Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự tiến hóa hình thái do dòng chảy gây ra của các bộ phận polyethylene mật độ cao được thu nhỏ đồng nhất chế tạo bằng phương pháp ép phun vi mô
Tóm tắt
Sự tiến hóa hình thái của các thermoplastics được chế tạo bằng phương pháp ép phun vi mô (μIM) theo kiểu thu nhỏ đồng nhất chưa được ghi chép. Trong nghiên cứu hiện tại, các hình thái tinh thể trong các bộ phận polyethylene mật độ cao μIM đã được khảo sát với sự trợ giúp của các phép đo lưu biến, kính hiển vi quang phân cực, kính hiển vi điện tử quét và phép đo nhiệt độ quét khác nhau. Phát hiện cho thấy rằng, không giống như các bộ phận ép phun truyền thống với sự chiếm ưu thế của spherulite, các sản phẩm được thu nhỏ đồng nhất có các lớp lamellae có hướng rõ ràng bắt đầu xuất hiện trong lớp vỏ. Đối với các bộ phận μIM dày 175 μm (M175), các cấu trúc shish-kebab liên kết tồn tại xuyên suốt độ dày. Hơn nữa, nguồn gốc của các hình thái tinh thể khác nhau với các độ dày bộ phận khác nhau đã được thảo luận chủ yếu từ góc độ lưu biến và nhiệt động học. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự tinh thể hóa do dòng chảy là một trong những yếu tố quan trọng chịu trách nhiệm cho các siêu cấu trúc độc đáo. Một cách định lượng hơn, có một tỷ lệ cắt quan trọng là 3,0 × 105 s−1 tồn tại để hình thành các cấu trúc phân tử có hướng cao. Trong khi đó, dựa trên mô hình từ tài liệu, một tỷ lệ kéo dài lên tới 4,4 × 104 s−1 cũng đã được xác định tại trung tâm kênh cho M175.
Từ khóa
#micro-injection molding; high-density polyethylene; morphology evolution; flow-induced crystallization; shish-kebab structuresTài liệu tham khảo
Selada A, Manaia A, Vieira MT, Pouzada AS (2011) Effect of LBM and large-area EBM finishing on micro-injection moulding surfaces. Int J Adv Manuf Technol 52(1–4):171–182. doi:10.1007/s00170-010-2723-2
Attia UM, Marson S, Alcock JR (2009) Micro-injection moulding of polymer microfluidic devices. Microfluid Nanofluid 7(1):1–28
Xie L, Ziegmann G (2010) Effect of gate dimension on micro injection molded weld line strength with polypropylene (PP) and high-density polyethylene (HDPE). Int J Adv Manuf Technol 48(1–4):71–81. doi:10.1007/s00170-009-2276-4
Yao D, Kim B (2002) Simulation of the filling process in micro channels for polymeric materials. J Micromech Microeng 12(5):604–610
Sha B, Dimov S, Griffiths C, Packianather MS (2007) Micro-injection moulding: factors affecting the achievable aspect ratios. Int J Adv Manuf Technol 33(1–2):147–156. doi:10.1007/s00170-006-0579-2
Liou A-C, Chen R-H (2006) Injection molding of polymer micro- and sub-micron structures with high-aspect ratios. Int J Adv Manuf Technol 28(11–12):1097–1103. doi:10.1007/s00170-004-2455-2
Tosello G, Gava A, Hansen HN, Lucchetta G (2010) Study of process parameters effect on the filling phase of micro-injection moulding using weld lines as flow markers. Int J Adv Manuf Technol 47(1–4):81–97. doi:10.1007/s00170-009-2100-1
Kim SK, Choi S-J, Lee K-H, Kim D-J, Yoo Y-E (2010) Observation of instabilities in flow front during micro injection molding process. Polym Eng Sci 50(7):1377–1381
Zhang HL, Ong NS, Lam YC (2008) Mold surface roughness effects on cavity filling of polymer melt in micro injection molding. Int J Adv Manuf Technol 37(11–12):1105–1112. doi:10.1007/s00170-007-1060-6
Whiteside BR, Brown EC, Ono Y, Jen C-K, Coates PD (2005) Real-time ultrasonic diagnosis of polymer degradation and filling incompleteness in micromoulding. Plast Rubber Compos 34(9):387–392
Griffiths CA, Dimov SS, Brousseau EB, Chouquet C, Gavillet J, Bigot S (2010) Investigation of surface treatment effects in micro-injection-moulding. Int J Adv Manuf Technol 47(1–4):99–110. doi:10.1007/s00170-009-2000-4
Attia UM, Alcock JR (2010) Optimising process conditions for multiple quality criteria in micro-injection moulding. Int J Adv Manuf Technol 50(5–8):533–542. doi:10.1007/s00170-010-2547-0
Attia UM, Alcock JR (2011) Evaluating and controlling process variability in micro-injection moulding. Int J Adv Manuf Technol 52(1–4):183–194. doi:10.1007/s00170-010-2724-1
Griffiths CA, Bigot S, Brousseau E, Worgull M, Heckele M, Nestler J, Auerswald J (2010) Investigation of polymer inserts as prototyping tooling for micro injection moulding. Int J Adv Manuf Technol 47(1–4):111–123. doi:10.1007/s00170-009-2038-3
Ito H, Yagisawa Y, Saito T, Yasuhara T, Kikutani T, Yamagiwa Y (2005) Fundamental study on structure development of thin-wall injection molded products. Theor Appl Mech Jpn 54:263–268
Chu J, Hrymak A, Kamal MR (2007) Microstructural characteristics of micro-injection molded thermoplastics. Society of Plastics Engineers—65th Annual Technical Conference (ANTEC2007), Cincinnati (Ohio, US), 6–11 May 2007, pp 1973–1977
Ito H, Kasama K, Kikutani T (2007) Surface replication and structural development in micromolding for micro/nanocomposites. Proceedings of the ASME International Conference On Manufacturing Science and Engineering (MSEC 2007), Atlanta (Georgia, US), 15–18 October 2007, pp 133–140
Giboz J, Copponnex T, Mélé P (2009) Microinjection molding of thermoplastic polymers: morphological comparison with conventional injection molding. J Micromech Microeng 19(2):025023
Yang C (2011) Study on replication capability and morphology of injection molded micro-features. Dissertation, South China University of Technology
Giboz J, Spoelstra AB, Portale G, Copponnex T, Meijer HEH, Peters GWM, Mélé P (2011) On the origin of the “core-free” morphology in microinjection-molded HDPE. J Polym Sci Part B Polym Phys 49(20):1470–1478
Liu F, Guo C, Wu X, Qian X, Liu H, Zhang J (2012) Morphological comparison of isotactic polypropylene parts prepared by micro-injection molding and conventional injection molding. Polym Adv Technol 23(3):686–694
Stern C, Frick AR, Weickert G, Michler GH, Henning S (2005) Processing, morphology, and mechanical properties of liquid pool polypropylene with different molecular weights. Macromol Mater Eng 290(6):621–635
Lu Z, Zhang KF (2009) Crystal distribution and molecule orientation of micro injection molded polypropylene microstructured parts. Polym Eng Sci 49(8):1661–1665
Lu Z, Zhang KF (2009) Morphology and mechanical properties of polypropylene micro-arrays by micro-injection molding. Int J Adv Manuf Technol 40(5–6):490–496. doi:10.1007/s00170-007-1364-6
Yang C, Li L, Huang H-X, Castro JM, Yi AY (2010) Replication characterization of microribs fabricated by combining ultraprecision machining and microinjection molding. Polym Eng Sci 50(10):2021–2030
Yang C, Huang H-X, Castro JM, Yi AY (2011) Replication characterization in injection molding of microfeatures with high aspect ratio: influence of layout and shape factor. Polym Eng Sci 51(5):959–968
Peón J, Vega JF, Del Amo B, Martínez-Salazar J (2003) Phase morphology and melt viscoelastic properties in blends of ethylene/vinyl acetate copolymer and metallocene-catalysed linear polyethylene. Polymer 44(10):2911–2918
Odell JA, Grubb DT, Keller A (1978) A new route to high modulus polyethylene by lamellar structures nucleated onto fibrous substrates with general implications for crystallization behaviour. Polymer 19(6):617–626
Frick A, Stern C, Michler G, Henning S, Ruff M (2010) Study on flow induced nano structures in iPP with different molecular weight and resulting strength behavior. Macromol Symp 294(1):91–101
Kim J, Kim DH, Son Y (2008) Abnormal rheological behavior of linear low density polyethylene melts at high shear rate. Polym Bull 60(6):821–828
Tadmor Z (1974) Molecular orientation in injection molding. J Appl Polym Sci 18(6):1753–1772
Yao D, Kim B (2004) Scaling issues in miniaturization of injection molded parts. J Manuf Sci Eng 126(4):733–739
Boutaous M, Bourgin P, Zinet M (2010) Thermally and flow induced crystallization of polymers at low shear rate. J Non-Newtonian Fluid Mech 165(5–6):227–237