第二節(jié) 熱固性塑料注射成型機(jī)

一、熱固性塑料注射機(jī)的特征

熱固性塑料注射機(jī)與熱固性塑料制品的成型原理密切相關(guān)。熱固性塑料首先在注射機(jī)的預(yù)塑機(jī)筒內(nèi)預(yù)塑化，并發(fā)生物理變化和緩慢的化學(xué)變化。這時(shí)，物料呈可流動(dòng)的稠膠狀。然后，在較高壓力下，用螺桿（或柱塞）將物料注入到模具型腔內(nèi)，并在固化溫度下產(chǎn)生化學(xué)變化而固化定型，最后脫模取出制品。熱固性塑料在成型過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)變化是不可逆轉(zhuǎn)的。

熱固性塑料注射機(jī)是在熱塑性塑料注射機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。其設(shè)備和工藝流程似乎相似，但由于兩類塑料受熱時(shí)所表現(xiàn)的行為不同，在預(yù)塑化系統(tǒng)及鎖模系統(tǒng)等方面有許多不同之處。

熱固性塑料注射機(jī)與熱塑性塑料注射機(jī)的主要差別見(jiàn)表2-6。

二、熱固性塑料注射機(jī)的結(jié)構(gòu)

（一）熱固性塑料注射機(jī)的種類

熱固性塑料注射機(jī)主要包括柱塞式、柱塞/柱塞儲(chǔ)料式、螺桿/柱塞儲(chǔ)料式、串聯(lián)螺桿式種類，如圖2-40所示。儲(chǔ)料式注射機(jī)的特點(diǎn)是將預(yù)塑化物料儲(chǔ)存，然后一次注射，可加大注射量。但要控制好預(yù)塑化物料在儲(chǔ)料缸內(nèi)的停留時(shí)間，以免固化。

串聯(lián)螺桿注射機(jī)是最常用的注射機(jī)。它具有混煉效果好、塑化均勻、塑化能力大、注射壓力損失小、設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、容易維護(hù)保養(yǎng)等特點(diǎn)。而且，螺桿與柱塞合二為一，預(yù)塑化機(jī)筒與合模裝置同為一個(gè)平面，為熱固性塑料的快速、自動(dòng)注射提供了方便。

（二）熱固性塑料注射機(jī)的組成

熱固性塑料注射機(jī)主要由預(yù)塑化系統(tǒng)、鎖模系統(tǒng)、物料傳輸系統(tǒng)、頂出及輔助裝置等組成。圖2-41所示為串聯(lián)螺桿式熱固性塑料注射機(jī)示意圖。

1. 預(yù)塑化系統(tǒng) 預(yù)塑化系統(tǒng)主要由機(jī)筒、螺桿、噴嘴、加料裝置組成。

（1）機(jī)筒。熱固性塑料注射機(jī)的機(jī)筒結(jié)構(gòu)如圖2-42所示。

熱固性塑料在成型過(guò)程中會(huì)由于一時(shí)控制不當(dāng)而產(chǎn)生固化。為便于清理，機(jī)筒常分為兩段：前機(jī)筒和后機(jī)筒，并采用可拆性連接。機(jī)筒的內(nèi)表面的表面粗糙度值比螺桿略低，以避免物料殘留于機(jī)筒。

機(jī)筒的外周分段設(shè)置水（或油）加熱夾套（一般為2～3段），獨(dú)立閉環(huán)控制，溫差控制在±1℃左右。當(dāng)物料需預(yù)塑化時(shí)，夾套通入熱水加熱；若物料控制不當(dāng)，提早固化或注射機(jī)需停機(jī)時(shí)，夾套通入冷卻水迅速冷卻。若使用玻璃纖維增強(qiáng)熱固性塑料，為減少物料對(duì)設(shè)備的磨損，可在機(jī)筒的前端嵌入耐磨襯套，如圖2-43所示。

（2）螺桿。熱固性塑料注射機(jī)螺桿 一般分為進(jìn)料段（輸送段）、壓縮段和計(jì)量段，如圖2-44所示。壓縮型螺桿的壓縮比為1.05～1.20。對(duì)于需要螺桿剪切塑化能力和物料輸送能力好的一般熱固性塑料，無(wú)壓縮型螺桿的壓縮比為1～1.05；對(duì)于易發(fā)生固化反應(yīng)需要有較好的物料輸送能力時(shí)，采用變深型螺桿，壓縮比為0.8～1。

為加強(qiáng)物料的混煉效果，可使用高混煉型螺桿，如斜槽屏障型螺桿、直槽屏障型螺桿、分離型螺桿、偏心波狀型螺桿等。螺桿頭部一般呈50°～60°的錐形。為防止預(yù)塑化樹(shù)脂在注射后往回返而增加滯留時(shí)間，可以在螺桿前端接一段止逆環(huán)。螺桿止逆環(huán)的結(jié)構(gòu)如圖2-45所示。

螺桿的長(zhǎng)徑比（L/D）比較小，約為12～18，螺槽則比較深，以避免對(duì)塑料產(chǎn)生過(guò)大的剪切作用，縮短物料在機(jī)筒內(nèi)的滯留時(shí)間。螺桿的驅(qū)動(dòng)一般都選用液壓馬達(dá)。

螺桿與機(jī)筒的配合間隙較小，以減少注射過(guò)程中的逆流，防止熔料在機(jī)筒內(nèi)過(guò)長(zhǎng)停留。螺桿內(nèi)可采用冷卻水冷卻。

（3）噴嘴。熱固性塑料的預(yù)塑化熔料的粘度較大，為防止物料因阻滯而固化，噴嘴結(jié)構(gòu)一般為直通式，孔徑約4～8mm，內(nèi)表面要光滑，便于拆卸，以便一旦發(fā)現(xiàn)物料固化能及時(shí)進(jìn)行清理。噴嘴外層裝有夾套，可以用水加熱，也可以不加熱。

2. 加料裝置 粉狀注塑料通過(guò)料斗加料。而片狀和團(tuán)狀的模塑料，則應(yīng)使用輔助裝置加料。片狀模塑料由纖維增強(qiáng)材料及氨基樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂組成，其邊緣有“毛狀”粘連在一起的傾向，難于準(zhǔn)確計(jì)量和喂料。團(tuán)狀模塑料由纖維增強(qiáng)材料及不飽和聚酯樹(shù)脂組成，形成膏狀料團(tuán)，它們需采用專用加料裝置喂料。圖2-46所示為兩種典型加料裝置。

3. 鎖模系統(tǒng) 熱固性塑料注射機(jī)的鎖模系統(tǒng)主要有液壓式、肘桿式、液壓-機(jī)械式三類。

（1）液壓式鎖模系統(tǒng)如圖2-47所示，其托板位于鎖模系統(tǒng)的中心，可提供非常精確的裝配和托板平行度。它在開(kāi)模和閉模時(shí)能精確控制鎖模壓力和鎖模速度，是目前較常用的鎖模系統(tǒng)，缺點(diǎn)是鎖模速度較慢。

（2）肘桿式鎖模系統(tǒng)如圖2-48所示，它通過(guò)一個(gè)小型液壓缸和聯(lián)通機(jī)械裝置進(jìn)行開(kāi)模和閉模，運(yùn)行速度較快。

（3）液壓-機(jī)械式鎖模系統(tǒng)如圖2-49所示，它采用液壓-機(jī)械聯(lián)通方式鎖模，并用尺寸較小、能快速移動(dòng)的小型液壓缸來(lái)移動(dòng)較大的閉模活塞。

熱固性塑料在注射成型過(guò)程中，預(yù)塑化物料在模具內(nèi)發(fā)生固化反應(yīng)，并排放出低分子揮發(fā)物。因此，鎖模系統(tǒng)在閉模后，液壓缸應(yīng)能實(shí)現(xiàn)瞬間增壓和瞬間卸壓，從而使模具在短時(shí)間內(nèi)開(kāi)啟和閉合，達(dá)到排氣的工藝要求。

（三）熱固性塑料注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

典型熱固性塑料注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2-7。

三、熱固性塑料注射機(jī)的常見(jiàn)故障與排除

熱固性塑料注射機(jī)常見(jiàn)故障及相應(yīng)的排除方法如下。

1. 螺桿不后退 檢查料斗中的物料是否有架橋現(xiàn)象；適當(dāng)降低機(jī)筒后段溫度；如果螺桿粗糙，應(yīng)修理螺桿，降低螺桿表面粗糙度值。

2. 螺桿磨損，螺桿有振鳴聲 降低螺桿轉(zhuǎn)速和預(yù)塑壓力；提高機(jī)筒溫度；提高物料中潤(rùn)滑劑的添加量；如果螺桿嚴(yán)重磨損，應(yīng)選擇耐磨材料制作螺桿。

3. 注射時(shí)，螺桿接觸不到機(jī)筒前端 增大注射壓力，減少加料量；提高機(jī)筒及噴嘴溫度，使預(yù)塑料粘度降低；拆下噴嘴清理。

4. 預(yù)塑時(shí)間長(zhǎng) 提高機(jī)筒溫度、螺桿轉(zhuǎn)速；檢查螺桿及機(jī)筒是否磨損；修整螺桿，使螺槽深度符合要求。

5. 澆口套與噴嘴之間溢料 校準(zhǔn)澆口套與噴嘴中心；增大澆口套凹球面半徑；若噴嘴球面磨損，應(yīng)更換噴嘴頭。

6. 注射速度過(guò)慢 提高注射壓力、機(jī)筒溫度，降低噴嘴溫度；適當(dāng)增大噴嘴孔徑；增大模具澆口截面，降低流道表面粗糙度值；檢查螺桿及機(jī)筒，如有磨損應(yīng)修整或更換螺桿或機(jī)筒。