加工工艺

广泛的加工技术咨询和客户测试

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塑化

塑化单元是注塑机的核心组件,并且是最重要的功能元件。塑化单元会输送、塑化、均质化、计量和注射塑料。因此它对产品质量做出了重大贡献。下列是对塑化单元的要求:

  • 塑化流速足够高
  • 在整个螺杆行程中供料恒定
  • 引入特性良好
  • 停留时间特性良好
  • 熔融材料均温性良好
  • 熔融材料机械同质性良好
  • 可重复性高
  • 在能耗方面操作特性有利
  • 应用范围广
  • 具有成本效益的使用寿命

这些要求的重要性可能因应用的不同而存在很大差异。因此,塑化单元的选择、尺寸确定和设计是经济高效生产的关键因素。

表1 标准螺杆和料筒的磨损等级
表1 标准螺杆和料筒的磨损等级

为了根据要求的不同优先级满足各种不同应用的需求,Sumitomo (SHI) Damag根据要求配置开发了针对单个塑化单元组分的解决方案。这使Sumitomo (SHI) Demag能够为每种特定应用提供优秀的塑化单元。例如,这包括,针对高速应用的专门解决方案(特别是在EIExis SP系列上),针对母料或液体着色的着色解决方案以及针对采用高熔融焓加工半结晶性工程塑料的解决方案。

塑化单元与加工的塑料材料长期紧密接触,因此,受到复杂而频繁叠加的磨损影响。各种磨损的影响如图1所示“塑化单元中的磨损类型和机制”。

图1“塑化单元中的磨损类型和机制”[来源:塑料加工中的磨损,G. Menning]
图1“塑化单元中的磨损类型和机制”<br />[来源:塑料加工中的磨损,G. Menning]

有三种不同的磨损机制,需加以区分:

  • 磨蚀
  • 腐蚀
  • 粘着

磨蚀由塑料中填料和强化物质造成。几乎所有塑料均含有各种填料和强化添加剂,以使塑料性能满足特定要求。这些粒子很多极其坚硬。塑料和塑化单元组分中包含的粒子之间的相对运动造成对组分材料的磨蚀。除了硬度,这些粒子的几何形状也对磨蚀具有决定性影响。

图2“各种填充和强化材料”<br />[来源:塑料加工中的磨损,G. Menning]

根据DIN 50 900,腐蚀是金属材料与其环境的反应,导致材料中可测量的变化,常常造成腐蚀损坏。这种反应通常具有电化学性质,但是,也可能具有金属物理性质。腐蚀由化学活性添加剂和聚合物的分解产物造成。尤其是,市场上符合限制使用某些有害物质(RoHS)指令2002/95/EC的各种不同阻燃剂及其进步,不断带来新的挑战。

塑化单元中的粘着或粘着磨损通常在螺杆和料筒之间的接触面上出现。理论上,在理想情况下塑料将起到支撑作用,防止两种组分之间的接触。在实践中,这两种组分之间的接触可能由于各种运行状态(如启动或关闭机器)而出现。此外,高压和螺杆的固有重量可能会导致螺杆偏转。由于接触力大,这可能会导致两种组分之间的磨损。由此产生的粘着力可能会大于两种材料之一的内部强度。剪切面可能会从原来的接触面转移到硬度较小的组分,并且材料从一种组分转移到另一种组分。这将造成深划痕和升高区,加剧进一步的粘着磨损。在最坏的情况下,这些影响可能会导致螺杆卡住。加工的塑性材料和工艺本身也会影响这种磨损机制。

在实践中,不同磨损机制往往同时发生。尤其是磨蚀和腐蚀,在加工强化热塑性工程塑料时经常一起出现。

磨损最重要的影响因素如图3“磨损的影响因素”所示。

图3 磨损的影响因素
图3 磨损的影响因素

具有3段式螺杆和环止回阀的标准通用塑化单元涵盖的应用范围特别广泛,使其非常受欢迎。由于使用的添加剂、填料和强化材料不同,在耐磨性方面对该单元的要求也不同。为此,此塑化单元有不同的选项可用(见表1“标准螺杆和料筒的磨损等级”)。这些选项在组分材料规格方面不同。如螺杆和止回阀等组件专为应用范围广而设计。

由于塑件需要明确定义的材料性能,所以只能根据最大限度地减少磨损的标准,在一定限度内选择塑料。

加工条件也显著影响磨损率,从而影响塑化件的使用寿命。这包括如工艺参数、塑化单元的产能利用率、在塑化单元中的停留时间、建议的塑料含水量,合适的送料,颗粒中无异物、最佳母料百分率等等因素。

经验表明,某些工艺参数范围和加工条件是最重要的塑料组的理想选择。这些都列在表2 “工艺参数和加工条件”中。由于塑料行业的不断发展,背离这些一般性建议的情况可能会出现。为此,Sumitomo (SHI) Demag总是建议,有关合适的工艺参数和加工条件,请咨询材料制造商。Sumitomo (SHI) Demag还提供与应用相关的支持。