排氣注塑成型

1、蕪湖米斯機械科技有限公司排氣注塑成型第一節(jié)概述許多塑料在出廠時，都會有少量單體、熔劑和其它低分 子揮發(fā)物，如以尼龍（PA）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、 聚碳酸酯（PC）等最為突出，不僅含有低分子揮發(fā)物，而且 與空氣接觸時，很容易吸附水分。單體、溶劑、水分在加工 溫度下會變成氣體，給加工帶來困難，產(chǎn)生銀絲、污痕、云 斑、汽泡等，影響外部質(zhì)量，而且會降低制品機械性能，影 響內(nèi)部質(zhì)量。所以普通注塑成型必須進(jìn)行干燥處理。至到七 十年代，開始發(fā)展排氣式注塑機，用排氣注塑工藝加工帶有 含亞量大，和揮發(fā)物的制品。近年來，由于提倡節(jié)能、環(huán)保, 排氣注塑成型又提高到一個新的水平。排氣注塑成型具有顯著的經(jīng)濟效

2、益和社會效益：首先省 去了附設(shè)的干燥設(shè)備及其所占據(jù)的廠房面積，減少用電力加 熱烘干，節(jié)省能耗，而且使制品質(zhì)量得到提高，外觀質(zhì)量好, 尺寸穩(wěn)定，減少廢品率。某些塑料經(jīng)存放后，會吸收空氣中的大量水分，特別是 一些容易吸濕類塑料如 PA等更是如此。如圖12-1示出幾種 材料的吸濕曲線。對于已經(jīng)吸濕的材料，在注塑之前必須要 干燥后才能注塑，否則就會影響成型制品的內(nèi)部質(zhì)量和表觀 質(zhì)量，以及制品精度。蕪湖米斯機械科技有限公司-.1dS,已M A圖12-1材料吸濕曲線(1)相對溫度40%(2)相對溫度60%(3)相對溫度80%蕪湖米斯機械科技有限公司進(jìn)行干燥處理需要專用的干燥設(shè)備，會延長生產(chǎn)周期， 物料中還

3、有低聚物、殘余單體和低佛點的添加劑等物質(zhì)，單 純用干燥辦法是處理不掉的。它們在注塑過程中，在加熱， 螺桿預(yù)塑和注塑時的強剪切作用下，常變成揮發(fā)性氣體分布 在熔體內(nèi)，存在于制品內(nèi)部而降低制品機械強度，抗沖擊性、 介電性能，若分散在制品外層即形成各種表面缺陷。并嚴(yán)重 影響制品尺寸精度。特別對注塑一些光學(xué)制品就更加困難。表12-1、12-2分別列出ABS和PMMA中的殘留單體對 其制品性能的影響。表12-1ABSS1留單體對性能影響單體量，%沖擊強度，kJ/ m2硬度Hb軟化點，C熔融指數(shù)g/10min一13.810912020.514.31081192.61.013.81071163.11.013

4、.61061143.852.013.91051134.25表12-2PMMA1留單體對性能影響單體量硬度變形溫度軟化點流動溫度0.4%104HB106.5 C119.5 C166 c0.75%103HB102.5 C118C165 c1.35%103HB101C116C160 c蕪湖米斯機械科技有限公司為了解決這種特殊的排氣問題，出現(xiàn)了排氣式擠塑機和注塑機。19591961年Rohm與Haas GmbH合作對PMMA 進(jìn)行了排氣注塑試驗。70年代以后排氣式注塑機不斷地擴大 應(yīng)用范圍，設(shè)計配有各種排氣式螺桿的注塑機對PMMA、ABS、SAN、PA、PS PPO PPS等進(jìn)排氣注塑。如今已有 鎖模

5、力1253000噸排氣式注塑機系列，圖12-2示出小型排 氣式注塑機。圖12-2 排氣注塑機塑化裝置在排氣式注塑機上，由于物料不需再單獨地進(jìn)行干燥， 通過塑化裝置的排氣作用，制品質(zhì)量很好。沒有干燥的 PMMA在普通注塑機上塑化后對空注射出來的物料， 里面充 滿白色的小氣泡；干燥后的 PMMA注塑產(chǎn)品中仍存有一些 揮發(fā)性氣體產(chǎn)生的大氣泡；而沒有經(jīng)過干燥的PMMA物料直接經(jīng)排氣式注塑機注塑的質(zhì)量好，物料透明，里面再不含 氣泡。蕪湖米斯機械科技有限公司第二節(jié)排氣注塑原理排氣式注塑機塑化裝置如圖12-2所示，和普通注塑機塑 化裝置的區(qū)別，主要是塑化部件的區(qū)別，排氣式注塑裝置組 成及工作原理如圖12-3

6、 (1)所示。螺桿是往復(fù)式排氣螺桿， 在該螺桿上分成前后兩級，第一級有加料段、壓縮段及計量 段；第二級有減壓段、壓縮段及計量段。物料在排氣式螺桿 里的工作過程是：塑料熔融、壓縮一熔料減壓一熔料內(nèi)氣體 膨脹一氣泡破裂并與熔體分離一排氣，排氣后物料再度進(jìn)行 剪切均化。物料從加料口，進(jìn)入第一階段螺桿后經(jīng)過第一級 加料段的輸送，壓縮段的塑化物料已塑化成粘彈狀態(tài)，然后 通過設(shè)在一級末端的過度剪切元件使熔料變薄，氣體附著在 熔料層的表面上，進(jìn)入二級螺桿的減壓段。由于減壓段螺槽 突然變深，容積增大，加之在減壓段的料筒上開有排氣孔， 該孔常接入大氣或接入真空泵貯罐，在減壓段螺槽中的熔體 壓力驟然降低至零或負(fù)壓

7、，在高聚物熔體中受到壓縮的水蒸 汽和各種氣化的揮發(fā)性物質(zhì)在氣泡破裂，便從熔體中脫出， 從排氣口排出。脫除氣體的熔料經(jīng)第二級壓縮段和計量段進(jìn) 一步的塑化，使從熔體內(nèi)部轉(zhuǎn)移到表面上的小氣泡容易逸出 并放入大氣。蕪湖米斯機械科技有限公司35站 H 5 我里r攝圖12-3排氣原理及潑水蒸汽壓力分圖(1)排氣原理圖(2)水蒸汽壓力與成型溫度的關(guān)系蕪湖米斯機械科技有限公司在排氣塑化裝置中所控制的水分量及蒸氣壓力，與材料 種類及初期的含濕量有關(guān)。材料隨著成型溫度的上升，水分 的氣壓也上升，如表12-3所列。表123材料和同松相對溫度），蚓作寺踐留水分，蘇曲汽注塑嵋出 到的水分，%成溺溫度，七成足溫度F 的水

8、舞氣 於力網(wǎng)LAKL5<045?50nCA2,2m廓一CAD1.30.15一一i<0.10.0,05陰2.8<0 J50.053MasPBTP0.2<0,030.012M必PC0.2<0.02l.frlM.02300四Q津«25041FPO仇1<0*05一SAN0.4<0,2O.Oj當(dāng)PMMA的成型溫度在 200240c時，蒸氣壓力達(dá) 0.1673.4MPa （1735kgf/cm2）,熔體中的水蒸氣壓力與成型 溫度有關(guān)。為了解排氣螺桿工作機理，各段功能與普通注塑螺桿對 比，如表12-4所列。在排氣注塑成型中，熔料在減壓段螺槽中所占的橫截面

9、積、停留時間、剪切效果都直接與排氣效率有關(guān)。橫截面積 ?。ǔ錆M程度?。⑼Ａ魰r間長、剪切作用大，則排氣效率蕪湖米斯機械科技有限公司高。因為這時有較充分的時間、空間使氣體從熔體表面釋放 出來，剪切作用加強可使熔體內(nèi)的氣泡破裂，且容易克服周 圍介質(zhì)的阻力而釋放。表12-4 普通螺桿與注塑螺桿功能的比較普通注塑爆桿(三段)排氣注里U桿(AH)|第一段供料、壓第、«第二&壓練整化、建壓.排氣第三段均化.計艮，JIE11 3- 4 6第第第第第第因人輸送區(qū)絡(luò),塑化均化,計鬢，»&減氏.曲&脫漁,排氣時a以 KE 均化.計置，建田第三節(jié)排氣式注塑螺桿1 .排氣注

10、塑成型對螺桿的要求(1)螺桿在預(yù)塑時必須保證減壓段有足夠的排氣效率;(2)螺桿在預(yù)塑或注射時不允許有熔料從排氣口溢出;(3)經(jīng)過螺桿第一級末端的熔料必須基本塑化和熔融;(4)位于第二級減壓段的熔料容易進(jìn)入其壓縮段，并 能迅速地建壓；(5)保證物料塑化效果，不允許有滯留、堆積或產(chǎn)生蕪湖米斯機械科技有限公司降解現(xiàn)象。2 .排氣式螺桿的工作條件(1)預(yù)塑過程，為保證熔料不從排氣口溢出的條件是 螺桿第二級計量段的輸送能力必須大于第一級計量段的輸 送能力。這是與排氣式擠出機螺桿所不同的。排氣擠出螺桿 兩級計量段的輸送能力是相等的。因為那里塑化時，螺桿是 連續(xù)旋轉(zhuǎn)，穩(wěn)定擠出；而排氣注塑螺桿是間歇預(yù)塑，當(dāng)預(yù)

11、塑 后進(jìn)入注射充模程序時，螺桿在注射壓力的作用下，熔料會 沿螺槽中反流到減壓段，有從排氣口溢出的功能；如果使第 二級計量段輸送能力大于第一級計量段輸送能力，那么注射 時反流的熔體會存留在第二級計量段的螺槽中。據(jù)上分析， 排氣螺桿除應(yīng)安裝止逆環(huán)外，還應(yīng)建立不冒料的條件：(2)建立適當(dāng)?shù)谋硥号c普通注塑螺桿一樣，為提高塑化質(zhì)量，需要建立一定的背壓。對排氣注塑螺桿，當(dāng)轉(zhuǎn)速 一定時，第一級螺桿的流率是一定的，而第二級螺桿的流率 則與背壓有關(guān)，背壓增大熔體流率減少，背壓一般在3570rgf/cm2之間。背壓上升，第二級流率就逐漸減小，如果與 第一級流率相等時，再提高背壓就會熔料從排氣口溢出。(3)二級螺桿

12、減壓段的長度要合理。過長會增加長徑 比，會造成熔料停留時間；但太短，當(dāng)螺桿預(yù)塑后，排氣口 會被二級螺桿的計量段封住，終止排氣，造成熔料壓力升高， 也會出觀冒料。減壓段螺槽深度要適當(dāng)。對高粘度物料，如 PMMA類，因要發(fā)泡，所以螺槽要深些；對低粘度的如 PA蕪湖米斯機械科技有限公司類發(fā)泡小，螺槽要淺些。如果對低粘度物料螺槽過深，停留 在螺槽根部的熔體無法沖刷，熔料滯留會發(fā)生降解，螺槽淺 有利于沖刷螺桿根部的余料3而對粘度高的熔料，如果減壓 螺槽過淺會防礙氣體從熔料中逸出，影響排氣效果。如圖12-6 示出螺桿減壓段槽深與熔料粘度間的關(guān)系。3 .排氣式螺桿的幾何尺寸排氣式螺桿應(yīng)根據(jù)排氣機理，并經(jīng)試驗

13、來確定較為合理 的結(jié)構(gòu)。排氣式螺桿的排氣效率，不僅與螺桿長度有關(guān)而且與物 料充滿螺槽的程度有關(guān)。第四節(jié)排氣注塑工藝機筒的溫度，第一級螺桿加料段溫度要高一些，以便使 物料能盡早熔融。排氣段的溫度在允許范圍內(nèi)要盡可能低一 些。在操作過程中，防止由于長時間停滯而引起物料降解。 如果生產(chǎn)中斷，重新開始生產(chǎn)時，需將料筒清洗幾次。更換 物料，將排氣口清洗；更換色料時，將螺桿拆下清洗。表12-6、 圖12-7列出部分塑料排氣注塑工藝參數(shù)，供參考。除溫度外，螺桿背壓及螺桿轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)與普通注塑機相 比也有所區(qū)別。排氣式螺桿填料率比普通注塑螺桿要低，稱 饑餓加料，不會引起胃料。對某些塑料注塑量小于機器額定 注塑料

14、是正常的，因為在滿注塑量下工作，會產(chǎn)生不穩(wěn)定性。蕪湖米斯機械科技有限公司如對PA等塑料一般限制在額定注塑量的 75%左右，但低于 額定注塑量10%。也應(yīng)避免，否則會同樣造成制品質(zhì)量的不 穩(wěn)定和能源的浪費。表12-6幾種典型物料排氣注塑溫度示意圖熔體沿度A,t1工徜流 i度工 3i從七控就溫 5度，£ 6成小技科劃34523 g23023。225力相?40ABS360270緘265Z弛zw理235250AUS/PC露歌Q310210M卻。210叫JS5CellulOM eskri里 S0TH?3口之川210230於。即PA 6納*260£50250230然。：40工5。PAe

15、尊比32汕24R24240240馴兇25QPBTPM030。230230刖2B0310PC時。MO£4。240跑。220240PMM A緬m28029J230290群S9駕。PPO250游52初2 ISO加025523$240£60SAN蕪湖米斯機械科技有限公司表12-7排氣式注塑的排氣效果及加工條件物料1 PAC6PCPTAll,愛風(fēng)IJMMAPMUAAIHPC府3修度,打30J40.17am。潺0.60.5帆慎力,MP178MlfGI71JGI10&F854。(800)(1850/(1650)(800)0650)（1100）(000)(M00)蚓桿直隹32岸德5

16、2鉆北95穌帶冷速”國，3GQ4397HO4314*542滑樂N22：I2JQ0.64-5機的施反，七1320330駕<1區(qū)我1的EM1對如。23H335130JGO1醐加ZT03300300工3。3892J02劉2ItJ704300310M3。斯。;10219275小黑曜度，七29。3!U翼Q3401蛤泯310240注射行程，山17ItW那拓14M.Sid住期時間產(chǎn)00.5453E110保打壓力,h"28Q月伽鷲口LJOO<90；50G$063。冷卻時間戶1G.51930201M1945成型房期小18*52959.537哽210MZO位射段甫黑2421.2副，57545

17、,2112tfifl輻照大壁厚Eim3332152.55列余的混血含量，外0*054,01t0.04NI0.04O.OE0.050.0,蕪湖米斯機械科技有限公司第五節(jié)注塑螺桿使用和設(shè)計排氣注塑螺桿設(shè)計要比普通螺桿的使用和設(shè)計更為復(fù) 雜些，考慮的因素要更為多些：諸如物料熱物理性能、流變 性能、工藝參數(shù)（注射壓力、螺桿轉(zhuǎn)速、背壓、排氣口壓力、 注射速度、塑化時間、注射量等）；必須考慮預(yù)塑時，螺桿 不僅轉(zhuǎn)動而且還要作軸向移動，注射時要前移，預(yù)塑時要后 移，注射時熔料充滿型腔、流道、澆口后，還有部分熔料， 以塑料墊形式留在螺桿前端，如果不用止逆環(huán)這部分熔料在 保壓時令沿螺紋回流欲從排氣口溢出。為此，第四段（排氣 段）必須有足夠的長度，以保證在注射和塑化階段，即螺桿 在前進(jìn)或后退時，排氣口始終在螺桿的排氣排內(nèi)。排氣段螺 槽空的容積必須大于熔料填充容積，而且還應(yīng)考慮，氣體逸 出的自由面積和從熔料中分高氣體所膨脹的空間。螺桿的設(shè) 計應(yīng)保證在注射時，熔料熱沿螺槽回流到排氣孔前予以吸 收。為減少料墊回流，排氣螺桿頭部止逆環(huán)的工作特性更為 重要。排氣螺桿可以視為兩根螺桿的串聯(lián)：第一根為普通螺 桿，由1 （加料段）、2 （壓縮段）、3 （計量段）組