排气注塑成型第一节概述许多塑料在出厂时，都会有少量单体、熔剂和其它低分 子挥发物，如以尼龙（PA）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、 聚碳酸酯（PC）等最为突出，不仅含有低分子挥发物，而且 与空气接触时，很容易吸附水分单体、溶剂、水分在加工 温度下会变成气体，给加工带来困难，产生银丝、污痕、云 斑、汽泡等，影响外部质量，而且会降低制品机械性能，影 响内部质量所以普通注塑成型必须进行干燥处理至到七 十年代，开始发展排气式注塑机，用排气注塑工艺加工带有 含亚量大，和挥发物的制品近年来，由于提倡节能、环保， 排气注塑成型又提高到一个新的水平排气注塑成型具有显著的经济效益和社会效益：首先省 去了附设的干燥设备及其所占据的厂房面积，减少用电力加 热烘干，节省能耗，而且使制品质量得到提高，外观质量好， 尺寸稳定，减少废品率某些塑料经存放后，会吸收空气中的大量水分，特别是 一些容易吸湿类塑料如PA等更是如此如图12-1示出几种 材料的吸湿曲线对于已经吸湿的材料，在注塑之前必须要 干燥后才能注塑，否则就会影响成型制品的内部质量和表观 质量，以及制品精度芜湖米斯机械科技有限公司衣-IMS>韵吗彦&<2)图12-1材料吸湿曲线(1)相对温度40% (2)相对温度60% (3)相对温度80%进行干燥处理需要专用的干燥设备，会延长生产周期， 物料中还有低聚物、残余单体和低佛点的添加剂等物质，单 纯用干燥办法是处理不掉的。
它们在注塑过程中，在加热， 螺杆预塑和注塑时的强剪切作用下，常变成挥发性气体分布 在熔体内，存在于制品内部而降低制品机械强度，抗冲击性、 介电性能，若分散在制品外层即形成各种表面缺陷并严重 影响制品尺寸精度特别对注塑一些光学制品就更加困难表12-1、12-2分别列出ABS和PMMA中的残留单体对 其制品性能的影响表12-1 ABS残留单体对性能影响单体量，%冲击强度，kJ/m2硬度hb软化点，C熔融指数g/10min一13.810912020.514.31081192.61.013.81071163.11.013.61061143.852.013.91051134.25表12-2 PMMA残留单体对性能影响单体量硬度变形温度软化点流动温度0.4%104HB106.5C119.5C166C0.75%103HB102.5C118C165C1.35%103HB101C116C160C为了解决这种特殊的排气问题，出现了排气式挤塑机和 注塑机1959〜1961年Rohm与Haas GmbH合作对PMMA 进行了排气注塑试验70年代以后排气式注塑机不断地扩大 应用范围，设计配有各种排气式螺杆的注塑机对PMMA、 ABS、SAN、PA、PS、PPO、PPS等进排气注塑。
如今已有 锁模力125〜3000吨排气式注塑机系列，图12-2示出小型排 气式注塑机图12-2 排气注塑机塑化装置在排气式注塑机上，由于物料不需再单独地进行干燥， 通过塑化装置的排气作用，制品质量很好没有干燥的 PMMA在普通注塑机上塑化后对空注射出来的物料，里面充 满白色的小气泡；干燥后的PMMA注塑产品中仍存有一些 挥发性气体产生的大气泡；而没有经过干燥的PMMA物料 直接经排气式注塑机注塑的质量好，物料透明，里面再不含 气泡第二节排气注塑原理排气式注塑机塑化装置如图12-2所示，和普通注塑机塑 化装置的区别，主要是塑化部件的区别，排气式注塑装置组 成及工作原理如图12-3（1）所示螺杆是往复式排气螺杆, 在该螺杆上分成前后两级，第一级有加料段、压缩段及计量 段；第二级有减压段、压缩段及计量段物料在排气式螺杆 里的工作过程是：塑料熔融、压缩一熔料减压一熔料内气体 膨胀一气泡破裂并与熔体分离一排气，排气后物料再度进行 剪切均化物料从加料口，进入第一阶段螺杆后经过第一级 加料段的输送，压缩段的塑化物料已塑化成粘弹状态，然后 通过设在一级末端的过度剪切元件使熔料变薄，气体附着在 熔料层的表面上，进入二级螺杆的减压段。
由于减压段螺槽 突然变深，容积增大，加之在减压段的料筒上开有排气孔， 该孔常接入大气或接入真空泵贮罐，在减压段螺槽中的熔体 压力骤然降低至零或负压，在高聚物熔体中受到压缩的水蒸 汽和各种气化的挥发性物质在气泡破裂，便从熔体中脱出， 从排气口排出脱除气体的熔料经第二级压缩段和计量段进 一步的塑化，使从熔体内部转移到表面上的小气泡容易逸出 并放入大气芜湖米斯机械科技有限公司(1)M竺D_ys _ 第l段料篤蚊C1002515卞出r褓一世』陀I卫—排勺段蒸弋压廿£EU J, I'200图12-3排气原理及泼水蒸汽压力分图(1)排气原理图 (2)水蒸汽压力与成型温度的关系在排气塑化装置中所控制的水分量及蒸气压力，与材料 种类及初期的含湿量有关材料随着成型温度的上升，水分 的气压也上升，如表12-3所列表123豺 科钊眺浪分(2畑 50% 相对讥践＞,%评容残留注亀感型谊 到的朮分，%虑形咼度讯成型理发F 的爭新压力山龌丸瞄1.5
为了解排气螺杆工作机理，各段功能与普通注塑螺杆对 比，如表12-4所列在排气注塑成型中，熔料在减压段螺槽中所占的横截面 积、停留时间、剪切效果都直接与排气效率有关横截面积 小(充满程度小)、停留时间长、剪切作用大，则排气效率高因为这时有较充分的时间、空间使气体从熔体表面释放 出来，剪切作用加强可使熔体内的气泡破裂，且容易克服周 围介质的阻力而释放表12-4普通螺杆与注塑螺杆功能的比较并通注塑螺杆｛三段)排气注坐跟抒(片段)单级第一段财LIE缩曲送就第獗供料角送均化.计EL址圧 减吃破佻脫也排气 压常、毗鞭均｛匕计5L建压第二段压嗽塑化、J8R排气均低计JL建压第三节排气式注塑螺杆1. 排气注塑成型对螺杆的要求(1) 螺杆在预塑时必须保证减压段有足够的排气效率;(2) 螺杆在预塑或注射时不允许有熔料从排气口溢出;(3) 经过螺杆第一级末端的熔料必须基本塑化和熔融;(4) 位于第二级减压段的熔料容易进入其压缩段，并 能迅速地建压；(5) 保证物料塑化效果，不允许有滞留、堆积或产生 降解现象2. 排气式螺杆的工作条件(1) 预塑过程，为保证熔料不从排气口溢出的条件是 螺杆第二级计量段的输送能力必须大于第一级计量段的输 送能力。
这是与排气式挤出机螺杆所不同的排气挤出螺杆 两级计量段的输送能力是相等的因为那里塑化时，螺杆是 连续旋转，稳定挤出；而排气注塑螺杆是间歇预塑，当预塑 后进入注射充模程序时，螺杆在注射压力的作用下，熔料会 沿螺槽中反流到减压段，有从排气口溢出的功能；如果使第 二级计量段输送能力大于第一级计量段输送能力，那么注射 时反流的熔体会存留在第二级计量段的螺槽中据上分析， 排气螺杆除应安装止逆环外，还应建立不冒料的条件：(2) 建立适当的背压 与普通注塑螺杆一样，为提高 塑化质量，需要建立一定的背压对排气注塑螺杆，当转速 一定时，第一级螺杆的流率是一定的，而第二级螺杆的流率 则与背压有关，背压增大熔体流率减少，背压一般在35〜 70rgf/cm2之间背压上升，第二级流率就逐渐减小，如果与 第一级流率相等时，再提高背压就会熔料从排气口溢出3) 二级螺杆减压段的长度要合理过长会增加长径 比，会造成熔料停留时间；但太短，当螺杆预塑后，排气口 会被二级螺杆的计量段封住，终止排气，造成熔料压力升高， 也会出观冒料减压段螺槽深度要适当对高粘度物料，如 PMMA类，因要发泡，所以螺槽要深些；对低粘度的如PA 类发泡小，螺槽要浅些。
如果对低粘度物料螺槽过深，停留 在螺槽根部的熔体无法冲刷，熔料滞留会发生降解，螺槽浅 有利于冲刷螺杆根部的余料3而对粘度高的熔料，如果减压 螺槽过浅会防碍气体从熔料中逸出，影响排气效果如图12-6 示出螺杆减压段槽深与熔料粘度间的关系3•排气式螺杆的几何尺寸排气式螺杆应根据排气机理，并经试验来确定较为合理 的结构排气式螺杆的排气效率，不仅与螺杆长度有关而且与物 料充满螺槽的程度有关第四节排气注塑工艺机筒的温度，第一级螺杆加料段温度要高一些，以便使 物料能尽早熔融排气段的温度在允许范围内要尽可能低一 些在操作过程中，防止由于长时间停滞而引起物料降解 如果生产中断，重新开始生产时，需将料筒清洗几次更换 物料，将排气口清洗；更换色料时，将螺杆拆下清洗表12-6、 图12-7列出部分塑料排气注塑工艺参数，供参考除温度外，螺杆背压及螺杆转速的调节与普通注塑机相 比也有所区别排气式螺杆填料率比普通注塑螺杆要低，称 饥饿加料，不会引起胃料对某些塑料注塑量小于机器额定 注塑料是正常的，因为在满注塑量下工作，会产生不稳定性如对PA等塑料一般限制在额定注塑量的75%左右，但低于 额定注塑量10%也应避免，否则会同样造成制品质量的不 稳定和能源的浪费。
表12-6几种典型物料排气注塑温度示意图诸器;fl匡拉即I温度,P5 6330—215230Z303302252?5£40ABS260^2702^5265颂255235AUS/PC210*^2202L02102102lt>225Celltilose esters£2ZO)£3023031»PC测〜纽240240Zi^230Z2Q240PMM Asaa^aio2802902弭2902752901290PPO£50~器52502602S52S524t>260SAN芜湖米斯机械科技有限公司表12-7排气式注塑的排气效果及加工条件物料PA66PCi3L?.][PM MA.£^LMAAUSPC30.140 >17D/Q.60r5丽戦力,MPk78Ml1GI。