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塑料注射过程中的泡沫成型

来源:无锡市达塑凯新材料
泡沫成型模拟获得很好的气泡收缩预测
微孔泡沫成型模拟改进了对薄截面、回芯工艺中的泡孔尺寸和分布的预测
 
例如,在具有薄截面的零件中,熔体压力可能会保持很高——甚至高于保压压力——从而压缩气泡,甚至导致一些气泡重新溶解到熔体中并消失。
并且在退芯过程中,初始注射(预发泡)时会释放气泡,然后施加保压压力,导致气泡收缩并重新溶解在熔体中,然后再次成核并长大(二次发泡)压力被释放。
在这些情况下,据报道,Han 和 Yoo 模型无法准确预测压力下的气泡收缩以及泡孔尺寸和结构。
新的改良 Han and Yoo 模型可以很好地预测薄截面泡沫成型中的气泡尺寸
因此,Moldex3D(Coretech System Co.)与一所日本大学合作开发了一个修改后的Han and Yoo模型,该模型现已添加到Moldex3D 2021仿真软件包中。
据说实验结果与此更新模型对薄截面或岩心回程过程中压力下气泡收缩的预测很匹配。
根据 Moldex3D 的说法,一开始的 Han and Yoo 模型往往低估了压力仍然很高的薄截面中气泡的消失。
更重要的是,将修改后的模型应用于芯部回缩过程可以预测在芯部缩回之前将所有预发泡气泡重新溶解回熔体所需的保压时间。
 
1.泡沫的气泡核形成阶段:合成树脂加入化学发泡剂或气体,当加温或降压时,就会生出气体而形成泡沫,当气体在熔体或溶液中超过其饱和限度而形成过饱和溶液时,
气体就会从熔体中逸出而形成气泡。在一定的温度和压力下,溶解度系数的减小将引起溶解的气体浓度下降,放出的过量气体形成气泡。   
 
2.泡沫的气泡核增长:在发泡过程中,泡孔增长速率是由泡孔内部压力的增长速率和泡孔率的变形能力决定的。
在气泡形成之后,由于气泡内气体的压力与半径成反比,气泡越小,内部的压力越高,并通过成核作用增加了气泡的数量,加上气泡的膨胀扩大了泡沫的增长。
促进泡沫增长的因素主要是溶解气体的增加、温度的升高、气体的膨胀和气泡的合并。
 
3.泡沫的稳定固化:如果泡孔增长过程在某一阶段未被中断的话,一些泡孔可以增长到很大,使形成泡孔壁的材料达到材料达到破裂,泡孔会相互串联,
使整泡沫结构瘪塌,或会出现所有的气体从泡孔中缓慢地扩散到大气中的现象,泡沫中气体的压力逐渐地衰减,那么泡孔会渐渐地变小并消失。
    因此,在泡沫形成中控制孔的增长率和稳定是重要的。这可以通过使聚合物母体发生突然固化或使母体变形性逐渐的下降来完成。
许多稳定泡沫的方法,可下降其表面张力,减少气体扩散作用,使泡沫稳定。比如,在发泡过程中,通过对物料的冷却或树脂的交联都能提高塑料液体的粘度,达到稳定泡沫的目的。
   根据加热方式或加热介质的不同,泡沫塑料的发泡成型可以分为:高频加热成型,热水成型,蒸缸发泡成型和压机发泡成型。因高频加热成本高,生产中未大量应用。
热水成型也有很多的缺点,如不能制造壁厚大于50mm的泡沫模样,芯部易出现珠粒粘合不良等缺陷,同时能耗较高。目前也已经逐步淘汰。
 
    压机气室发泡成型是将预发泡珠粒填满带有气室的发泡模具内,该模具分别安装在附械合模装置的压机的上下或左右压板上,其中一块是可动的,
过热蒸汽经气室通过模具上的气孔进入模具内,使珠粒发泡;之后由同样的通道通入冷却水使模具和泡沫塑料冷却定型,即可得到所需的泡沫塑料模样。

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