用設(shè)計先進的螺桿提高質(zhì)量和生產(chǎn)率

文/Injection Molding Solutions/Scientific Molding公司 John Bozzelli

大多數(shù)的注射成型商仍然在使用30年來設(shè)計沒有太大變化的螺桿，現(xiàn)在，他們可以嘗試新的螺桿設(shè)計，以提高成型質(zhì)量和效率。

目前，大多數(shù)的注射成型廠商，其注射機中使用的螺桿，依然采用的是30年前通用的螺桿設(shè)計，意味著他們從未采取措施來提高熔體的均勻性，也意味著這種通用型螺桿成為“無成效”的螺桿。因此，均勻地熔融塑料來實現(xiàn)高質(zhì)量的加工，對他們來說是當務之急。

不可否認，在注射成型加工中，熔體的均勻性至關(guān)重要！因為不均勻的熔體會帶來很多成型問題，如熔接痕、部件失效、性能問題、翹曲變形、充模不均勻、大理石斑紋（彩色漩渦/斑點）以及樹脂降解造成的黑斑、換色時間長、欠注、頻繁地清潔螺桿和成型周期長等。

那么，如何才能獲得均勻的熔體呢？

圖1 所示為通用型螺桿的熔融模型，由此可見，并非所有的粒料都熔融，所產(chǎn)生的固體床破裂會導致不良的混合甚至降解，從而引發(fā)上述問題。如圖2所示，在螺棱與螺根直徑匹配的區(qū)域，塑料通常會滯留并出現(xiàn)常見的降解，在拉出螺桿進行清潔或維修時，這種降解清晰可見。雖然沒有實際的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，但依據(jù)經(jīng)驗，在目前運行的注射機中，至少有50%～80%會出現(xiàn)這一問題。即使只有25%，對于注射成型而言，依然是個大問題，有必要予以解決。

圖1 通用型注射螺桿的熔融模型

圖2 在通用型螺桿的螺棱與螺根直徑交界處，聚合物的降解表明螺桿存在死區(qū)

實際上，注射成型行業(yè)不必使用通用型螺桿，而是有若干的解決方案。對此，注射機供應商和大多數(shù)的螺桿制造商通常會說：請試一下我們的屏障式螺桿。但實際上，這需要謹慎而行。圖3所示為一根清機后的典型的屏障式螺桿，可以看出，在屏障螺棱中依然滯留有綠色的聚合物，由此可以斷定，材料會在生產(chǎn)過程中滯留于此，并隨著時間的延長而降解，甚至出現(xiàn)黑斑。那么，既然不能使用屏障式螺桿，又該使用何種螺桿呢？

圖3 即使在清機后，該屏障式螺桿中依然滯留有綠色的聚合物，表示存在死區(qū)

早在20世紀80年代后期，為解決將色母料混入天然樹脂的問題，美國Injection Molding Solutions/Scientific Molding公司開發(fā)了一種有別于屏障式螺桿的熔體均勻性螺桿，如圖4所示。該螺桿滿足了顏色分布和均勻性檢測的嚴格要求，在制造復雜部件的7臺不同的機器上試用6個月后，其表現(xiàn)令人印象深刻（見表）。

表 通用型螺桿與熔體均勻性螺桿的比較

圖4 熔體均勻性螺桿

一家注射成型商購買了一根熔體均勻性螺桿，使用后評價道：“當我們裝入新螺桿時，熔體溫度降低了大約15.6℃，背壓從300 psi降至75psi（1psi=6.895kPa），顏色結(jié)合問題和未熔融問題消失了，循環(huán)周期縮短了，而且無需定期清潔螺桿。我們只用了7個月就收回了購買螺桿的成本。隨后，我們把整個工廠的通用型螺桿都替換成熔體均勻性螺桿。”