影響氣泡膨脹的因素

影響液體中氣泡膨脹的因素很多，歸納起來可分為兩大類:一類屬于原材料，包括原材料的品種、規(guī)格、性能及用量。例如發(fā)泡劑的類型、度、溶解度、擴(kuò)散系數(shù)等等都屬此類;另一類屬于加工成型條件，包括成型工藝、工藝參數(shù)和成型設(shè)備的結(jié)構(gòu)參數(shù)等等，例如成型的溫度、壓力、剪切速率和模頭的幾何形狀尺寸等等，這類參數(shù)對(duì)氣泡彭脹的熱動(dòng)力有強(qiáng)烈影響。進(jìn)行了計(jì)算并結(jié)合實(shí)驗(yàn)，得出各參數(shù)與氣泡膨脹的關(guān)系，具有一定的代表性，現(xiàn)介紹如下。流延膜生產(chǎn)線hxinte.com

熔體的粘性觀察熔體粘性對(duì)氣泡膨脹的影響，實(shí)驗(yàn)是在熔體不受剪切的條件下進(jìn)行膨脹的，充模的條件模腔中的 初始?jí)毫?/span>0.177MPa，其余條 反映了熔體粘度對(duì)氣泡膨脹過程的影響。圖的縱座標(biāo)為氣泡半徑和氣 泡半徑的增長(zhǎng)速度，橫座標(biāo)為熔體在模腔中經(jīng)歷的時(shí)間。在氣泡膨脹的后期，影響氣泡膨脹的主要因素逐步轉(zhuǎn)到由擴(kuò)散速制，這時(shí)的熔體粘度對(duì)氣泡膨脹速度的影響就變得不明顯了，泡差值也減小一些。熔體的彈性體的彈性可以用松弛時(shí)間入來表征，入值大表示熔體的彈性大，對(duì)牛頓型流體=0。熔體彈性對(duì)氣泡膨脹過程的影響從兩個(gè)相反的方向進(jìn)行。一方面，增加熔體彈性可以減少氣泡膨脹所受的阻力，有利于加速氣泡的膨脹，如(3-24)式右邊第三項(xiàng)的計(jì)算結(jié)果;另一方面，如(3-24)式右第四項(xiàng)計(jì)算結(jié)果，熔的大彈性大，熔體中貯存能量的能力增加，使熔體進(jìn)入模腔時(shí)的。(0)衰減慢，這將會(huì)增加氣泡膨脹過程所受的阻力。由于聚合物熔體的彈性對(duì)氣泡膨脹過程存在以上兩種相反的影響，因此當(dāng)這兩種影響都存在時(shí)，其最終表現(xiàn)應(yīng)是兩種影響的綜合。圖 3-13 和圖 3-14 可以說明這點(diǎn)。兩圖的縱座標(biāo)相同，是氣泡半徑和氣泡半徑的增長(zhǎng)速度，橫座標(biāo)是時(shí)間，膨脹系統(tǒng)的其他條件基本相同，四種不同彈性的熔體。結(jié)果如圖中所示，當(dāng)(0)=0時(shí)，熔體中氣泡的初始半徑和氣泡半徑的增長(zhǎng)速度都是隨著λ值的增加而明顯增加，其差值隨著時(shí)間的增加而逐漸減少。入值大的熔體中氣泡半徑的增長(zhǎng)速度衰減最快。當(dāng)t(0)=6.4x103MPa時(shí)，情況就不同了，如圖 3-14 中所示，熔體彈性對(duì)氣泡初始半徑和氣泡半徑增長(zhǎng)速度的影響與圖3-13不同，值最大時(shí)，氣泡初始半徑最小，氣泡半徑增長(zhǎng)速度也最小，x值減少，氣泡半徑增長(zhǎng)速度和初始半徑均增加，但入=0.09s的熔體中氣泡初始半徑和氣泡半徑增長(zhǎng)速度比a=0牛頓型熔體中的大。這是(3-24)式中第三、四項(xiàng)的綜合結(jié)果。hxinte.com

在_(0)=0的熔體中，熔體的彈性有助于氣泡的膨脹，其原因參看圖3-15，圖的縱座標(biāo)為應(yīng)力，左右兩邊縱座標(biāo)的標(biāo)尺不一樣，單位相同，但左邊的量比右邊的要高3個(gè)數(shù)量級(jí)。橫座標(biāo)是時(shí)間，其余條件與圖3-13相同，由圖3-15可見，在l=5s的熔體中，氣泡膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力比在=0的牛頓型熔體中小得多，因此大的熔體有利于氣泡的膨脹。hxinte.com

3. 氣體的擴(kuò)散系數(shù)提高氣體的擴(kuò)散系數(shù)D可以加速氣泡的膨脹速度，圖3-16所示為氣體擴(kuò)散系數(shù)對(duì)氣泡增長(zhǎng)的影響，縱座標(biāo)為氣泡半徑和氣泡半徑增長(zhǎng)的速度，橫座標(biāo)為時(shí)間，曲線1、2分別代表兩種具有不同擴(kuò)散系數(shù)的氣體，從圖中可以看出當(dāng)時(shí)間:>5s時(shí)，氣泡膨脹的速度與氣體擴(kuò)散系數(shù)的平方根成比例，從理論上分析，這是由氣體擴(kuò)散速度控制膨脹的階段，再看初始階段，例如:=0.01s時(shí)，擴(kuò)散系數(shù)平方根之比為2.2而膨脹速度之比為3，這說明初始階段氣泡膨脹受著流體動(dòng)力的強(qiáng)烈影響。總的講，具有不同擴(kuò)散系數(shù)的曲線1和曲線2，在發(fā)泡前階段差性 異比較大，而在后階段差異逐漸減少

4.氣液界面張力熔體和氣泡之間的界面張力對(duì)氣泡膨脹起阻力作用，圖3-17示為不同界面張力對(duì)氣泡膨脹的影響，條件如圖上所示，縱座標(biāo)是泡半徑與氣泡半徑的增長(zhǎng)速度，橫座標(biāo)是時(shí)間，在氣泡膨脹的神期，不同界面張力的熔體對(duì)氣泡膨脹速度的影響差異較大，但到后差值逐漸縮小，以至最后匯聚成一條線，這一現(xiàn)象可以從(3-24)右邊第二項(xiàng)得到解釋。當(dāng)R值增大時(shí)，此項(xiàng)計(jì)算值也相應(yīng)變小，對(duì)于常用的聚合物熔體和氣體，其界面張力值a約在0.3界面張力的影響變小了。hxinte.com

5.發(fā)泡劑發(fā)泡劑在發(fā)泡成型中主要消耗在3個(gè)方面，形成氣泡、擴(kuò)散損失、剩留在塑料中。要提高發(fā)泡劑的利用效率，就應(yīng)設(shè)法減少后兩的消耗。無論是物理發(fā)泡劑或者是化學(xué)發(fā)泡劑，都要發(fā)出氣體才能使聚合物熔體或液體發(fā)泡膨脹，熔體中氣體分子的濃度與氣泡內(nèi)的壓力存在正比的關(guān)系，因此增加熔體中發(fā)泡劑的濃度可以提高氣泡膨脹速度實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)了以上關(guān)系。圖3-18所示為發(fā)泡劑濃度對(duì)氣泡增長(zhǎng)的影響，條件如圖上所示，T_(0)=3.2x10MPa，模腔壓力17.7kPa(1.77kgf/cm)，縱座標(biāo)為氣泡半徑和氣泡半徑增長(zhǎng)速度，橫座標(biāo)為時(shí)間，從圖中可見，氣泡的膨脹速度隨著發(fā)泡劑濃度的增加而加快，特別在膨脹初期(t=0.01s)氣泡的膨脹受流體動(dòng)力作用的影響，發(fā)泡劑濃度增加一倍,氣泡膨脹速度提高3.9倍,