BMC模塑料在喷嘴和流遗内的流动性
BMC模塑料经螺杆混合、输送进人储料区并达到所需的注射量后,则可以进行注射。注射时,物料在注射压力的作用下,以一定的速度流经喷嘴和流道,后通过浇口进入型腔。常见的喷嘴流道如图4-10中所示的锥形流道,当物料在流经喷嘴时,由于流道截面尺寸变小,流体中各部分流线就不能再保持其相互平行的关系。大管中各位置上的流体将改变原有流动方向,以一自然角2α向小管流动,这样致使流体的流线形成一锥角(2α),一般称此锥角为流线收敛角(α)。所发生的此种流动称为收敛流动。同时,物料在喷嘴锥形流道流动时,存在轴向和径向的速度梯度,因此说明在喷嘴锥形流道中流体除产生收敛流动外,同时还伴随有剪切流动。这两种流动成分的多少取决于收敛角α的大小。随着收敛角的减小,轴向速度差降低,收敛流动成分减少而剪切流动增多,当α=0时,则完全转变为剪切流动。

Williamson和Gibson研究了BMC模塑料在喷嘴和流道中的压力降问题(如图4-10),如忽略喷嘴出口处的压力降,物料流经喷嘴流道时总压力降为:
P=P1+P2+P3 (4-29)
式中 P1、P2――分别为喷嘴人口处的剪切压力降和延伸压力降,Pa;
P3――为喷嘴流道中的压力降,Pa。
根据Cogswell的研究,把包括了剪切和延伸变形的锥型流道人口横截面上的速度分布认为是与两面平行的毛细管上同一横截面处的分布完全相同,因此推出了入口处剪切流压力降的计算公式:
方程式(f4-30)
式中 Q ――为注射时的体积流率,m3/s;
r1――为喷嘴流道的半径,m;
r0――为喷嘴人口前的流道半径,m;
L ――为喷嘴流道长度,m;
α――为喷嘴人口处的半锥角
n ――为幂常数;
ηA――为喷嘴流道中的表观剪切黏度,Pa・s;
λA――为表观延伸黏度,Pa・s。 [-page-]
Williamson和Gibson研究表明:在喷嘴收敛区域内,λA比ηA大得多(如图4-11所示)因此在实际加工所用的喷嘴收敛角范围内,收敛区域内延伸流动的影响比剪切流动大得多,往往剪切流所引起的压力降P1远小于延伸流所引起的压力降P2,这时由剪切流动所带来的影响P1可忽略不计。

由式(4-32)和式(4-33)可以看出,影响喷嘴流道压力降的因素有注射体积流率、喷嘴流道半径、入口角和流道长度对于某确定的喷嘴流道来说,流率高,则剪切和延伸流的压力降也高;对于流率一定的情况来说,随着喷嘴流道,半径的减小,其压力降增大,而入口角增大,P1减小,P2增大,由于P1<P2,喷嘴流道压力降增大;随着流道的增长,P3增大。减小喷嘴流道流动引起的压力降,可对喷嘴的入口角、流道的截面形状、长度和大小进行优化设计来实现。
而功率消耗以及喷嘴流道中的压力降是与机械强度损失有密切关系的。实验表明每单位体积流率的功率消耗越大,制品的机械强度损失也越大;BMC物料在喷嘴流道中的压力降越大,即意味着BMC物料中的玻璃纤维在喷嘴流道所受到的阻力也越大,玻璃纤维的断裂和损坏越严重,制品的机械强度也就越低。提高BMC物料在喷嘴流道中的延伸速率,一方面可降低物料的延伸黏度,即可减小喷嘴流道流动引起的压力降,玻璃纤维的损失就较小,当然其强度下降就比较小;但是,另一方而则可增强BMC在喷嘴流遭中的玻璃纤维沿流动方向的取向,导致制品的强度局部下降。








































