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射出機(jī)的射出壓力是克服熔膠流動(dòng)阻力的驅(qū)動(dòng)力。射出壓力推動(dòng)熔膠進(jìn)入模穴以進(jìn)行充填和保壓,熔膠從高壓區(qū)流向低壓區(qū),就如同水從高處往低處流動(dòng)。在射出階段,于噴嘴蓄積高壓力以克服聚合物熔膠的流動(dòng)阻力,壓力沿著流動(dòng)長(zhǎng)度向聚合物熔膠波前逐漸降低。假如模穴有良好的排氣,則終會(huì)在熔膠波前處達(dá)到大氣壓力。壓力分布如圖4-6所示。
模穴入口的壓力愈高,導(dǎo)致愈高的壓力梯度(單位流動(dòng)長(zhǎng)度之壓力降)。熔膠流動(dòng)長(zhǎng)度加長(zhǎng),就必須提高入口壓力以產(chǎn)生相同的壓力梯度,以維持聚合物熔膠速度,如圖4-7所示
根據(jù)古典流體力學(xué)的簡(jiǎn)化理論,充填熔膠輸送系統(tǒng)(豎澆道、流道和澆口)和模穴所需的射出壓力與使用材料、設(shè)計(jì)、制程參數(shù)等有關(guān)系。圖4-8顯示射出壓力與各參數(shù)的函數(shù)關(guān)系。使用P表示射出壓力,n 表示材料常數(shù),大多數(shù)聚合物的n值介于0.15~0.36 之間,0.3是一個(gè)適當(dāng)?shù)慕浦?,則熔膠流動(dòng)在豎澆道、流道和圓柱形澆口等圓形管道內(nèi)所需的射出壓力為:
熔膠流動(dòng)在薄殼模穴之帶狀管道內(nèi)所需的射出壓力為:
熔膠的流動(dòng)速度與流動(dòng)指數(shù)(Melt Index, MI) 有關(guān),流動(dòng)指數(shù)也稱為流導(dǎo)flow conductance),流動(dòng)指數(shù)是熔膠流動(dòng)難易的指標(biāo)。實(shí)際上,流動(dòng)指數(shù)是塑件幾何形狀(例如壁厚,表面特征)及熔膠黏度的函數(shù)。流動(dòng)指數(shù)隨著肉厚增加而降低,但是隨著熔膠黏度增加而降低,參閱圖4-9。
射出成形時(shí),在特定的成形條件及塑件肉厚下,熔膠可以流動(dòng)的長(zhǎng)度將根據(jù)材料的熱卡性質(zhì)與剪切性質(zhì)而決定,此性質(zhì)可以表示為熔膠流動(dòng)長(zhǎng)度
將射出成形充填模穴的射出壓力相對(duì)于充填時(shí)間畫(huà)圖,通??梢垣@得U形曲線,如圖4-11,其低射出壓力發(fā)生在曲線的中段時(shí)間。要采用更短的充填時(shí)間,則需要高熔膠速度和高射出壓力來(lái)充填模穴。要采用較長(zhǎng)的充填時(shí)間,可以提供塑料較長(zhǎng)的冷卻時(shí)間,導(dǎo)致熔膠黏度提高,也需要較高的射出壓力來(lái)充填模穴。射出壓力相對(duì)于充填時(shí)間的曲線形狀與所使用材料、模穴幾何形狀和模具設(shè)計(jì)有很大的關(guān)系
后必須指出,因?yàn)槿勰z速度(或剪變率)、熔膠黏度與熔膠溫度之間交互作用,有時(shí)候使得充填模穴的動(dòng)力學(xué)變得非常復(fù)雜。注意,熔膠黏度隨著剪變率上升及溫度上升而降低。高熔膠速度造成的高剪變率及高剪切熱可能會(huì)使黏度降低,結(jié)果使流動(dòng)速度更加快,更提高了剪變率和熔膠溫度。所以對(duì)于剪變效應(yīng)很敏感的材料本質(zhì)上具有不穩(wěn)定性。
主要產(chǎn)品:管材模具