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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)和成型設備的結構參數(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)對氣泡彭脹的熱動力有強烈影響。進行了計算并結合實驗，得出各參數(shù)與氣泡膨脹的關系，具有一定的代表性，現(xiàn)介紹如下。流延膜生產(chǎn)線www.yz0123.com

熔體的粘性觀察熔體粘性對氣泡膨脹的影響，實驗是在熔體不受剪切的條件下進行膨脹的，充模的條件模腔中的 初始壓力為0.177MPa，其余條 反映了熔體粘度對氣泡膨脹過程的影響。圖的縱座標為氣泡半徑和氣 泡半徑的增長速度，橫座標為熔體在模腔中經(jīng)歷的時間。在氣泡膨脹的后期，影響氣泡膨脹的主要因素逐步轉到由擴散速制，這時的熔體粘度對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間入來表征，入值大表示熔體的彈性大，對牛頓型流體=0。熔體彈性對氣泡膨脹過程的影響從兩個相反的方向進行。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)式右邊第三項的計算結果;另一方面，如(3-24)式右第四項計算結果，熔的大彈性大，熔體中貯存能量的能力增加，使熔體進入模腔時的。(0)衰減慢，這將會增加氣泡膨脹過程所受的阻力。由于聚合物熔體的彈性對氣泡膨脹過程存在以上兩種相反的影響，因此當這兩種影響都存在時，其最終表現(xiàn)應是兩種影響的綜合。圖 3-13 和圖 3-14 可以說明這點。兩圖的縱座標相同，是氣泡半徑和氣泡半徑的增長速度，橫座標是時間，膨脹系統(tǒng)的其他條件基本相同，四種不同彈性的熔體。結果如圖中所示，當(0)=0時，熔體中氣泡的初始半徑和氣泡半徑的增長速度都是隨著λ值的增加而明顯增加，其差值隨著時間的增加而逐漸減少。入值大的熔體中氣泡半徑的增長速度衰減最快。當t(0)=6.4x103MPa時，情況就不同了，如圖 3-14 中所示，熔體彈性對氣泡初始半徑和氣泡半徑增長速度的影響與圖3-13不同，值最大時，氣泡初始半徑最小，氣泡半徑增長速度也最小，x值減少，氣泡半徑增長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速度比a=0牛頓型熔體中的大。這是(3-24)式中第三、四項的綜合結果。www.yz0123.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，圖的縱座標為應力，左右兩邊縱座標的標尺不一樣，單位相同，但左邊的量比右邊的要高3個數(shù)量級。橫座標是時間，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。www.yz0123.com

3. 氣體的擴散系數(shù)提高氣體的擴散系數(shù)D可以加速氣泡的膨脹速度，圖3-16所示為氣體擴散系數(shù)對氣泡增長的影響，縱座標為氣泡半徑和氣泡半徑增長的速度，橫座標為時間，曲線1、2分別代表兩種具有不同擴散系數(shù)的氣體，從圖中可以看出當時間:>5s時，氣泡膨脹的速度與氣體擴散系數(shù)的平方根成比例，從理論上分析，這是由氣體擴散速度控制膨脹的階段，再看初始階段，例如:=0.01s時，擴散系數(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力的強烈影響。總的講，具有不同擴散系數(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氣泡膨脹起阻力作用，圖3-17示為不同界面張力對氣泡膨脹的影響，條件如圖上所示，縱座標是泡半徑與氣泡半徑的增長速度，橫座標是時間，在氣泡膨脹的神期，不同界面張力的熔體對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)右邊第二項得到解釋。當R值增大時，此項計算值也相應變小，對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。www.yz0123.com

5.發(fā)泡劑發(fā)泡劑在發(fā)泡成型中主要消耗在3個方面，形成氣泡、擴散損失、剩留在塑料中。要提高發(fā)泡劑的利用效率，就應設法減少后兩的消耗。無論是物理發(fā)泡劑或者是化學發(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的壓力存在正比的關系，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驗結果也證實了以上關系。圖3-18所示為發(fā)泡劑濃度對氣泡增長的影響，條件如圖上所示，T_(0)=3.2x10MPa，模腔壓力17.7kPa(1.77kgf/cm)，縱座標為氣泡半徑和氣泡半徑增長速度，橫座標為時間，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,