注塑螺杆的基本型式及主要参数

 一、注塑螺杆的基本型式及主要参数  

　　一般螺杆分为三段即加料段，压缩段，均化段。  
加料段——底经较小，主要作用是输送原料给后段，因此主要是输送能力问题，参数（L1，h1），h1=（0．12－0．14）D。  
压缩段——底经变化，主要作用是压实、熔融物料，建立压力。参数压缩比ε=h1／h3及L2。准确应以渐变度A=（h1－h3）／L2。  
均化段（计量段）——将压缩段已熔物料定量定温地挤到螺杆最前端、参数（L3，h3），h3=（0．05－0．07）D。 

　　对整条螺杆而言，参数L／D－长径比L／D利弊：L／D与转速n，是螺杆塑化能力及效果的重要因素，L／D大则物料在机筒里停留时间长，有利于塑化，同时压力流、漏流减少，提高了塑化能力，同时对温度分布要求较高的物料有利，但大之后，对制造装配使用上又有负面影响，一般L／D为（18～20），但目前有加大的趋势。 

　　其它螺距S，螺旋升角φ=πDtgφ，一般D=S，则φ=17°40′。 

　　φ对塑化能力有影响，一般来说φ大一些则输送速度快一些，因此，物料形状不同，其φ也有变化。粉料可取φ=25°左右，圆柱料φ=17°左右，方块料φ=15°左右，但φ的不同，对加工而言，也比较困难，所以一般φ取17°40′。 

　　棱宽e，对粘度小的物料而言，e尽量取大一些，太小易漏流，但太大会增加动力消耗，易过热，e=（0.08～0.12）D。 

　　总而言之，在目前情况下，因缺乏必要的试验手段，对螺杆的设计并没有完整的设计手段。大部分都要根据不同的物料性质，凭经验制订参数以满足不同的需要，各厂大致都一样。 

　　下面就几种专用螺杆的设计结合其物料特性作简单介绍： 

　　1、PC料（聚碳酸酯） 

　　特点：
①非结晶性塑料，无明显熔点，玻璃化温度140°～150℃，熔融温度215℃～225℃，成型温度250℃～320℃。  
②粘度大，对温度较敏感，在正常加工温度范围内热稳定性较好，300℃长时停留基本不分解，超过340℃开始分解，粘度受剪切速率影响较小。  
③吸水性强 

　　参数选定： 

a、L／D针对其热稳定性好，粘度大的特性，为提高塑化效果尽量选取大的长径比，本厂取26。 
由于其融熔温度范围较宽，压缩可较长，故采用渐变型螺杆。L1=30％全长，L2=46％全长。  
b、压缩比ε 由渐变度A需与熔融速率相适应，但目前融熔速率还无法计算得出，根据PC从225℃融化至320℃之间可加工的特性，其渐变度A值可相对取中等偏上的值,在L2较大的情况下，普通渐变型螺杆ε=2～3，本厂取2．6。 
c、因其粘度高，吸水性强，故在均化段之前，压缩段之后于螺杆上加混炼结构，以加强固体床解体，同时，可使其中夹带的水份变成气体逸出。  
d、其它参数如e，s，φ以及与机筒的间隙都可与其它普通螺杆相同。   
2、PMMA（有机玻璃）  

　　特点：
①玻璃化温度105℃，熔融温度大于160℃，分解温度270℃，成型温度范围很宽。  
②粘度大，流动性差，热稳定性较好。  
③吸水性较强。 

　　参数选择  
a、L／D选取长径比为20～22的渐变型螺杆，视其制品成型的精度要求一般L1=40％， L2=40％。  
b、压缩比ε ，一般选取2．3～2．6。  
c、针对其有一定亲水性，故在螺杆的前端采用混炼环结构。  
d、其它参数一般可按通用螺杆设计，与机筒间隙不可太小。 

　　3、PA（尼龙） 

　　特性：
①结晶性塑料，种类较多，种类不一样，其熔点也不一样，且熔点范围窄，一般所用PA66其熔点为260℃～265℃。  
②粘度低，流动性好，有比较明显的熔点，热稳定性差。  　　参数选择  
a、L／D选取长径比18～20的突变型螺杆。  
b、压缩比，一般选取3～3．5，其中防止过热分解h3=0．07～0．08D。  
c、因其粘度低，故止逆环处与机筒间隙应尽量小，约0．05，螺杆与机筒间隙约0．08，如有需要，视其材料，前端可配止逆环，射嘴处应自锁。  
d、其它参数、可按通用螺杆设计。  
③吸水性一般。 

　　4、]PET（聚酯） 

　　特性：
①熔点250℃～260℃，吹塑级PET则成型温度较广一点，大约255℃～290℃。  
②吹塑级PET粘度较高，温度对粘度影响大，热稳定性差。 

 

 

　　参数选择  
①L／D一般取20，三段分布L1=50％－55％，L2=20％。  
②采用低剪切、低压缩比的螺杆，压缩比ε ，一般取1．8～2，同时剪切过热导致变色或不透明h3=0．09D。  
③螺杆前端不设混炼环，以防过热，藏料。  
④因这种材料对温度较敏感，而一般厂家多用回收料，为提高产量，我厂采用的是低剪切螺杆，所以可适当提高马达转速，以达到目的。同时在使用回收料方面（大部分为片料），本厂根据实际情况，为加大加料段的输送能力，也采取了加大落料口径在机筒里开槽等方式，取得了比较好的效果。
5、PVC（聚氯乙烯） 

 

　　热敏性物料，一般分为硬质和软质，其区别在于原料中加入增塑剂的多少，少于10％的为硬质，多于30％为软质。 

 

　　特点：
①无明显熔点，60℃变软，100℃～150℃粘弹态，140℃时熔融，同时分解，170℃分解迅速，软化点接近于分解点，分解释放于HC1气体。  
②热稳定性差，温度、时间都会导致分解，流动性差。 

 

　　设计原则
a、温度控制严格，螺杆设计尽量要低剪切，防止过热。  
b、螺杆、机筒要防腐蚀。  
c、注塑工艺需严格控制。 

 

　　一般讲，螺杆参数为L／D=16～20，h3=0．07D，ε =1．6～2 ，L1=40％，L2=40％。 

 

　　为防止藏料，无止逆环，头部锥度20°～30°，对软胶较适应，如制品要求较高，可采用无计量段，分离型螺杆，此种螺杆对硬质PVC较适合，而且为配合温控，加料段螺杆内部加冷却水或油孔，机筒外加冷水或油槽，温度控制精度±2℃左右。 

 

　　二、PC料的注塑工艺及螺杆的选择

 

　　PC性能优异，透明度较高，冲击韧性好，耐蠕变，使用温度范围宽，PC的工艺特性是：熔融粘度对剪切率的敏感性小，而对温度的敏感性大，无明显熔点，熔融体粘度较高，高温下树脂易水解，制品易开裂。针对这些特性，我们特别要注意区别对待：要增加熔体的流动性，不是用增大注射压力而应采用提高注射温度的办法来达到。要求模具的流道、浇口短而粗，以减少流体的压力损失，同时要较高的注射压力。树脂在成型加工之前需进行充分的干燥处理，使其含水量控制在0.02%以下，此外，在加工过程中对树脂还应采取保温措施，以防重新吸湿。不仅需要合理的制品设计，还应正确掌握成型工艺，如提高模具温度，对制品进行后处理等可以减少或消除内应力。视产品的不同状况及时调正工艺参数。  

三、下面谈谈成型工艺  

　　1、注射温度    必须综合制品的形状、尺寸，模具结构。制品性能、要求等各方面的情况加以考虑后才能作出。一般在成型中选用温度在270     "320℃之间，过高的料温如超过340℃时，PC将会出现分解，制品颜色变深，表面出现银丝、暗条、黑点、气泡等缺陷，同时物理机械性能也显著下降。  
2、注射压力   对PC制品的物理机械性能，内应力、成型收缩率等有一定的影响对制品的外观及脱模性有较大的影响，过低或过高的注射压力都会使制品出现某些缺陷，一般注射压力控制在80——120MPa之间，对薄壁，长流程，形状复杂，浇口较小的制品，为克服熔体流动的阻力，以便及时充满模腔，才选用较高的注射压力（120——145MPa）。从而获得完整而表面光滑的制品。
3、保压压力及保压时间   保压压力的大小及保压时间的长短对PC制品的内应力有较大的影响，保压压力过小，补缩作用小易出现真空泡或表面出现缩凹，保压压力过大，浇口周围易产生较大的内应力，在实际加工中，常以高料温，低保压的办法来解决。保压时间的选择应视制品的厚薄，浇口大小，模温等情况而定，一般小而薄制品不需很长的保压时间，相反，大而厚的制品保压时间应较长。保压时间的长短可通过浇口封口时间的试验予以确定。   
4、注射速度   对PC制品的性能无十分明显的影响，除了薄壁，小浇口，深孔，长流程制品外，一般采用中速或慢速加工，最好是多级注射，一般采用慢——快——慢的多级注射方式。  
5、模具温度   一般控制在80——100℃就可以，对形状复杂，较薄，要求较高的制品，也可提高到100——120℃，但不能超过模具热变形温度。   　　
6、螺杆转速与背压   由于PC熔体粘度较大，从有利塑化，有利排气，有利塑机的维护保养，防止螺杆负荷过大，对螺杆的转速要求不可太高，一般控制在30——60r/min为宜，而背压控制在注射压力的10——15%之间为宜。   
7、PC在注塑过程中要严格控制脱模剂的使用，同时再生料的使用不能超过三次，使用量应为20%左右。    
对生产PC制品的塑机要求：要求制品的最大注射量（包括流道、浇口等）应不大于公称注射量的70——80%，螺杆选用单头螺纹等螺距，带有止回环的渐变压缩型螺杆，螺杆的长径比L/D为15——20，几何压缩比C/R.