但是,必須注意提高注射速度對結構發泡制品的表面質量所產生的影響。不適宜的高速注射會導致熔體與型腔壁之間產生強剪切作用,使含有氣泡的熔體在模具表面上滑動產生粗糙的表面,考慮到這種情況,物料要進行較慢的充模,充模時間為10~20s。
(2)注射壓力 在型腔澆口處使聚合物熔體壓力突然降低人利于氣泡的形成和增長,然而這又會使流道內的熔體形成氣泡的可能性減小。研究發現,使用較高的注射壓力得到的氣泡不大,但卻很均勻。這是因為:[敏感詞],注射壓力高時,帶有應力的熔體經過流道向前流動時,氣泡形成量多,然后在型腔內熔體應力開始松弛,氣泡逸出。反之,在低壓注射時熔體從澆口射出之前,在流道里就有氣泡形成,充模后在型腔中形成的氣泡會繼續增長。與高壓注射相比,低壓注射會形成較大的氣泡,然而氣泡分布的均勻性比高壓注射差,第二,高壓注射所需的充模時間比低壓注射所需的充模時間短。這意味著從充模開始,氣泡增長的時間短,所以高壓注射時形成的氣泡要比低壓注射時少,氣泡較小,而它的分布卻更均勻。第三,在高壓注射時,為了松弛型腔內熔體的應力,所需的時間要比低壓注射的長。注射壓力越高,儲存在黏彈性聚合物熔體中的能量越多,越影響氣泡的增長速率。
(3)熔體溫度 熔體溫度是控制氣泡增長的重要工藝因素。充模時,熔體溫度對氣泡動力學起著重要作用。實驗證明,熔體溫度低時(180℃)不發生噴射現象,而溫度高時(200℃)卻發生噴射,這主要是由于粘度的作用。同時,溫度低的熔體在離開澆口處的膨脹要比溫度高的大,這是由于粘彈性增加的緣故。當結構發泡熔體在噴射流動時,會產生一種特殊的現象,即射流末端在碰到對面的型腔壁之前,噴射流變成 輻射狀的熔體流動。這是由于氣體膨脹得很快,一部分熔 體從噴射的熔體中流出來,立即膨脹而形成的輻射狀。在注射中,應盡量避免這種噴射流動。
在其他條件相同的情況下,熔體溫度對氣泡的形成起到重要影響:[敏感詞],熔體溫度低會使熔體應力松弛較慢,使氣體從熔體流中釋放得較慢,形成的氣泡較少;第二,熔體溫度低,粘度高,使氣體在熔體中擴散系數降低。
(4)模具溫度 在其他條件相同的情況下,熔體的等溫充模和不等溫充模對氣泡形成的數量有很大的影響,不等溫充模所形成的氣泡數量比等溫充模要少。因為氣泡在冷型腔內所形成的氣泡數量比在熱型腔內少得多。當熔體被注射到冷型腔后,在型腔的中心部位生成的氣泡多,而接近型腔壁處的氣泡卻很少。這是由于熔體和冷壁接觸后,粘度迅速增加,抑制了氣泡的形成,而在遠離型腔壁的芯部卻是相反的情況,那里的氣泡容易形成和增長。所以模具溫度將影響到泡孔尺寸的大小及其分布,在實踐中,常采用加熱模具并用溫控的辦法來控制氣泡的大小及其分布。此外,氣泡還受發泡劑濃度、熔體粘度以及擴散系數的影響。
(5)保壓狀態 當型腔被熔體膨脹充滿后,可以近似地認為進入等溫保壓狀態。在此狀態下聚合物熔體中的氣泡要不斷地發生癟泡現。降低型腔壓力會促進氣泡的增長,但如果保壓壓力過高,保壓時間長,型腔會補注更多的熔體而引起更多的癟泡。由于氣泡周圍的應力是不對稱的,所以癟泡時氣泡的形狀也是不對稱的。實驗表明:增加保壓壓力或延長保壓時間會減小癟泡半徑。
(6)冷卻時間 由于結構發泡制品的外層是密度較高的結皮層,芯部是泡孔層,所以具有較低的熱傳導性。當接觸模具的外層已得到很快的冷卻凝固時,在制品內部發泡壓力卻仍起作用,使制品繼續膨脹,壁越厚這種現象越嚴重。因此結構發泡需較長的冷卻時間,降低了生產效率。壁厚對于結構泡沫塑料制品冷卻時間的影響見表6-12。
表6-12 結構泡沫塑料注射制品的冷卻時間
制品厚度/mm |
冷卻時間/℃ |
||
HDPE |
HIPS |
PP |
|
6 9 12 |
105~135 165~195 225~275 |
90~105 120~150 180~210 |
70~100 110~145 160~200 |