射膠螺桿之功能:
加料、輸送、壓縮、熔化、排氣、均化
螺桿之重要幾何尺寸:
螺桿直徑、進料段、壓縮段、計量段、進料牙深、計量牙深
螺桿重要幾何尺寸的介紹:
螺桿直徑(D)與所要求之射出容積相關
射出容積 = 1/4π×D2×(射出行程)×0.85
一般而言,D2與最高射出壓力成反比
D愈大,押出率愈大;Q =1.29D2HmNr×60/1000(kg/Hr)
入料段
負責塑料的輸送、推擠與預熱 應保證入料段結(jié)束時開始熔融,預熱到熔點。
固態(tài)比熱↑、熔點↑、潛熱↑,加熱到熔點需熱多,入料段應長固態(tài)熱傳導系數(shù)↓,傳熱慢、塑料中心溫升慢,入料段應長預熱↑,入料段可短。
結(jié)晶性料最長(如:POM、PA);非晶性料次之(如:PS、PU);熱敏性最短(如:PVC)。
壓縮段
負責塑料的混煉、壓縮與加壓排氣,通過這一段的原料應該已經(jīng)幾乎全部熔解,但是不一定會均勻混合。
在此區(qū)域,塑料逐漸熔融,螺槽體積必須相應下降,否則料壓不實、傳熱慢、排氣不良。
對非晶性塑料,壓縮段應長一些,否則若螺槽體積下降快,料體積未減少,會產(chǎn)生堵塞。
結(jié)晶型塑料實際上非全部結(jié)晶(如 PE:40~90%結(jié)晶度,LDPE: 65%結(jié)晶度),因此目前壓縮段有加長的趨勢。 一般占25%螺桿工作長度。
尼龍(結(jié)晶性料)2~3圈,約占15%螺桿的工作長度。 高黏度、耐火性、低傳導性、高添加物,占40%~50%螺桿的工作長度。 PVC可利用占100%螺桿的工作長度,以避免激烈的剪切熱。
計量段
理論上到計量段之開始點,料應全部熔融,但至少要計量段 = 4D,以確保溫度均勻、混煉均勻。
計量段長,則混煉效果佳;計量段太長則易使熔體停留過久,而產(chǎn)生熱分解;太短則易使溫度不均勻。 一般占20~25%螺桿工作長度。
PVC熱敏性,不宜停留過長,以免熱分解(可不要計量段)。
進料牙深、計量牙深
進料牙深愈深,在進料區(qū)之輸送量愈大,但需考慮螺桿強度。
計量牙深愈淺,塑化之發(fā)熱、混合性能指數(shù)愈高,但需防范塑料燒焦,(計量牙深太淺,則剪切熱↑,自生熱↑,溫升太高,尤其不利于熱敏性塑料。)
計量牙深 = KD = (0.03~0.07)D D ↑,K 選??; D↓,細長比 ↑,熱穩(wěn)定性差之塑料,K 選大。
影響塑化品質(zhì)之主要因素:
細長比、壓縮比、背壓、螺桿轉(zhuǎn)速、電熱溫度設定。
細長比
細長比=螺桿工作長度/螺桿直徑。
細長比大,則吃料易均勻,但容易過火。
熱穩(wěn)定性較佳之塑料可用較長之螺桿,以提高混煉性而不慮燒焦;熱穩(wěn)定性較差之塑料,可用較短之螺桿或螺桿尾端無螺紋。
以塑料特性考量,一般細長比如下:
塑料特性 細長比
熱固性 14~16
硬質(zhì)PVC、高黏度PU等熱敏性 17~18
一般塑料 18~22
PC、POM等高溫穩(wěn)定性塑料 22~24
以混色能力考量,一般細長比如下:
細長比 混色能力
12~16 以染好顏色之膠粒成型為宜,避免色差發(fā)生。
16~18 以色母在料管內(nèi)混煉、染色、成型品質(zhì)均勻,色差不良較小。
20~24 用色料在料管內(nèi)混煉染色、分散性均勻,對成品物性有較佳的保護作用。
壓縮比
壓縮比=進料牙深/計量牙深
考慮料的壓縮性、裝填程度、回流、制品要密實、傳熱與排氣。
適當?shù)膲嚎s比,可增加塑料之密度,使分子與分子之間結(jié)合更加緊密,有助于減少空氣的吸入,降低因壓力而產(chǎn)生之溫升,而影響輸出量的差異,而不適當之壓縮比將會破壞塑料的物性。
壓縮比值越高,對塑料在料管內(nèi)塑化過程中產(chǎn)生的溫升越高,對膠化中的塑料產(chǎn)生較佳的混煉均勻度,相對的出料量大為減少。
高壓縮比適于不易熔塑料,特別具低熔化黏度、熱安定性塑料。
低壓縮比適于易熔塑料,特別具高熔化黏度性,熱敏性塑料。