ在聚合物饱和时将气体回收ꎬ不饱和时再次注入气体ꎮ在此基础上ꎬＷａｎｇ等[１２]实现了用空气作为发泡剂进行微孔塑料的制备ꎬ并验证得到相比于氮气和二氧化碳发泡剂更细腻均匀的微孔结构ꎬ具有较好的商业前景ꎮ２ ２㊀塑化系统塑化系统是微孔发泡注塑机的核心组成部分ꎬ它是实现聚合物机械塑化㊁加热塑化和两相混合的场所ꎮ对于注气位置靠前的设备ꎬ往往会从优化螺杆的角度促进两相混合ꎮ专为微孔发泡而开发的螺杆主要需考虑:提高塑化能力和分散混合能力㊁降低熔体温度不均匀性㊁防止发泡熔体中气体溢出逆流等ꎮ例如ꎬＴｒｅｘｅｌ为ＭｕＣｅｌｌ技术定制的螺杆具有长径比大的特点ꎬ塑化段后设置提高聚合物/气体混合效果的混炼元件ꎮ螺杆上的后止回阀和前止回阀使得混合段保持高压ꎬ防止混合物向进料区和喷嘴膨胀ꎮ对于注气位置偏后的设备ꎬ通过螺杆机械混合时间极短的工艺ꎬ例如Ｅｒｇｏｃｅｌｌ和Ｏｐｔｉｆｏａｍ[１３]ꎬ塑化系统会在螺杆到喷嘴之间专门设置混合室㊁扩散室等来强化气体在聚合物中的扩散和均化ꎮ其中ꎬＯｐｔｉｆｏａｍ采取了高压静态混合室ꎬ使得两相混合更充分ꎮＥｒｇｏｃｅｌｌ则采用动态混合室ꎬ由电机驱动旋转ꎬ连接气体计量模块ꎬ加在标准化的塑化装置前端ꎬ该设计使得注入气体的混合速度独立于螺杆转速ꎬ让塑化过程和两相混合过程分别控制在最优参数下ꎮ２ ３㊀注射装置在微孔发泡技术的注射环节ꎬ压降速率的增加会使得熔体成核速率提高ꎬ泡核均含气量减少ꎮ因此注射时的压降速率是得到均匀尺寸及分布的微孔的关键加工参数ꎮ提高压降速率的方式有提高注射速度㊁缩小喷嘴尺寸和延长喷嘴通道等ꎮ例如ꎬＭｕＣｅｌｌ注塑机喷嘴大小相较等效实心注塑缩小了九成ꎻ微孔发泡注塑机的塑化系统和注塑系统的动力装置也通常是分离的ꎬ分别提供较高的分散混合能力和注射速率ꎮ由于熔体黏度降低ꎬ微孔发泡注射装置的注射压力相比于传统注塑可降低４０％~５０％ꎮ注射喷嘴通常选择封闭式喷嘴以防止气体泄漏和提前发泡ꎮ２ ４㊀模具装置模具系统是塑料发泡成型的场所ꎬ同时具有了监控和调整塑料发泡过程的功能ꎮ为防止充模时期的预发泡ꎬ用于微孔发泡注塑的模具中通常会注入压缩气体ꎮ当塑料熔体被高速注入模腔时ꎬ该部分气体产生反压阻碍压降ꎮ因此微孔发泡的模具系统需具备高效排气进气系统ꎬ以便产生均匀的充模流场ꎮ由于注射速度高ꎬ连接流道和型腔的浇口截面积相对较大ꎮ对于传统注塑过程ꎬ模腔压力已被广泛应用作为监控成型过程的参量ꎮ但微孔发泡注塑中ꎬ在充模即将结束时压力就已经比较低的情况下ꎬ发泡过程的模腔压力很可能无法单独作为有用的反馈量ꎮ针对此ꎬＢｅｒｒｙ等[１３]的研究提出可以通过快速响应热电偶和传统的压力传感器的结合来监控㊁预测微孔发泡成型的效果ꎮ另一方面ꎬ由于聚合物发泡会自主膨胀压实型模腔ꎬ几乎不需要保压的过程ꎬ微孔发泡技术有着更节能省时的优点ꎮ２ ５㊀液压系统液压系统起到支持以上系统实现低注射压力㊁高注射速率的作用ꎬ并且能在螺杆停止转动和注射开始前维持机筒内压力ꎬ固定螺杆和防止预发泡ꎮ液压系统与注塑设备是相对独立的体系ꎬ在这里不做具体展开ꎮ２ ６㊀辅助系统通过微孔发泡注塑制作的产品在表面性能和力学性能可能有缺陷ꎮ针对这个问题ꎬ常采用共注射模塑㊁快速热循环㊁绝缘涂层法㊁气体对压和芯背膨胀法等[１４－１８]加以改善ꎬ注塑机中会相应增加辅助系统ꎮ共注射模塑是传统的改善产品表面的方式ꎬ在微孔发泡中也有运用ꎮ实心－微孔材料共注射成型设备能够解决产品表面缺陷的问题ꎮ它增设了固体表层塑料的注射筒ꎮ在加工时ꎬ先注射实心塑料作为表皮ꎬ然后注射发泡塑料作为制品芯部ꎬ最后以实心材料封口[１４]ꎻ循环加热法能提高模具和聚合物熔体之间的界面温度以保证表面的质量ꎬ同时避免长时间升温４１第４９卷第２期任亦心ꎬ等:微孔发泡注塑成型工艺及其设备的技术进展影响成核发泡ꎬ减少能耗浪费ꎮＣｈｅｎ等[１５]采用电磁感应加热与水冷相结合的方法ꎬ实现了快速的㊁仅限于模具表面的温度控制ꎬ可消除涡流痕迹ꎮ薄膜绝缘涂层法[１６]则是通过在模具的内表面添加不同厚度的聚四氟乙烯隔热薄膜ꎬ将界面温度保持在熔融温度以上ꎻ气体对压法即将模腔内气压升高ꎬ使得聚合物在填充过程中被限制发泡ꎮ一旦模腔被完全填充ꎬ表面层冷却ꎬ再减压发泡[１７]ꎮ该方法还能用来控制核的生长ꎮＭｕＣｅｌｌ的经典设备中应用了气体对压法ꎻ芯背膨胀法[１８]在对压法的基础上发展ꎬ以高注射速度将聚合物注入腔体厚度可变的精密机械ꎬ形成固体外层 皮肤 后ꎬ模具扩张厚度ꎬ压力突然下降诱导零件内部产生泡孔ꎬ逐渐达到更低的密度ꎮ该工艺能使制品减少表面漩涡痕迹ꎬ表层变薄ꎬ制品密度更低ꎮ此外ꎬ由于总厚度的增加ꎬ也改善了包括抗弯刚度在内的部分力学性能ꎮ３㊀展望微孔发泡注塑成型技术和设备在未来会呈现如下发展趋势:１)设备复杂性降低ꎮ许多大型注塑设备企业开始涉足这一市场ꎬ他们迫切需要解决的是如何将微孔发泡技术与客户已有的普通注塑机进行适配ꎬ实现低成本的更新改造ꎮ设备研发整体朝着降低发泡设备复杂性的方向发展ꎮ２)智能化提升ꎮ随着仿真软件和人工智能技术的发展ꎬ更加智能㊁操作友好的控制系统会集成到微孔发泡注塑机中ꎮ能进行状态监测㊁仿真计算㊁智能控制及可视化呈现的辅助模块在未来也适合应用于更为复杂的微孔发泡注塑过程ꎬ在气泡形态稳定性的控制㊁表面缺陷处理上有所突破ꎮ３)关注环保领域ꎮ作为一种绿色塑料加工技术ꎬ微孔发泡还可能进一步与塑料循环利用相结合ꎮ例如对废弃塑料制品粉碎㊁再造粒和再发泡ꎻ或采用三明治结构将回收的废弃塑料发泡作为内芯等ꎮ４)关注功能材料领域ꎮ对于微孔发泡塑料功能的深入研究会让微孔发泡技术潜在的应用场景进一步拓宽ꎬ特别是在对声学㊁热学㊁减震等有要求的特殊场景中ꎮ目前ꎬ几乎所有领先的微孔发泡注塑设备厂商都是国外的企业ꎮ国内微孔发泡领域主要集中在对原料工艺方面的研究ꎬ在设备和产业化方面还处于起步阶段ꎮ为实现国内微孔发泡塑料技术革新ꎬ还需通过产学研结合ꎬ不断优化过程设备ꎬ早日实现我国塑料产业的高端化㊁智能化升级ꎮ参㊀考㊀文㊀献[１]ＫＲＡＭＳＣＨＵＳＴＥＲＡꎬＣＡＶＩＴＴＲꎬＥＲＭＥＲＤꎬｅｔａｌ.Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｓｔｕｄｙｏｆｓｈｒｉｎｋａｇｅａｎｄｗａｒｐａｇｅｂｅｈａｖｉｏｒｆｏｒｍｉｃｒｏｃｅｌｌｕｌａｒａｎｄｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｌｄｉｎｇ[Ｊ].Ｐｏｌ￣ｙｍｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｓｃｉｅｎｃｅꎬ２００５ꎬ４５(１０):１４０８－１４１８.[２]ＺＨＡＯＪＣꎬＺＨＡＯＱＬꎬＷＡＮＧＬꎬｅｔａｌ.ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｈｉｇｈｔｈｅｒｍａｌｉｎｓｕｌａｔｉｏｎａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈＢＰＰｆｏａｍｓｕｓｉｎｇｍｏｌｄ￣ｏｐｅｎｉｎｇｆｏａｍｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｌｄｉｎｇｗｉｔｈｉｎ￣ｓｉｔｕｆｉｂｒｉｌｌａｔｅｄＰＴＦＥｆｉｂｅｒｓ[Ｊ].ＥｕｒｏｐｅａｎＰｏｌｙｍｅｒＪｏｕｒｎａｌꎬ２０１８ꎬ９８:１－１０.[３]ＮＥＹＣＩＹＡＮＩＢꎬＫＡＺＥＭＩＮＡＪＡＦＩＳꎬＧＨＡＳＥＭＩＩ.Ｉｎ￣ｆｌｕｅｎｃｅｏｆｆｏａｍｉｎｇａｎｄｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓｏｎｓｏｕｎｄｔｒａｎｓｍｉｓ￣ｓｉｏｎｌｏｓｓｏｆｗｏｏｄｆｉｂｅｒ￣ｌｏｗｄｅｎｓｉｔｙｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｏｌｙｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０１７ꎬ１３４(２９):４５０９６.[４]李从威ꎬ周南桥ꎬ王全新.微孔发泡注射成型设备及技术研究进展[Ｊ].工程塑料应用ꎬ２００８ꎬ３６(１０):７６－８０.ＬＩＣＷꎬＺＨＯＵＮＱꎬＷＡＮＧＱＸ.Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｍｉ￣ｃｒｏｃｅｌｌｕｌａｒｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｌｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ[Ｊ].ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｌａｓｔｉｃｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎꎬ２００８ꎬ３６(１０):７６－８０. 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[１２]ＷＡＮＧＬꎬＨＩＫＩＭＡＹꎬＯＨＳＨＩＭＡＭꎬｅｔａｌ.Ｄｅｖｅｌｏｐ￣ｍｅｎｔｏｆａｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｆｏａｍｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｌｄｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｏｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｖｏｉｄｆｒａｃｔｉｏｎｐｏｌｙ￣(下转第６７页)５１第４９卷第２期倪金平ꎬ等:阻燃玻璃纤维增强ＰＡ６的紫外光稳定性ＰｌａｓｔｉｃｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎꎬ２０１９ꎬ４７(１１):１４９－１５５. 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[１５]ＣＨＥＮＳＣꎬＬＩＮＹＷꎬＣＨＩＥＮＲＤꎬｅｔａｌ.Ｖａｒｉａｂｌｅｍｏｌｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｔｏｉｍｐｒｏｖｅｓｕｒｆａｃｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｍｉｃｒｏｃｅｌｌｕｌａｒｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｌｄｅｄｐａｒｔｓｕｓｉｎｇｉｎｄｕｃｔｉｏｎｈｅａｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ[Ｊ].ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＰｏｌｙｍｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ:ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＰｏｌｙｍｅｒＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬ２００８ꎬ２７(４):２２４－２３２.[１６]ＬＥＥＪꎬＴＵＲＮＧＬＳ.Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇｓｕｒｆａｃｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｍｉｃｒｏ￣ｃｅｌｌｕｌａｒｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｌｄｅｄｐａｒｔｓｔｈｒｏｕｇｈｍｏｌｄｓｕｒｆａｃｅｔｅｍ￣ｐｅｒａｔｕｒｅｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｉｎｆｉｌｍｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ[Ｊ].Ｐｏｌｙ￣ｍｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｓｃｉｅｎｃｅꎬ２０１０ꎬ５０(７):１２８１－１２８９. 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[２０]ＫＯＮＧＡＳＳＥＲＩＡꎬＳＯＭＰＡＬＬＩＮꎬＭＯＤＡＫＶꎬｅｔａｌ.Ｓｏｌｉｄ￣ｓｔａｔｅｉｏｎｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｙｕｓｉｎｇ２Ｄｈｅｘａｇｏｎａｌｍｅ￣ｓｏｐｈａｓｅｓｉｌｉｃａｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃｐｌａｔｆｏｒｍ:Ａｓｍａｒｔｔｗｏ￣ｉｎ￣ｏｎｅａｐ￣ｐｒｏａｃｈｆｏｒｒａｐｉｄａｎｄｓｅｌｅｃｔｉｖｅｓｅｎｓｉｎｇｏｆＣｄａｎｄＨｇｉｏｎｓ[Ｊ].ＭｉｃｒｏｃｈｉｍｉｃａＡｃｔａꎬ２０２０ꎬ１８７(７):１－１３. [２１]ＭＡＤＨＥＳＡＮＴꎬＭＯＨＡＮＡＪＡ.Ｐｏｒｏｕｓｓｉｌｉｃａａｎｄｐｏｌｙｍｅｒｍｏｎｏｌｉｔｈａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓａｓｓｏｌｉｄ￣ｓｔａｔｅｏｐｔｉｃａｌｃｈｅｍｏｓｅｎｓｏｒｓｆｏｒＨｇｉｏｎｓ[Ｊ].ＡｎａｌｔｉｃａｌａｎｄＢｉｏａｎａｌｙｔｉｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙꎬ２０２０ꎬ４１２:７３５７－７３７０.(本文于２０２０－１０－１９收到)７６。
生物质纤维／塑料复合材料微孔发泡技术的应用和发展现状
生物质纤维／塑料复合材料微孔发泡技术的应用和发展现状作者：黄海兵，张佳彬，吕蕾，等来源：《林业科技》 2015年第3期黄海兵1张佳彬1吕蕾1高鹏1王伟宏2（1.黑龙江省木材科学研究所省木材综合利用重点实验室，哈尔滨150081；2.东北林业大学生物质材料科学与工程教育部重点实验室，黑龙江哈尔滨150040）生物质纤维/塑料微孔发泡复合材料是一种新型复合材料，通过在复合材料内引入大量的微孔进行增韧改性，使材料在密度降低的同时提高部分物理力学性能，如耐冲击性、延展性、抗疲劳性和热稳定性等。
与用纳米粒子等增韧改性技术相比，微孔发泡的制备工艺简单、成本低廉；用纳米粒子等增韧，粒子分散困难，需加入专门的助剂处理纳米粒子等，增加了加工工艺环节和复合材料的密度。
微孔发泡技术不仅改善了生物质纤维/塑料复合材料的性能，而且可以减少材料消耗，降低了生产成本。
生物质纤维/塑料复合材料发泡制品不但兼有木材和塑料的双重特性，而且由于制品中存在良好的泡孔结构，可有效克服未发泡生物质纤维/塑料复合材料易虫蛀、易生真菌、抗强酸强碱性差、阻燃效果差、易吸收水分、易变形等缺点。
1几种微孔发泡成型技术1.1微孔发泡注射成型技术将聚合物、木粉等与各种助剂（含化学发泡剂）混合均匀后加入注射机的塑化料筒，经加热塑化并进一步混合均匀。
塑料熔体进入模腔后因突然降压使熔体中形成大量过饱和气体离析出来，形成大量气泡。
泡体在模腔中膨胀并冷却定型，最后打开模腔即可取出发泡制品。
以气室发泡法而著称的微孔发泡注射成型方法，技术上是利用气体超临界液态在整个聚合体中产生分布均一和尺寸统一的微小的气孔（根据聚合体不同的材质及应用，其尺寸通常为5 ~100 μm）发泡注射成型。
合理利用微孔注射成型技术，可以扩大产品结构形式，提高生产效率，降低生产成本；同时使塑料在国计民生中的应用范围更加广泛。
1.2微孔发泡挤出成型技术聚合物粒料或粉料从料斗口进入塑料挤出机，CO2或N2从塑料挤出机熔融段中部注入，形成较大的初始气泡；经过螺杆的高速混合、剪切后，初始气泡分裂为很多小气泡，加快了气体扩散进入聚合物熔体的速度。
微发泡注塑成型技术(下)
四．技术特点及优势微发泡成型主要是靠气泡的成长来填充产品，是在较低而平均的压力下进行的，不像传统注塑成型要靠机台的不断保压。
所以产品的内应力大大减小，不同位置的收缩也变得非常平均。
1．降低成本微发泡成型具有很多的特点：树脂黏度降低令流体的流动性更高，可以降低熔体的温度，模温和注射压力，使塑件稳定，成型视窗变大。
微发泡工艺通过下列途径降低了生产的成本：1)提高了注塑工艺水平，减少了注塑和装配的不良率；2)因尺寸更稳定，可减少模具尺寸反复修改，从而降低模具设计和制造成本；3)降低锁模力40~80%，减少毛边，降低能耗，延长了模具寿命。
可以考虑使用更低吨位的注塑机，或使用多模腔；4)注塑周期缩短20-30%，增加生产效率，降低能耗，从而降低运营成本；5)一般减少材料用量8~15%，更可以设计具有薄壁结构的制品来更加降低制品的材料成本。
等等。
2．微发泡解决问题微发泡技术能解决以下传统注塑常见的问题：部件收缩不均导致尺寸不稳定和内应力问题、缩水痕、平直度不好、同心度或圆度不够、动平衡性不高、难填充等等，采用微发泡注塑技术则可以提高部件质量，下面应用实例：传统注塑解决部件翘曲通常会靠延长注塑和保压时间来达到，这样大大降低了生产效率。
微发泡使部件不仅在生产时非常平整，而且在热处理后也能保持。
许多应用表现出了这一优点，比如高精度托盘,打印机过纸架等，例如导纸板在不改动模具的情况下把偏差从0.807mm降低到0.429mm.,提高了47%。
因为射胶压力和熔胶温度较低，微发泡被广泛应用到了模内装饰（IMD）的产品上，有效地解决了传统注塑易出现的“冲膜”和“渗边“的现象，同时也解决了缩水问题，提高了尺寸的稳定性和平直度的问题，从而大大减少了不良率，锁模力从250吨降到了75吨.由于均匀的收缩令产品的尺寸异常稳定。
在模具开发的前阶段, 尺寸的稳定和一致性减少了模具的设计和制作的反复修改。
在生产中Cp和Cpk值非常好，大大减少了不良率。
微孔注塑成型技术
微孔注塑成型技术1.定义：利用注塑成型生产有气孔注塑件的成型工艺；它分为化学发泡和物理发泡注塑。
化学发泡注塑是将化学发泡剂加入到塑料粒子中；物理发泡注塑是将液氮、液态二氧化碳溶入熔融塑料中。
2.常用化学发泡剂：AC，短时间能分解完毕，分解放热，放出氮气，发气量190～260ML/G，使熔体粘度波动，为了适用多种注塑塑料一般需要添加：热稳定剂、发泡促进剂、发泡调节剂。
3.物理发泡注塑：将溶有氮气或二氧化碳的均相塑料熔体通过专门的注塑装置注射入模具中。
4.如何得到溶有氮气或二氧化碳的均相塑料熔体？是将超临界状态的氮气或二氧化碳注入塑料熔体中；超临界流体（SCF）—就是温度和压力都在临界温度和临界压力之上的流体。
5.物理发泡注塑与普通注塑设备方面的不同点：截流式喷嘴、专门的螺杆/料筒、专门的微孔成型控制系统、SCF输送系统。
6.为什么溶有氮气或二氧化碳的熔体注塑后能得到有微孔结构的产品？注塑机料筒内聚合物熔体压力很高，进入模腔时压力突然降低很多，这时发生热力学不稳定变化，溶入塑料熔体的氮气或二氧化碳开始和塑料分离产生气核，一旦成核作用完成，泡孔就开始长大。
当熔体已建立起足够的刚性承受泡孔中的气体压力，泡孔不再持续长大。
于是在注塑件中形成微孔结构。
7.理论计算公式：SCF用量＝SCF流率*阀门打开时间*27.8/总注射量。
SCF流率单位是KG/H;阀门打开时间单位是S;总注射量是G.1）内泡：将气泡切开如果气泡中表面光滑、壁厚，就是内泡。
原因是SCF 没有溶于单相熔体而被注入注塑件；另一个原因是SCF用量低，泡孔大。
针对前一个原因需要降低SCF用量、提高背压MPP、提高熔体温度。
2）表面气泡：原因是物料通过浇口时剪切过高，需要降低注射速度。
3）爆裂：爆裂从外表看与内泡一样，但是延长冷却时间，爆裂会减少，而内泡则不会发生什么变化。
产生爆裂是注塑件局部物料不够硬，不能承受泡孔内残存的气体压力。
微发泡注塑成型技术
MuCell微发泡注塑成型技术MuCell微发泡注塑成型技术的使用日趋普及，其制品主要集中在品质要求较高、材料较贵的产品上。
近年来，选用微发泡注塑成型技术的中国企业数目快速增长，其应用领域也正在扩大。
MuCell的发展概况及原理目前，MuCell微发泡技术已成为一种非常成熟的注塑成型革新技术，在全世界被广泛使用。
其使用先从美国、欧洲开始，再延伸到日本及东南亚等地区；尽管在中国刚刚起步，但经过一年多的发展用户正迅速增长。
该技术的专利持有者Trexel在中国已建立了完善的技术支援服务体系和备件库。
经过多年来全球不同用户在商业设备、汽车部件、电子电器等各种产品中大批量生产使用，很多全球著名的OEM厂商已指定在他们的产品上应用MuCell。
同时Trexel也和全世界许多著名的注塑机品牌建立了紧密的合作关系，如Nissei、Arburg、Engel、Milacron、Husky、Krauss Maffei、Sumitomo、Demag、JSW、Toshiba等。
微发泡成型过程可分成三个阶段：首先是将超临界流体（二氧化碳或氮气）溶解到热融胶中形成单相溶体并保持在高压力下；然后，通过开关式射嘴射入温度和压力较低的模具型腔，由于温度和压力降低引发分子的不稳定性从而在制品中形成大量的气泡核，最后这些气泡核逐渐长大生成微小的孔洞。
我们从制品截面可以明显看到表层还是未发泡的实体层，这是由于在填充过程中模具温度较低，表面的树脂冷却迅速，细胞核没有成长的时间所以还未发泡。
基本原理使用MuCell必须在注塑机上装上特别的螺杆和机筒：1. 螺杆具有特殊的螺纹设计——超临界流体被射入搅拌区后需要特别的螺纹来切碎超临界流体使之与热熔胶充分溶解从而形成单相融体。
2. 单相融体必须保持在一定的高压下才不会离析，Trexel的机筒有单向止逆阀和开关式射嘴设计从而在机筒前端的射出段形成一个密闭高压的区间。
当注射时，开关式射嘴打开，单相融体瞬间注入模具型腔开始发泡。
微发泡注塑成型
微发泡注塑成型工艺目录编辑本段简介微发泡注塑成型工艺，是一种革新的精密注塑技术，微发泡注塑成型工艺突破了传统注塑的诸多局限，可显著减轻制件的重量、缩短成型周期，并极大地改善了制件的翘曲变形和尺寸稳定性。
在生产高质量要求的精密制品上，微发泡注塑成型工艺具有很大的优势。
在注塑成型领域中，Trexel公司的MuCell微发泡成型工艺表现得尤为突出，也是精密成型技术中发展最快、应用最广泛的成型技术之一。
[1]编辑本段技术需求原材料价格不断飙升，对制造相对低廉的亚洲市场带来了巨大的冲击，很多加工商已经开始意识到，即使在中国也不再是廉价制品的产地。
但是另一方面，为了占据有利市场先机，越南、印尼和其他一些国家的供应商却又不得不通过削减价格的方式适应消费者的需求。
然而，随着产品越来越复杂，制件的公差要求和表面外观质量要求也越来越高，采用传统的注塑加工技术生产这些制件，往往会出现多种质量问题，如制品存在较大的内应力、由于收缩不均而导致产品变形等，达不到要求的品质或成本要求。
可以说，塑料加工商遇到了前所未有的挑战，他们迫切需要寻求新的加工技术来改变现在的困境。
精密注塑成型技术越来越受到人们的关注。
微发泡注塑成型工艺，这种技术可以将制件的生产尺寸精度控制在0.01～0.001mm之间，有时甚至能够达到0.001mm以下。
与传统的注塑工艺相比，由该技术生产的制件具有良好的力学性能以及尺寸稳定性，而且制件的尺寸精度和重复精度高，公差范围小。
由于其自身的多种性能优势，加上塑料加工领域的“突变”，为该技术提供了广阔的发展空间。
在对制品规格要求很高的医疗和电子电器领域，精密注塑成型已经发展成为一种非常成熟和完善的注塑工艺。
随着汽车市场的异军突起，司机们在寻找油耗更小的汽车的同时，也更需要配置高精度的汽车配件和修饰件，而这些精密部件的生产同样离不开精密注塑成型工艺。
[2]编辑本段原理图1 MuCell微发泡注塑成型的工艺过程[3]MuCell微发泡成型工艺主要靠气孔的膨胀来填充制品，并在较低且平均的压力下完成制件的成型。
微发泡木塑复合材料及其成型技术
微发泡木塑复合材料及其成型技术一、背景及意义木塑复合材料（WPC）是将有机纤维素填料如木材、糠壳、竹屑、豆类、亚麻、稻杆、玉米淀粉和坚果硬壳等以粉状、纤维状和刨花等形态作为增强物或填料加入到热塑性或热固性塑料中进行复合得到的新型功能材料。
早在１９０７年，ＬｅｏＨＢｅｎｄ博士就利用热固性酚醛树脂与木粉复合制得了木塑复合材料［1］。
与现有大多数无机填料如碳酸钙和玻纤等相比：纤维素填料具有原料易得、成本低、密度小、对设备磨损小、无污染和可降解等优点。
其中，尤以木质填料研究和应用最为广泛。
木塑制品兼有木材和塑料的双重特性：即力学性好、不怕虫蛀、不生霉菌、不吸收水分、阻燃、绝缘、使用寿命长且可重复利用等，可以作为装饰性材料应用。
此外，木塑复合材料在减少环境污染和保护森林资源等方面也有积极的社会效应和生态效应。
如今，木塑复合材料已大量用于家具、风景园林材料、栅栏、窗框和汽车内饰件等领域［2］。
尽管木塑复合材料具有上述优点，但相对未填充塑料来说，其韧性、冲击强度和弯曲强度等力学性能仍将会有所降低。
而相对纯的天然木材来说，密度又通常是木材的好几倍。
因而不能作为较好的木材替代品，因此其应用领域受到了一些限制。
为了克服分别相对于纯塑料和纯木材所呈现出来的不足，扩大木塑材料的应用范围，人们不懈地进行了大量的研究。
最后人们从微孔发泡塑料的性能中受到启发。
因为微孔发泡塑料相对未发泡塑料有更高的冲击强度、韧性和疲劳寿命，因此木塑材料若经过微孔发泡，其机械性能就会提高，上述性能不足的问题就迎刃而解了［3］。
木塑复合发泡材料，就是将塑料、木粉、矿物填料、助剂、改性剂和发泡剂等原料按质量比混合，经塑料成型设备加热熔融成为一种带连续均匀分布发泡微孔的复合材料。
制品密度接近于木材，而机械强度远高于木材，由于树脂用量削减一半，因而产品成本较低；此外，发泡还能赋予产品更精确的外观尺寸［4］，比非发泡复合物更具木质感，并便于安装。
因为木粉等纤维素的吸水性强和极性高，而塑料具有疏水性，所以两者之间的相容性较差。
微发泡聚合物成型的技术简析
微发泡聚合物成型的技术简析微发泡聚合物材料是指以聚合物材料为基体，其中含有泡孔尺寸从小于一微米到几十微米的多孔聚合物材料。
常规的物理或化学发泡法制备的泡沫塑料由于其孔径较大，通常不属于这一范畴，与一般泡沫塑料毫米级的泡孔相比，微发泡聚合物的泡孔要小得多，而泡孔密度要大得多，因而称为微发泡聚合物。
发展概述上世纪80年代初，美国麻省理工学院（MIT）首先提出微发泡塑料的概念并发展了相应的成型技术。
提出该概念是希看在聚合物基体中引进大量比聚合物原已存在的缺陷标准更小的空隙，从而在减少材料用量的同时进步其刚性，并避免对强度等性能造成明显的影响。
这种工艺制备的微发泡材料孔径一般小于10微米，尤其突出的是泡孔密度非常高，达到109-1015个/cm3。
微发泡成型过程可分成三个阶段，首先是将超临界流体（主要是二氧化碳和氮气溶解到聚合物中，并形成聚合物/气体的单相溶液；然后，通过温度或压力等条件引发体系的热力学不稳定性，使得气体在溶液中的溶解度下降；由于气体平衡浓度的降低，从而在聚合物基体中形成大量的气泡核，然后逐渐长大天生微小的孔洞。
很多人以为超临界流体应用于聚合物加工只是处于实验室的研究，实际上，这种方法的贸易应用早就开始了。
20世纪50年代始，超临界乙烯就已用于大规模制造低密度聚乙烯。
进进21世纪，Trexel公司与MIT合作，首先利用这种技术实现了微发泡注塑的贸易化应用。
据报道，Reedy国际公司也开发了类似的挤出微发泡装置。
关于聚合物微发泡成型技术已有大量的文献报道，研究以无定型和半结晶型聚合物微发泡材料的成型过程为主如聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET 和聚?（Polysulfone）等。
加工技术方面的研究主要涉及微发泡挤出、微发泡注塑、微发泡吹塑及旋转模塑等。
从事微发泡技术研究并取得较显着研究成果的单位主要有美国的麻省理工学院、威斯康辛—迈迪逊大学、佐治亚理工大学、加拿大的多伦多大学、德国的GKSS研究中心、荷兰的特文特大学等。
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微孔发泡成型技术
微孔发泡成型技术是一种新型的发泡成型技术，在材料科学和工程领域得到广泛应用。
该技术利用发泡剂在高温高压条件下在材料中形成微小孔洞，从而改善材料的物理和化学性质。
它与传统发泡技术相比，具有更高的发泡效率、更小的孔径和更均匀的孔洞分布等优点。
微孔发泡成型技术适用于各种材料，如塑料、橡胶、金属、纤维等，可以制造出具有优异性能的高品质产品，如隔热材料、吸音材料、过滤器材料等。
该技术在环保、能源、汽车、建筑等领域具有广阔的应用前景。
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