注射塑化系统设计研究（七）

【资料简介】

4.4.3  塑化加热功率设计小结

根据上述两个塑化加热功率的比较,可以看出,塑化HDPE所需功率的显著高出塑化PS所需的功率。HDPE是一种分子密度高、粘度大、结晶度高、分子取向性强的塑料，焓值在常用注射料中为zui大，即在塑化过程中需要的功率zui多，对其作为塑化加热功率设计的对象，具有代表性。按塑化HDPE所需功率的30%作为机筒加热功率的设计参数，基本满足通用螺杆塑化所需热能适应性要求。

  根据加热圈的形式、制造质量及对其所用的绝热结构等， 加热圈设计功率应根据实际加热效率进行修正。加热圈加热功率设计：

 N=N_Q/η_Q                                       （4-6）

式中:

     N: 加热圈设计功率 kW；

N_Q：有效加热功率 kW；

η_Q：加热效率。

加热圈加热效率，根据其结构形式不同差异很大，而且对其较难确定一个定值，只能大致上确定一个范围。塑化加热功率确定之后，确定加热效率是设计加热圈功率的关键。

加热效率同加热圈的形式、制造精度、加热圈有无保温层、加热圈与机筒接触是否良好等因素有关,所以加热效率一般取0.5到0.6,视具体情况而定。同时，我们看到，加热效率反映出了损耗大量的加热功率，所以，提高加热效率时注塑机节能的一个重要方面。

4.5   加热圈结构形式

加热圈结构形式对加热能耗的影响很大，不同的加热圈结构形式具有不同的加热效率，相同功率的加热圈因其结构形式不同实际提供给塑化的有用热能差别很大。设计的加热功率必须与其结构形式相匹配，才能取得预期的效果。注塑机能耗主要是塑化能耗，对于油马达直接驱动螺杆塑化的注塑机来说，塑化能耗约占整机能耗的70%，而其中加热能耗占塑化能耗的（20～30）%，所以，提高加热效率对降低整机能耗是非常重要的一环，并且能够相对地降低加热圈容量。制造厂样本上标示的加热功率仅是加热圈名义加热功率，并不实质上表示提供给塑化所消耗的实际热能。有的用户认为，机筒加热功率装载功率大，塑化能耗大，实际上是对机筒加热功率的作用认识不足，机筒加热功率装载功率大，说明塑化的范围广，冷料加热起动快,对能耗基本上没有影响。我们应当大力推广应用节能型加热圈结构装置，为国家节约能源，为用户降低成本，为工人改善工作环境。宁波海航塑料机械制造有限公司为用户着想，使用寿命长、热容量大、节能的陶瓷加热圈,值得推广。

4.6  对机筒加热功率不够的解决方法

4.6.1 增大机筒表面积

采用不锈钢皮云母电热丝制造的加热圈及铸铝电热丝制造的加热圈,因受到此种加热圈设计的热容量为（3～3.5）W/cm2的限制,设计制造单位可增大机筒表面积,以增大机筒加热功率，同时由于增大了机筒的热容量，提高了机筒的热性能。

4.6.2 采用热容量大的加热圈

如受到机筒表面积的限制,可采用热容量大的加热圈,如陶瓷电热丝制造的加热圈，设计的热容量为（6～6.5）W/cm2,氧化铝电热丝制造的加热圈的设计的热容量为（9～10）W/cm2。

4.7. 机筒加热功率与螺杆特性之间的关系

    由式（４－1）可知，塑化热能主要来自机筒加热和螺杆剪切提供的热能，但是，这两者的热能的作用既互相又有区别，各自的功能不能互相取代。机筒加热功率足够,并不完对所有的塑料达到塑化质量的要求,这其中还有一个塑料塑化所需提供的机械能即螺杆剪切提供的剪切热。各种塑料塑化因其性能不同所需剪切热也不同, 剪切热不能由机筒加热所代替, 剪切热量由螺杆的特性所决定,例如,塑化PP,即使机筒加热提供足够的热量,如螺杆的性能不良,也达不到良好的塑化性能,往往出现与机筒内壁接触部分塑料*塑化熔融,而与螺杆底径接触部分塑料没有*塑化熔融,里外层之间温差大,外层的塑料被注射,里层的塑料沉积于螺杆头部，成为团状，塑化量越来越少，以致于到zui后不能在高的转速下达到塑化量。所以，要达到良好的塑化所需热量，螺杆必须具备良好的剪切热特性。

5. IMC注塑系统

    传统的注塑机的单螺杆塑化，在应用于大型，超大型注塑机上，存在着重量大以及引起的螺杆机筒磨损问题，例如塑化能力700g/s的大型注塑机，传统的单螺杆注塑机的螺杆的直径大于230mm，螺杆的有效长度超过4.5m，重量超过2吨；应用于高速成形上，其塑化能力达不到成型周期所需的生产能力。为克服这一问题，由此开发了一种全新的注塑理念，把塑化能力高的挤出塑化，注塑机的柱塞注射，中空机的储料缸等三者结合起来的IMC注塑系统。

IMC注塑系统形式。根据是否有独立的储料缸，总的分成两种形式。

   独立储料缸的IMC注塑系统。该系统由挤出塑化（单螺杆挤出塑化/同向旋转双螺杆挤出塑化），独立储料缸，柱塞注射等部件组成。挤出塑化连续工作，储料缸及柱塞注射非连续工作。独立的储料缸处于在挤出部件和柱塞注射部件之间。挤出塑化系统在注射和保压阶段向储料缸中填充。该系统挤出塑化的熔融料进入储料缸，储料缸内的熔融料在活塞推动下进入注射缸，这样熔融料经过二个反复的运动，提高了熔融均匀性，实现了熔融料先塑化先出，后塑化后出，有利于提高塑化质量。采用这种注塑系统，可大大降低塑化螺杆直径，同时，塑化能力不再如普通单螺杆注塑机那样受到注塑螺杆的约束，增大注塑量，仅加大注射缸容积即可。宁波海航塑料机械制造有限公司开发的40000g注塑机，注塑系统为独立储料缸的IMC注塑系统，塑化的螺杆直径仅为90mm，驱动塑化的电机功率仅为45kW，。

    无独立储料缸的IMC注塑系统。该系统由往复式螺杆塑化部件和柱塞注射部件组成，它的主要功能是适应率注塑。塑化独立工作，不占注射成形周期时间，提高了成形生产率。该系统塑化的熔融料先塑化先出，后塑化后出，为了弥补这一不足，一般采用大直径螺杆塑化，且塑化的行程在1D至2D，以达到塑化均一，较小直径柱塞注塞注射，易可实现高速高压注射。单螺杆注塑机在高速注射过程中，如果注射行程过长，存在着由于高速注射时加料不可避免夹入空气，影响塑化质量。该系统把塑化系统分离出来，用大直径螺杆短行程塑化，从根本上解决了高速注射中所要解决的加料夹气的关键问题。在第二十届橡胶塑料展览会上，加拿大HUSKY公司展出的一台大型的PET400瓶坯注塑机，成形96个PET瓶坯，不到7.5s，注塑系统就是采用了这种注塑原理的机构，为适应PET的塑化，减少在加料过程中空气的进入，使加料过程中固体料填满螺槽，在将熔融料挤入至注射腔过程中，塑化螺杆旋转挤出，有利于排出进入机筒中固体料中的空气，同时，减少了塑化时间，缩短了生产周期。

6  结语

   注射塑化系统的研究开发,特别是对螺杆的研究开发是一个永远不会终止的课题。本文的主要目的在于提出，注射塑化系统虽然是相当成熟的系统，但仔细进行研究，还有相当多的未解开的课题需要我门去努力。特别在第二十届橡胶塑料展览会上，使我门更感到与发达国家的差距，无论在外观上，还是在性能上，差距很大。真正的优势，是技术水平的优势，。有的人士认为，注塑机发展差不多了，这种裹足不前的自我陶醉的老大规念是不可取的。