深入研究注射单元,改善成型工艺

作者:文/Nordson XALOY Mark Colella 文章来源:PT《现代塑料》2014年7月刊 发布时间:2014-07-30
注射单元中的基本组件--螺杆,料筒,阀和喷嘴,是解决注塑成型难题的关键,但却常常被忽略.深入研究此类部件,可以为模塑成型商提供解决加工问题,提高产量以及改善产品质量的方法.

注射单元中的基本组件——螺杆、料筒、阀和喷嘴,是解决注塑成型难题的关键,但却常常被忽略。深入研究此类部件,可以为模塑成型商提供解决加工问题、提高产量以及改善产品质量的方法。

通常,影响成型产量和质量的可变因素涉及注射单元各基本组件的尺寸、设计、金属构成、涂层、腐蚀或磨损程度,以及是否存在降解树脂。

尽管Nordson XALOY通常会与注塑成型商合作,协助解决问题或改善生产,但是很多人并没有意识到Nordson XALOY能够提供这样的资源和帮助。基于数十年的经验积累,Nordson XALOY能为注塑成型系统设计组件,并解决加工问题。

创建于1929年的Nordson XALOY是开创成型行业中许多机器螺杆、料筒、涂层和前端组件的先驱。如今,Nordson XALOY已在美国、欧洲和亚洲设有生产基地,并拥有一个具有35 年历史的注塑应用螺杆设计数据库,以及包含数千项条目的树脂流变数据库。在其两个流变实验室中,客户只需寄送小样件,即可免费获得材料特性分析信息。另外,Nordson XALOY拥有两个加工实验室,能够在商业化的成型设备上对其组件设计进行测试。

当客户来寻求帮助以期解决难题时,Nordson XALOY首先会全面了解其当前的工艺参数,如:成型周期、注射量、螺杆设计、螺杆每分钟的转速、料筒温度、背压和废品率,以及其他的因素。通常,客户遇到的注塑成型方面的问题以及向Nordson XALOY寻求的帮助可归纳为以下5个方面:

1.缩短螺杆复原时间。缩短整体循环时间的一种方法是提高塑化效率,这样在上一个部件冷却时,下一次注射就已准备就绪。通常,螺杆和料筒的磨损会导致塑化效率低下,解决方案是更换新的螺杆和料筒。另外,如果当前使用的螺杆为通用 (GP) 型,则可以使用更高性能的螺杆替代,如阻隔设计的螺杆,它能以比 GP 螺杆更快的速率提供更高质量的熔体。如果发现当前螺杆不适合加工现有物料,则可以采用其他螺杆设计来提高产量。

2.解决树脂降解问题。有很多因素会导致树脂在注射单元中降解。一个原因是在螺杆外径与料筒内径之间的界面处产生了磨损,此时,有必要对组件进行替换或翻新。当树脂在注射单元中停留时间过长时,也有可能降解,例如当注射单元相对于成型配件的尺寸过大时,则可以缩小该单元的尺寸。当螺杆设计不适合所加工的树脂时,可能会产生过多剪切,从而导致树脂“烧焦”。另一个可能导致树脂降解的原因是物料粘附在螺杆根部。

3.改善添加剂或混色性能。考虑到GP螺杆的混合能力有限,Nordson XALOY 提供一系列专用的混合螺杆设计。在快速循环的系统中,例如在高产量的包装行业用生产系统中,混合特别具有挑战性。当成型商寻求通过尽可能少地添加母料来节省原材料成本时,高效混合的重要性也就体现出来了。玻纤增强型及其他高填充混合物也向高效混合提出了挑战,如通过最大程度地保留纤维长度和填料分布来提高部件的完整性和强度。

4.改善组件的耐磨性能。随着物料配方的改变以及新的、更具挑战性的混合物出现,磨损问题已越来越频繁。以往,典型的玻纤增强材料的玻纤含量通常是15%~20%,而现在50%~60%的水平并不罕见。现在,在汽车发动机罩下部件等高玻纤含量物料的应用中,大量填充玻纤和矿物填料的混合物已被广泛应用。另一项挑战来自于市场对无卤阻燃 (HFFR) 混合物的需求,这种混合物拥有大量填充材料。Nordson XALOY 是处理磨损及腐蚀问题的领导者,在合金、镀层、涂层和内衬方面提供广泛的选择方案。例如,在设计用于解决 HFFR 混合物所带来的挑战的系统中,Nordson XALOY提供完整的耐磨损系统,包括用于螺杆根部表面的熔融镍-碳化钨涂层、螺杆出料口外径的硬质合金表面、碳化钨双金属料筒内衬以及用于螺杆尖端的耐磨物料组合。

5.调整塑化能力,改善熔体质量。作为最高注射量的百分比,注射利用率的经验法则是,25%~75%之间的利用率均能提供可以接受的熔体质量,它显示出一次注射到下一次注射之间的可再现性,以及正确的分散性和分布性混合。在作业变更以及塑化能力相对于所需注射量显得过小或过大时,Nordson XALOY 通过增大或减小注射单元尺寸来解决这一问题。只要有可能,会尽力保持单元的外部总体尺寸不变。当采用较小或较大的螺杆和截止阀时,也可以修改料筒内径来适应这些部件。

总之,为解决上述难题以及其他方面的难题,Nordson XALOY可充分利用分布于美国宾夕法尼亚州、俄亥俄州、弗吉尼亚州和北卡莱罗纳州,欧洲的德国和奥地利,以及亚洲的泰国等地的全球制造及装配网络方面的技术能力。此外,Nordson通过在 2012 年收购 Xaloy Incorporated而成为专注于熔体流技术的全球组件品牌集团的一部分,从而进一步扩展了为加工商提供技术资源的能力。例如,客户现在可以将其用于流变测试的物料发送给Nordson旗下的 Nordson KREYENBORG 和 Nordson EXTRUSION DIES INDUSTRIES,这两家公司在欧洲、亚洲及美国均设有实验室。

过去10年中,Xaloy Incorporated 收购了多家相关的组件生产公司,随后又被 Nordson 收购。与此同时,新一代注塑工艺工程师和采购经理也已出现。注塑成型领域中的很多人现在可能还不知道 Nordson XALOY 可以同他们合作,以协助解决问题并提升产量。Nordson XALOY 利用母公司 Nordson在注塑成型方面的几十年经验、广泛的技术资源以及制造能力和全球覆盖能力,比以往任何时候都做好了更充分的准备,以成为注塑成型制造商极具价值的合作伙伴。缩短循环周期的一种方法是将标准螺杆(顶部)替换为阻隔螺杆,例如Nordson XALOY的 Efficien™t螺杆(底部)。这种辅助螺杆的推出,可将固体流道与新形成的熔体流道区分开,从而有助于以更快的速度提供更高质量的熔体“新组件检查”是 Nordson XALOY 出品的精密螺杆和料筒设计、研制及生产流程的最终阶段。借鉴于螺杆设计和树脂流变的大型数据库,Nordson XALOY运营着两个为客户服务的流变实验室

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