一种塑料注射成型机及其注射螺杆的制作方法

本发明涉及一种塑料注射成型机及其注射螺杆。

背景技术：

高分子材料机械是高分子材料成型的机械装备，属于高级快速成型设备，工作特性是长期连续运作，每个周期注塑机成型的稳定性和快速高效是每个设备企业和生产企业非常关注的性能，核心部件是螺杆，其性能直接关系产品的好坏及效率，目前传统往复式螺杆虽然结构形式多种多样，主要是从塑化质量和快速高效及通用性等方面来考虑，传统提升塑化质量和快速高效及通用性等方式不多，几者很难兼顾，加工高分子材料+无机填充物时，如加长玻纤，传统螺杆更难保证玻纤长度及塑化质量的均匀性，同时还需要考虑能耗问题，这四者是存在多个技术矛盾，故改善这四者关系是我们需要解决的问题。因此，有必要进一步改进。

技术实现要素：

本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、性能优异、塑化质量好、快速高效、通用性强、能耗低且安全可靠的塑料注射成型机及其注射螺杆，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种注射螺杆，包括相互连接的螺纹部分和混炼元件，螺纹部分上设有外螺纹，其特征在于：螺纹部分沿外螺纹螺旋方向依次设置有加料段、压缩段和波浪均化段；所述的波浪均化段上设置有至少六道波浪，每道波浪分别由180度相位差的第一波段和第二波段构成，第一波段和/或第二波段为偏心设置、且分别由沿螺杆圆周均布的波谷和波峰组成。

所述第一波段的中心偏离注射螺杆的中心、且其偏心距为s1，第二波段的中心偏离注射螺杆的中心、且其偏心距为s2，第一波段的偏心方向与第二波段的偏心方向相反，偏心距s1与偏心距s2相同、且均为0.06d-0.03d；其中，d为注射螺杆的外径。

所述加料段具有一定的长度l1，该长度l1大于8d。

所述压缩段具有一定的长度l2，该长度l2长度大于3d-5d。

所述压缩段的压缩比小于1.8；其中，压缩比为加料段螺槽的深度与压缩段结束时螺槽的深度的比值。

所述波浪均化段具有一定的长度l3，该长度l3大于7d。

所述混炼元件具有一定的长度l4、且由相互连接的螺纹段部分和混炼件部分构成。

所述长度l1、长度l2、长度l3、长度l4的总和至少大于22d。

所述加料段、压缩段与波浪均化段上还设置有若干个单螺纹螺棱。

一种塑料注射成型机，其特征在于，包括上述的注射螺杆；所述的塑料注射成型机至少包括熔胶筒和下料斗，其中，注射螺杆转动设置在熔胶筒内，下料斗位于加料段的上方、且与熔胶筒相互连通；所述的波峰与熔胶筒的内壁形成一定的间距h4，波谷与熔胶筒的内壁形成一定的间距h5。

本发明通过上述结构的改良，基于等容流变反向偏心波浪单螺纹螺杆及拉伸形变强化方法，不但有效地解决提升了注射螺杆在塑化过程中塑料均匀性问题，还能有效地避免了注射螺杆强剪切导致塑料分解及分子链断裂，使塑料性能产生变化的问题，从而尽可能的保护了塑料性能，以实现注射螺杆在塑化质量、快速高效、通用性及能耗四方面到达性能互补的效果；同时还能广泛应用于通用型各类型往复式螺杆塑料注射成型机，加工各种剪敏性高分子材料或高分子材料+无机填充物。

综合而言，其具有结构简单合理、性能优异、塑化质量好、快速高效、通用性强、能耗低且安全可靠等特点，实用性强。

附图说明

图1为本发明第一实施例的注射螺杆结构示意图。

图2为本发明第一实施例的注射螺杆与塑料注射成型机装配结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

参见图1、图2，本注射螺杆，包括相互连接的螺纹部分和混炼元件1，螺纹部分上设有外螺纹，螺纹部分沿外螺纹螺旋方向依次设置有加料段、压缩段和波浪均化段；所述的波浪均化段上设置有至少六道波浪，每道波浪分别由180度相位差的第一波段a和第二波段b构成，第一波段a和/或第二波段b为偏心设置、且分别由沿螺杆圆周均布的波谷3、6和波峰4、5组成。

进一步地讲，第一波段a的中心10偏离注射螺杆的中心9、且其偏心距为s1，第二波段b的中心8偏离注射螺杆的中心9、且其偏心距为s2，第一波段a的偏心方向与第二波段b的偏心方向相反，偏心距s1与偏心距s2相同、且均为0.06d-0.03d；其中，d为注射螺杆的外径。

进一步地讲，加料段具有一定的长度l1，该长度l1大于8d。

进一步地讲，压缩段具有一定的长度l2，该长度l2长度大于3d-5d。

进一步地讲，压缩段的压缩比小于1.8；其中，压缩比为加料段螺槽11的深度与压缩段结束时螺槽7的深度的比值。

进一步地讲，波浪均化段具有一定的长度l3，该长度l3大于7d。

进一步地讲，混炼元件1用于增加混色及塑化，其具有一定的长度l4、且由相互连接的螺纹段部分和混炼件部分构成。其中，混炼元件1的长度l4及结构可以根据产品需求定制，结构不仅限于图视结构，除开螺纹段部分的结构外，其他总体都视为混炼元件，建议搭配使用效果较好。

进一步地讲，长度l1、长度l2、长度l3、长度l4的总和至少大于22d。

进一步地讲，加料段、压缩段与波浪均化段上还设置有若干个单螺纹螺棱2。

与现有技术相比，具有以下优点：

一、等容流变反向波段槽的强化作用：单螺杆旋转时，充满反向波段槽的物料，可以从波峰4、5位置，自由滑移到波谷3、6位置，波峰4、5与波谷3、6呈周期性变化，物料在波峰4、5位置建立压力，在波谷3、6位置释放压力，并且在一个螺槽内有两个交替的位置，可以相互交替，实现料物料之间最大程度的融合，波峰4、5建立起的压力，可以释放到同一波段的波谷3、6，也可释放到同一螺槽的另一条波段的波谷3、6，故不会出现强剪切，同一螺槽的两个波段，即第一波段a和第二波段b呈180度相位差，周期变化。

二、等容流变螺杆：

1)无压缩等容流变：保持相邻螺槽体积基本一致或相近，使得每个螺槽的熔体压力也能保持基本一致，避免熔体压力突变导致物料强剪切，使物料性能改变；

2)低剪切等压流变：通过槽内局部槽深浅-薄变化，实现熔体槽内横向流动和翻转混合，打散层流，避免高剪切，引发拉伸流变效应，促使物料充分融合；同时，强化热传导熔融，抑制强剪切，加速物料塑化；

3)低剪切等压流变的原理，螺槽内熔体压力经过内部体积变化，自动调节压力，不会出现局部高剪切，使塑化过程变得很顺畅，最大化的利用机器提供的热能及机械能，达到能耗降低的目的；

4)无压缩等容流变+低剪切等压流变的结合，使得本注射螺杆适应范围扩大，特别是高分子树脂+无机填充物时，很好的保护了无机物的原有特性。

三、该螺杆是在单螺纹螺槽内，增加180度相位差的两道波段，即第一波段a和第二波段b，第一波段a和第二波段b的偏心距s1、s2相同，偏心方向相反，在相邻螺槽呈周期分布，同一直径螺杆，偏心距s1、s2越大，功率消耗越大，偏心距s1、s2越小，塑化质量不够，达不到该结构螺杆效果，故建议偏心距s1、s2均为0.06d-0.03d；单螺杆旋转时，一个螺槽内的容积虽然不变，但在一个波段槽内，物料以180度的相位差周期性的从大变小，再由小变大，另一个波段槽相同原理，同时，在一个螺纹槽内，两个波段槽的物料可以相互交融，实现能量、压力互补，物料在塑化输送过程中拉伸形变得以强化。

因本注射螺杆具有上述特点，故本该注射螺杆可以在加工高分子树脂的范围上进行界定，该注射螺杆可以适用于一切高分值树脂及其添加剂，包括无机填充物。

将上述结构的注射螺杆应用于高分子塑料注射成型机上，该塑料注射成型机至少包括熔胶筒12和下料斗13，其中，注射螺杆转动设置在熔胶筒12内，下料斗13位于加料段的上方、且与熔胶筒12相互连通；所述的波峰4、5与熔胶筒12的内壁形成一定的间距h4，波谷3、6与熔胶筒12的内壁形成一定的间距h5。

其工作原理如下：

物料从下料斗13进入加料段区域，物料从加料段输送到压缩段区域，在压缩段区域处，物料处于高弹态，既半熔融状态，进行适当压缩，促进物料塑化，少量塑化的物料进入波浪均化段区域，在该区域内，物料得到充分的塑化，物料可以沿着第一波段a博联向前推送，也可以沿着第二波段b博联向前推送，同时在第二波段b的波峰4处压力到一定程度时，压力可以释放到第一波段a的波谷3或第二波段b的6处，在第一波段a的波峰5处也是同样情况，压力可以释放到第一波段a的波谷3或第二波段b的6处，这样物料可以在螺槽内部实现最大限度的揉和，是物料均匀，并且使熔体压力降低，经过几个周期的过程，物料得到充分塑化。

该螺杆有波峰4、5的出现，使物料与熔胶筒12内壁接触机会加大，可以充分利用熔胶筒12外面发热圈的热能，故本结构的注射螺杆槽深可以比传统注射螺杆槽深20-40％，故能有效的提升效率，降低能耗。

本结构的注射螺杆与传统结构的注射螺杆的剪切速率比较(螺杆转速按60rpm，材料ps，粘度η＝200pa·s)：结果表明，本结构的注射螺杆剪切速率降低明显。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

同时，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

而且，本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系均基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。