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PC/ABS锦湖日丽论坛 聚焦PC/ABS，提供全球该领域最前线的技术资讯。(微信号： pcabsbbs )  一分钟解读技服实战案例！ 注塑浇口是塑料熔体充填的入口，其尺寸决定了材料充填的难易，甚至直接影响到制品的内应力状态。如何改善内应力？有一招方法被习惯地屡次使用，它就是“增大浇口”。 这种方法看似很简单，但简单的方法背后蕴藏着大道理。今天小编就来给这种方法进行抽丝剥茧，将其中的技术和原理说给大家听。    我们首先要弄明白：什么是内应力？  内应力是怎么一回事？ 内应力：有序排列的分子链由于冷却在一定程度上被保持。 注塑时，聚合物分子链由于流动剪切应力的作用产生取向，使分子链呈一定有序的排列，此时，分子链处于高能态；一旦熔体流动停止，分子链由于热运动开始向无规则排列趋势方向发展，试图使分子链处于低能态，但实际上却因模具型腔的冷却作用使得部分熔体分子链最终呈无规则化排布，其余有序排列的分子链则被冻结下来，并试图克服束缚向低能态无规则排布趋势发展。  这种外部“冻结”与内部“试图克服”的相互作用就是所谓的残余内应力。  众所周知，聚合物熔体流动为喷泉型流动，是典型的“皮芯”结构，皮层由于靠近模具型腔壁而冷速较快，进而高能态的有序排列分子链易被冻结，所以，皮层是内应力较集中的区域。 浇口和内应力的关系是怎样的？ 增大浇口与改善内应力有关吗？ 浇口越大，迟滞效应越难发生。 为弄清楚增大浇口与改善内应力的关系，让我们先看一下不同尺寸大小的浇口充填制件时有什么区别。以常规的拉伸样条模具、不同的浇口尺寸下，用透明PP（牌号：ST868M）充填，且在可视化模具下观测。  以S浇口为例，选择电加热型注塑机（GSK AE80），主要加工工艺参数之注塑口温度、注塑压力、速度、模温分别为190℃、80MPa、30mm/s、35℃，充填过程中不同时刻拍照对比如下： M、L浇口用同样的方式观测，把其结果绘制成简图与S浇口对比如下： 可以看出，3种不同尺寸浇口的充填速率有明显差异，且M、L浇口的熔体流动前沿弧线与S浇口相比相对平滑，除此之外，一个显著的不同是S浇口在注塑初始段（1.00s前）有明显的迟滞效应，直到后续更高的充填压力逐步建立后才可消除，而M、L浇口则没有出现。 也就是说，迟滞效应会加剧熔体的冷却，而快速冷却又能促使有序排列的分子链被保持，从而加剧材料内应力的产生。随着浇口尺寸的增大，熔体流速增加，充填时间短，冷却速率降低，从而迟滞效应较难出现，进而一定程度上改善了材料内应力。 内应力如何测定？ 借用透明材料用偏光应力观测仪检测。 内应力如何直观地表征呢？检验一个制品，如果不透明可“偷梁换柱”用透明材料进行检测。对于透明材料，可用偏光应力观测仪进行观测，它是在波长380～760nm的白光照射下，利用某些透明材料的photo-elasticity性质观测其双折射的变异程度，并用颜色干涉条纹状态、光强度和合成波振幅宽度差异判定不同位置内应力大小。 photo-elasticity是指透明材料在承受一定应力状态下由各向同性变成各向异性而展现出来的对光的双折射现象，这一结果是由英国物理学家David Brewster在1816年通过试验发现的。 当透明样品放置在2个偏振片间（即起偏镜和检偏镜），经过起偏镜后首先形成一束平面偏振光，再以一定倾角射向有内应力的透明材料，由于材料双折射的效应，此时会分解为平行和垂直于应力方向的两束速度不同的平面偏振光波，然后穿过透明材料后会出现在同一平面的两束存在一定光程差的速率相同的光波，期间会用1/4波片进行修正为椭圆或圆的标准偏振光，最后经过检偏镜时会出现的与偏振轴平行的两束在同一平面的、存在一定光程差的偏振光进行干涉，不同位置的颜色干涉条纹被捕捉并被表征其应力状态。 内应力与浇口大小的关系？ 浇口越大，内应力越小。 下图是3种浇口在不同注塑压力下的内应力观测结果，注塑口温度、速度仍为190℃、30mm/s，观测区域以距离浇口远近分为4个区域： 随着浇口尺寸变大，M、L与S浇口相比颜色干涉条纹分布宽度逐步变窄、光强度明显变弱，尤其是Part2、Part3区域更加明显，这说明内应力在逐步减小，但L与M相比，其差异变得很小。 不过，为何内应力在Part2、Part3区甚至S浇口的Part4区更为集中，而在Part2、Part3区的过渡区域相对较小呢？ 不同区域产生差异的原因如何解释？ 差异与流动速度“慢→快→慢”密切相关。 以M浇口为例，在注塑口温度为190℃、注塑速度30mm/s的情况下，考察一下不同注塑压力下熔体的流长状况： 除发现注塑压力对流长影响较小外，从熔体流长的趋势即tanα1、tanα2、 tanα3的大小还可以看出，熔体在型腔流动呈“慢→快→慢”的趋势，如前所述，熔体流动较快的区域，熔体由于快速更新导致冷速较慢，其聚合物分子链的有序排列很难被冻结，其内应力就变得很小；而在流动较慢区域，过慢甚至出现迟滞效应，该区域分子链有序排列状态则很容易快速被冻结，内应力就会较大。基于此，上述问题就很容易理解了。 综上，“扩浇口”在改善内应力方面之所以能屡试不爽，关键在于浇口增大后：压力损失减少，物料推进距离更远，冷速减慢，同时迟滞效应也难以发生，从而使部分有序排列的分子链得以松弛，很难再保持有序的状态，内应力自然得到改善。 原创声明 1、【文章开头编者按处】注明“内容来源：锦湖日丽”； |
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