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1、2 0 0 8 年第五届先进成型技术与材料加I + 研讨会 混炼塑化一体式精密注射成型原理及设备的研究 温振兴，杨卫民，谢鹏程，个电搐 f 北京化】：大学机I U1 ：P 学院，1 0 0 0 2 9 ) 摘要：该混炼塑化一体式精密注射成型设备，实现了混炼改性。增强。填充。塑化注射成型一体化。塑化完的物料轴向 温度均一。物料注射时呈旋流状态，有效地平衡了熔融物料的径向温度。采用无轴向移动的螺杆进行塑化，塑化能力大 幅度提高，熔料所经过的热历程基本相同，熔料的轴向温差小，混炼塑化之后的熔融树脂的压力、比容、温度特性稳定。 可实现高注射压力，注射时速度和压力比较稳定。节省人力物力，更加环保节能。
2、关冀词：精密注塑成型；塑化机构；塑化质量；节能； 引言 H 前节能环保足世界的一个t 题，更是我们困家的主要 翻标。在沣身J 机领域，降低注射机的能耗，提高注射制品的 质量也是各注射机生产商的目标，更是注射机希望的日标。 另一方面随着现代科学技术发展，对塑料材料性能提f f 更 高的要求，纯树脂显得力f i 从心，相反在纯树脂中添加各类 非金属和金属材料，町以塑料树脂的秤类性能，以达到所需 要的技术指标和高性价比，其中用量最大的是非金属材料， 例如C a C 0 3 、滑石粉、硅灰石粉、母粉等。为了满足现代 注射成型的要求，需要既能实现混炼辆化又能精密注射成型 的原理和设备。 1 往复式注塑机
3、的不足 现彳的往复式注射机，螺杆塑化过程是螺杆轴向后移计 量的过程，螺杆后移，使螺纹的实际上作长度( 有效长度) 在逐渐减短，从而一次塑化过程中，先前和最终加入的塑料 所经受的热历程I ：存仵差异，冈此塑料在注射螺杆内的塑 化，反映两个特殊的问题，螺杆塑化能力随着螺杆订效长度 的缩短而逐渐下降，足一个非稳定的数值；塑化后的熔料温 度在螺杆轴向长度上分布不均匀性比较人。这利，不均匀的程 度，将随着注射行程和螺杆转速的增加而增人。注射过程中 螺杆填充的物料基本上是一个很1 ；确定的凶素。螺杆在停止 运动时，对输送物料所产生的压力逐渐消失，冈此被压实r 的固体床内的气体彳可能逸出。注射时，螺杆轴向前
4、移，物 料流入螺槽。但不能充满螺槽，通常，注射时间不足以满足 完全填满螺杆沟槽所需的时间，由r 物料填允稀疏，空气被 吸入，如果窄气不能被排出，会降低塑化质量。由于螺杆的 往复运动，物料在螺槽中加料段、压缩段和均化段三段的位 置并不固定。因此排气对注射成型T 艺来说，在机械设计方 面的实现更为复杂。 往复式注射机依靠螺杆前进实现注射，这种方式能耗 高。注射时，整根螺杆相对机筒向前注射，螺杆要克服螺杆 和机筒之间的摩擦力，螺杆和物料之间的摩擦拖曳力，物料 和机筒之间摩擦拖曳力，这些消耗了很多能量，造成很多的 压力损失。而且螺杆和机筒的接触面积随着注射行程的增加 而增大，所以整个系统的摩擦力随着注
5、射行程的增大而增 加。这鹳都造成了强大的能源损耗浪费。 2 两阶螺杆柱塞式注射机 行业内曾绎推f I 一利两阶螺杆柱塞式注射机川丁解 决T 0 统方式中塑化不均匀的题，相：结构 ：将塑化部分和 汴射柱塞部分分开。由丁采t L J 无轴向移动的螺杆进行塑 化，塑化能力人幅度提高，熔料所经过的热历程相同，凼 此熔料的轴向温差小，。r I ：能稳定。注射过程使用柱塞进行 注射可实现非常高的注射压力，汴射时速度和压力比较 稳定。但是这利结构也存在一些不足：料筒内滞料现象 比较严重；料筒清理不够方便：塑化和注射部分分开需要 曲套驱动装置，体积庞人结构J ：不够紧凑，向f 1 造成能量 浪费，成型周期明显
6、增长。 3 混炼塑化一体式精密注射成型原理 及设备 为解决现订技术中所存在的问题，现发明一种混炼 塑化注射一体机( 图1 、图2 ) 。该采川般螺杆来塑化兆混 改性物料，之后物料绎中向阀进入机筒前端的储料筒中， 同时由注射油缸提供一定的背爪，使整个注射座( 除柱塞 和喷嘴) 后退，当储料筒在完成一次注射量的熔融物料后， 由注射液压油缸驱动整个注射座前移，此时单向阀反向截 止，储料筒相对柱塞前移，推送物料通过喷嘴进入模具犁 腔内完成注射成型制品，升完成保压补缩过程。浇u 凝同 之后，螺杆开始旋转塑化共混物料，重新计量进入下个 循环周期。 图l 混炼塑化体式注颦机= 维图 一一 ，一 注射成型与模
7、具 图2 混姝塑化一体式注颦机- 维 = | f 混炼注射成型机注射装置( 图3 一图6 ) 包括混炼塑 化机构、注射机构、单向阀和滑动机构等，混炼塑化机构 主要包括加料装置、机筒、位于机筒内的混炼元件、机筒 外加热冷却系统和混炼元件驱动系统等，注射机构主要包 括喷嘴、柱塞、驱动喷嘴的喷嘴油缸、储料筒、加热元件 等，喷嘴油缸在柱塞两侧对称布置，喷嘴油缸和柱塞接触 部位有隔热层，喷嘴油缸驱动柱塞和喷嘴相对定模板水平 移动，滑动机构主要包括驱动整个混炼塑化机构前进实现 注射的注射油缸、支撑架和装在支撑架上的轴承、导轨， 注射油缸在整个注射机构两侧对称布置并有相应的控制 系统，注射油缸驱动混炼塑化机
8、构在导轨上滑动，并提供 注射、保压、塑化后退时的压力和速度，混炼塑化机构的 机筒前端与可截止混炼塑化完的物料倒流的单向阀连接， 混炼塑化机构与注射机构通过单向阀连接在一条直线上， 注射机构储料筒与单向阀的另一端连接，柱塞伸入储料筒 与储料筒紧密配合并能相对移动，柱塞中间带有孔，柱塞 前端装有喷嘴，注射时，装在定模板和柱塞之间的喷嘴油 缸将柱塞和喷嘴顶紧在模具上，防止溢料，单向阀关闭， 储料筒连同单向阀及整个混炼塑化机构在注射油缸的驱 动下，相对柱塞向前移动。将物料经柱塞上的孔和喷嘴注 射进模具型腔。注射到保压转换点时，注射油缸切换到保 压压力对制品进行保压补缩。保压完成后，单向阀开启， 混炼塑
9、化元件开始旋转混炼塑化物料，通过单向阀进入储 料筒，同时储料筒和塑化机构在额定背压下后退。当储料 筒挤足了一次注射量的熔融物料后，单向阀关闭，进入下 个循环周期。 图3 混炼注射成型机注射装置结构示意图 陶4 混炼注射成型机注射装置结构示意图俯视l 生| 1 2 1 6 1 1 1 21 61 41 31 S3 图5图1 中的A A 剖视图 1 21 6 111 21 61 3 1 51 43 图6 注射机构的另一种结构示意图 4 结论 混炼塑化一体式精密注射成型原理及设备的优点： l _ 熔融物料温度分布均一物料在储料简中轴向温度均一；储 料腔的物料注射时呈旋流状态，有效地平衡了熔融物料的径
10、 向温度。 2 采用无轴向移动的螺杆进行塑化，塑化能力大幅度提高， 熔料所经过的热历程基本相同，熔料的轴向温差小，混炼塑 2 0 0 8 年第五届先进成型技术与材料加工研讨会 化之后的熔融树脂的压力、比容、温度特性稳定。 3 可实现高注射压力，注射时速度和魅力比较稳定。 4 可采用可控单向阀，实现快速启闭，防止了物料的倒流， 计量精确，制品质量高，可实现精密注射成型。 5 只需改变储料简和柱塞直径就能实现多种注射量的注射， 节能高效、成本大幅降低。 6 实现了塑料的改性、增强、填充、注射成型一体化，省 去了传统双螺杆造粒环节，节省人力物力，节能环保。 参考文献。 【1 】王兴天注塑成型技术【l 哪北京：化学工业 l 版杜，1 9 9 3 1 0 8 1 1 7 【2 】北京化工大学，华南工学院塑料机械设计【M 】北京：中国轻工业出版 社，1 9 9 4 3 1 8 3 7 9
