随着塑胶注塑成型设备已臻成熟，唯有不断优化制程才能延续市场竞争力。微发泡注塑成型工艺(MuCell)可被用以降低塑件重量、缩短成型周期、提升耐冲击强度，或延长产品寿命等，富强鑫(FCS)为您解析MuCell日益受到重视的要因及相关应用，替汽机车部件、家用五金、包装容器等不同产品特性打造最佳成型方案。

→点我探索：微发泡成型的应用优势

面临居高不下的碳排放量，美国推行节能减碳政策，允诺2025年将减少26~28%，汽车产业首当其冲，需对产品实行轻量化。微孔发泡(MuCell)制程技术，在不失原有物性下有效降低重量，并提高冲击性、降低翘曲与提升尺寸安定性。 FCS于五年前已成功导入此制程技术，先后于LM(二板机)、HT(曲肘机)、FA(高效节能机)、CT-e(全电机)、FB(双色机)等不同机种进行整合验证，成功销售十余套并持续协助客户开发测试其MuCell新制程应用。

Mucell注塑成型原理
MuCell注塑成型是将气体(N2或CO2)加压至超临界状态(图1)后注入料管熔胶中，透过螺杆将两者混练成单相流体。超临界流体在注塑过程中因瞬间压降造成热力学不平衡，使得流体进入模穴后气体得以从熔胶当中扩散成核，并长成均匀微细气泡(图2)。含有微细气泡的熔胶经模具冷却固化得到如蜂巢般的内部构造成品。

MuCell注塑成型制程设备

图3-MuCell注塑成型制程设备

MuCell注塑成型制程采用特殊螺杆设计，搭配气体注入设备达到此制程功能，相关零件说明如下：
1. 止逆射嘴：加料过程射嘴关闭使料管维持压力，避免发泡产生。
2. MuCell螺杆：特殊设计使熔胶与超临界流体均匀混合成单相溶液。
3. 熔体压力感测器：监控料管内熔胶压力，提供背压调整依据。
4. 气体注入设备与接头：将氮气增压直至超临界状态，再注入以使与熔胶混合。

制程与应用优势
1. 降低注塑压力与锁模力：提高塑料流动性，进而减少注塑压力与降低锁模力(图4)。
2. 减少塑件重量：塑件透过发泡结构达到减重效果。
3. 降低生产能耗：当注塑压力与锁模力降低，可减少驱动单元负荷，且塑料用量降低亦可节省储料与加热消耗功率，有效降低整体生产耗能。
4. 缩短成型周期：MuCell注塑成型可免去保压时间，且因塑料量减少，加工热量大幅降低，从而缩短冷却时间与成型周期(图5)。

图4-注塑压力降低

图5-成型周期缩短

除了减重，MuCell制程另一重要效益是改善产品因先天不利条件所致的成型不良问题，如克服长型产品翘曲，或防止厚件产品缩水等。除了汽机车配件业外，MuCell于其他产业也有丰富运用案例，如食品容器业(图6)，减重即非关键因素，此产业运用MuCell可有效阻隔内容物与空气之接触达到保温保冷效果。

图6-MuCell® + PET
图片来源: Trexel Inc. ( https://trexel.com/ )

MuCell注塑成型关键制程参数
MuCell注塑成型关键制程参数有注塑速度、注塑压力、料管温度、模具温度及进气量等。
1. 注塑速度：射速越慢，先充填的塑料发泡时间相对长，导致气泡孔径先后大小不均。且射速慢，塑料固化增加流动阻力，发泡状态相对较差。因此射速越快可提高发泡密度且缩小气泡孔径，泡孔分布相对较均匀。
2. 熔胶温度：越高则气体溶解度与扩散系数提高，有效降低黏度并提高混练度，搭配高射速可提升发泡密度与均匀气孔分布。
3. 模具温度：模温增高有助提升发泡密度并改善表面品质(MuCell制程表面会产生气痕)。但因冷却时间较长，气孔相对有较多时间成长变大。
4. 进气量：提升即提高超临界流体比例，当临界流体增加时有助提升气泡密度，产生较多气泡核，缩小气泡尺寸。

物理发泡(MuCell) VS.化学发泡
MuCell注塑成型制程属于物理发泡，优点除了机械强度较佳外，发泡的密度与孔隙较化学发泡控制容易，且属于无毒制程，可为环保尽一份心力。

	化学发泡	物理发泡(MuCell)
机械强度	不稳定	极佳
发泡空隙与大小	不好控制	可调整
发泡密度	不好控制	可控制
发泡剂使用范围	受高温塑胶材料限制	适用于多种材料
发泡使用元素	有毒化学元素	大自然气体-氮气