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影响气泡膨胀的因素

Date:2022/5/6 8:41:00 / Read: / Source:本站

影响气泡膨胀的因素

影响液体中气泡膨胀的因素很多,归纳起来可分为两大类:一类属于原材料,包括原材料的品种、规格、性能及用量。例如发泡剂的类型、度、溶解度、扩散系数等等都属此类;另一类属于加工成型条件,包括成型工艺、工艺参数和成型设备的结构参数等等,例如成型的温度、压力、剪切速率和模头的几何形状尺寸等等,这类参数对气泡彭胀的热动力有强烈影响。进行了计算并结合实验,得出各参数与气泡膨胀的关系,具有一定的代表性,现介绍如下。流延膜生产线www.d-pharma.net

熔体的粘性观察熔体粘性对气泡膨胀的影响,实验是在熔体不受剪切的条件下进行膨胀的,充模的条件模腔中的 初始压力为0.177MPa,其余条 反映了熔体粘度对气泡膨胀过程的影响。图的纵座标为气泡半径和气 泡半径的增长速度,横座标为熔体在模腔中经历的时间。在气泡膨胀的后期,影响气泡膨胀的主要因素逐步转到由扩散速制,这时的熔体粘度对气泡膨胀速度的影响就变得不明显了,泡差值也减小一些。熔体的弹性体的弹性可以用松弛时间入来表征,入值大表示熔体的弹性大,对牛顿型流体=0。熔体弹性对气泡膨胀过程的影响从两个相反的方向进行。一方面,增加熔体弹性可以减少气泡膨胀所受的阻力,有利于加速气泡的膨胀,如(3-24)式右边第三项的计算结果;另一方面,如(3-24)式右第四项计算结果,熔的大弹性大,熔体中贮存能量的能力增加,使熔体进入模腔时的。(0)衰减慢,这将会增加气泡膨胀过程所受的阻力。由于聚合物熔体的弹性对气泡膨胀过程存在以上两种相反的影响,因此当这两种影响都存在时,其最终表现应是两种影响的综合。图 3-13 和图 3-14 可以说明这点。两图的纵座标相同,是气泡半径和气泡半径的增长速度,横座标是时间,膨胀系统的其他条件基本相同,四种不同弹性的熔体。结果如图中所示,当(0)=0时,熔体中气泡的初始半径和气泡半径的增长速度都是随着λ值的增加而明显增加,其差值随着时间的增加而逐渐减少。入值大的熔体中气泡半径的增长速度衰减最快。当t(0)=6.4x10³MPa时,情况就不同了,如图 3-14 中所示,熔体弹性对气泡初始半径和气泡半径增长速度的影响与图3-13不同,值最大时,气泡初始半径最小,气泡半径增长速度也最小,x值减少,气泡半径增长速度和初始半径均增加,但入=0.09s的熔体中气泡初始半径和气泡半径增长速度比a=0牛顿型熔体中的大。这是(3-24)式中第三、四项的综合结果。www.d-pharma.net

_(0)=0的熔体中,熔体的弹性有助于气泡的膨胀,其原因参看图3-15,图的纵座标为应力,左右两边纵座标的标尺不一样,单位相同,但左边的量比右边的要高3个数量级。横座标是时间,其余条件与图3-13相同,由图3-15可见,在l=5s的熔体中,气泡膨胀产生的应力比在=0的牛顿型熔体中小得多,因此大的熔体有利于气泡的膨胀。www.d-pharma.net

3. 气体的扩散系数提高气体的扩散系数D可以加速气泡的膨胀速度,图3-16所示为气体扩散系数对气泡增长的影响,纵座标为气泡半径和气泡半径增长的速度,横座标为时间,曲线12分别代表两种具有不同扩散系数的气体,从图中可以看出当时间:>5s时,气泡膨胀的速度与气体扩散系数的平方根成比例,从理论上分析,这是由气体扩散速度控制膨胀的阶段,再看初始阶段,例如:=0.01s时,扩散系数平方根之比为2.2而膨胀速度之比为3,这说明初始阶段气泡膨胀受着流体动力的强烈影响。总的讲,具有不同扩散系数的曲线1和曲线2,在发泡前阶段差性 异比较大,而在后阶段差异逐渐减少

4.气液界面张力熔体和气泡之间的界面张力对气泡膨胀起阻力作用,图3-17示为不同界面张力对气泡膨胀的影响,条件如图上所示,纵座标是泡半径与气泡半径的增长速度,横座标是时间在气泡膨胀的神期,不同界面张力的熔体对气泡膨胀速度的影响差异较大,但到后差值逐渐缩小,以至最后汇聚成一条线,这一现象可以从(3-24)右边第二项得到解释。当R值增大时,此项计算值也相应变小,对于常用的聚合物熔体和气体,其界面张力值a约在0.3界面张力的影响变小了。www.d-pharma.net

5.发泡剂发泡剂在发泡成型中主要消耗在3个方面,形成气泡、扩散损失、剩留在塑料中。要提高发泡剂的利用效率,就应设法减少后两的消耗。无论是物理发泡剂或者是化学发泡剂,都要发出气体才能使聚合物熔体或液体发泡膨胀,熔体中气体分子的浓度与气泡内的压力存在正比的关系,因此增加熔体中发泡剂的浓度可以提高气泡膨胀速度实验结果也证实了以上关系。图3-18所示为发泡剂浓度对气泡增长的影响,条件如图上所示,T_(0)=3.2x10MPa,模腔压力17.7kPa(1.77kgf/cm),纵座标为气泡半径和气泡半径增长速度,横座标为时间,从图中可见,气泡的膨胀速度随着发泡剂浓度的增加而加快,特别在膨胀初期(t=0.01s)气泡的膨胀受流体动力作用的影响,发泡剂浓度增加一倍,气泡膨胀速度提高3.9,

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