專利名稱：波狀高效注射螺桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種塑料加工機械，特別是一種應(yīng)用在塑料注射成型機上的波狀高效注射螺桿。
注射螺桿是注射成型機的關(guān)鍵部件，它的結(jié)構(gòu)設(shè)計和幾何參數(shù)的優(yōu)化選擇的正確與否，直接影響到注射成型制品的質(zhì)量好壞和生產(chǎn)量的高低，并且關(guān)系到注射機對不同物料的適應(yīng)范圍。目前的常規(guī)注射螺桿的基本結(jié)構(gòu)如


圖1所示，該螺桿由螺桿主體部分1和螺桿頭2構(gòu)成，螺桿1的主體部分又分為加料段L1、壓縮段L2和計量段L3，三段之和一般為18D，而其中D為螺桿外徑，三段之和稱為L。它的各段段長分配是L1＝8D，L2＝6D，L3＝4D，螺桿的螺距t＝D，最深處螺槽槽深為h1＝0.12D，壓縮比h1／h3＝2.5。h3為螺桿最淺處螺槽槽深。這種老三段式的常規(guī)螺桿的輸送和塑化機理主要是靠物料與螺桿、機筒間的摩擦和內(nèi)部剪切效應(yīng)來進行的，螺桿塑化過程來自剪切熱的能源將逐漸占主導(dǎo)地位，而外部加熱將占輔助地位，而剪切熱主要取決于螺桿螺槽的形狀及各段幾何尺寸以及物料的物理性能及流變性能等因素。當固體物料從料口加入被旋轉(zhuǎn)的螺桿帶入L1段較深螺槽中實現(xiàn)固體輸送，然后進入到螺槽逐漸變淺的L2段中被壓縮塑化，再進入具有等深螺槽的L3段受進一步強剪切的均化作用，最后流入螺桿前端，等待下一次注射過程中被注入模具型腔。
這種常規(guī)三段式螺桿存在的問題有以下幾點第一由于此螺桿的L3段較長，使L2及L1段長度相對變短，物料在螺槽中的熱歷程受到限制，使已進入到L2段的物料難以完全熔融，即無法正常進入到螺槽較淺的L3段中，于是便產(chǎn)生物料被擠死現(xiàn)象，導(dǎo)致螺桿軸向壓力和扭矩的升高，使螺桿過載或無法轉(zhuǎn)動，因此，只好采取低轉(zhuǎn)速以延長物料的停留時間的辦法來彌補物料的堆擠現(xiàn)象，使得螺桿不能在高轉(zhuǎn)速下工作，嚴重影響了生產(chǎn)能力的提高。
第二由于L3段淺螺槽段的存在，當物料在L2和L1連續(xù)受摩擦和剪切的作用之后，又在L3段受到更加劇烈的剪切作用，導(dǎo)致了能量的大量堆積，使物料溫度上升，對于熱穩(wěn)性差的硬氯乙烯等物料來說很容易因此而產(chǎn)生過熱分解，導(dǎo)致物料的碳化，并產(chǎn)生有毒煙氣，使注射無法進行。
第三、目前，人們試圖采用降低轉(zhuǎn)速和取消帶止逆環(huán)螺桿頭的結(jié)構(gòu)的辦法來減少剪切熱所導(dǎo)致的熱分解及堆擠料問題，但在加工硬氯乙稀復(fù)雜制品時，由于流道及模腔復(fù)雜而造成模腔阻力的增大，進而產(chǎn)生很大的反壓回流，無法保證高的充注膜壓力，故無法成型出合格的硬聚氯乙稀制品，這也正是迄今為止無法用硬聚氯乙稀成型復(fù)雜制品的原因所在。
本實用新型的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述缺點和不足，而提供一種帶波狀螺桿塑化段、裝有止逆環(huán)的螺紋螺桿頭的高生產(chǎn)能力、不產(chǎn)生熱分解、適用于加工硬聚氯乙稀復(fù)雜制品的波狀高效注射螺桿。
本實用新型的目的是通過下面的技術(shù)方案實現(xiàn)的，螺桿的主體部分由輸送段L1，具有波狀形的塑化段L2和具有雙波段且段長很短的均化段L3構(gòu)成，螺桿主體的前部與套裝有止逆環(huán)的螺紋螺桿頭相連接，在塑化段L2的每一個螺距中均有一個波峰和波谷，當物料隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)進入到波峰處時，則受到強剪切和擠壓，但隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)，該部分物料又落入具有較大容積的波谷，使物料體積膨松且熱量得以釋放出來，達到了低溫塑化的目的，防止了物料的熱分解，故特別適合于加工硬聚氯乙稀等熱穩(wěn)性差的物料。
由上可見本實用新型的顯著效果是1、具有波狀螺槽的塑化段L2的設(shè)置，不僅可以完成對物料的剪切塑化，而且具有使物料松馳降溫的作用，可有效地防止物料的熱分解，特別適合于加工熱敏性差的硬聚氯乙稀物料。
2、具有雙波段的短均化段L3的設(shè)置，可以使已熔融的物料在注射前得到更進一步的均化，對提高產(chǎn)品質(zhì)量有積極的效果。
3、帶螺紋的螺桿頭和止逆環(huán)的設(shè)置，具有阻止溶體回流的特點，可建立起很高的模腔壓力，具有成型形狀復(fù)雜的制品的特點。
本實用新型的具體結(jié)構(gòu)是由下面的附圖及實施例實現(xiàn)的。
圖1是現(xiàn)有常規(guī)螺桿的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本實用新型的結(jié)構(gòu)圖。
下面將結(jié)合附圖2對本實用新型的具體結(jié)構(gòu)進行詳細地說明本實用新型由螺桿主體段1及與螺桿主體段1相連接的螺桿頭2組成，在螺桿的主體段1后段是輸送段L1，其特征在于與輸送段L1延伸相連的是一帶有單波狀紋槽的塑化段L2，在塑化段L2的每一個螺距t內(nèi)均有一個沿徑向逐漸凸起的波峰5和一個沿徑向逐漸凹入的波谷6，塑化段L2的前段是一帶有雙波狀螺紋槽的均化段L3，在L3段的每一個螺距中有兩個沿徑向逐漸凸起的波峰5和兩個沿徑向逐漸凹入的波谷6，相鄰的波峰5和波谷6之間有一輔助螺棱4，在螺桿頭2上設(shè)置有螺紋2A，在螺桿頭2的光滑段2B外活動套放有止逆環(huán)3。參見圖2本實用新型的結(jié)構(gòu)特征還在于螺桿主體段1的全長L為16－18D，輸送段段長L1為8－9D，塑化段段長L2為6D，均化段段長L3為2－3D，螺距t為0.85－1D，輸送段螺槽槽深h1為0.14－0.16D，塑化段L2和均化段L3的波狀段相對于螺桿主體段1的中心線各有一個偏心距e2和e3，均化段L3的波峰5與波谷6兩者的相位差為180度。參見圖2本實用新型的結(jié)構(gòu)特征還在于偏心距e2為0.03－0.05D，偏心距e3為0.015－0.025D，輔助螺棱4的沿徑向凸起的高度小于螺槽螺棱1A沿徑向凸起的高度。參見圖2。
本實用新型的工作機理是參見圖2當物料從第一段的固體輸送段進入到第二段的塑化段后就進入到了波狀螺槽中，再不像在常規(guī)螺桿的第二段螺槽那樣，在逐漸變淺的螺槽中，連續(xù)地受強剪切作用，而是受到周期性的擠壓和剪切。當物料處于螺槽的波峰5上時，由于螺槽底部與料筒內(nèi)表面之間的間隙甚小，這時物料受到強擠壓和強剪切，但隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)，這部分物料很快又落入波谷6處，在此處，螺槽底面與料筒內(nèi)壁之間形成較大的空間。這時高分子得到松弛，而且由于物料內(nèi)壓的減小，體積膨脹，由強剪切所積儲的熱量被釋放出來，不會使溫升過大而導(dǎo)致物料的熱分解。另外，由于螺槽空間的加大，增加了物料與螺桿的接觸面積，改善了散熱條件，越是接近螺槽底面低谷處的物料其剪切效應(yīng)越低、剪切熱也越少，于是剪切能量受到了有效地控制。螺桿每轉(zhuǎn)一圈，物料則前進一個螺距，同時也經(jīng)歷一次波峰和波谷，這對于加工硬聚氯乙稀來說是很有益的，因為過小的剪切效應(yīng)對其塑化質(zhì)量也是不利的，這是由硬聚氯乙稀本身特殊的粒子形態(tài)和凝膠化作用所決定的，硬聚氯乙稀的加工機理既要求施以足夠的剪切力，但又不能施加的過大、時間作用的過長，否則將會導(dǎo)致物料的嚴重熱分解。而本實用新型所述的波形螺桿正適合于這種一張一馳、一強一弱的加工機理。
當熔料進入到均化段L3時，也不像在常規(guī)螺桿的第三段那樣，物料在較淺、且又較長的等深段螺槽中并繼續(xù)受到連續(xù)的強剪切作用，使得物料的溫升過大，所以很易導(dǎo)致物料的熱分解。而熔料在波狀螺桿的均化段內(nèi)均化時，是處于雙波形的螺槽中，即當物料在波峰5受到擠壓和剪切時，有一部分溶體可直接越過螺棱高度較低的輔助螺棱4而橫向流入與其相鄰的波谷6中，這樣一來，熔體受到了更進一步的溫度均化與質(zhì)量均化的作用。由于此時剪切效應(yīng)受到了有效地控制，就等于增加了溫度控制部分的比例，達到了在較高的溫度控制精度下實現(xiàn)低溫塑化，使之與分解溫度偏離的更遠一些。
帶有止逆環(huán)3及帶有螺紋的特殊螺桿頭2的加入，可消除溶料在螺桿頭部的滯流狀態(tài)，并可對回流溶體進行封閉，因此，本螺桿可在很高的模型壓力作用下成型出形狀復(fù)雜的制品，這是目前常規(guī)螺桿所無法達到的。
權(quán)利要求1.波狀高效注射螺桿，由螺桿主體段1及與螺桿主體段1相連接的螺桿頭2組成，在螺桿的主體段1后段是輸送段L1，其特征在于與輸送段L1延伸相連的是一帶有單波狀紋槽的塑化段L2，在塑化段L2的每一個螺距t內(nèi)均有一個沿徑向逐漸凸起的波峰5和一個沿徑向逐漸凹入的波谷6，塑化段L2的前段是一帶有雙波狀螺紋槽的均化段L3，在L3段的每一個螺距中有兩個沿徑向逐漸凸起的波峰5和兩個沿徑向逐漸凹入的波谷6，相鄰的波峰5和波谷6之間有一輔助螺棱4，在螺桿頭2上設(shè)置有螺紋2A，在螺桿頭2的光滑段28外活動套放有止逆環(huán)3。
2.按照權(quán)利要求1所述的波狀高效注射螺桿，其特征在于螺桿主體段1的全長L為16－18D，輸送段段長L1為8－9D，塑化段段長L2為6D，均化段段長L3為2－3D，螺距t為0.85－1D，輸送段螺槽槽深h1為0.14－0.16D，塑化段L2和均化段L3的波狀段相對于螺桿主體段1的中心線各有一個偏心距e2和e3，均化段L3的波峰5與波谷6兩者的相位差為180度。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的波狀高效注射螺桿，其特征在于偏心距e2為0.03－0.05D，偏心距e3為0.015－0.025D，輔助螺棱4的沿徑向凸起的高度小于螺槽螺棱1A沿徑向凸起的高度。
專利摘要波狀高效注射螺桿，螺桿的主體部分由輸送段L
文檔編號B29C45/48GK2126515SQ9222844
公開日1993年1月6日 申請日期1992年7月25日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月25日
發(fā)明者王興天, 楊于光 申請人:北京化工學(xué)院