機自802朱露昕外文翻譯

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）譯文及原稿譯文題目：氣泡生長在微孔注塑模具型腔的成型過程Bubblegrowthinmoldcavitiesduringmicrocellularinjection原稿題目：moldingprocesses原稿出處：Springer浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）外文翻譯浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）外文翻譯 【Abstract】氣泡的成核和生長是在聚合物泡沫生成過程中的關(guān)鍵步驟。泡沫力學(xué)性能與聚合物材料內(nèi)部創(chuàng)建的氣泡的大小密切相關(guān)，與大多數(shù)現(xiàn)有的分析方法一樣使用一個恒定的粘度和表面張力來預(yù)測氣泡的大小。然而，根據(jù)實際情況，當(dāng)聚合物包含氣體，粘度和表面張力之間發(fā)生變化

2、導(dǎo)致估計和觀察的氣泡大小有差異。因此，我們制定了一個理論框架，用來提高我們的氣泡增長速度和規(guī)模的預(yù)測，用實驗驗證我們的理論結(jié)果，用注塑機改性使微孔泡沫制品更加完美。KeyWords】氣泡生長氣泡的增長速度，注塑，微孔發(fā)泡制品，高分子發(fā)泡，1.簡介聚合物是有限的資源。發(fā)展中國建已經(jīng)盡他們最大的努力來減少他們的消費了。其中一個方法就是用聚合物泡沫來代替。用來減少制造聚合物所需的原材料。最初，化學(xué)吹塑劑用于創(chuàng)建泡沫材料。但是。由于它是對環(huán)境有害的化學(xué)物質(zhì)。最近。一種環(huán)保的叫做foamingprocess的微孔泡沫被研發(fā)出來。它對環(huán)境的影響比前一種少了很多。因為他是用二氧化碳和氮氣通過一定的方法合成。

3、最要考慮的一點就是生產(chǎn)微孔泡沫時所產(chǎn)生的機械性能。用微孔泡沫技術(shù)的目標(biāo)是維持標(biāo)準(zhǔn)的機械性能聚合物，同時減少所需的原材料數(shù)量。其中一個重要因素是影響微孔泡沫的力學(xué)性能。，就像細(xì)胞大小，形狀，密度對細(xì)胞會產(chǎn)生影響一樣。當(dāng)使用注射器超細(xì)發(fā)泡方法的時候。，管理產(chǎn)品體內(nèi)氣泡的大小和數(shù)量用以滿足客戶的需求是有必要的。對使用超細(xì)發(fā)泡方法做出來的產(chǎn)品的力學(xué)性能測試主要集中在批量測試中使用高壓容器。其他斷斷續(xù)續(xù)的研究，就像注射方法。在特定情況下完成。就像毛細(xì)管模具。因為在制造過程中的許多參數(shù)不可控的。雖然許多商業(yè)分析仿真工具已經(jīng)被開發(fā)出來用來預(yù)測生長在聚合物內(nèi)的氣泡大小。但是分析結(jié)果通常與在實際產(chǎn)品中觀察到的氣

4、泡大小不匹配。這是因為量子理論研究認(rèn)為聚合物流動對模具內(nèi)的氣泡的增長是有限的。因此，我們提出了一個泡沫模型，其中包括任何氣體的增長在模具使用的理論方法，在一個金屬試樣上觀察氣泡的實際大小與現(xiàn)有的分析工具的分析出來的結(jié)果來為聚合物的流動性和估計技術(shù)開發(fā)提供更準(zhǔn)確的預(yù)測。2理論微孔發(fā)泡技術(shù)傳統(tǒng)的發(fā)泡技術(shù)，利用物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑。誘導(dǎo)異相成核的物質(zhì)固定在一個網(wǎng)狀物上。實際網(wǎng)狀物的數(shù)量直接關(guān)系到增加了成核幾率。異質(zhì)形核產(chǎn)生一個泡沫材料的特點是大并且非均勻，網(wǎng)狀大小不均勻乏由于成核速率相對較慢。通常情況下，傳統(tǒng)微孔泡沫氣泡直徑從250微米到1毫米4。微孔泡沫均勻的細(xì)胞直徑小于100微米。這種細(xì)胞結(jié)構(gòu)

5、，只能通過同時獲得高數(shù)量的核點才能生成。要求非常高的結(jié)核率，以及由此產(chǎn)生的一種需要樂趣基波創(chuàng)造大量的核點來改變細(xì)胞的方式，微孔泡沫產(chǎn)生當(dāng)細(xì)胞核率都非常高（訂單數(shù)量級比傳統(tǒng)的泡沫過程）和比更大的擴散進入細(xì)胞內(nèi)的發(fā)泡劑率。在這些條件下，微孔泡沫的數(shù)量極其龐大，將任何微孔泡沫生長發(fā)生之前創(chuàng)建的。因此，當(dāng)發(fā)泡劑擴散開始占主導(dǎo)地位泡沫的創(chuàng)造過程中，所有小區(qū)站點將開始在同一時間，在大約相同的增長率，特點是材料分布均勻，大小均勻。氣泡生長理論核成長過程中的一個關(guān)鍵如下：（1）氣體從聚合物擴散到氣泡（2）氣泡內(nèi)的壓力上升（3）液體聚合物泡沫向外推。向周圍的擴大圖1顯示了越來越多的泡沫。耗盡在L區(qū)包圍的區(qū)域，氣

6、體濃度比初始飽和濃度X作為一個大規(guī)模轉(zhuǎn)移的結(jié)果。球形1擴散的邊界是一個地區(qū)的地方擴散2跨邊界不會發(fā)生。要解釋氣泡的增長，我們需要以下假設(shè)：（1）到其中的氣體是溶解樹脂是不可壓縮的（2）確定的擴散邊界的大小氣泡核數(shù)（3）在單位質(zhì)量的聚合物泡沫樹脂保持不變期間增長（4）在液體中的氣體被視為一種理想的氣體。管質(zhì)量可以轉(zhuǎn)讓的方程式表示使用菲克第二定律的一個球形其中X是氣體的濃度，t為時間，D是在熔融聚合物的氣體擴散常數(shù)。讓我們假設(shè)這種關(guān)系可謂亨利定律，(5)其中，K是亨利定律常數(shù)。遜5）_0dr-RB*是臨界核半徑，鉛是在關(guān)鍵的核壓力，和R2*臨界核擴散的邊界。式。（5）和（6）轉(zhuǎn)移邊界條件，其中X（

7、T,RB）是可變的，在核生長和R2是在任意時間t的泡沫擴散邊界在氣體泡沫質(zhì)量守恒方程：務(wù)警施）=伽近讐）“另外，這是在泡沫的氣體濃度，假定為理想，可重寫為：液體的連續(xù)性和運動方程球面坐標(biāo)的階段，假設(shè)一個常數(shù)密度和球?qū)ΨQ，2v2dv(12)(13)方程（10）可代入。（12）代入式（13）。（9）其中n粘度，p為密度。_2vdrr面的公式也可以得到使用整體不可分割的連續(xù)性方程，方程。（12）：其中P0是泡沫和Pl的外部壓力在表面的泡沫壓力。式代入（15）,（18）16）和（17）代入式。（17）和（20）式代入。（19）在實際的發(fā)泡過程中，無數(shù)的氣泡同時成長在有限的空間，使他們的成長不同于泡在無

8、限的空間成長。忽略因聚結(jié)合并氣泡在有限的空間，每個氣泡生長獨立的數(shù)量每單位質(zhì)量的氣泡是不變的。3.微孔注射氣泡生長成型工藝3.1聚合物在氣體混合物的粘度變化當(dāng)加工微孔發(fā)泡聚合物產(chǎn)品，最重要的因素之一是流變的具體特點，這是依賴聚合物和作為發(fā)泡劑使用的氣體混合比例。一般情況下擠出或注塑工藝，粘度變化聚合物的決定的微孔發(fā)泡聚合物質(zhì)量的工藝條件。然而，很少有研究都集中在流變與發(fā)泡劑混合氣體和聚合物時獲得的屬性。相反，年初到混合聚合物的研究和發(fā)泡劑集中內(nèi)部產(chǎn)生一個代理，而不是一種惰性氣體的化學(xué)發(fā)泡劑混合氣體的流變學(xué)特性12。由于柱塞式粘度計在這個早期的研究來檢查兩個階段的條件，在毛細(xì)管壓力曲線是非線性的

9、。1CC-21GRC0%talc0%CO.21QPC0%talc1%CO*21GrC0%talc3%CO.AOQ%0o21QPC20%laic0%CO.1D4ICO月000o21QCC20%t3Jc1%CO,21QPC20%3%CO.Apparentshearrate(s)使用熱力學(xué)不穩(wěn)定的細(xì)胞的形成在一個單相氣體和樹脂混合原則背后的微孔發(fā)泡。粘度聚合物和氣體混合物的變化是重要的模具或模具設(shè)計時，它會影響微孔發(fā)泡產(chǎn)品的質(zhì)量。“單相氣體和聚合物的混合物的粘度用毛細(xì)管流變儀可以測量，但這種小于測量準(zhǔn)確測量技術(shù)從實際的擠出機或注塑機。因此，在研究和開發(fā)微孔發(fā)泡過程中，應(yīng)對氣體含量的測量粘度聚合物根據(jù)

10、中發(fā)現(xiàn)的各種條件實際過程中采用擠出或注射成型機。圖2和3的實驗結(jié)果使用擠出毛細(xì)管試驗機。-Es注-11一LnCQ5EaJECLa20Cl*C20LejIc；ga*210C20%talc0%gas-laOC20%talcIPogag也200C20Laic1%gasp190C20%talcj%gtjsO200C20%talc3臨gas1nuoiao二氧化碳發(fā)泡劑對樹脂的影響如圖不含有滑石粉或20%WT滑石。2。該樹脂含有20%WT滑石和1個或3%WT氣體顯示一個更大的粘度剪切速率下降樹脂不含有滑石粉增加33.9%。圖顯示3的二氧化碳含量對樹脂的影響20%，在各種溫度下的滑石粉。粘度1%或3%WT氣

11、體的樹脂在200C為比無氣的樹脂，在210C。因此，使用前，可以幫助減少流程周期時間。此外，與3%WT氣的樹脂在190C有比這更高的剪切速率低粘度樹脂與無氣在210C。因此，該進程溫度可以設(shè)置更低的高剪切需要率。氣體混合物在聚合物的表面張力變化二進制polymer/CO2或界面性質(zhì)polymer/N2系統(tǒng)已經(jīng)得到相當(dāng)?shù)闹匾暎貏e是在聚合物領(lǐng)域發(fā)泡inwhich二氧化碳和/或N2是利用。然而，很少有研究已經(jīng)研究了聚合物/表面張力超臨界二氧化碳系統(tǒng)。Li等。報道表面緊張的聚苯乙烯（PS）和聚丙烯（PP）用超臨界二氧化碳接觸在200至230使用的掛件降法13。他們還預(yù)測表面緊張的聯(lián)系與超臨界二氧化碳

12、應(yīng)用聚合物波塞爾發(fā)達(dá)國家和表面張力理論桑切斯14用線性密度分布的假設(shè)然而，他們的預(yù)測顯示，一些出入在CO2壓力范圍為0.1至10兆帕斯卡。在本研究中，聚丙烯，聚苯乙烯的表面張力，聚乳酸（PLA）使用一個簡單的測量掛件方法用高壓細(xì)胞，然后波塞爾和桑切斯的預(yù)測相比14表面張力理論，采用一種非線性的密度分布表面張力是通過擬合計算在一個平衡狀態(tài)的實驗下降的形狀一個使用拉普拉斯方程的理論下降空間毛細(xì)作用，。其中，Y是表面張力，R1和R2的主要下降的曲率半徑，b為半徑在原點下降的曲率，Ap的區(qū)別是在兩個階段之間的密度，Z是垂直長度從原點，和G是引力加速常數(shù)。圖4表示實驗三個熔化聚合物接觸的結(jié)果數(shù)據(jù)加壓二氧

13、化碳。熔融的表面張力polymer/CO2系統(tǒng)減少二氧化碳的壓力增加。預(yù)測好的協(xié)議在5至15兆帕的壓力?！氨砻鎻埩碚摻Y(jié)合方程國家是用來預(yù)測之間的表面張力熔融聚合物和二氧化碳。密度梯度波塞爾和桑切斯14被用于開發(fā)模型關(guān)聯(lián)表面張力15。01111D1520125i34ipTcSsuffrMPn)4.實驗注塑機（WOOJIN,EX-120）特別適合發(fā)泡微孔過程和配備壓力傳感器（Dynisco公司，PT462E-10M-6/18）來衡量的壓力在進樣口桶，以及通過氣體注入每桶實時監(jiān)控改變（見注氣壓力圖5）。每桶長徑比L/D=28日，這是比一般的注塑大機器，將徹底氣體和聚合物混合。一個高壓供氣系統(tǒng)壓縮氮

14、氣，在高達(dá)800兆帕。當(dāng)注塑機開始喂養(yǎng)螺絲開始移動，供氣系統(tǒng)收到一個信號，延遲和供應(yīng)時間，開始自動天然氣供應(yīng)在一個固定的流速進樣口。供氣壓力固定在340欄。它可能提供一個固定的通過使用精確的質(zhì)量流量計的氣體量（Bronkhorst,EL流）通過設(shè)置供氣在10至20兆帕的壓力。內(nèi)桶的壓力測量連接壓力傳感器的一個指標(biāo)（Dynisco公司，1290年1月3日）一個截流噴嘴固定在每桶結(jié)束保持在氣體足夠高的壓力內(nèi)的聚合物溶解,使氣體和聚合物分為兩個階段?！敖亓鲊娮觳捎昧艘簤耗_已關(guān)閉直到注射開始的基礎(chǔ)上，環(huán)環(huán)相扣從注塑機的信號收到。這項工作所用的材料全部是商業(yè)產(chǎn)品和使用沒有收到任何進一步的治療。在實驗中的

15、高分子樹脂聚丙烯是，這通常是用于汽車內(nèi)飾后門側(cè)修剪或開關(guān)面板等。高純度的氮氣被用作發(fā)泡劑。圖6顯示標(biāo)準(zhǔn)ASTM樣品件使用研究氣泡的大小。結(jié)果與討論3-D建模是用于比較實際大小估計標(biāo)本觀察的氣泡從所提出的模型。圖7顯示的3-D模擬實際注入條件下的結(jié)果。“適用于含氣飽和度的壓力是15或20兆帕,注射溫度為210C，聚合物含有20%的滑石粉。浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)外文翻譯浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）外文翻譯 Qdbf-.-Gr(nbFUtt34?Pj2flfl6a-2o103馬0忙匚書口坐qqnm024MoldFdliigTiirers圖9顯示了掃描電子顯微鏡(SEM)在同一試

16、樣在不同位置的圖像。氣泡的大小不同的時間量聚合物在模具中度過。當(dāng)聚合物最初注入，飽和度之間的差異經(jīng)歷的氣泡和壓力的壓力由是大氣泡附近的聚合物。因此，泡沫增長是大的，因為壓力的變化導(dǎo)致泡沫增長相似，在正常大氣條件下當(dāng)聚合物自由生長。然而，走向聚合物注入，泡沫結(jié)束增長率下降，因為飽和壓力差是小。圖10顯示的住所之間的關(guān)系。在模具和泡沫增長速度相關(guān)的飽和壓力。更高的飽和壓力提供更多的精力去創(chuàng)造更大的同具的氣泡。因此，泡沫增長速度為20兆帕的飽和壓力工藝條件是大于15兆帕飽和壓力工藝條件。6結(jié)論控制形成泡沫的方法在聚合物注塑模具是重要的，因為內(nèi)的聚合物產(chǎn)品，氣泡的大小有很大的的產(chǎn)生收縮和機械的影響實力

17、。因此，我們需要預(yù)測的一種手段泡沫的特點，認(rèn)為屬性的變化由于在模具的聚合物流設(shè)置注射工藝參數(shù)和模具設(shè)計。大多數(shù)現(xiàn)有的分析方法使用一個恒定的粘度和表面張力的大小來預(yù)測氣泡。根據(jù)實際情況，然而，當(dāng)聚合物含有氣體，粘度發(fā)生變化和表面張力之間的差異導(dǎo)致估計和觀察的氣泡大小。我們證明了一個模型使用變量泡沫屬性預(yù)測氣泡尺寸更接近實際觀測結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)分析工具相比。因此，集合基本屬性更改數(shù)據(jù)的應(yīng)用在注塑過程中的聚合物缺一不可的時候估計所產(chǎn)生的大小泡沫最大限度地實力或減少一個產(chǎn)品的收縮。參考文獻(xiàn)V.Kumar,MicrocellularPolymers:NovelMaterialsforthe21stCentury

18、,CellularPolymers,12(3)(1993)207-223.D.Ladin,C.B.Park,S.S.Park,H.E.NaguibandS.W.Cha,StudyofShearandExtensionalViscositiesofBiodegradablePBS/CO2Solutions,J.Cell.Plast.,37(2001)109-148.J.E.Martini,F.A.WaldmanandN.P.Suh,TheProductionandAnalysisofMicrocellularThermoplasticFoams,SPEANTECTechpapers,28(198

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20、AgentinaPolymeratanElevatedPressure,M.A.Sc.Thesis,UniversityofToronto,(1995).P.Zoller,Pressure-Volume-TemperaturePropertiesofThreeWell-CharacterizedLow-DensityPE,J.Appl.Polym.Sci.,23(1978)1051-1056.M.AmonandC.D.Denson,AStudyoftheDynamicsofFoamGrowth,Polym.Eng.Sci.,24(13)(1984)1026-1034.P.L.Durrillan

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23、S.kiharaandM.Ohshima,MeasurementandpredictionofsurfacetensionofpolymerinsupercriticalCO2,SPEConference,(18)(2006)245-251.BubblegrowthinmoldcavitiesduringmicrocellularinjectionmoldingprocessesAbstractBubblenucleationandgrowtharethekeystepsinpolymerfoamgenerationprocesses.Themechanicalpropertiesoffoam

24、polymersarecloselyrelatedtothesizeofthebubblescreatedinsidethematerial,andmostexistinganalysismethodsuseaconstantviscosityandsurfacetensiontopredictthesizeofthebubbles.Underactualsituations,however,whenthepolymercontainsgases,changesoccurintheviscosityandsurfacetensionthatcausediscrepanciesbetweenth

25、eestimatedandobservedbubblesizes.Therefore,wedevelopedatheoreticalframeworktoimproveourbubblegrowthrateandsizepredictions,andexperimentallyverifiedourtheoreticalresultsusinganinjectionmoldingmachinemodified浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）外文翻譯浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）外文翻譯 tomakemicrocellularfoamproducts.IntroductionPolym

26、ersarelimitedresources,andconsiderableefforthasbeendirectedtowarddevelopingmethodstoreducetheirconsumption.Onesuchmethodreducesthequantityofrawmaterialsrequiredtomanufacturepolymersbyusingpolymerfoam.Initially,chemicalblowagentswereusedtocreatethefoam,butbecauseoftheharmfuleffectsofchemicalsubstance

27、sontheenvironment,amicrocellularfoamingprocess,whichisenvironmentallyfriendly,hasrecentlybeendeveloped1.Comparedtochemicalfoaming,microcellularfoaminghaslesseffectontheenvironmentsinceitusesCO2andN2.Themostimportantconsiderationwhenproducingmicrocellularfoamproductsistheresultingmechanicalproperties

28、.Oneofthegoalsofmicrocellularfoamistomaintainthemechanicalpropertiesofstandardpolymerswhilereducingtherequiredquantityofrawmaterials.Oneimportantfactorthatinfluencesthemechanicalpropertiesisthemorphologyofthecellsgeneratedinsidetheproducts,suchasthecellsize,shape,anddensity2,3.Whenusinganultrafinefo

29、amingmethodinaninjector,itisnecessarytomanagethesizeandnumberofbubblesintheinnerbodyoftheproducttomeettheneedsofthecustomer.Severalstudiesonthemechanicalpropertiesofaproductmanufacturedusinganultrafinefoamingmethodhavefocusedmainlyonbatchtestsusinghigh-pressurecontainers.Otherstudiesofcontinuousproc

30、esses,suchasthepressandinjectionmethod,havebeenperformedunderspecificconditions,suchasthoseofacapillarydie,becausemanyparametersinthemanufacturingprocessareuncontrollable.Althoughmanycommercialanalysissimulationtoolshavebeendevelopedtopredictthesizeofthebubblesthatgrowinpolymersinsidethemolds,theana

31、lysisresultstypicallydonotmatchthesizeofthebubblesobservedinactualproducts.Thisisbecausetheamountoftheoreticalresearchonthegrowthofbubblesthatconsiderstheflowofthepolymerinsidethemoldislimited.Wethereforeproposeabubblemodelthatincludesanygasgrowthinsidethemoldusingatheoreticalapproachthatconsidersth

32、eflowpropertiesofthepolymerandanestimationtechniquedevelopedtoprovidemoreaccuratepredictionsbycomparingtheresultsofexistinganalysistoolswiththeactualsizeofbubblesobservedonametalspecimen.TheoryMicrocellularfoamingtechnologyConventionalfoamingtechnologiesusephysicalblowingagentswithnucleatingorchemic

33、alblowingagentsthatinduceheterogeneousnucleationinthematerialatafixednumberofsites.Theactualnumberofcellsitesisdirectlyrelatedtothequantityofthenucleatingagentsadded.Heterogeneousnucleationproducesafoammaterialcharacterizedbylargenonuniformcells,andthelackofcellsizeuniformityisduetotherelativelyslow

34、nucleationrate.Typically,conventionalfoamshavecellsrangingfrom250ymto1mmindiameter4.Microcellularfoamshaveuniformcelldiametersthatarelessthan100pm.Thiscellstructurecanonlybeobtainedthroughthesimultaneousgenerationofahighnumberofnucleationsites.Therequirementforveryhighnucleationratesandtheresultantc

35、reationofalargenumberofnucleationsitesnecessitateafundamentalchangeinthewayinwhichthecellsarenucleated5,6.Microcellularfoamisproducedwhenthecellnucleationrateisbothextremelyhigh(ordersofmagnitudegreaterthanconventionalfoamingprocesses)andmuchgreaterthanthediffusionrateoftheblowingagentintothecells.U

36、ndertheseconditions,anextremelylargenumberofcellswillbecreatedbeforeanycellgrowthoccurs.Consequently,whentheblowingagentdiffusionbeginstodominatethefoamcreationprocess,allcellsiteswillbegintogrowatthesametimeandatapproximatelythesamerate,resultinginamaterialcharacterizedbyalargenumberofevenlydistrib

37、uted,uniformlysized,microscopiccells7.BubblegrowththeoryThegrowthprocessofacriticalnucleusisasfollows:Fig.1.SchematicrepresentationofamodelforsphericalbubblegrowthinasupersaturatedliquidGasisdiffusedfromthepolymerintobubblesThepressureinsidethebubblesrisesThebubblesexpandbypushingthesurroundingliqui

38、dpolymeroutward.Fig.1showsabubblethatisgrowing.AdepletedzoneLsurroundsthebubble,wherethegasconcentrationislowerthantheinitialsupersaturatedconcentrationX1asaresultofmasstransfer.Thesphericaldiffusionboundaryr2isanareawherediffusionacrosstheboundarydoesnotoccur.Tointerpretthegrowthofbubbles,werequire

39、thefollowingassumptions:TheresinintowhichgasisdissolvedisincompressibleThesizeofthediffusionboundariesisdeterminedbythenumberofbubblenucleiThenumberofbubblesinaunitmassofpolymerresinremainsconstantduringthegrowthGasintheliquidisregardedasanidealgas.Theequationthatgovernsthetransferofmasscanbeexpress

40、edusingFickssecondlawforasphericalcoordinatesystem8,9,whereXisthegasconcentration,tistime,andDistheconstantofgasdiffusivityinthemeltingpolymer.LetusassumethatthisrelationshipcanbedescribedbyHenryslaw,whereKistheHenryslawconstant.Theinitialandboundaryconditionsare10whererb*isthecriticalnucleusradius,

41、Pb*isthepressureinthecriticalnucleus,andr2*isthecriticalnucleusdiffusionboundary.Eqs.(5)and(6)aretransferboundaryconditions,whereX(t,rb)isvariableduringthenucleusgrowthandr2isthebubblediffusionboundaryatanarbitrarytimet.ThemassconservationequationforthegasinthebubbleiswhereXb,whichisthegasconcentrat

42、ioninthebubble,assumedtobeideal,mayberewrittenasThecontinuityandmotionequationsfortheliquidphaseinsphericalcoordinates,assumingaconstantdensityandsphericalsymmetry,arewherenistheviscosityandpisthedensity.Eq.(10)canberewrittenasSubstitutingEqs.(12)and(13)intoEq.(9)givesThefollowingequationscanalsobed

43、erivedusingtheoverallintegralcontinuityequation,Eq.(12):whereP0istheexternalpressureofthebubbleandP1isthesurfacepressureinthebubble.SubstitutingEqs.(15),(16),and(17)intoEq.(18)givesSubstitutingEqs.(17)and(20)intoEq.(19)givesInanactualfoamingprocess,myriadbubblesgrowsimultaneouslyinalimitedspacesotha

44、ttheirgrowthdiffersfromthatofbubblesininfinitespace.Ignoringcoalescenceresultingfromthemergingofacertainnumberofbubblesinthelimitedspace,thenumberofbubblesperunitmassisconstantandeachbubblegrowsindependently11.Bubblegrowthinmicrocellularinjectionmoldingprocesses3.1Viscositychangeinapolymer/Gasmixtur

45、eWhenprocessingmicrocellularfoampolymerproducts,oneofthemostimportantfactorsisthespecificcharacteristicoftherheology,whichisdependentonthemixtureratioofthepolymerandthegasusedastheblowingagent.Ingeneralextrusionorinjectionmoldingprocesses,thechangeinviscosityofthepolymerdeterminestheprocesscondition

46、sandthequalityofthemicrocellularfoampolymer.However,fewstudieshavefocusedontherheologicalpropertiesobtainedwhenmixinggasandpolymerswithablowingagent.Instead,earlyresearchintomixingpolymersandablowingagentconcentratedontherheologicalpropertiesofthegasproducedinternallyfrommixingwithachemicalblowingag

47、entratherthananinertgas12.Sinceaplungerviscometerwasusedinthisearlyresearchtoexamineatwophasecondition,thepressureprofileinthecapillarywasnonlinear.Theformationofacellusingthermodynamicinstabilitiesinasingle-phasegasandresinmixtureistheprinciplebehindmicrocellularfoaming.Theviscositychangeofthepolym

48、erandgasmixtureisimportantwhendesigningdiesormolds,anditaffectsthequalityofthemicrocellularfoamingproducts.Theviscosityofasingle-phasegasandpolymermixturecanbemeasuredwithacapillaryrheometer,butthismeasurementtechniqueislessaccuratethanmeasurementsfromactualextrudersorinjectionmoldingmachines.Theref

49、ore,whenresearchinganddevelopingamicrocellularfoamingprocess,oneshouldmeasuretheviscosityagainstthegascontentofthepolymerunderthevariousconditionsfoundinanactualprocessusinganextruderorinjection-moldingmachine.Fig.2and3areexperimentalresultsbyusingextrudercapillarytestmachine.TheinfluenceofaCO2blowi

50、ngagentonresinscontainingnotalcor20%wttalcisshowninFig.2.Theresincontaining20%wttalcand1or3%wtgasshowsagreaterdeclineinviscosityastheshearrateisincreasedcomparedtotheresincontainingnotalcFig.3showstheeffectoftheCO2contentonresinswith20%talcatvarioustemperatures.Theviscosityoftheresinwith1%or3%wtgasa

51、t200Cislessthanthatoftheresinwithoutgasat210C.Therefore,usingtheformercanhelpreducetheprocesscycletime.Inaddition,theresinwith3%wtgasat190Chasalowerviscosityathighershearratesthanthattheresinwithnogasat210C.Therefore,theprocesstemperaturescanbesetevenlowerwhenhighshearratesarerequired.Surfacetension

52、changeinapolymer/GasmixtureTheinterfacialpropertiesofbinarypolymer/CO2orpolymer/N2systemshavereceivedconsiderableattention,especiallyinthefieldofpolymerfoaminginwhichCO2and/orN2areutilized.However,fewstudieshaveinvestigatedthesurfacetensionofpolymer/scCO2systems.Lietal.reportedthesurfacetensionofpol

53、ystyrene(PS)andpolypropylene(PP)incontactwithscCO2at200to230Cusingthependantdropmethod13.TheyalsopredictedthesurfacetensionofpolymersincontactwithscCO2byapplyingthesurfacetensiontheorydevelopedbyPoserandSanchez14withalineardensityprofileassumptionHowever,theirpredictionsshowedsomediscrepanciesinCO2p

54、ressurerangesof0.1to10MPa.Inthepresentstudy,thesurfacetensionsofPP,PS,andpolylacticacid(PLA)weremeasuredusingasimplependantmethodwithahigh-pressurecell,andthencomparedtothepredictionsofthePoserandSanchez14surfacetensiontheoryusinganonlineardensityprofile.Thesurfacetensionwascalculatedbyfittingthesha

55、peofanexperimentaldropinanequilibriumstatetoatheoreticaldropprofileusingLaplacesequationofcapillarity,Whereyisthesurfacetension,R1andR2aretheprincipalradiiofcurvatureofthedrop,bistheradiusofcurvatureofthedropattheorigin,Apisthedifferenceindensitybetweenthetwophases,zistheverticallengthfromtheorigin,

56、andgisthegravitationalaccelerationconstant.Fig.4indicatestheexperimentalresultdataforthreemoltenpolymersincontactwithpressurizedCO2.Thesurfacetensionofthemoltenpolymer/CO2systemsdecreasedastheCO2pressureincreased.Thepredictionswereingoodagreementatpressuresrangingfrom5to15MPa.Thesurfacetensiontheory

57、combinedwithanequationofstatewasusedtopredictthesurfacetensionbetweenthemoltenpolymerandCO2.ThedensitygradientmodeldevelopedbyPoserandSanchez14wasusedtocorrelatesurfacetension15.ExperimentsTheinjectionmoldingmachine(WOOJIN,EX-120)wasespeciallyadaptedforthemicrocellularfoamingprocessandequippedwithap

58、ressuretransducer(Dynisco,PT462E-10M-6/18)tomeasurethepressureatthebarrelaswellattheinjectionportthroughwhichgaswasinjectedintothebarreltomonitorrealtimechangeinpressurewiththegasinjection(SeeFig.5).ThebarrellengthtodiameterratiowasL/D=28,whichislargerthangeneralinjectionmoldingmachinessothatthegasa

59、ndpolymerwouldbethoroughlymixed.AhighpressuregassupplysystemwasdesignedtocompressN2atupto800MPa.Whentheinjectionmoldingmachinestartedfeedingandthescrewstartedtomove,thegassupplysystemreceivedasignal,setthedelayandsupplytimes,andbegantosupplygasautomaticallyatafixedflowrateintotheinjectionport.Thegas

60、supplypressurewasfixedat340bar.Itwaspossibletosupplyafixedquantityofgasbyusingaprecisemassflowmeter(Bronkhorst,EL-FLOW)bysettingthegassupplypressureat10to20MPa.Thepressureinsidethebarrelwasmeasuredwithanindicator(Dynisco,1290-1-3)connectedto(uvne)co邁UUJ.QJuEJJnwIVliriflsrfioFhw*andhi回何忙GhangesGasinj