波状注塑机螺杆优势有哪些

  • 发布日期:2016-07-27
  • 摘要:塑料成型最重要的两种工艺即注塑成型和挤出成型,螺杆是整个成型过程中的关键部件,所以一直强调螺杆的重要性。

    塑料成型最重要的两种工艺即注塑成型和挤出成型,螺杆是整个成型过程中的关键部件,所以一直强调螺杆的重要性。我们知道,单螺杆有各式各样的,如分离性、混炼型以及压缩减压型的单螺杆。其中,压缩减压型螺杆又分为:能量传递式(ET)螺杆和波形螺杆。

     

    波型螺杆与普通单螺杆一样,仍分固体输送段、压缩段及计量段,但不同之处是:在从压缩段起,螺纹有偏心距,螺槽展开时呈波状。硬聚氯乙烯物料在挤出塑化时,除要经过螺旋输送和一定的热历程外,还要经过波峰和波谷的间歇作用,促使物料收到周期性的压缩---减压作用,在减压时分子产生应力松弛。这样,硬聚氯乙烯在塑化过程中不致因不断收到剪切、不擦作用而使物料温度持续上升,从而发生降解,这就大打提高了硬聚氯乙烯产品的质量。

     

    经过多年的努力,目前达到实用阶段,应大力推广应用,华南理工大学主要研究双波形螺杆、排气或挤出机用螺杆,而背景化工学院则着重研究注塑用波状螺杆,本文重点介绍这种波状注塑螺杆。

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    一.国内BS系列螺杆的开发

     

    目前,注塑机塑化装置都是采用一线式通用螺杆,在其头部附加一段混炼元件和剪切元件后即可适用于大多数通用塑料和工程塑料。但对加工硬聚氯乙烯来说,旺旺难以满足要求偶。因为聚氯乙烯来说,往往难以满足要要求。因为聚氯乙烯是对热和剪切应力敏感的塑料,当温度、剪切应力增加时会促使物料降解,PVC的分解或降解产物是HCl、Cl2等,它会腐蚀设备,影响环境,分解后的物料因含双健而促使相邻氯原子活化,即加速降解,使产品质量低劣。PVC分解作用受加工温度和物料滞留时间的影响,温度愈高,物料开始降解的时间愈短,例如PVC管件注塑料,在210°C下可停留10min,221°C可停留3min,而在232°C时立即分解。

     

    1989年来,北京化工学院塑料机械教研室王兴天教授等亚纽成功的BS型系列波状高效注塑用螺杆已通过化工部部级鉴定,专家们一致认为,BS型系列新型高效注塑用螺杆(以下简称BS螺杆)可加工各种通用塑料和工程塑料,特别是BS-2、BS-3、BS-4、BS-6对应聚氯乙烯的注塑具有良好的适应性,在硬聚氯乙烯注塑成型加工技术上有重大突破,为高速成型硬聚氯乙烯等复杂工业制品提供了新的手段,具有显著的经济效益和社会效益。

     

    二、BS-2高效螺杆的特性

     

    (一)BS-2高效螺杆的性能

     

    1.高转速

     

    BS-2螺杆负载基本是仿挤出螺杆的恒扭矩传动,螺杆转速的提高使剪切效应增加,导致HPVC粘度进一步下降,最终使剪切应力下降,以维持扭矩不变。因此,转速的提高不影响扭矩,可大幅度提高转速。用普通螺杆加工HPVC的转速只有20-50r/min,而用BS-2螺杆加工上海化工厂HPVC-5612料的转速超过100r/min,其挤出塑化能力达26.7/s,即96.2kg/h,其体积塑化量已达到用普通螺杆加工聚丙烯的最高塑化能力70cm3/h(HPVC为96.2/1.4=68.7cm3/h)。

     

    2.塑化质量好

     

    用普通螺杆(S-1)进行塑化时,质量很难控制,往往发生严重分解,但用BS-2螺杆塑化时塑化效果很好,不论是一些具有热敏性的或热剪切敏感的物料也不例外,这是由于BS-2波状螺杆的特殊性。它没有像普通螺杆那样连续的强剪切作用,使HPVC不断升温而热解,同时在波峰外又具有局部的剪切作用,没有使其完全消失,因而对象的剪切敏感性很强的物料,也能在70r/高速下正常塑化.

     

    3.加工稳定性好

     

    由于波状螺杆的偏心作用,引起了径向压力波动,使通过波峰和波谷的物料得到应力松弛,不易分解,可较长时间连续生产而不必经常清洗料筒和螺杆。停车前只需提前关闭加温系统,开车前可直接升温继续工作。实践证明 ,留在料筒中的余料不会发生分解。

     

    4.高速注塑

     

    BS-2螺杆可附加螺旋螺杆头,再加上止逆环来加工HPVC。螺杆头具有较深的螺槽和较小的螺旋角。这样可减少剪切效应,加强混合,并增加前面物料的回流阻力,同时对清楚熔料的死角,提高塑化质量有重要作用。上述组合能建立很高的注射压力和注射效率,其注射速度可达117mm/s。止逆环可有效地防止回流,产生了很好的注射压力封闭特性,缩短了升压时间,提高了注射效率,同事还有效地防止了逆流,从而提高了充模能力,即提高了模腔压力及制件密度,保证了产品质量。

     

    5.低温冲模

     

    由于BS-2螺杆的特性,使料筒温度可降至150/160/165°C。利用短粗咀(d=5mm),且不装加热元件,可有效地控制温升。BS-2螺杆有低温冲模能力。所以可以降低熔体温度,这就防止了物料的分解。当模温提高到40-50°C时,可一模多腔。

     

    6.能耗低

     

    BS-2螺杆的转速虽高,但扭矩不大,只有马达拖动功率的2/3.由于螺杆波峰处的剪切效应对HPVC黏度的贡献,可以降低料筒加热温度,其加工温度比普通螺杆低20°C,因而虽然是低温塑化,但并没有增加能耗,所以说BS-2螺杆是节能的。

     

    综上所述,BS-2波状告诉注塑螺杆的特点:转速高、塑化能力强、塑化质量稳定、注塑温度低、注塑建压快、能成型复杂的HPVC制品。

     

    (二)BS-2螺杆的工艺分析

     

    1.加料段

     

    BS-2螺杆的加料段有适宜的长度和螺槽深度,保证对HPVC物料增加密和输送的能力。对HPVC来说,加料段热温度必须超过其玻璃化温度(t=80°C),最好高于100°C,螺纹才有较好的压实效果。在实验过程中,第一段温度140-160°C时,上海某化工厂的HPVC-5602料在6D处就出现熔膜,为补偿料筒热量耗散,仍需维持一定的热量,料筒的加热温度维持在160-175°为宜,在10D-11D处物料已全部熔融。

     

    2.压缩段

     

    进入波状压缩段的物料是少量熔体和固体料粒的两相混合物,工存于偏心的螺槽内螺槽底面沿螺旋呈波浪形,螺槽深度也呈周期性变化。当物料通过波峰处时就要收到强挤压和强剪切作用,获得由机械能转换的能量(热能);到波谷时(螺槽最深处),螺槽容积增加,物料又得到膨胀和松弛,并释放能量,使内能得到均衡。而普通单螺杆因物料受到连续剪切作用,产生自身热导致温度升高,有时达10-30°C,因而易分解。

     

    压缩段螺槽的固体床向前移动时收到热历程和挤压、剪切与应力松弛和膨胀作用而不断地减少、熔池不断增加,当熔池达到-40%-50%时固体床就会解体,使未熔的小颗粒增加了表面积,更多地吸收能量而促进物料的熔化和混合。

     

    三、结束语

     

    BS-2、BS-4适合注塑剪敏性较强的HPVC,具有在低温高转速下良好的塑化性能;BS-3、BS-6适合注塑热敏性较强的HPVC,具有高温高转速型塑化特性。上述螺杆都可以就爱共通用塑料或工程料,它们是高效螺杆而不是专用螺杆。


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