塑機螺桿機筒的基本參數 |
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塑料在螺桿中的流動原理：塑化的速率均勻性是影響產品質量的主要因素，塑料沿螺槽前進，經歷溫度、壓力、粘度至化學結構變化，這種變化在螺桿各段是不一樣的，通常把螺桿工作部分定為三段。加料段、壓縮段、均化段，其螺桿與螺管尺寸只是配合上下公差，上下差異不可大于0.10mm. 1；加料段——底徑較小，主要作用是輸送原料給后段，其作用是將料斗加進的料迅速輸送前移，該段螺槽容積一般不變，塑料在本段處于固體狀態，通常螺槽沒有被物料*填滿，其填滿的程度與物料的形狀、干濕程度、加料裝置等有關。塑料在加料段的運動可以分為旋轉運動和軸向運動，旋轉運動是由予物料和螺桿之間產生摩擦力使物料由螺桿帶著一起轉動。軸向運動是由于螺桿旋轉時產生的軸向分力，把物料拖向前進，好像螺母在螺栓上的移動。只有在塑料與機筒的摩擦力不大于塑料與螺桿的摩擦力時，塑料才能在軸向分力作用下向前移動；反之，塑料與螺桿的摩擦力大于塑料與機筒的摩擦力，塑料就只能包住螺桿空轉，不能前移。為盡量減少塑料與螺桿的摩擦力，螺桿表面光潔度應高于機筒表面光潔度。為了增加機筒表面與塑料的摩擦力，還可以在機筒表面開設縱向溝槽。 因此主要是輸送能力問題，參數（L1，h1），h1=（0．12－0．14）D。
2；壓縮段——底徑變化，主要作用是壓實、熔融物料，建立壓力。其作用是接受由加料段輸送過來的松散料。將它壓實，塑化，并把夾帶來的空氣向加料段排出，該段螺槽容積逐漸變小或實然變小，塑料在這一段逐漸由圓體狀態向熔融狀態轉化，成為連續的粘流體輸送給均化段。參數壓縮比ε=h1／h3及L2。準確應以漸變度A=（h1－h3）／L2。 壓縮比一般控制在2.8---3.3之間，（計算壓縮比的方法：外徑減去進料溝槽/外徑減去壓縮溝槽=壓縮比）壓縮比較小時，塑化不*，產品感覺光澤度欠佳，塑料有未“熟透”的外觀；壓縮比越大，熔化的物料會越快被擠出，料不滯留，有效避免變色。壓縮段設計雙螺紋可增加摩擦、剪切效果；將壓縮段加長可得到塑化好、擠出增力的效果。
3；均化段——其作用是把壓縮段送來的熔融物料進一步塑化均勻，并定量，定壓地從機頭均勻擠出。將壓縮段已熔物料定量定溫地擠到螺桿zui前端、參數（L3，h3），h3=（0．05－0．07）D。如果計量段設計較長，物料在此停留會變色； 重點解析計量段的設計原理
4；對整條螺桿而言，參數L／D－長徑比
L／D利弊：L／D與轉速n，是螺桿塑化能力及效果的重要因素，L／D大則物料在機筒里停留時間長，有利于塑化，同時壓力流、漏流減少，提高了塑化能力，同時對溫度分布要求較高的物料有利，但大之后，對制造裝配使用上又有負面影響，一般L／D為（18～20），但目前有加大的趨勢。 B&W主螺桿為24，外層螺桿為20
其它螺距S，螺旋升角φ=πDtgφ，一般D=S，則φ=17°40′。
φ對塑化能力有影響，一般來說φ大一些則輸送速度快一些，因此，物料形狀不同，其φ也有變化。粉料可取φ=25°左右，圓柱料φ=17°左右，方塊料φ=15°左右，但φ的不同，對加工而言，也比較困難，所以一般φ取17°40′。
棱寬e，對粘度小的物料而言，e盡量取大一些，太小易漏流，但太大會增加動力消耗，易過熱，e=（0.08～0.12）D。
總而言之，在目前情況下，因缺乏必要的試驗手段，對螺桿的設計并沒有完整的設計手段。大部分都要根據不同的物料性質，憑經驗制訂參數以滿足不同的需要，各廠大致都一樣。
一．PC料（聚碳酸酯）
特點：①非結晶性塑料，無明顯熔點，玻璃化溫度140°～150℃，熔融溫度215℃～225℃，成型溫度250℃～320℃。
②粘度大，對溫度較敏感，在正常加工溫度范圍內熱穩定性較好，300℃長時停留基本不分解，超過340℃開始分解，粘度受剪切速率影響較小。
③吸水性強
參數選定：
a．L／D針對其熱穩定性好，粘度大的特性，為提高塑化效果盡量選取大的長徑比，一般取26。 由于其融熔溫度范圍較寬，壓縮可較長，故采用漸變型螺桿。L1=30％全長，L2=46％全長。
b．壓縮比ε 由漸變度A需與熔融速率相適應，但目前融熔速率還無法計算得出，根據PC從225℃融化至320℃之間可加工的特性，其漸變度A值可相對取中等偏上的值,在L2較大的情況下，普通漸變型螺桿ε=2～3，一般取2．6。
c．因其粘度高，吸水性強，故在均化段之前，壓縮段之后于螺桿上加混煉結構，以加強固體床解體，同時，可使其中夾帶的水份變成氣體逸出。
d．其它參數如e，s，φ以及與機筒的間隙都可與其它普通螺桿相同。
二．PMMA（有機玻璃）
特點:①玻璃化溫度105℃，熔融溫度大于160℃，分解溫度270℃，成型溫度范圍很寬。
②粘度大，流動性差，熱穩定性較好。
③吸水性較強。
參數選擇
a．L／D選取長徑比為20～22的漸變型螺桿，視其制品成型的精度要求一般L1=40％， L2=40％。
b．壓縮比ε ，一般選取2．3～2．6。
c．針對其有一定親水性，故在螺桿的前端采用混煉環結構。
d．其它參數一般可按通用螺桿設計，與機筒間隙不可太小。
三．PA（尼龍）
特性：①結晶性塑料，種類較多，種類不一樣，其熔點也不一樣，且熔點范圍窄，一般所用PA66其熔點為260℃～265℃。
②粘度低，流動性好，有比較明顯的熔點，熱穩定性差。
③吸水性一般。
參數選擇
a．L／D選取長徑比18～20的突變型螺桿。
b．壓縮比，一般選取3～3．5，其中防止過熱分解h3=0．07～0．08D。
c．因其粘度低，故止逆環處與機筒間隙應盡量小，約0．05，螺桿與機筒間隙約0．08，如有需要，視其材料，前端可配止逆環，射嘴處應自鎖。
d．其它參數、可按通用螺桿設計。
四．PET（聚酯）
特性：①熔點250℃～260℃，吹塑級PET則成型溫度較廣一點，大約255℃～290℃。
②吹塑級PET粘度較高，溫度對粘度影響大，熱穩定性差。
參數選擇
①L／D一般取20，三段分布L1=50％－55％，L2=20％。
②采用低剪切、低壓縮比的螺桿，壓縮比ε ，一般取1．8～2，同時剪切過熱導致變色或不透明h3=0．09D。
③螺桿前端不設混煉環，以防過熱，藏料。
④因這種材料對溫度較敏感，而一般廠家多用回收料，為提高產量，我廠采用的是低剪切螺桿，所以可適當提高馬達轉速，以達到目的。同時在使用回收料方面（大部分為片料），本廠根據實際情況，為加大加料段的輸送能力，也采取了加大落料口徑在機筒里開槽等方式，取得了比較好的效果。
五．PVC（聚氯乙烯）
熱敏性物料，一般分為硬質和軟質，其區別在于原料中加入增塑劑的多少，少于10％的硬質，多于30％為軟質。
特點：①無明顯熔點，60℃變軟，100℃～150℃粘彈態，140℃時熔融，同時分解，170℃分解迅速，軟化點接近于分解點，分解釋放于HC1氣體。
②熱穩定性差，溫度、時間都會導致分解，流動性差。
設計原則a．溫度控制嚴格，螺桿設計盡量要低剪切，防止過熱。
b．螺桿、機筒要防腐蝕。
c．注塑工藝需嚴格控制。
一般講，螺桿參數為L／D=16～20，h3=0．07D，ε =1．6～2 ，L1=40％，L2=40％。
為防止藏料，無止逆環，頭部錐度20°～30°，對軟膠較適應，如制品要求較高，可采用無計量段，分離型螺桿，此種螺桿對硬質PVC較適合，而且為配合溫控，加料段螺桿內部加冷卻水或油孔，機筒外加冷水或油槽，溫度控制精度±2℃左右。（end） |
貳、PC料的注塑工藝及螺桿的選擇
PC性能優異，透明度較高，沖擊韌性好，耐蠕變，使用溫度范圍寬，PC的工藝特性是：熔融粘度對剪切率的敏感性小，而對溫度的敏感性大，無明顯熔點，熔融體粘度較高，高溫下樹脂易水解，制品易開裂。針對這些特性，我們特別要注意區別對待：要增加熔體的流動性，不是用增大注射壓力而應采用提高注射溫度的辦法來達到。要求模具的流道、澆口短而粗，以減少流體的壓力損失，同時要較高的注射壓力。樹脂在成型加工之前需進行充分的干燥處理，使其含水量控制在0.02%以下，此外，在加工過程中對樹脂還應采取保溫措施，以防重新吸濕。不僅需要合理的制品設計，還應正確掌握成型工藝，如提高模具溫度，對制品進行后處理等可以減少或消除內應力。視產品的不同狀況及時調正工藝參數。
下面談談成型工藝：
1、注射溫度 必須綜合制品的形狀、尺寸，模具結構。制品性能、要求等各方面的情況加以考慮后才能作出。一般在成型中選用溫度在270 "320℃之間，過高的料溫如超過340℃時，PC將會出現分解，制品顏色變深，表面出現銀絲、暗條、黑點、氣泡等缺陷，同時物理機械性能也顯著下降。
2、注射壓力 對PC制品的物理機械性能，內應力、成型收縮率等有一定的影響對制品的外觀及脫模性有較大的影響，過低或過高的注射壓力都會使制品出現某些缺陷，一般注射壓力控制在80——120MPa之間，對薄壁，長流程，形狀復雜，澆口較小的制品，為克服熔體流動的阻力，以便及時充滿模腔，才選用較高的注射壓力（120——145MPa）。從而獲得完整而表面光滑的制品。
3、保壓壓力及保壓時間 保壓壓力的大小及保壓時間的長短對PC制品的內應力有較大的影響，保壓壓力過小，補縮作用小易出現真空泡或表面出現縮凹，保壓壓力過大，澆口周圍易產生較大的內應力，在實際加工中，常以高料溫，低保壓的辦法來解決。保壓時間的選擇應視制品的厚薄，澆口大小，模溫等情況而定，一般小而薄制品不需很長的保壓時間，相反，大而厚的制品保壓時間應較長。保壓時間的長短可通過澆口封口時間的試驗予以確定。
4、注射速度 對PC制品的性能無十分明顯的影響，除了薄壁，小澆口，深孔，長流程制品外，一般采用中速或慢速加工，是多級注射，一般采用慢——快——慢的多級注射方式。
5、模具溫度 一般控制在80——100℃就可以，對形狀復雜，較薄，要求較高的制品，也可提高到100——120℃，但不能超過模具熱變形溫度。
6、螺桿轉速與背壓 由于PC熔體粘度較大，從有利塑化，有利排氣，有利塑機的維護保養，防止螺桿負荷過大，對螺桿的轉速要求不可太高，一般控制在30——60r/min為宜，而背壓控制在注射壓力的10——15%之間為宜。
7、PC在注塑過程中要嚴格控制脫模劑的使用，同時再生料的使用不能超過三次，使用量應為20%左右。
對生產PC制品的塑機要求：要求制品的zui大注射量（包括流道、澆口等）應不大于公稱注射量的70——80%，螺桿選用單頭螺紋等螺距，帶有止回環的漸變壓縮型螺桿，螺桿的長徑比L/D為15——20，幾何壓縮比C/R.
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