用设计先进的螺杆提高质量和生产率

文/Injection Molding Solutions/Scientific Molding公司 John Bozzelli

大多数的注射成型商仍然在使用30年来设计没有太大变化的螺杆，现在，他们可以尝试新的螺杆设计，以提高成型质量和效率。

目前，大多数的注射成型厂商，其注射机中使用的螺杆，依然采用的是30年前通用的螺杆设计，意味着他们从未采取措施来提高熔体的均匀性，也意味着这种通用型螺杆成为“无成效”的螺杆。因此，均匀地熔融塑料来实现高质量的加工，对他们来说是当务之急。

不可否认，在注射成型加工中，熔体的均匀性至关重要！因为不均匀的熔体会带来很多成型问题，如熔接痕、部件失效、性能问题、翘曲变形、充模不均匀、大理石斑纹（彩色漩涡/斑点）以及树脂降解造成的黑斑、换色时间长、欠注、频繁地清洁螺杆和成型周期长等。

那么，如何才能获得均匀的熔体呢？

图1 所示为通用型螺杆的熔融模型，由此可见，并非所有的粒料都熔融，所产生的固体床破裂会导致不良的混合甚至降解，从而引发上述问题。如图2所示，在螺棱与螺根直径匹配的区域，塑料通常会滞留并出现常见的降解，在拉出螺杆进行清洁或维修时，这种降解清晰可见。虽然没有实际的统计数据，但依据经验，在目前运行的注射机中，至少有50%～80%会出现这一问题。即使只有25%，对于注射成型而言，依然是个大问题，有必要予以解决。

图1 通用型注射螺杆的熔融模型

图2 在通用型螺杆的螺棱与螺根直径交界处，聚合物的降解表明螺杆存在死区

实际上，注射成型行业不必使用通用型螺杆，而是有若干的解决方案。对此，注射机供应商和大多数的螺杆制造商通常会说：请试一下我们的屏障式螺杆。但实际上，这需要谨慎而行。图3所示为一根清机后的典型的屏障式螺杆，可以看出，在屏障螺棱中依然滞留有绿色的聚合物，由此可以断定，材料会在生产过程中滞留于此，并随着时间的延长而降解，甚至出现黑斑。那么，既然不能使用屏障式螺杆，又该使用何种螺杆呢？

图3 即使在清机后，该屏障式螺杆中依然滞留有绿色的聚合物，表示存在死区

早在20世纪80年代后期，为解决将色母料混入天然树脂的问题，美国Injection Molding Solutions/Scientific Molding公司开发了一种有别于屏障式螺杆的熔体均匀性螺杆，如图4所示。该螺杆满足了颜色分布和均匀性检测的严格要求，在制造复杂部件的7台不同的机器上试用6个月后，其表现令人印象深刻（见表）。

表 通用型螺杆与熔体均匀性螺杆的比较

图4 熔体均匀性螺杆

一家注射成型商购买了一根熔体均匀性螺杆，使用后评价道：“当我们装入新螺杆时，熔体温度降低了大约15.6℃，背压从300 psi降至75psi（1psi=6.895kPa），颜色结合问题和未熔融问题消失了，循环周期缩短了，而且无需定期清洁螺杆。我们只用了7个月就收回了购买螺杆的成本。随后，我们把整个工厂的通用型螺杆都替换成熔体均匀性螺杆。”