BMC模塑料在噴嘴和流遺內的流動性
BMC模塑料經螺桿混合、輸送進人儲料區并達到所需的注射量后,則可以進行注射。注射時,物料在注射壓力的作用下,以一定的速度流經噴嘴和流道,后通過澆口進入型腔。常見的噴嘴流道如圖4-10中所示的錐形流道,當物料在流經噴嘴時,由于流道截面尺寸變小,流體中各部分流線就不能再保持其相互平行的關系。大管中各位置上的流體將改變原有流動方向,以一自然角2α向小管流動,這樣致使流體的流線形成一錐角(2α),一般稱此錐角為流線收斂角(α)。所發生的此種流動稱為收斂流動。同時,物料在噴嘴錐形流道流動時,存在軸向和徑向的速度梯度,因此說明在噴嘴錐形流道中流體除產生收斂流動外,同時還伴隨有剪切流動。這兩種流動成分的多少取決于收斂角α的大小。隨著收斂角的減小,軸向速度差降低,收斂流動成分減少而剪切流動增多,當α=0時,則完全轉變為剪切流動。

Williamson和Gibson研究了BMC模塑料在噴嘴和流道中的壓力降問題(如圖4-10),如忽略噴嘴出口處的壓力降,物料流經噴嘴流道時總壓力降為:
P=P1+P2+P3 (4-29)
式中 P1、P2――分別為噴嘴人口處的剪切壓力降和延伸壓力降,Pa;
P3――為噴嘴流道中的壓力降,Pa。
根據Cogswell的研究,把包括了剪切和延伸變形的錐型流道人口橫截面上的速度分布認為是與兩面平行的毛細管上同一橫截面處的分布完全相同,因此推出了入口處剪切流壓力降的計算公式:
方程式(f4-30)
式中 Q ――為注射時的體積流率,m3/s;
r1――為噴嘴流道的半徑,m;
r0――為噴嘴人口前的流道半徑,m;
L ――為噴嘴流道長度,m;
α――為噴嘴人口處的半錐角
n ――為冪常數;
ηA――為噴嘴流道中的表觀剪切黏度,Pa?s;
λA――為表觀延伸黏度,Pa?s。 [-page-]
Williamson和Gibson研究表明:在噴嘴收斂區域內,λA比ηA大得多(如圖4-11所示)因此在實際加工所用的噴嘴收斂角范圍內,收斂區域內延伸流動的影響比剪切流動大得多,往往剪切流所引起的壓力降P1遠小于延伸流所引起的壓力降P2,這時由剪切流動所帶來的影響P1可忽略不計。

由式(4-32)和式(4-33)可以看出,影響噴嘴流道壓力降的因素有注射體積流率、噴嘴流道半徑、入口角和流道長度對于某確定的噴嘴流道來說,流率高,則剪切和延伸流的壓力降也高;對于流率一定的情況來說,隨著噴嘴流道,半徑的減小,其壓力降增大,而入口角增大,P1減小,P2增大,由于P1<P2,噴嘴流道壓力降增大;隨著流道的增長,P3增大。減小噴嘴流道流動引起的壓力降,可對噴嘴的入口角、流道的截面形狀、長度和大小進行優化設計來實現。
而功率消耗以及噴嘴流道中的壓力降是與機械強度損失有密切關系的。實驗表明每單位體積流率的功率消耗越大,制品的機械強度損失也越大;BMC物料在噴嘴流道中的壓力降越大,即意味著BMC物料中的玻璃纖維在噴嘴流道所受到的阻力也越大,玻璃纖維的斷裂和損壞越嚴重,制品的機械強度也就越低。提高BMC物料在噴嘴流道中的延伸速率,一方面可降低物料的延伸黏度,即可減小噴嘴流道流動引起的壓力降,玻璃纖維的損失就較小,當然其強度下降就比較?。坏?,另一方而則可增強BMC在噴嘴流遭中的玻璃纖維沿流動方向的取向,導致制品的強度局部下降。










































