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
·應保證入料段結束時開始熔融,預熱到熔點。
·固態比熱↑、熔點↑、潛熱↑,加熱到熔點需熱多,入料段應長固態熱傳導系數↓,傳熱慢、塑料中心溫升慢,入料段應長預熱↑, 入料段可短。
·結晶性料最長(如:POM、PA);非晶性料次之(如:PS、PU);熱敏性最短(如:PVC)。
壓縮段
·負責塑料的混鏈、壓縮與加壓排氣,通過這一段的原料應該已經幾乎全部熔解,但是不一定會均勻混合。
·在此區域,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,會產生堵塞。
·結晶型塑料實際上非全部結晶(如 PE:40~90%結晶度,LDPE: 65%結晶度),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、混鏈均勻。
·計量段長,則混鏈效果佳;計量段太長則易使熔體停留過久,而產生熱分解;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,在進料區之輸送量愈大,但需考慮螺桿強度。
·計量牙深愈淺,塑化之發熱、混合性能指數愈高,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 選小; D↓,細長比 ↑,熱穩定性差之塑料,K 選大
影響塑化質量之主要因素:
細長比、壓縮比、背壓、螺桿轉速、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。
·熱穩定性較佳之塑料可用較長之螺桿,以提高混鏈性而不慮燒焦;熱穩定性較差之塑料,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PVC、高黏度PU等熱敏性 | 17~18 |
一般塑料 | 18~22 |
PC、POM等高溫穩定性塑料 | 22~24 |
·以混色能力考量,一般細長比如下