注塑射胶螺杆与塑化品质关系

射胶螺杆之功能：
　加料、输送、压缩、熔化、排气、均化

螺杆之重要几何尺寸：
　螺杆直径、进料段、压缩段、计量段、进料牙深、计量牙深

螺杆重要几何尺寸的介绍：
　螺杆直径（D)与所要求之射出容积相关
　射出容积 = 1/4π×D2×（射出行程）×0.85
　一般而言，D2与最高射出压力成反比
　D愈大，押出率愈大；Q ＝1.29D2HmNr×60/1000(kg/Hr)　

　入料段
　负责塑料的输送、推挤与预热
　应保证入料段结束时开始熔融，预热到熔点。
　固态比热↑、熔点↑、潜热↑，加热到熔点需热多，入料段应长固态热传导系数↓，传热慢、塑料中心温升慢，入料段应长预热↑，入料段可短。
　结晶性料最长（如：POM、PA）；非晶性料次之（如：PS、PU）；热敏性最短（如：PVC）。

　压缩段
　负责塑料的混炼、压缩与加压排气，通过这一段的原料应该已经几乎全部熔解，但是不一定会均匀混合。
　在此区域，塑料逐渐熔融，螺槽体积必须相应下降，否则料压不实、传热慢、排气不良。
　对非晶性塑料，压缩段应长一些，否则若螺槽体积下降快，料体积未减少，会产生堵塞。
　结晶型塑料实际上非全部结晶（如 PE：40～90％结晶度，LDPE： 65％结晶度），因此目前压缩段有加长的趋势。
　一般占25％螺杆工作长度。
　尼龙(结晶性料)2~3圈，约占15％螺杆的工作长度。
　高黏度、耐火性、低传导性、高添加物，占40％~50％螺杆的工作长度。
　PVC可利用占100％螺杆的工作长度，以避免激烈的剪切热。　

　计量段
　理论上到计量段之开始点，料应全部熔融，但至少要计量段 = 4D，以确保温度均匀、混炼均匀。
　计量段长，则混炼效果佳；计量段太长则易使熔体停留过久，而产生热分解；太短则易使温度不均匀。
　一般占20~25％螺杆工作长度。
　PVC热敏性，不宜停留过长，以免热分解(可不要计量段)。　

　进料牙深、计量牙深
　进料牙深愈深，在进料区之输送量愈大，但需考虑螺杆强度。
　计量牙深愈浅，塑化之发热、混合性能指数愈高，但需防范塑料烧焦，(计量牙深太浅，则剪切热↑，自生热↑，温升太高，尤其不利于热敏性塑料。) 　　　　　　　　　　　　　　
　计量牙深＝ KD ＝ (0.03～0.07)D　　 D ↑，K 选小； D↓，细长比 ↑，热稳定性差之塑料，K 选大。

　影响塑化品质之主要因素：
细长比、压缩比、背压、螺杆转速、电热温度设定。

　细长比
　细长比=螺杆工作长度/螺杆直径。
　细长比大，则吃料易均匀，但容易过火。
　热稳定性较佳之塑料可用较长之螺杆，以提高混炼性而不虑烧焦；热稳定性较差之塑料，可用较短之螺杆或螺杆尾端无螺纹。
　以塑料特性考量，一般细长比如下:

塑料特性	细长比
热固性	14～16
硬质PVC、高黏度PU等热敏性	17～18
一般塑料	18～22
PC、POM等高温稳定性塑料	22～24

以混色能力考量，一般细长比如下：

细长比	混色能力
12～16	以染好颜色之胶粒成型为宜，避免色差发生。
16～18	以色母在料管内混炼、染色、成型品质均匀，色差不良较小。
20～24	用色料在料管内混炼染色、分散性均匀，对成品物性有较佳的保护作用。

　压缩比
　压缩比=进料牙深/计量牙深
　考虑料的压缩性、装填程度、回流、制品要密实、传热与排气。
　适当的压缩比，可增加塑料之密度，使分子与分子之间结合更加紧密，有助于减少空气的吸入，降低因压力而产生之温升，而影响输出量的差异，而不适当之压缩比将会破坏塑料的物性。
　压缩比值越高，对塑料在料管内塑化过程中产生的温升越高，对胶化中的塑料产生较佳的混炼均匀度，相对的出料量大为减少。
　高压缩比适于不易熔塑料，特别具低熔化黏度、热安定性塑料。
　低压缩比适于易熔塑料，特别具高熔化黏度性，热敏性塑料。
　
　背压
　增加背压可增加螺杆对熔融树脂所做的功、消除未熔的塑料颗粒、增加料管内原料密度及其均匀程度、减少射出收压和翘曲等问题。
　背压被运用来提高料管温度，其效果最为显著。
　背压过大，对热敏性较高的塑料易分解；对低黏度的塑料可能会产生'流鼻'现象。
　背压太小，射出的成品可能会有气泡。
　
　螺杆转速
　螺杆的转动速度直接影响塑料在螺旋槽内的切变。
　小型螺杆槽深较浅，吸收热源快速，足够促使塑料在压缩段时软化，螺杆与料管璧间的磨擦热能较低，适宜高速旋转，增加塑化能力。
　大型螺杆则不易快速旋转，以免塑化不均及造成过度摩擦热。
　对热敏性较高的塑料，射胶螺丝转速过大的话，塑料便会很容易被分解。
　通常各尺寸之螺杆有一定之转速范围，一般转速100～150 rpm太低，则无法熔化塑料；太高，则将塑料烧焦。
　目前最大表面速度1m/sec为限，对剪切敏感材料，低于0.5m/秒。

　电热温度设定
　使滞留于料管及螺杆内之冷硬树脂熔融以利螺杆之转动，提供树脂获得熔融所需的一部份热量。
　设定比熔胶温度低5～10℃(部份由摩擦热能提供)
　喷嘴温度的调整也可用来控制流涕、凝固(塞头)、牵丝等问题。

　结晶性塑料一般温度控制：

塑料种类	料管温度℃	喷出料管温度℃	射出压力Kg/cm2
HDPE	210℃后降温呈 180℃操作	200~220	500~1,500
PP	200~270	210~280	400~1,000
PA6	225~280	240~280	700~1,000
PA6/6	260~280	270~310	600~1,500
DELRIN	180~200	190~220	800~1,100
鸠拉康	220~270	230~280	400~1,000

非结晶塑料：　

塑料种类	料管温度℃	喷出料管温度℃	射出压力Kg/cm2
PS	180~240	190~260	400~1,300
ABS	200~230	200~240	800~1,500
PMMA	180~220	200~230	700~1,500
PC	260~310	280~320	800~1,500
变性PPO	240~280	250~300	850~1,400
硬质PVC	165~185	175~195	1,000~1,500

注一：以上均是以不添加玻璃纤维的非强化塑料为标准。
注二：管内之熔胶温度通常高于管外控制的温度，从喷嘴出料温示之。
　料管组选用原则
　考虑要点
　进料段(A)、压缩段(B)、计量段(C)三段比值、压缩比(Cr)、计量牙深(Hm)、细长比(L/D)、牙数(N)

　选用原则
　欲得混炼效果佳者，采细长比大、牙数多、压缩比大、计量牙深较浅之设计
　(如：PA、PE、PP、POM)。欲防止过火现象者，采细长比小、牙数少、压缩段长、压缩比小、计量牙深较深之设计(如：PC、PMMA、硬质PVC、加玻纤或防火料)。欲得高塑化率者，采压缩比较小、计量牙深较深之设计(如：ABS、475料)。

　过胶头组设计
　好的止逆阀应具备：
　(1) 快速止逆速度能力。
　(2) 完全止逆能力─以维持最小之塑料回流现象。
　(3) 料流顺畅─无死角以避免局部剪切热，而造成塑料劣化现象。
　(4) 耐磨耗性、耐腐蚀性。
　(5) 能适合多种塑料使用。
　(6) 价位具竞争力。

过胶头组设计重点：
　1 适当之截面积设计，以与螺杆直径及计量牙深成一定比值。
　2 止逆阀之行程─影响止逆速度之最重要因素。
　3 适当之截面积设计─影响止逆时间。
　4 适当之截面积比值─决定螺杆塑化时所受力之大小。