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:

‧以混色能力考量，一般細長比如下

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 ～150 rpm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：

‧非結晶塑料：

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