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地點: 廣州市 開展時間: 2025-06-17 舉辦單位: 廣州化工交易中心、廣州市化工行業協會、廣東省制造業協、廣東-獨聯體國際科技合作聯盟
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內應力對塑料制品內部質量的影響
(1)內應力產生
在注塑制品中,各局部應力狀態是不同的,制品變形程度將決定于應力分布。如果制品在冷卻時,存在溫度梯度,則這類應力會發展,所以這類力稱為“成型應力”。
注塑制品的內應力包括兩種:一種是注塑制品成型應力,另一種是溫度應力。當熔體進入溫度較低的模具時,靠進模腔壁的熔體迅速地冷卻而固化,于是分子鏈段被“凍結”。由于凝固的聚合物層,導熱性很差,在制品厚度方向上將產生較大的溫度梯度,而制品心部卻凝固得相當緩慢,以致于當澆口封閉時,熔體單元還未凝固,如果注塑機又停止對冷卻收收縮進行補料時,由于制品內部收縮作用與硬皮層作用方向是相反的,則心部會處于靜態拉伸而表層則處于靜態壓縮。
在熔體充模流動時,除了有體積收縮效應引起的應力外,還有因流道,澆口出口的膨脹效應而引起的應力;前一種效應引起的應力與熔體流動方向有關,后者由于出口膨脹效應將引起垂直于流動方向的應力作用。
對于半結晶型聚合物還要注意另外一種效應,即當超過玻璃化溫度時,結晶單元之間所保留的一些非結晶相的分子鏈段將開始活動,但卻被結晶相所限位,阻止拉伸鏈的返回,于是形成內應力。對結晶型聚合物,還有一種形變-誘導應力;當給結晶型高聚物熔體施加的應力超過彈性形變極*,晶格將沿滑動面流動,產生塑性形變的位移,而取代了一部分彈性變形。在總形變不變的應力松弛條件下,應力逐漸下降到不等于零的某一zui低值,這個保留值就是“形變-誘導”。對于這種情況的解釋還可設想結晶型聚合物有一種結晶模型,結晶過程中形成堆積式位移,使晶格在滑動面上進一步堆積發生困難,于是產生了反應力,其大小等于保持晶格位移結構所需的應力,而且這種晶格位移結構是在沒有應力的非平衡狀態下形成的。這就是對“形變-誘導內應力”位移機理的解釋,但它不適用非結晶聚合物。
(2)內應力與制品質量的關系
制品中內應力的存在會嚴重影響制品的力學性質和使用性能;由于制品內應力的存在和分布不均,制品在使用過程中發生裂紋,在玻璃化溫度以下使用使用時,常發生不規則的變形或翹曲,還會引起制品表面“泛白”、渾濁、光學性能變壞。
內應力降低制品對光、熱以及腐蝕介質的抵抗能力,在環境作用下,發生應力開裂或出現“龜裂”,因此,減小或均化制品的內應力具有重要意義。但內應力也有可利用的一面,例如可以利用取向內應力產生各向異性的力學特點,使在受力方向上產生較高的強度,在應用中有選擇地使用制品,例如生產拉伸薄膜和編織帶等。但對注塑制品希望內應力小而均勻分布。
降低澆口處溫度,增加緩冷時間,有利于改善制品中應力不均的狀況,使機械性能均一。對結晶型聚合物,拉伸強度都表現出各向異性的特點。
熔體溫度的提高,不論對結晶型還是非結晶型聚合物都會導致拉伸強度的降低,但二者機理卻不一樣:前者是由于結晶度降低而影響的;后者是通過取向作用而影響。
在注塑制品中,各局部應力狀態是不同的,制品變形程度將決定于應力分布。如果制品在冷卻時,存在溫度梯度,則這類應力會發展,所以這類力稱為“成型應力”。
注塑制品的內應力包括兩種:一種是注塑制品成型應力,另一種是溫度應力。當熔體進入溫度較低的模具時,靠進模腔壁的熔體迅速地冷卻而固化,于是分子鏈段被“凍結”。由于凝固的聚合物層,導熱性很差,在制品厚度方向上將產生較大的溫度梯度,而制品心部卻凝固得相當緩慢,以致于當澆口封閉時,熔體單元還未凝固,如果注塑機又停止對冷卻收收縮進行補料時,由于制品內部收縮作用與硬皮層作用方向是相反的,則心部會處于靜態拉伸而表層則處于靜態壓縮。
在熔體充模流動時,除了有體積收縮效應引起的應力外,還有因流道,澆口出口的膨脹效應而引起的應力;前一種效應引起的應力與熔體流動方向有關,后者由于出口膨脹效應將引起垂直于流動方向的應力作用。
對于半結晶型聚合物還要注意另外一種效應,即當超過玻璃化溫度時,結晶單元之間所保留的一些非結晶相的分子鏈段將開始活動,但卻被結晶相所限位,阻止拉伸鏈的返回,于是形成內應力。對結晶型聚合物,還有一種形變-誘導應力;當給結晶型高聚物熔體施加的應力超過彈性形變極*,晶格將沿滑動面流動,產生塑性形變的位移,而取代了一部分彈性變形。在總形變不變的應力松弛條件下,應力逐漸下降到不等于零的某一zui低值,這個保留值就是“形變-誘導”。對于這種情況的解釋還可設想結晶型聚合物有一種結晶模型,結晶過程中形成堆積式位移,使晶格在滑動面上進一步堆積發生困難,于是產生了反應力,其大小等于保持晶格位移結構所需的應力,而且這種晶格位移結構是在沒有應力的非平衡狀態下形成的。這就是對“形變-誘導內應力”位移機理的解釋,但它不適用非結晶聚合物。
(2)內應力與制品質量的關系
制品中內應力的存在會嚴重影響制品的力學性質和使用性能;由于制品內應力的存在和分布不均,制品在使用過程中發生裂紋,在玻璃化溫度以下使用使用時,常發生不規則的變形或翹曲,還會引起制品表面“泛白”、渾濁、光學性能變壞。
內應力降低制品對光、熱以及腐蝕介質的抵抗能力,在環境作用下,發生應力開裂或出現“龜裂”,因此,減小或均化制品的內應力具有重要意義。但內應力也有可利用的一面,例如可以利用取向內應力產生各向異性的力學特點,使在受力方向上產生較高的強度,在應用中有選擇地使用制品,例如生產拉伸薄膜和編織帶等。但對注塑制品希望內應力小而均勻分布。
降低澆口處溫度,增加緩冷時間,有利于改善制品中應力不均的狀況,使機械性能均一。對結晶型聚合物,拉伸強度都表現出各向異性的特點。
熔體溫度的提高,不論對結晶型還是非結晶型聚合物都會導致拉伸強度的降低,但二者機理卻不一樣:前者是由于結晶度降低而影響的;后者是通過取向作用而影響。
關鍵詞:模具
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