海天螺杆理论讲座

内部资料5-1螺杆设计螺杆式塑化部件，主要由螺杆、机筒、喷嘴等组成。A：特点：1．螺杆具有塑化和注射两种功能；2．螺杆在塑化时对制品不发生直接的联系，仅作预塑用；3．塑料在塑化过程中所经达的热历程比较长；4．螺杆在塑化和注射时，均要发生轴向位移，同时螺杆又处于时转时停的间歇式工作状态，因此形成螺杆塑化过程的非稳定性。B：螺杆结构：1．注射螺杆的长径比和压缩比比较小；2．注射螺杆均化段的螺槽较深；3．注射螺杆的加料段较长，而均化段较短；4．注射螺杆的头部结构，具有特殊形式。为适合加工塑料性能方面的不同要求，注射螺杆螺纹有效长度通常分成三段（加料段、压缩段、均化段）。根据三段长度的不同，可分为渐变型螺杆、突变型螺杆、通用型螺杆。渐变型螺杆：即长压缩段螺杆，特征是塑化时能量转换缓和，主要用于加工聚氯乙烯类，具有宽的软化温度范围，高粘度非结晶型塑料。突变型螺杆：即短压缩段螺杆，特征是塑化时能量转换较剧烈，主要用于加工聚酰胺、聚烯烃类的结晶型塑料。这种螺杆的设计出发点，认为塑料是在短压缩区内实现全部状态的转变，而塑料在螺槽内的实际熔融过程，根据熔融理论可知是一个逐渐熔融的过程，同时从工艺上也很难准确控制塑料在突变区内实现状态全部转变的位置点。因此，突变螺杆的使用效果并不十分理想，不推存使用。通用型螺杆：注射成型机在使用过程中，由于经常需要更换塑料品种，所以拆换螺杆也就比较频繁、停机调换螺杆不仅劳动强度大，同时又会影响机器内部资料5-2的生产，因此在生产上常有这样情况机器虽备有多种螺杆，但在一般情况下并不予以调换，用调整工艺条件（温度、转速、背压）的办法，来满足不同塑料制品的加工要求，所以需要一根适应性比较强的通用型螺杆是必要的，这样不仅使用中就避免经常更换螺杆的麻烦，同时也会降低机器的成本。结构特点：压缩段的长度介于渐变和突变之间，约3~5螺距，这样的分段，既考虑到上些非结晶型塑料，经受不了突变螺杆在压缩段的剪切塑化作用，同时又注意到一些结晶型塑料未经足够的预塑是不能软化熔融和难以压缩的特点，但是应当指出，这种适应性比较强的通用型螺杆绝非是“万能”螺杆，所谓通用是相对专用而言，通用也有缺点。例如对某种塑料来说，在塑化和能耗等方面，通用螺杆就比不上专用性较强的螺杆的性能优越。C．螺杆参数：1．螺杆直径（DS）和行程（S）往复螺杆式的螺杆直径，应从保证注射量和塑化能力这两个条件来确定，从满足注射量要求，而计量出的螺杆直径，一般也能满足对塑化能力的要求，因此，螺杆直径可先由下式计算出，再按核其塑化能力，式中：V——机器注射量（cm3）——注射系数，根据加工树脂的类型和螺杆结构而定，取值范围为0.75~0.9S——注射行程（cm）S=KDSK——行径比，螺杆行程与直径的比值，一般5左右。2．螺杆的长径比（L/DS）和分段长径比大的螺杆，可以得到低温均质的熔体和稳定的挤出以及高的塑化能力，但是注射螺杆仅作预塑用，塑化时出料的稳定性对制品质量的影响甚小，并且塑料塑化344KVSVDS内部资料5-3时所经过的时温历程要比挤出螺杆长。所以注射螺杆的长径比，就没有必要取得象挤出螺杆那样长，一般在16~20之间，就能满足使用要求，（排气等特殊螺杆例外）从设计制造和使用角度来看，也是希望用效果相近而长度较短的螺杆，因为这样，对螺杆、机筒的制造。缩短机身长度，减轻机器重量以及对机筒的清理方面都会带来好处。对于上述三种类型的螺杆分段，大致范围可参考下表：螺杆分段：（L/DS=15~20范围内分段情况）螺杆类型加料段（L1）压缩段（L2）均化段（L3）渐变型25~30%50%15~20%突变型65~70%1~1.5DS20~25%通用型45~50%20~30%20~30%本公司螺杆的公段：渐变型（PVC、PC等高粘度、非结晶型塑料）L1=35%LL2=50%LL3=15%L突变型（PA、尼龙（聚酰胺）、聚烯烃等结晶型塑料）L1=70%LL2=15%LL3=15%L通用型L1=50%LL2=L3=25%L其中：L=20DS。即长径比为203．螺槽深度（h3）和螺杆压缩比（i）均化段的螺槽深度是螺杆性能的重要参数之一，它是由加工塑料的比热、导热性、稳定性、粘度以及塑化时的压力等因素所定。例如：聚酰胺类塑料适宜用较浅的螺槽，而聚氯乙烯类塑料用较深螺槽为好。螺槽深度主要涉及到以下的几个方面：螺槽深与剪切效果关系:螺槽浅,剪切热大,从而螺杆消耗的功率也大，（N与h3成正比）可是对注射螺杆而言，提供塑料熔化的热量，由外加热系统供给的占有一定的比例，同时，在注射成型机的机筒一，一般不设冷却控温系统，因此，对于一般注射螺杆，从塑料在螺杆内实际受热过程和稳定温度条件的需要出发，是无需强剪切作用的。内部资料5-4槽深与螺杆工作性能的稳定：具有浅螺槽和长的均化段的螺杆，在工作时有良好的稳定性，这是普通挤出螺杆实现稳定挤出的一个重要因素，然而，注射螺杆的出料方式是借助油缸的推力，通过螺杆将熔料注出注射时的熔料回泄，是由螺杆头部止逆结构来阻止，使螺杆塑化和注射出料之间无直接的联系，因此螺杆的螺槽深浅所显示出的螺杆塑化时出料稳定性问题，对注射螺杆一般无需去特别考虑。槽深与螺杆的塑化能力：在其它条件不变的情况下，螺杆塑化能力正比于螺槽深度。因此，注射螺杆适当地加深螺槽深度，有利于提高塑化能力。压缩比（i）：小的压缩比有利于提高塑化能力，但剪切塑化效果则较差，对背压调节反映却比较敏感，相对于挤出螺杆相比，注射螺杆的压缩比取用得比较小，这样螺杆具有较高的塑化能力和较强的加工适应性。注射螺杆常用压缩比，对于结晶型塑料，如聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、以及复合塑料，一般为3.0~3.5，对于较高粘度的塑料，如硬聚氯乙烯、丁二烯与ABS共混，高冲击聚苯乙烯、AS、聚甲醛、聚碳酸脂、有机玻璃、聚苯醚、约为1.4~2.5，通用型螺杆可取2~2.8，在均化段螺槽深度和螺杆压缩比确定后，对于单头等距变深螺杆，可由下式计算出加料的槽深。若h1/h3=2，实际压缩比为1.86。我们通常所说的压缩比，是大于实际压缩比。螺杆熔融段的几何压缩比一般要大于高聚物的颗粒料或粉料的物理压缩比。（加料时粒料或粉料的松密度与塑料的密度之比）。3193.0hhi内部资料5-5海天公司螺杆类型表螺杆类型适用范围通用型螺杆ABS、PS、HDPE、LDPE、POM、AS、PP等热塑性塑性。通用镀铬螺杆ABS、PS、HDPE、LDPE、POM、AS、PP等热塑性塑性。阻燃级塑料可选此种螺杆。不锈钢螺杆ABS、PS、HDPE、LDPE、POM、AS、PP等热塑性塑性。阻燃级塑料可选此种螺杆。PC螺杆成型PC料（聚碳酸酯）,PMMA无混色要求情况下PMMA厚壁成型PMMA,厚壁制品PA螺杆成型PA料（尼龙），如PA6，PA66等结晶性塑料PET螺杆成型PET料（如管坯、瓶坯等）PVC螺杆成型UPVC（未增塑聚氯乙烯），或普通PVC，也可用来成型PC，AS，PMMA等高粘度塑料。但不能成型PP、PE等低粘度塑料。TPR螺杆热塑性弹性体，TPR，TPU等高混炼螺杆对塑化和混色要求较高的情况下，如PP，PET，ABS添加珠光粉，背压不高于10Kgf热固型螺杆热固性塑料,如PF(电木粉)双金属螺杆高填充料，高粘度料（纤维填充料等直径小于90mm螺杆BMC螺杆BMC专用PTFE螺杆PTFE专用负角螺杆PP，等需添加白油的情况下