超臨界CO2流體在發泡注塑注氣系統中研究

　　超臨界CO2流體在發泡注塑注氣系統中研究
　　超臨界流體（Supercritical Fluid）是一種同時處于臨界壓力(Pc)及臨界溫度(Tc)以上的特殊流體，具有異于氣體或液體狀態下的*性能。利用超臨界流體，特別是超臨界狀態下的惰性氣體，作為物理發泡劑應用于發泡注塑成型工藝中，可以生產出泡孔微小致密且部分力學性能得到提高的微孔塑料，同時達到節能降耗的效果。
　　微孔塑料注塑成型過程中將作為發泡劑的超臨界流體通過注氣系統的控制和質量計量引入機筒中的熔融高聚物中，并與之形成均一單相溶液，之后產生瞬時壓降形成泡核，泡孔長大并 終冷卻定型。該成型過程中，超臨界流體發泡劑注入質量及注入方式等因素對 終制品性能有著關鍵性的影響。
　　本課題的目的在于根據微發泡注塑成型技術對超臨界流體注氣系統的特殊要求及高壓狀態下超臨界流體的特點，設計出適于進行微孔發泡注塑成型的超臨界流體注氣系統。
　　本文先是通過分析現有發泡劑注氣系統并根據微發泡注塑成型過程對超臨界流體發泡劑注入系統的要求，設計了超臨界流體發泡注塑注氣系統在兩種不同注氣方式下的總體方案，分別為脈沖式分段注入方式和限流式周期性連續注入方式。其次，選用S7-200系列PLC作為系統控制核心，并增加模擬量輸入輸出擴展模塊EM235等用于成型過程中的模擬量數據的采集及處理，完成了兩套注氣系統的硬件設計以及相應控制程序的編寫。選用西門子Smart700觸摸屏作為人機交互平臺，并根據系統控制需求對其進行了界面編程組態。
　　在搭建限流式周期性連續注入系統平臺進行實驗之前，還對該注入方式中的關鍵部件——流量限制元件，進行了軟件模擬及實驗驗證，設計出了滿足系統要求的限流元件，并總結出了適于本研究條件下的計算限流元件質量流率的經驗公式。 后，對發泡劑注入工藝進行了研究，并對所設計兩套注氣系統的注氣穩定性及制品減重穩定性等進行了實驗研究和分析對比。