大家好,给大家介绍一下,这是我的变形记@Plastic
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一颗颗塑料粒子如何成为一个合格的塑料零件？经历了哪些“变形记”呢？
塑料粒子如果没有干燥，由于水分的存在，在注射成型过程中会导致塑料熔体表观粘度不规则波动，熔体粘贴流道，有时流涎严重，致使其成型困难。具体质量问题表现为以下两种：
内在质量表现为：其各项性能指标明显下降、内应力增大、容易开裂，促使聚合物水解与降解；
外观质量表现为：制品泛黄、产生气泡、毛疵、银丝、斑纹，以及透明度下降。
图：欧式干燥机
干燥过程中我们需要注意四个关键问题：
塑料的干燥温度
塑料的干燥时间
塑料的露点
塑料干燥时的空气流量
干燥过程描述：
由于水分自颗粒内部向表面缓慢扩散气化，湿颗粒表面逐渐变干，气化表面向塑料粒子内层移动，随着塑料颗粒内部水分含量的减少，其向表面传递的速率逐渐下降，因此干燥速率也就愈来愈低，干燥时间变得愈来愈长。
需要注意的是，塑料在未干燥前含水量通常为0.5%~1%，而许多工程塑料成型时允许最大含水量为0.02%~0.08%。所以，塑料粒子干燥后必须要经过水分测试，合格后才能生产。
干燥完成后，塑料颗粒被喂料机以一定速率带入注塑机的塑化单元完成预塑动作。
上图有两个关键部件：机桶和由发动机驱动旋转的螺杆。由于在注射前需要连续均匀一致的塑料熔体，所以我们要对螺杆进行优化设计，经过处理后，螺杆需要达到这些要求：
均匀塑化
低压力损耗
更快成型周期
均匀储料温度
线性熔融流动
螺杆示意图
不同的塑料需要不同的螺杆设计，上图中有两个计算公式：
长径比L/D；压缩比Hf/Hm
塑料颗粒在螺杆中是如何变化的呢？主要有两种方法：
①玻璃可视化法：主要通过高速摄像机和可视化玻璃窗口进行记录与观察。
②冷却实验法：让螺杆突然停止转动，同时进行冷却，使机桶内的塑料冷却。塑料固化后，将螺杆从机桶内抽出，从而观察螺杆流道中的物料状态。
下图（a）加料段；（b）熔融开始；（c）继续熔融；（d）熔融段终点
塑料在螺杆停转时的状态变化，图片中左侧黑色为塑料
下料口时，塑料颗粒表面形成一层薄薄的熔膜，使塑料颗粒更好地附着在机桶或螺杆壁上，也为塑料颗粒熔融提供预热效果。处于玻璃态（或者高弹态TPE）的塑料粒子转变为粘流态的塑料熔体，其中80%的能量来源于螺杆的剪切，20%来源于机桶外围电加热圈。
从Feed到Metering阶段，在Feed阶段的玻璃态固体塑料颗粒逐渐被压实并在螺杆流道中形成“固体塞”，并且此阶段注塑机的设定值需要低于塑料的熔点。随着塑料不断被向前输送，高剪切带来的能量使塑料熔融。
需要注意的是，螺杆螺棱推进面和非推进面都存在熔池，而螺棱推进面一侧的熔池较大。
预塑完成的熔体，进一步被注射进入模具型腔。
Nozzles：
机桶温度、背压、螺杆转速和循环周期对熔体温度有不同的影响，而在喷嘴中存在更大的温度梯度。平缓的机桶温度分布、较低的螺杆分布、较高的背压，有助于改善熔体温度的均匀性。
剪切与粘度：
非牛顿熔体剪切率与粘度的关系
为了达到熔体一致，塑料熔体的剪切越大越趋于稳定，但不能引起塑料的降解。
塑料分子链受到典型的剪切、拉伸（平面、单轴和双轴）场，这时需要考虑复杂的、不同的流动场。
流动的塑料熔体经过一些狭窄的流道，称为主流道-分流道-浇口，或者一些变化结构，可能包括热流道部分以及热歧管区。在流经这些狭窄的流道时，塑料的分子链经受高速变形速率，同时靠近模具表面的分子链经历快速冷却。
充模过程：前膜破裂，后膜建立
前膜与后膜之间存在沟槽现象：
注射压力峰值：
在填充即将结束时，此时注射压力达到最大值，同时塑料由于冷却开始收缩。经过补缩与保压，塑件成型。
这就是从塑料颗粒到塑件的“变形记”。
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