专利名称：波状高效注射螺杆的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种塑料加工机械，特别是一种应用在塑料注射成型机上的波状高效注射螺杆。
注射螺杆是注射成型机的关键部件，它的结构设计和几何参数的优化选择的正确与否，直接影响到注射成型制品的质量好坏和生产量的高低，并且关系到注射机对不同物料的适应范围。目前的常规注射螺杆的基本结构如
图1所示，该螺杆由螺杆主体部分1和螺杆头2构成，螺杆1的主体部分又分为加料段L1、压缩段L2和计量段L3，三段之和一般为18D，而其中D为螺杆外径，三段之和称为L。它的各段段长分配是L1＝8D，L2＝6D，L3＝4D，螺杆的螺距t＝D，最深处螺槽槽深为h1＝0.12D，压缩比h1／h3＝2.5。h3为螺杆最浅处螺槽槽深。这种老三段式的常规螺杆的输送和塑化机理主要是靠物料与螺杆、机筒间的摩擦和内部剪切效应来进行的，螺杆塑化过程来自剪切热的能源将逐渐占主导地位，而外部加热将占辅助地位，而剪切热主要取决于螺杆螺槽的形状及各段几何尺寸以及物料的物理性能及流变性能等因素。当固体物料从料口加入被旋转的螺杆带入L1段较深螺槽中实现固体输送，然后进入到螺槽逐渐变浅的L2段中被压缩塑化，再进入具有等深螺槽的L3段受进一步强剪切的均化作用，最后流入螺杆前端，等待下一次注射过程中被注入模具型腔。
这种常规三段式螺杆存在的问题有以下几点第一由于此螺杆的L3段较长，使L2及L1段长度相对变短，物料在螺槽中的热历程受到限制，使已进入到L2段的物料难以完全熔融，即无法正常进入到螺槽较浅的L3段中，于是便产生物料被挤死现象，导致螺杆轴向压力和扭矩的升高，使螺杆过载或无法转动，因此，只好采取低转速以延长物料的停留时间的办法来弥补物料的堆挤现象，使得螺杆不能在高转速下工作，严重影响了生产能力的提高。
第二由于L3段浅螺槽段的存在，当物料在L2和L1连续受摩擦和剪切的作用之后，又在L3段受到更加剧烈的剪切作用，导致了能量的大量堆积，使物料温度上升，对于热稳性差的硬氯乙烯等物料来说很容易因此而产生过热分解，导致物料的碳化，并产生有毒烟气，使注射无法进行。
第三、目前，人们试图采用降低转速和取消带止逆环螺杆头的结构的办法来减少剪切热所导致的热分解及堆挤料问题，但在加工硬氯乙稀复杂制品时，由于流道及模腔复杂而造成模腔阻力的增大，进而产生很大的反压回流，无法保证高的充注膜压力，故无法成型出合格的硬聚氯乙稀制品，这也正是迄今为止无法用硬聚氯乙稀成型复杂制品的原因所在。
本实用新型的目的就在于克服现有技术所存在的上述缺点和不足，而提供一种带波状螺杆塑化段、装有止逆环的螺纹螺杆头的高生产能力、不产生热分解、适用于加工硬聚氯乙稀复杂制品的波状高效注射螺杆。
本实用新型的目的是通过下面的技术方案实现的，螺杆的主体部分由输送段L1，具有波状形的塑化段L2和具有双波段且段长很短的均化段L3构成，螺杆主体的前部与套装有止逆环的螺纹螺杆头相连接，在塑化段L2的每一个螺距中均有一个波峰和波谷，当物料随着螺杆的旋转进入到波峰处时，则受到强剪切和挤压，但随着螺杆的旋转，该部分物料又落入具有较大容积的波谷，使物料体积膨松且热量得以释放出来，达到了低温塑化的目的，防止了物料的热分解，故特别适合于加工硬聚氯乙稀等热稳性差的物料。
由上可见本实用新型的显著效果是1、具有波状螺槽的塑化段L2的设置，不仅可以完成对物料的剪切塑化，而且具有使物料松驰降温的作用，可有效地防止物料的热分解，特别适合于加工热敏性差的硬聚氯乙稀物料。
2、具有双波段的短均化段L3的设置，可以使已熔融的物料在注射前得到更进一步的均化，对提高产品质量有积极的效果。
3、带螺纹的螺杆头和止逆环的设置，具有阻止溶体回流的特点，可建立起很高的模腔压力，具有成型形状复杂的制品的特点。
本实用新型的具体结构是由下面的附图及实施例实现的。
图1是现有常规螺杆的结构图。
图2是本实用新型的结构图。
下面将结合附图2对本实用新型的具体结构进行详细地说明本实用新型由螺杆主体段1及与螺杆主体段1相连接的螺杆头2组成，在螺杆的主体段1后段是输送段L1，其特征在于与输送段L1延伸相连的是一带有单波状纹槽的塑化段L2，在塑化段L2的每一个螺距t内均有一个沿径向逐渐凸起的波峰5和一个沿径向逐渐凹入的波谷6，塑化段L2的前段是一带有双波状螺纹槽的均化段L3，在L3段的每一个螺距中有两个沿径向逐渐凸起的波峰5和两个沿径向逐渐凹入的波谷6，相邻的波峰5和波谷6之间有一辅助螺棱4，在螺杆头2上设置有螺纹2A，在螺杆头2的光滑段2B外活动套放有止逆环3。参见图2本实用新型的结构特征还在于螺杆主体段1的全长L为16－18D，输送段段长L1为8－9D，塑化段段长L2为6D，均化段段长L3为2－3D，螺距t为0.85－1D，输送段螺槽槽深h1为0.14－0.16D，塑化段L2和均化段L3的波状段相对于螺杆主体段1的中心线各有一个偏心距e2和e3，均化段L3的波峰5与波谷6两者的相位差为180度。参见图2本实用新型的结构特征还在于偏心距e2为0.03－0.05D，偏心距e3为0.015－0.025D，辅助螺棱4的沿径向凸起的高度小于螺槽螺棱1A沿径向凸起的高度。参见图2。
本实用新型的工作机理是参见图2当物料从第一段的固体输送段进入到第二段的塑化段后就进入到了波状螺槽中，再不像在常规螺杆的第二段螺槽那样，在逐渐变浅的螺槽中，连续地受强剪切作用，而是受到周期性的挤压和剪切。当物料处于螺槽的波峰5上时，由于螺槽底部与料筒内表面之间的间隙甚小，这时物料受到强挤压和强剪切，但随着螺杆的旋转，这部分物料很快又落入波谷6处，在此处，螺槽底面与料筒内壁之间形成较大的空间。这时高分子得到松弛，而且由于物料内压的减小，体积膨胀，由强剪切所积储的热量被释放出来，不会使温升过大而导致物料的热分解。另外，由于螺槽空间的加大，增加了物料与螺杆的接触面积，改善了散热条件，越是接近螺槽底面低谷处的物料其剪切效应越低、剪切热也越少，于是剪切能量受到了有效地控制。螺杆每转一圈，物料则前进一个螺距，同时也经历一次波峰和波谷，这对于加工硬聚氯乙稀来说是很有益的，因为过小的剪切效应对其塑化质量也是不利的，这是由硬聚氯乙稀本身特殊的粒子形态和凝胶化作用所决定的，硬聚氯乙稀的加工机理既要求施以足够的剪切力，但又不能施加的过大、时间作用的过长，否则将会导致物料的严重热分解。而本实用新型所述的波形螺杆正适合于这种一张一驰、一强一弱的加工机理。
当熔料进入到均化段L3时，也不像在常规螺杆的第三段那样，物料在较浅、且又较长的等深段螺槽中并继续受到连续的强剪切作用，使得物料的温升过大，所以很易导致物料的热分解。而熔料在波状螺杆的均化段内均化时，是处于双波形的螺槽中，即当物料在波峰5受到挤压和剪切时，有一部分溶体可直接越过螺棱高度较低的辅助螺棱4而横向流入与其相邻的波谷6中，这样一来，熔体受到了更进一步的温度均化与质量均化的作用。由于此时剪切效应受到了有效地控制，就等于增加了温度控制部分的比例，达到了在较高的温度控制精度下实现低温塑化，使之与分解温度偏离的更远一些。
带有止逆环3及带有螺纹的特殊螺杆头2的加入，可消除溶料在螺杆头部的滞流状态，并可对回流溶体进行封闭，因此，本螺杆可在很高的模型压力作用下成型出形状复杂的制品，这是目前常规螺杆所无法达到的。
权利要求1.波状高效注射螺杆，由螺杆主体段1及与螺杆主体段1相连接的螺杆头2组成，在螺杆的主体段1后段是输送段L1，其特征在于与输送段L1延伸相连的是一带有单波状纹槽的塑化段L2，在塑化段L2的每一个螺距t内均有一个沿径向逐渐凸起的波峰5和一个沿径向逐渐凹入的波谷6，塑化段L2的前段是一带有双波状螺纹槽的均化段L3，在L3段的每一个螺距中有两个沿径向逐渐凸起的波峰5和两个沿径向逐渐凹入的波谷6，相邻的波峰5和波谷6之间有一辅助螺棱4，在螺杆头2上设置有螺纹2A，在螺杆头2的光滑段28外活动套放有止逆环3。
2.按照权利要求1所述的波状高效注射螺杆，其特征在于螺杆主体段1的全长L为16－18D，输送段段长L1为8－9D，塑化段段长L2为6D，均化段段长L3为2－3D，螺距t为0.85－1D，输送段螺槽槽深h1为0.14－0.16D，塑化段L2和均化段L3的波状段相对于螺杆主体段1的中心线各有一个偏心距e2和e3，均化段L3的波峰5与波谷6两者的相位差为180度。
3.按照权利要求1或2所述的波状高效注射螺杆，其特征在于偏心距e2为0.03－0.05D，偏心距e3为0.015－0.025D，辅助螺棱4的沿径向凸起的高度小于螺槽螺棱1A沿径向凸起的高度。
专利摘要波状高效注射螺杆，螺杆的主体部分由输送段L
文档编号B29C45/48GK2126515SQ9222844
公开日1993年1月6日 申请日期1992年7月25日 优先权日1992年7月25日
发明者王兴天, 杨于光 申请人:北京化工学院