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(jìn)料段、壓縮段、計(jì)量段、進(jìn)料牙深、計(jì)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(guān)
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(fù)責(zé)塑料的輸送、推擠與預(yù)熱 應(yīng)保證入料段結(jié)束時(shí)開始熔融,預(yù)熱到熔點(diǎn)。
固態(tài)比熱↑、熔點(diǎn)↑、潛熱↑,加熱到熔點(diǎn)需熱多,入料段應(yīng)長(zhǎng)固態(tài)熱傳導(dǎo)系數(shù)↓,傳熱慢、塑料中心溫升慢,入料段應(yīng)長(zhǎng)預(yù)熱↑,入料段可短。
結(jié)晶性料最長(zhǎng)(如:POM、PA);非晶性料次之(如:PS、PU);熱敏性最短(如:PVC)。
壓縮段
負(fù)責(zé)塑料的混煉、壓縮與加壓排氣,通過這一段的原料應(yīng)該已經(jīng)幾乎全部熔解,但是不一定會(huì)均勻混合。
在此區(qū)域,塑料逐漸熔融,螺槽體積必須相應(yīng)下降,否則料壓不實(shí)、傳熱慢、排氣不良。
對(duì)非晶性塑料,壓縮段應(yīng)長(zhǎng)一些,否則若螺槽體積下降快,料體積未減少,會(huì)產(chǎn)生堵塞。
結(jié)晶型塑料實(shí)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(zhǎng)的趨勢(shì)。 一般占25%螺桿工作長(zhǎng)度。
尼龍(結(jié)晶性料)2~3圈,約占15%螺桿的工作長(zhǎng)度。 高黏度、耐火性、低傳導(dǎo)性、高添加物,占40%~50%螺桿的工作長(zhǎng)度。 PVC可利用占100%螺桿的工作長(zhǎng)度,以避免激烈的剪切熱。
計(jì)量段
理論上到計(jì)量段之開始點(diǎn),料應(yīng)全部熔融,但至少要計(jì)量段 = 4D,以確保溫度均勻、混煉均勻。
計(jì)量段長(zhǎng),則混煉效果佳;計(jì)量段太長(zhǎng)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(zhǎng)度。
PVC熱敏性,不宜停留過長(zhǎng),以免熱分解(可不要計(jì)量段)。
進(jìn)料牙深、計(jì)量牙深
進(jìn)料牙深愈深,在進(jìn)料區(qū)之輸送量愈大,但需考慮螺桿強(qiáng)度。
計(jì)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(jì)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(jì)量牙深 = KD = (0.03~0.07)D D ↑,K 選?。?nbsp;D↓,細(xì)長(zhǎng)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(xì)長(zhǎng)比、壓縮比、背壓、螺桿轉(zhuǎn)速、電熱溫度設(shè)定。
細(xì)長(zhǎng)比
細(xì)長(zhǎng)比=螺桿工作長(zhǎng)度/螺桿直徑。
細(xì)長(zhǎng)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(zhǎng)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(xì)長(zhǎng)比如下:
塑料特性 細(xì)長(zhǎng)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(xì)長(zhǎng)比如下:
細(xì)長(zhǎng)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(duì)成品物性有較佳的保護(hù)作用。
壓縮比
壓縮比=進(jìn)料牙深/計(jì)量牙深
考慮料的壓縮性、裝填程度、回流、制品要密實(shí)、傳熱與排氣。
適當(dāng)?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(dāng)之壓縮比將會(huì)破壞塑料的物性。
壓縮比值越高,對(duì)塑料在料管內(nèi)塑化過程中產(chǎn)生的溫升越高,對(duì)膠化中的塑料產(chǎn)生較佳的混煉均勻度,相對(duì)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。