射出成型机及其熔胶螺杆的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及成型设备，尤其涉及一种射出成型机及其熔胶螺杆。
【背景技术】
[0002] 目前，常用的熔胶螺杆为传统的三段式单螺纹螺杆，通用型变距螺杆，屏障型高混 炼螺杆，分离型双螺纹螺杆。
[0003] 如图1所示，其为传统的三段式单螺纹螺杆。该三段式单螺纹螺杆包括螺纹部分 和联接部分，螺纹部分包括进料段LP、压缩段L2'和均化段L3'。进料段Ll '由深为 Hll的平直牙底外螺纹构成，压缩段L2由倾斜牙底的外螺纹构成，均化段L3由深为H12的 平直牙底外螺纹构成。其工作原理是：塑料原料通过料筒入口进入进料段Ll '，螺杆受马 达驱动旋转，使原料由螺旋输送。输送过程中受料筒壁预热，经压缩段L2因牙底变浅影响 而受到强烈挤压塑化（注：不同的塑料受到不同的压缩比限制，压缩比等于H11/H12)。塑 化的塑料熔体进入均化段进一步熔融。为了保证产量需要增大H12和缩短均化段L3,这往 往导致熔融塑化不彻底而含有未熔融的固相，削弱了均化段的职能。尤其在螺杆提高转速 之后更加明显。为了充份熔融和提高混合效果，必须减小H12和增大均化段L3,但其结果剪 切速率增大，熔体温升提高，产量减小和能量消耗增大。高温的熔体对于热敏性塑料有可能 造成热分解。所以传统的三段式单螺纹螺杆，塑化效果较差，为提高塑化效果会剧烈降低塑 化效率。另外传统三段式单螺纹螺杆，塑化过程固相固体床破碎之后，料筒内压力呈不规则 变化，螺杆受力不均匀容易产生扫膛现象，使螺棱侧面没有足够的熔体对螺杆螺棱顶面和 机筒之间进行充份润滑，因而易产生磨损。
[0004] 如图2所示为通用型变距螺杆。变距螺杆在压缩段L2起始和收尾采用了螺纹牙 变距结构，包括第一牙距变化段L21和第二牙距变化段L22。这种螺杆均化段L3牙距以熔 体输送最佳升角（接近30° )确定，通常是进料段Ll '牙距的1.5倍。变化的牙距解决了 两个问题：相同的压缩比可以把均化段L3 '深度做小，增大剪切提高塑化效果，同时把进 料段LP深度Hll做大，能提高塑化效率；当熔料自进料段LP末进入压缩段，受变距作 用会减小压缩比例，使熔料有一个平缓的压缩切换点，压缩过程也可以通过变距平缓吸收 剪切热能，防止温升。所以变距螺杆比传统螺杆提高了塑化效果的同时也可以提高塑化效 率。但变距螺杆减小了均化段的有效牙数，减少了塑料在料筒中的驻留时间，熔体沿螺杆轴 向温差较大，因而对塑化效果的提高是有限的，实践中对一些难熔或混色要求较高生产情 况不能满足。
[0005] 如图3所示，其为屏障型高混炼螺杆。该屏障型高混炼螺杆与传统的三段式单螺 纹螺杆相比，多了一个屏障段L4。在L4的外径上交替开出数量相等的进、出料槽。按螺杆 转动方向，进入出料槽前面的凸棱比螺杆外半径小一径向间隙值，这是每一对进、出料槽的 唯一通道。这条凸棱称为屏障棱。当物料从压缩段进入均化段后，含有未熔融固体颗粒的 熔料流到屏障型混炼段时，被分成若干股料流进入屏障段的进料槽，熔料和粒度小于屏障 间隙的固态小颗粒料越过屏障棱进入出料槽。未塑化的小颗粒料在屏障间隙受到了剪切作 用，大量的机械能转变为热能，使小颗粒料熔融。屏障型螺杆解决了普通螺杆塑化品质难提 高的问题，其熔体温度相对均匀，相同产量下熔体质量高。但是屏障型螺杆产量与屏障间隙 值的3次方成正比，因此小的屏障间隙值也使螺杆产量降低。
[0006] 如图4所示为屏障螺杆的一个变种，屏障段L4为三角槽型的混炼段，进料槽宽度 从宽变窄，出料槽从窄变宽。对进入的物料起压缩作用，越过屏障棱之后起膨胀作用，有利 于混合和塑化。此变种还增加了由螺旋短齿构成的混合段。这种屏障螺杆不仅提高了熔融 品质，还提高了对色粉的混合能力。但是这种螺杆也受屏障间隙值限制，产量相对受限。
[0007] 如图5所示为屏障螺杆的另一个变种，在传统三段式螺杆均化段L3增加了一段副 螺纹，副螺纹与主螺纹有屏障间隙，作用及优缺点与进、出料槽屏障相同。
[0008] 如图6所示为目前应用广泛的分离型双螺纹螺杆。双螺纹螺杆主要在压缩段自进 料段Ll '末设置一条起屏障作用的副螺纹，将熔融段的螺槽分开为固相槽和液相槽。设置 的副螺纹外径小于主螺纹，副螺纹与料筒内壁有间隙。当进料段Ll '末端的料筒内壁开 始出现熔膜，螺棱推进面也开始出现熔料时，固体床迫使熔池中的熔料通过副螺纹顶端的 间隙进入液相槽。双螺纹螺杆因为固液两相分开，已熔融的熔体及时从固相槽通过副螺棱 间隙流入液相槽，新熔化的熔体和未完全塑化的小颗粒在副螺棱间隙中受到剪切作用而塑 化。固相槽末端被封死，液相槽中没有残留固相，因而塑化品质比普通螺杆高、稳定。但是 普通双螺纹螺杆固相槽的宽度越来越窄，固相与料筒壁接触面越来越来越小，即热交换面 积越来越小，不利于熔融；而液相槽的宽度越来越宽，熔料反而与机筒内壁的热交换面积越 来越大，不利于降低熔料温度。所以一些对温度敏感材料如PC、PVC等适用性不好。
[0009] 以上六种不同结构的熔胶螺杆，虽然可以在提高塑化品质或者提高塑化效率方面 有片面的优势，但均未完整、很好地解决生产效率、塑化效果、防止温升缺陷，减少磨损的综 合特性优势。 【实用新型内容】
[0010] 本实用新型提出一种射出成型机及其熔胶螺杆，解决现有技术中因传统的单螺纹 熔胶螺杆及常用的几款或变距或屏障或分离型螺杆不能完整解决生产效率、塑化效果及温 升等性能，以及不能获得优良综合性能的问题，使得本实用新型射出成形机的熔胶螺杆具 有更广泛的适应性。
[0011] 为解决上述技术问题，本实用新型提出一种熔胶螺杆，用以将塑料在射出成型机 中塑化为熔体的部件，所述熔胶螺杆包括相互连接的螺纹部分和联接部分，所述螺纹部分 设有主外螺纹，所述螺纹部分包括进料段和塑化段。
[0012] 所述进料段的一端与所述联接部分连接；塑化段与所述进料段的另一端连接，所 述塑化段还设有副外螺纹，所述副外螺纹将所述主外螺纹的螺纹槽分成液相槽和固相槽， 所述液相槽和固相槽分别沿螺旋方向贯通，其中，所述液相槽的深度和宽度呈渐深渐宽结 构，用以传送液相塑料；所述固相槽的深度和宽度呈渐浅渐窄结构，用以传送固相塑料；所 述副外螺纹螺棱的外径小于所述主外螺纹螺棱的外径，且所述副外螺纹螺棱的外径呈逐渐 变大结构；所述塑化段沿螺纹旋转方向依次分为第一压缩段、第二压缩段、第三压缩段和第 四压缩段，用以对塑料进行阶段性塑化为熔体。
[0013] 进一步地，所述第一压缩段为分离型双压缩段，用以将塑料平缓塑化；所述第一压 缩段的主外螺纹的牙距呈逐渐加大结构，所述第一压缩段的主外螺纹的始端牙距大致等于 螺杆直径，所述第一压缩段的主外螺纹尾端的牙距为所述螺杆直径的1. 5~1. 9倍；所述第 一压缩段的副外螺纹牙距不变且为所述螺杆直径的1. 6~2. O倍。
[0014] 进一步地，所述第一压缩段的液相槽的始端深度为2~3mm且呈逐渐变深的结构； 所述第一压缩段固相槽自始端深度开始呈逐渐变浅的结构，所述第一压缩段固相槽的始端 深度符合公式：
[0015]
[0016] 其中，所述第一压缩段固相槽的始端深度为H1，所述螺杆直径为D ;所述第一压缩 段的长度为所述螺杆直径的3~5倍。
[0017] 进一步地，所述第二压缩段为分离型等距压缩段，用以减少塑料压缩和剪切，增加 固相热交换和液相混合，使熔料顺畅；所述第二压缩段的主外螺纹牙距和第二压缩段的副 外螺纹牙距均为所述螺杆直径的1. 5~1. 9倍。
[0018] 进一步地，所述第三压缩段为分离型双压缩段，用以将塑料加速塑化为熔体；所述 第三压缩段的主外螺纹的牙距为所述螺杆直径的1. 5~1. 9倍；所述第三压缩段的副外螺 纹牙距大致等于螺杆直径的2. 0倍；其中，所述第三压缩段的副外螺纹牙距大于所述第一 压缩段的副外螺纹牙距，且所述第一压缩段的副外螺纹牙距大于所述第二压缩段的副外螺 纹牙距。
[0019] 进一步地，所述第四压缩段为分离型压缩收尾段；所述第四压缩段主外螺纹牙距 为所述螺杆直径的1. 5~1. 9倍，所述第四压缩段副外螺纹牙距为所述螺杆直径的3~ 7倍；所述第四压缩段的液相槽深度逐渐变尾端深度，所述第四压缩段的尾端深度符合公 式： /7,
[0020] H22= y
[0021] 其中，所述第四压缩段的尾端深度为H22，总压缩比为i，总压缩比取值范围在2~ 2. 5之间；所述第四压缩段的的长度为所述螺杆直径的0. 5倍。
[0022] 进一步地，所述副外螺纹螺棱的外径与所述主外螺纹螺棱的外径的差值由1~ 3_逐渐变为0. 3~0. 7_ ;所述主外螺纹的牙宽为所述螺杆直径的0. 1倍；所述副外螺纹 的牙宽为所述螺杆直径的〇. 05~0. 07倍之间。
[0023] 进一步地，所述进料段的末尾位置设有副外螺纹，所述塑化段的副外螺纹延续至 所述进料段的副外螺纹且所述进料段的副外螺纹与所述塑化段的副外螺纹续接；所述进料 段末尾位置的副外螺纹的起点位置距所述进料段与所述联接部分连接端7~10倍螺杆直 径长度；所述进料段的副外螺纹牙距大于所述主外螺纹牙