注射过程的熔体粘度变化特征
注射过程的熔体粘度变化特征
注射成型过程中，塑料熔体的粘度变化是一个复杂而关键的过程。从机筒到模具型腔，熔体经历了多个阶段的粘度变化，这些变化直接影响到最终产品的质量。本文将详细探讨注射过程中的熔体粘度变化特征，帮助读者更好地理解这一过程。
注射过程粘度变化的几个阶段
注射过程中，塑料原材料从机筒加料口到产品填充完成，主要经历四个粘度变化的过程：
- 在机筒中的塑化过程：塑料在机筒中被加热塑化，此时粘度较高，流动速度较小。
- 注射时流经射嘴剪切升温过程：熔体通过射嘴时，受到剪切作用而升温，粘度开始下降。
- 通过模具流道与浇口的升温过程：在流经模具流道和浇口时，由于截面的收缩，熔体流动速度增加，剪切速率增大，进一步降低粘度。
- 填充模具型腔的冷却降温过程：进入型腔后，熔体开始冷却，粘度逐渐回升。
注塑速度敏感性低的剪切区间
在塑料流变学中，所有的塑料都是非牛顿流体。在给定的剪切速率范围内，它们的粘度不会保持不变。严格意义上，塑料的流变行为是非牛顿行为和牛顿行为的结合。在注射成型过程中很少遇到在极低剪切速率下，塑料是牛顿流体的；在一个低的剪切速率的范围内，塑料往往表现出非牛顿流体的特性。随着剪切速率的进一步增加，在粘度开始急剧下降后，塑料的特性反而变得越来越像牛顿流体。
如图1所示：塑料熔体在注射速度由低到高的不同区间内粘度的敏感程度不一样。存在差注射速度敏感性高、注射速度敏感性转换点、注射速度敏感性低三个区间。在注塑速度敏感性低的区间进行调试产品，熔料的流动的速度梯度(D)与所加的切应力(τ)的大小成正比，可控性强。
在较高的剪切速率下，塑料倾向于获得更多的牛顿流体特性。尽管粘度仍在持续下降，但变化不如在较低剪切速率时那么显著。图2说明了这种现象。一般来说，曲线的直线部分斜率取决于塑料的性质和性质。结晶材料会比非结晶材料具有更平坦的区域，因为结晶材料的粘度较低，更便于分子定向。
在注射成型过程中，材料在注射阶段受到高剪切力。剪切速率与填充速度成正比。如果剪切速率较低，并且填充速度设定在粘度曲线的初始非牛顿区域，则剪切速率的微小变化将导致塑料粘度的大波动。长期来看，这样的波动会导致填充速率的不一致，因此将导致注塑产品品质的变化。如果将填充速度设置为更高的值，则塑料粘度将会趋于一致。在高填充速度下，塑料受到的剪切速率较高，剪切速率对粘度的影响不如在低填充速度下那么明显。注射速度的微小变化导致熔体粘度的变化很小甚至几乎没有变化。图3 为注塑机上生成的数据，很好地说明了这一现象。速度的变化对曲线中牛顿区域的塑料粘度产生的影响几乎没有，因此，找到曲线中的牛顿区域（也称为非敏感区）设定相应的注入速度，对注塑的一致性显得非常重要。