塑胶螺杆及塑化原理.pdf

塑料螺杆简介及塑化原理 射胶螺杆之功能：加料、输送、压缩、熔化、排气、均化 螺杆之重要几何尺寸：螺杆直径、进料段、压缩段、计量段、进料牙深、计量牙深 螺杆直径（D）与所要求之射出容积相关 射出容积=1/4D2（射出行程）0.85 一般而言，D2 与最高射出压力成反比 D 愈大，押出率愈大；Q 1.29D2HmNr60/1000 (kg/Hr)入料段 负责塑料的输送、推挤与预热 应保证入料段结束时开始熔融，预热到熔点。固态比热、熔点、潜热，加热到熔点需 热多，入料段应长固态热传导系数，传热慢 、塑料中心温升慢，入料段应长预热，入料 段可短。结晶性料最长（如：POM、PA）；非晶性料 次之（如：PS、PU）；热敏性最短（如：PVC）。压缩段 负责塑料的混炼、压缩与加压排气，通过这一 段的原料应该已经几乎全部熔解，但是不一定 会均匀混合。在此区域，塑料逐渐熔融，螺槽体积必须相应 下降，否则料压不实、传热慢、排气不良。对非晶性塑料，压缩段应长一些，否则若螺槽 体积下降快，料体积未减少，会产生堵塞。结晶型塑料实际上非全部结晶（如 PE：40 90%结晶度，LDPE：65%结晶度），因此目 前压缩段有加长的趋势。一般占 25%螺杆工作长度。尼龙(结晶性料)23 圈，约占 15%螺杆的工作长 度。高黏度、耐火性、低传导性、高添加物，占 40%50%螺杆的工作长度。PVC 可利用占 100%螺杆的工作长度，以避免激 烈的剪切热。计量段 理论上到计量段之开始点，料应全部熔融，但至 少要计量段=4D，以确保温度均匀、混炼均匀。计量段长，则混炼效果佳；计量段太长则易使熔 体停留过久，而产生热分解；太短则易使温度不 均匀。一般占 2025%螺杆工作长度。PVC 热敏性，不宜停留过长，以免热分解(可不要 计量段)。进料牙深、计量牙深 进料牙深愈深，在进料区之吞吐量愈大，但需考虑 螺杆强度。计量牙深愈浅，塑化之发热、混合性能指数愈高，但需防范塑料烧焦，(计量牙深太浅，则剪切热，自生热，温升太高，尤其不利于热敏性塑料。)计量牙深 KD (0.030.07)D -D，K 选小；D，细长比，热稳定性差之塑 料，K 选大 影响塑化质量之主要因素：细长比、压缩比、背压、螺杆转速、电热温度设定。细长比 细长比=螺杆工作长度/螺杆直径。细长比大，则吃料易均匀，但容易过火。热稳定性较佳之塑料可用较长之螺杆，以提高混炼 性而不虑烧焦；热稳定性较差之塑料，可用较短之 螺杆或螺杆尾端无螺纹。以塑料特性考虑，一般细长比如下:塑 料 特 性 细长比热固性 1416硬质 PVC、高黏度 PU 等热敏性 1718一般塑料 1822PC、POM 等高温稳定性塑料 2224以混色能力考虑，一般细长比如下 细长比 混色能力 1216 以染好颜色之胶粒成型为宜，避免色差发生。1618 以色母在料管内混炼、染色、成型质量均匀，色差不良较小。2024 用色料在料管内混炼染色、分散性均匀，对成品物性有较佳的保护作用。压缩比 压缩比=进料牙深/计量牙深 考虑料的压缩性、装填程度、回流、制品要密实、传 热与排气。适当的压缩比，可增加塑料之密度，使分子与分子之 间结合更加紧密，有助于减少空气的吸入，降低因压 力而产生之温升，而影响输出量的差异，而不适当之 压缩比将会破坏塑料的物性。压缩比值越高，对塑料在料管内塑化过程中产生的温 升越高，对胶化中的塑料产生较佳的混炼均匀度，相 对的出料量大为减少。高压缩比适于不易熔塑料，特别具低熔化黏度、热安 定性塑料。低压缩比适于易熔塑料，特别具高熔化黏度性，热敏 性塑料。背压 增加背压可增加螺杆对熔融树脂所做的功、消除未熔 的塑料颗粒、增加料管内原料密度及其均匀程度、减 少射出收压和翘曲等问题。背压被运用来提高料管温度，其效果最为显著。背压过大，对热敏性较高的塑料易分解；对低黏度的 塑料可能会产生流鼻现象。背压太小，射出的成品可能会有气泡。螺杆转速 螺杆的转动速度直接影响塑料在螺旋槽内的切变。小型螺杆槽深较浅，吸收热源快速，足够促使塑料在 压缩段时软化，螺杆与料管璧间的磨擦热能较低，适 宜高速旋转，增加塑化能力。大型螺杆则不易快速旋转，以免塑化不均及造成过度 摩擦热。对热敏性较高的塑料，射胶螺丝转速过大的话，塑料 便会很容易被分解。通常各尺寸之螺杆有一定之转速范围，一般转速 100 150 rpm 太低，则无法熔化塑料；太高，则将塑料 烧焦。目前最大表面速度 1m/sec 为限，对剪切敏感材料，低 于 0.5m/sec。电热温度设定 使滞留于料管及螺杆内之冷硬树脂熔融以利螺杆之转 动，提供树脂获得熔融所需的一部份热量。设定比熔胶温度低 510(部份由摩擦热能提供)喷嘴温度的调整也可用来控制流涕、凝固(塞头)、牵 丝等问题。结晶性塑料一般温度控制：塑料种类 料管温度 喷出料管温度 射出压力 Kg/cm2 HDPE 210后降温呈 180操作 200220 5001,500 PP 200270 210280 4001,000 PA6 225280 240280 7001,000 PA6/6 260280 270310 6001,500 DELRIN 180200 190220 8001,100 鸠拉康 220270 230280 4001,000 非结晶塑料：塑料种类 料管温度 喷出料管温度 射出压力 Kg/cm2PS 180240 190260 4001,300 ABS 200230 200240 8001,500 PMMA 180220 200230 7001,500 PC 260310 280320 8001,500 变性 PPO 240280 250300 8501,400 硬质 PVC 165185 175195 1,0001,500 注一：以上均是以不添加玻璃纤维的非强化塑料为标准。注二：管内之熔胶温度通常高于管外控制的温度，从喷 嘴出料温示之。v 一般塑料性质与成型作业之关系 PE 料 属流动性良好、热安定性佳的塑料，但分子配性强容易 变形，高密度 PE 料有明显的结晶化温度，最好增大射出 速度。对厚肉制品而言，增快射出速度尤为重要：可改 良制品的表面光泽、防止翘曲、减少成型收缩率等。因 此，螺杆设计及止逆配备尤需精密，若有损耗及伤痕，加料时会产生渐慢现象。（因塑料逆流而产生射入模具 的量减少，熔料倒回于计量部，使进料段的新料滞留，造成新陈代谢失效，因而形成成型品质量不坚实，缩水 度强，不良率高的现象。）PP 料 属流动性良好塑料，近似 PE 料。PP 料从 280附近会开 始劣化，所以加热温度宜在 270以下操作，其分子配向 性很强，在低温成型时，易因分子配向而翘曲及扭曲，宜注意。PA 料 俗称尼龙料，其黏度对加热温度敏感性高，亦是吸湿性 大的塑料，所以射出温度及干燥温度须高。塑料在未达 干燥程度绝对不可放入熔胶筒内，因带水份很强而易于 卡住在加料段的杆槽里，形成入料困难的现象。成形时 ，在射嘴处最易冷却，倘在冷却时增大射出压力操作，易致使止逆阀破裂，所以射嘴处之温度控制必须适当。为防止塑料因加料溢入模具，宜用有控制性的射嘴。在 换用其他塑料进行射出时，应注意原尼龙加热温度是 270以上，而一般料加热温度只在 200左右即行运作 ，因此必须加热融胶筒至尼龙加热温度后再行运作，否 则易使螺杆之止逆阀与分胶头折断。因尼龙料属高温时 流动性佳的塑料，本身不易熔解，熔解后又易冷却凝固 ，必须注意成型方法方能产生良好效果。POM 料 俗称塑料钢，易起热分解，宜注意成型时的温度管理，POM 料不可在熔胶筒内滞留过长时间，否则易过火、黄 色化。熔化后的气体很浓，射嘴及法兰的各部接触点最 易腐蚀，宜用好的材质。PBT 料 和 PET 同属饱和性聚酯类，具熔融度高、成型性良好、结晶性迅速、固化速度快的特性。熔胶筒温度宜控制在 230270，模温宜设定在 4090。欲得光泽良 好的表面时，宜升温，必要时需进行充分的预备干燥。所需射出压力约在 5001300kg/m2。PS、AS、ABS 一般料 属乙烯类，乃一般普通料，这些料较易成型。唯 ABS 常 用于镀金品，其注意事项如下：(1)熔胶管温度宜高，约 220250；(2)射出温度宜慢(用二次加压法)、射出 压力宜低；(3)不可用离模剂；(4)不可有收缩下陷及熔 接线之流痕；(5)成品表面不可有创痕。PC 料 此料熔融黏度高，射出压力大，管内温度过高或滞留时 间久时，易起热分解、变色及降低物性，须注意模温以 85120为准。对厚的成品尤其不易成型，因成品易 生残留应力，会造成日后破裂，因此宜用粉末状的硅利 康作离模剂，勿用液状离模剂。PMMA 料 俗称压克力料，此料特性是韧性强、料流不良，宜在低 温成型。转速宜慢，使管内不起温升。设计模具时宜加 大浇道、应加大射嘴孔。压克力成型属技术性加工成型 ，操作时须辟净室以隔离灰尘、漏斗宜清洁、取模宜轻 巧、带白手套等以保持干净。硬质 PVC 料 此料最易烧焦、产生酸性气体，所以管内温度宜取 170 -l90加热，应避免 200以上高温加热，模温取 50 -60。塑料滞留时间宜短，以最慢转加料法使管内不 升温度，以慢射出法使气体可排出于模体。模具排气孔 宜大，螺杆需加电镀、不必用止逆装置、射嘴孔应加大 、每次需射到底，使不含滞料在管内。停止操作时，须 把温度慢慢降低，一直操作至不良成品时促使内部滞料 全部射出。含玻璃纤维的塑料 含玻纤塑料的流动性低于非强化树酯，所以常增加熔胶 筒加热温度与模温及射出压力等以方便成形。同时模具 的浇口、横浇道、浇口等的尺寸，也须大于一般塑料。成型收缩率甚小于非强化树酯，呈方向性的流动，所以 浇口方向宜设法减少配向所致的不良影响。成型品的结 合线强度常低于其他部份，在设计制品模具时需加注意 ，宜于熔接处增设排气孔，使不致包风。模具各部份(特 别是浇口部)或螺杆组件，熔胶管等磨耗很快，宜注意材 质及表面的硬度处理。