结晶塑料与非结晶塑料详解.docx

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结晶塑料与非结晶塑料详解

技術專欄

塑膠機類

射膠螺桿簡介與影響塑化品質之主要因素

　射膠螺桿之功能：

　加料、輸送、壓縮、熔化、排氣、均化

　螺桿之重要幾何尺寸：

　螺桿直徑、進料段、壓縮段、計量段、進料牙深、

　計量牙深

　螺桿直徑（D）

　‧與所要求之射出容積相關

　射出容積=1/4π‧D2‧（射出行程）‧0.85

　‧一般而言，D2與最高射出壓力成反比

　‧D愈大，押出率愈大；Q≒1.29D2HmNr‧60/1000（kg/Hr）

　入料段

　‧負責塑料的輸送、推擠與預熱

　‧應保証入料段結束時開始熔融，預熱到熔點。

　‧固態比熱↑、熔點↑、潛熱↑，加熱到熔點需

　　熱多，入料段應長固態熱傳導係數↓，傳熱慢

　　、塑料中心溫升慢，入料段應長預熱↑，入料

　　段可短。

　‧結晶性料最長（如：

POM、PA）；非晶性料

　　次之（如：

PS、PU）；熱敏性最短（如：

PVC）。

　壓縮段

　‧負責塑料的混鍊、壓縮與加壓排氣，通過這一

　　段的原料應該已經幾乎全部熔解，但是不一定

　　會均勻混合。

　‧在此區域，塑料逐漸熔融，螺槽體積必須相應

　　下降，否則料壓不實、傳熱慢、排氣不良。

　‧對非晶性塑料，壓縮段應長一些，否則若螺槽

　　體積下降快，料體積未減少，會產生堵塞。

　‧結晶型塑料實際上非全部結晶（如PE：

40～

　　90%結晶度，LDPE：

65%結晶度），因此目

　　前壓縮段有加長的趨勢。

　‧一般佔25%螺桿工作長度。

　‧尼龍（結晶性料）2~3圈，約佔15%螺桿的工作長

　　度。

　‧高黏度、耐火性、低傳導性、高添加物，佔40%

　　~50%螺桿的工作長度。

　‧PVC可利用佔100%螺桿的工作長度，以避免激

　　烈的剪切熱。

　計量段

　‧理論上到計量段之開始點，料應全部熔融，但至

　　少要計量段=4D，以確保溫度均勻、混鍊均勻。

　‧計量段長，則混鍊效果佳；計量段太長則易使熔

　　體停留過久，而產生熱分解；太短則易使溫度不

　　均勻。

　‧一般佔20~25%螺桿工作長度。

　‧PVC熱敏性，不宜停留過長，以免熱分解（可不要

　　計量段）。

　進料牙深、計量牙深

　‧進料牙深愈深，在進料區之輸送量愈大，但需考慮

　　螺桿強度。

　‧計量牙深愈淺，塑化之發熱、混合性能指數愈高，

　　但需防範塑料燒焦，（計量牙深太淺，則剪切熱↑，

　　自生熱↑，溫升太高，尤其不利於熱敏性塑料。

）　　　

　‧計量牙深＝KD＝（0.03～0.07）D

　-D↑，K選小；D↓，細長比↑，熱穩定性差之塑

　　料，K選大

　影響塑化品質之主要因素：

　細長比、壓縮比、背壓、螺桿轉速、電熱溫度設定。

　細長比

　‧細長比=螺桿工作長度/螺桿直徑。

　‧細長比大，則吃料易均勻，但容易過火。

　‧熱穩定性較佳之塑料可用較長之螺桿，以提高混鍊

　　性而不慮燒焦；熱穩定性較差之塑料，可用較短之

　　螺桿或螺桿尾端無螺紋。

　‧以塑料特性考量，一般細長比如下:

塑料特性

細長比

熱固性

14～16

硬質PVC、高黏度PU等熱敏性

17～18

一般塑料

18～22

PC、POM等高溫穩定性塑料

22～24

‧以混色能力考量，一般細長比如下

細長比

混色能力

12～16

以染好顏色之膠粒成型為宜，避免色差發生。

16～18

以色母在料管內混鍊、染色、成型品質均勻，色差不良較小。

20～24

用色料在料管內混鍊染色、分散性均勻，對成品物性有較佳的保護作用。

壓縮比

‧壓縮比=進料牙深/計量牙深

‧考慮料的壓縮性、裝填程度、回流、製品要密實、傳

　熱與排氣。

‧適當的壓縮比，可增加塑料之密度，使分子與分子之

　間結合更加緊密，有助於減少空氣的吸入，降低因壓

　力而產生之溫升，而影響輸出量的差異，而不適當之

　壓縮比將會破壞塑膠的物性。

‧壓縮比值越高，對塑料在料管內塑化過程中產生的溫

　升越高，對膠化中的塑料產生較佳的混鍊均勻度，相

　對的出料量大為減少。

‧高壓縮比適於不易熔塑料，特別具低熔化黏度、熱安

　定性塑料。

‧低壓縮比適於易熔塑料，特別具高熔化黏度性，熱敏

　性塑料。

　背壓

‧增加背壓可增加螺桿對熔融樹脂所做的功、消除未熔

　的塑膠顆粒、增加料管內原料密度及其均勻程度、減

　少射出收壓和翹曲等問題。

‧背壓被運用來提高料管溫度，其效果最為顯著。

‧背壓過大，對熱敏性較高的塑料易分解；對低黏度的

　塑料可能會產生"流鼻"現象。

‧背壓太小，射出的成品可能會有氣泡。

　螺桿轉速

‧螺桿的轉動速度直接影響塑料在螺旋槽內的切變。

‧小型螺桿槽深較淺，吸收熱源快速，足夠促使塑料在

　壓縮段時軟化，螺桿與料管璧間的磨擦熱能較低，適

　宜高速旋轉，增加塑化能力。

‧大型螺桿則不易快速旋轉，以免塑化不均及造成過度

　摩擦熱。

‧對熱敏性較高的塑料，射膠螺絲轉速過大的話，塑料

　便會很容易被分解。

‧通常各尺寸之螺桿有一定之轉速範圍，一般轉速100

　～150rpm太低，則無法熔化塑膠；太高，則將塑料

　燒焦。

‧目前最大表面速度1m/sec為限，對剪切敏感材料，低

　於0.5m/sec。

　電熱溫度設定

‧使滯留於料管及螺桿內之冷硬樹脂熔融以利螺桿之轉

　動，提供樹脂獲得熔融所需的一部份熱量。

‧設定比熔膠溫度低5～10℃（部份由摩擦熱能提供）

‧噴嘴溫度的調整也可用來控制流涕、凝固（塞頭）、牽

　絲等問題。

‧結晶性塑料一般溫度控制：

塑料種類

料管溫度℃

噴出料管溫度℃

射出壓力Kg/cm2

HDPE

210℃後降溫呈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

鳩拉康

220~270

230~280

400~1,000

‧非結晶塑料：

塑料種類

料管溫度℃

噴出料管溫度℃

射出壓力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

變性PPO

240~280

250~300

850~1,400

硬質PVC

165~185

175~195

1,000~1,500

註一：

以上均是以不添加玻璃纖維的非強化塑膠為標準。

註二：

管內之熔膠溫度通常高於管外控制的溫度，從噴

　　　嘴出料溫示之。

v　一般塑料性質與成型作業之關係

PE料

　屬流動性良好、熱安定性佳的塑料，但分子配性強容易

　變形，高密度PE料有明顯的結晶化溫度，最好增大射出

　速度。

對厚肉製品而言，增快射出速度尤為重要：

可改

　良製品的表面光澤、防止翹曲、減少成型收縮率等。

因

　此，螺桿設計及止逆配備尤需精密，若有損耗及傷痕，

　加料時會產生漸慢現象。

（因塑料逆流而產生射入模具

　的量減少，熔料倒迴於計量部，使進料段的新料滯留，

　造成新陳代謝失效，因而形成成型品品質不堅實，縮水

　度強，不良率高的現象。

）

　PP料

　屬流動性良好塑料，近似PE料。

PP料從280℃附近會開

　始劣化，所以加熱溫度宜在270℃以下操作，其分子配向

　性很強，在低溫成型時，易因分子配向而翹曲及扭曲，

　宜注意。

　PA料

　俗稱尼龍料，其黏度對加熱溫度敏感性高，亦是吸濕性

　大的塑料，所以射出溫度及乾燥溫度須高。

塑料在未達

　乾燥程度絕對不可放入熔膠筒內，因帶水份很強而易於

　卡住在加料段的桿槽裡，形成入料困難的現象。

成形時

　，在射嘴處最易冷卻，倘在冷卻時增大射出壓力操作，

　易致使止逆閥破裂，所以射嘴處之溫度控制必須適當。

　為防止塑料因加料溢入模具，宜用有控制性的射嘴。

在

　換用其他塑料進行射出時，應注意原尼龍加熱溫度是

　270℃以上，而一般料加熱溫度只在200℃左右即行運作

　，因此必須加熱融膠筒至尼龍加熱溫度後再行運作，否

　則易使螺桿之止逆閥與分膠頭折斷。

因尼龍料屬高溫時

　流動性佳的塑料，本身不易熔解，熔解後又易冷卻凝固

　，必須注意成型方法方能產生良好效果。

　POM料

　俗稱塑膠鋼，易起熱分解，宜注意成型時的溫度管理，

　POM料不可在熔膠筒內滯留過長時間，否則易過火、黃

　色化。

熔化後的氣體很濃，射嘴及法蘭的各部接觸點最

　易腐蝕，宜用好的材質。

　PBT料

　和PET同屬飽和性聚酯類，具熔融度高、成型性良好、

　結晶性迅速、固化速度快的特性。

熔膠筒溫度宜控制在

　230℃~270℃，模溫宜設定在40℃~90℃。

欲得光澤良

　好的表面時，宜昇溫，必要時需進行充分的預備乾燥。

　所需射出壓力約在500~1300kg/m2。

　PS、AS、ABS一般料　

　屬乙烯類，乃一般普通料，這些料較易成型。

唯ABS常

　用於鍍金品，其注意事項如下：

（1）熔膠管溫度宜高，約

　220℃~250℃；

（2）射出溫度宜慢（用二次加壓法）、射出

　壓力宜低；（3）不可用離模劑；（4）不可有收縮下陷及熔

　接線之流痕；（5）成品表面不可有創痕。

　PC料　

　此料熔融黏度高，射出壓力大，管內溫度過高或滯留時

　間久時，易起熱分解、變色及降低物性，須注意模溫以

　85℃~120℃為準。

對厚的成品尤其不易成型，因成品易

　生殘留應力，會造成日後破裂，因此宜用粉末狀的矽利

　康作離模劑，勿用液狀離模劑。

　PMMA料

　俗稱壓克力料，此料特性是韌性強、料流不良，宜在低

　溫成型。

轉速宜慢，使管內不起溫昇。

設計模具時宜加

　大澆道、應加大射嘴孔。

壓克力成型屬技術性加工成型

　，操作時須闢淨室以隔離灰塵、漏斗宜清潔、取模宜輕

　巧、帶白手套等以保持乾淨。

　硬質PVC料　

　此料最易燒焦、產生酸性氣體，所以管內溫度宜取170℃

　-l90℃加熱，應避免200℃以上高溫加熱，模溫取50℃

　-60℃。

塑料滯留時間宜短，以最慢轉加料法使管內不

　昇溫度，以慢射出法使氣體可排出於模體。

模具排氣孔

　宜大，螺桿需加電鍍、不必用止逆裝置、射嘴孔應加大

　、每次需射到底，使不含滯料在管內。

停止操作時，須

　把溫度慢慢降低，一直操作至不良成品時促使內部滯料

　全部射出。

　含玻璃纖維的塑料

　含玻纖塑料的流動性低於非強化樹酯，所以常增加熔膠

　筒加熱溫度與模溫及射出壓力等以方便成形。

同時模具

　的澆口、橫澆道、澆口等的尺寸，也須大於一般塑料。

　成型收縮率甚小於非強化樹酯，呈方向性的流動，所以

　澆口方向宜設法減少配向所致的不良影響。

成型品的結

　合線強度常低於其他部份，在設計製品模具時需加注意

　，宜於熔接處增設排氣孔，使不致包風。

模具各部份（特

　別是澆口部）或螺桿組件，熔膠管等磨耗很快，宜注意材

　質及表面的硬度處理。