روش نوين كاهش چگالي وزني فوم هاي ساختاري ترموپلاستيك با توجه به طراحي قالب در فرآيند قالبگيري تزريق

A new method to reduce weight density by considering the mold design in injection molding process of thermoplastic structural foam

اين مقاله به مطالعه تجربي اثر پارامترهاي فرآيندي و طراحي قالب بر انبساط فوم توليد شده به روش قالبگيري تزريقي مي پردازد. يكي از چالش‌هاي اساسي در فرآيند تزريق فوم محدويت انبساط بوده كه پارامترهاي مختلفي بر آن اثرگذار است. ايده روش نوين ارايه شده، از روش‌هاي قالبگيري باز، فشار معكوس و تزريق به كمك سيال گرفته شده است. از ماده پلي استايرين به عنوان ماده پليمري و از نيتروژن به-عنوان عامل فوم زايي فيزيكي استفاده شده است. تغيير در طراحي قالب شامل تعبيه يك حفره اضافي و يك دريچه ثانويه بوده كه بين حفره اصلي و حفره اضافه قرار مي گيرد. پارامترهاي مورد مطالعه شامل ضخامت قطعه و اندازه پهناي دريچه ثانويه بوده كه براي انجام آزمايش از روش فاكتوريال كامل استفاده شد. نتايج آزمايش نشان داد كه حفره اضافه مواد و پهناي دريچه اثر قابل توجهي بر انبساط و كاهش چگالي نسبي دارد. همچنين مشخص شد كه مهم ترين پارامتر موثر بر انبساط و كاهش چگالي نسبي ضخامت قطعه است.

This paper presents an experimental study on the mold design and the effect of processing parameters on the expansion of foam injection molded parts. Limitation in foam expansion is a primary challenge in foam injection molding process. In this study a novel approach in mold design is introduced to take advantages of concepts such as counter-pressure and mold opening to further extend the expansion range. Polystyrene and Nitrogen (N2) as an amorphous thermoplastic and the physical blowing agent (PBA), was used in the experiments respectively. A modular sheet mold with a rectangular cavity and a fan gate was designed and manufactured. The mold includes a main cavity, the thickness of which could be varied, connected to an overflow channel via a secondary gate, the size of which was also varied in this research. The investigated parameters were part thickness, secondary gate width. Full factorial test experiments were carried out in this research work. The results indicated the high effectiveness of the proposed approach in further reducing the foamed part weight. For the parts with a larger thickness, a noticeable decrease in bulk density and an increase in cell population density along with an improvement in cellular structure uniformity were observed.