注塑螺杆评价方法(..06)

1、目 录1.评价内容与适用范围12.试验设备及仪器13.塑化能力的评价方法24.熔体温度均匀性的评价方法45.熔体黏度均匀性的评价方法76.注塑制品质量重复精度的评价方法97.塑化系统塑化能耗的评价方法118.分散能力的评价方法139.停留时间分布的评价方法1510.注射螺杆的综合性能评价方法171. 评价内容与适用范围本方法规定了注射螺杆性能的评价方法，包括塑化能力、塑化熔体均匀性（熔体温度均匀性、熔体黏度均匀性）、注塑制品的质量重复精度、塑化系统塑化能耗、分散能力及停留时间分布，主要采用试验方法进行评价。本方法适用于各种类型的注射螺杆。2. 试验设备及仪器(1). 注塑机：选用与待评价螺杆相

2、匹配的注塑机，评价同一直径螺杆应在同一台注塑机上进行试验；(2). 模具：尺寸及其他技术条件应符合astm d-256标准；(3). 转矩转速仪：采用测量精度不低于0.25%的转矩转速仪；(4). 注塑机动态参数在线采集系统； (5). 温度传感器和压力传感器：采用测量精度不低于0.25%的温度传感器和测量精度不低于0.25%的压力传感器；(6). 冲击试验机：满足astm d-256标准要求的izod摆锤式冲击试验机；(7). 超声波检测系统：型号：imi-nrc，加拿大国家研究委员会工业材料研究所或其它性能类似仪器；(8). 称重装置：测量精度不低于0.001g。3. 塑化能力的评价方法塑

3、化能力是指在保证物料塑化质量的前提下，螺杆单位时间内的最大塑化量。以注塑试样的izod冲击强度下降30%时的螺杆产量作为试验螺杆的塑化能力值。 （1）g螺杆的塑化能力，g/sw螺杆在一次塑化过程中塑化的物料质量，gtp螺杆完成一次塑化过程所经历的时间，s3.2 试验条件及要求(1). 试验物料及设备a) 聚苯乙烯（ps）：生产厂家：台湾奇美商业股份有限公司，牌号：pg-33；熔体流动速率：8.0g/10min（200，5 kg），密度为1g/cm3，悬臂梁冲击强度（izod，astm d-256）为1.7kg-cm/cm（1/8）；b) 模具：尺寸及其他技术条件应符合astm d-256标准；

4、c) 冲击试验机：满足astm d-256标准要求的izod摆锤式冲击试验机。(2). 工艺条件a) 机筒温度设定：加料段：1502；熔融段：1802；计量段：1902；喷嘴温度：1902；b) 注射成型周期：控制在905s。3.3 试验步骤(1). ps于80下烘干3小时；(2). 机筒加热到设定温度并保温30分钟后开始试验，先预塑10次，使机筒温度达到动态平衡后开始正式试验；(3). 螺杆转速从50100 r/min开始试验，每次试验制备5个试样；肉眼观察，若塑化质量良好，则螺杆转速提高10r/min，继续试验并重复该过程，直至观察到明显的塑化不良现象，停止试验；(4). 注射模具的温度应

5、控制在402，注射和保压时间30s2s,冷却30s2s；(5). 采用冲击试验机对样条进行冲击试验，每组试样做5次试验，取5个试样所得数据的平均值作为该组试样的冲击强度值。3.4 试验螺杆塑化能力的确定将不同螺杆转速下的试样的冲击强度数据与试验原料（ps pg-33）的悬臂梁冲击强度的数值进行比较，取冲击强度值低于原料厂家所提供值的305%时的试样所对应的螺杆产量作为试验螺杆的塑化能力。3.1.3 试验螺杆塑化能力的等级评定根据所得到的螺杆塑化能力，判定该螺杆品的塑化能力等级,如下表。g（g/s）111.1螺杆塑化能力等级sgi 级ii级iii级iv级4. 熔体温度均匀性的评价方法 温度均匀性

6、包括轴向温度均匀性和径向温度均匀性两个方面，该性能作为精密注塑螺杆的重要评价内容。温度值通过特殊设计的测温装置及温度传感器直接测得。测温装置如图1所示，该装置代替前机筒形成储料室，三个快速响应热电偶如图所示安置，热电偶头部与机筒内壁的距离分别为0d、1/4d、1/2d（机筒内径为d）。将塑化好的熔体对空注射，同时在线测量熔体温度。图1 温差测试装置注塑机预塑过程中，已塑化的聚合物熔体在螺杆头前端形成一个熔料柱，如图2所示。图2 熔体温度测量示意图轴向平均温差： （1）径向平均温差： （2）4.1 试验条件及要求(1). 试验物料及设备：a) 聚苯乙烯(ps)粒料：生产厂家：台湾奇美商业股份有限

7、公司，牌号：pg-33b) 热电偶：响应速度需达到10ms以上级别；c) 注塑机动态参数采集系统或其它满足在线采集要求的数据采集系统。(2). 工艺条件：a) 预塑长度：额定注射行程的70%；b) 预塑时喷嘴处于闭锁状态；c) 机筒温度设定：加料段：1502；熔融段：1802；计量段：1902；喷嘴温度：1902；d) 螺杆转速：805 r/ min；e) 注射速度：2mm/s；注射压力：10mpa；f) 螺杆停转时间与塑化时间相同，同时保证其大于5s。4.2 试验步骤(1). ps于80下烘干3小时；(2). 将注塑机前机筒拆下并安装图1所示装置；机筒加热到设定温度并保温30分钟后开始试验，

8、先预塑10次，使机筒温度达到动态平衡后开始正式试验；(3). 以10mpa的注射压力和2mm/s的注射速度将熔体对空注射出，同时自动参数采集系统记录温度值，每秒采集数据10个以上。重复试验5次，注意每次试验周期保持恒定；(4). 依据采集到的温度数据，按公式（1）和公式（2）分别计算出每次试验时熔体的轴向平均温差和径向平均温差，再分别取五次试验的算术平均值，得到试验螺杆的熔体轴向平均温差和径向平均温差值，并以作为试验螺杆的熔体温差评价值。4.3 试验螺杆熔体温度均匀性的评价根据试验数据处理后所得到的平均温差，按照下表确定试验螺杆的熔体温度均匀性等级。/（）8熔体温度均匀性等级sti 级ii级i

9、ii级iv级5. 熔体黏度均匀性的评价方法本方法通过测量注塑机喷嘴处的压力波动来反映熔体黏度波动，以评价聚合物熔体的黏度均匀性。如图1所示，在喷嘴处安装一个压力传感器，将塑化好的熔体对空注射，同时在线测量喷嘴处的熔体压力。图1 喷嘴压力传感器安装示意图根据幂律流体在圆形流道中的流量公式： （1）式中：q 体积流率，m3/sr 口模半径，m3p 口模两端压力降，pa 熔体黏度，pas可以得到： （2）在本试验中，注射速度q和注射喷嘴处的压力均为常数，由公式（2）可以看出压力波动与黏度波动成正比，因此可通过压力波动来评价熔体黏度的均匀性。5.1 工艺条件(1). 试验物料及设备：a) 聚苯乙烯（p

10、s），生产厂家：台湾奇美商业股份有限公司，牌号：pg-33；b) 压力传感器：kistler 4013a或其他具有相同精度等级和响应时间的传感器；c) 注塑机动态参数采集系统或其它满足在线采集要求的数据采集系统。(2). 工艺条件：a) 预塑长度：额定注射行程的70%；b) 预塑时注射喷嘴处于闭锁状态；c) 机筒温度设定：加料段：1502； 熔融段：1802； 计量段：1902; 喷嘴温度：1902；d) 塑化时螺杆转速：805 r/ min；e) 注射速度：2mm/s；注射压力：10mpa；f) 螺杆停转时间与塑化时间相同，同时保证其大于5 s；5.2 试验步骤(1). ps于80c下烘干3

11、小时；(2). 机筒加热到设定温度并保温30分钟后开始试验，先预塑10次，使机筒温度达到动态平衡后开始正式试验；(3). 以10mpa的注射压力和2mm/s的注射速度将熔体对空注射出，同时自动参数采集系统记录记录喷嘴处熔体压力值，每秒采集数据10个以上。重复试验5次，注意每次试验周期保持恒定；(4). 计算出每次试验的熔体压力方差，再取五次试验的算术平均值求得平均压力方差，作为所测螺杆熔体黏度均匀性的评价值。5.3 螺杆黏度均匀性等级评定根据试验数据处理后得到的平均压力方差，按下表来确定螺杆熔体黏度均匀性的等级。/(mpa)0.1 0.10.20.20.5 0.5熔体黏度均匀性等级spi 级i

12、i级iii级iv级6. 注塑制品质量重复精度的评价方法注塑制品的质量重复精度按公式（1）计算：100% （1）式中： 制品质量重复精度； 第i个制品质量，g； 制品的平均质量，g；n 试验制品数量。6.1 试验条件及要求(1). 试验物料及设备a) 聚苯乙烯（ps），生产厂家：台湾奇美商业股份有限公司，牌号：pg-33；b) 模具：尺寸及其他技术条件应符合astm d-256标准；c) 称重装置：测量精度不低于0.001g。(2). 工艺条件a) 机筒温度设定：加料段：1502； 熔融段：1802； 计量段：1902; 喷嘴温度：1902；b) 塑化时螺杆转速：805 r/ min；c) 注射

13、成型周期：905s。6.2 试验步骤： (1). ps于80c下烘干3小时；(2). 机筒加热到设定温度并保温30分钟后开始试验，先预塑10次以上，使机筒温度达到动态平衡，并观察注塑制品表观质量无缺陷后开始正式试验；(3). 注塑机正常连续注射，制得表观质量无缺陷的合格试验制品数50个；(4). 称量每个制品的质量，求得制品平均质量，按公式（1）计算制品质量重复精度。6.3 注塑制品质量重复精度的等级评定根据所得到的制品质量重复精度，按照下表判定待测螺杆所得制品的质量重复精度等级。 0.1%注塑制品质量重复精度等级swi 级ii级iii级iv级7. 塑化系统塑化能耗的评价方法本方法用于评价注塑

14、机塑化系统的塑化能耗。塑化系统的能耗由螺杆塑化物料所消耗的能量和机筒加热系统消耗的能量两部分组成，用塑化单位物料质量所消耗的能量，即比能耗表示。其中，螺杆塑化物料的比能耗为： （1）式中 ns螺杆塑化物料的比能耗，kwh/kg； p螺杆塑化过程所消耗的平均功率，w； tp塑化时间，s； w塑化量，g。机筒加热系统的比能耗为： （2）式中 nh机筒加热系统的比能耗，kwh/kg；ne机筒电加热器的能耗，kwh；w塑化量，g注塑机塑化系统的塑化能耗： （3）7.1 试验条件及要求(1). 试验物料及设备a) 聚苯乙烯（ps），生产厂家：台湾奇美商业股份有限公司，牌号：pg-33；b) 模具：尺寸及

15、其他技术条件应符合astm d-256标准；c) 转矩转速仪：采用测量精度不低于0.25%的转矩转速仪；d) 电能表：安装在注塑机加热系统回路中以测量加热能量，精度0.001kwh e) 称重装置：测量精度不低于0.001g。(2). 工艺条件a) 机筒温度设定：加料段：1502； 熔融段：1802； 计量段：1902; 喷嘴温度：1902；b) 塑化时螺杆转速：805 r/ min；c) 注射成型周期：905s。7.2 试验步骤：(1). ps于80c下烘干3小時；(2). 机筒加热到设定温度并保温30分钟后开始试验，先预塑10次以上，使机筒温度达到动态平衡，并观察注塑制品表观质量无缺陷后开

16、始正式试验；(3). 注塑机正常连续注射，制得表观质量无缺陷的合格试验制品数50个；同时采集螺杆扭矩和转速数据，保证每一个塑化周期读取的螺杆扭矩和转速数据不少于50组；并记录50次注射全周期过程中机筒加热的总能耗值；(4). 根据所读取的螺杆转矩和转速数据计算出每次塑化过程中的平均功率，并求得50次塑化过程的平均功率；根据50次注射过程机筒加热的总能耗值计算出每次注射周期的机筒加热的能耗值；(5). 对制品进行称量，并求得50个制品的平均质量；(6). 根据公式（1）、（2）和（3），计算出塑化系统的比能耗n；7.3 塑化系统塑化能耗的等级评定根据所得到的塑化系统的比能耗值n，按下表判定该螺杆

17、的能耗等级。n/（kwh/kg）0.150.15-0.20.2-0.40.4塑化系统塑化能耗的等级sni 级ii级iii级iv级8. 分散能力的评价方法本方法采用超声波在物料中传播速度的波动来评价螺杆对物料的分散能力。如图1所示，将超声波探头安装在注塑机喷嘴处，采用透射模式进行检测，将塑化好的熔体对空注射，在线测得超声波在熔体中的传播速度。图1 超声波安装示意图8.1 试验条件及要求：(1). 试验物料及设备a) 聚苯乙烯（ps），生产厂家：台湾奇美商业股份有限公司，牌号：pg-33；试验前ps需干燥，温度80，3小时；b) 碳酸钙（caco3）：微米级，抚顺市海天精细化工厂，试验前caco3

18、需干燥，温度80，8小时；c) 液体石蜡：化学纯，北京化学试剂公司；d) 超声波检测系统：型号：imi-nrc，加拿大国家研究委员会工业材料研究所，或其他类似仪器。(2). 工艺条件a) 预塑长度：额定注射行程的70%；b) 预塑时注射喷嘴处于闭锁状态；c) 机筒温度设定：加料段：1502； 熔融段：1802； 计量段：1902; 喷嘴温度：1902；d) 塑化时螺杆转速：805 r/ min；e) 注射速度：2mm/s；注射压力：10mpa；f) 螺杆停转时间与塑化时间相同，同时保证其大于5s；8.2 试验步骤(1). 制备母料：将ps与caco3及液体石蜡按100:30:1的质量比例，在适

19、宜的工艺条件下，用双螺杆挤出机混合造粒制成母料；(2). 将制得的母料，与ps纯料按质量比1:1进行机械预混；(3). 机筒加热到设定温度并保温30分钟后开始试验，先预塑10次以上，使机筒温度达到动态平衡后开始正式实验；(4). 将塑化好的熔体对空注射，同时采集注射过程中的超声波信号，测得超声波的传播速度，相同试验进行5次；(5). 求得每次试验超声波在熔体中传播速度的方差，并求5次试验的算术平均值，作为待测该螺杆分散能力评价值。8.3 螺杆分散能力的等级评定根据数据处理后所得的超声波在熔体中传播速度的方差，按下表评价待测螺杆的分散能力等级。/（m/s） 30螺杆分散能力等级svi 级ii级i

20、ii级iv级9. 停留时间分布的评价方法本方法采用超声波检测的方法，在连续塑化工作状态条件下测试注塑螺杆的在线停留时间分布。试验中以ps（100phr）/ caco3(30phr)作为示踪物，以纯ps作为试验材料。根据超声波对于不同含量caco3的振幅不同，相对衰减系数按下式计算： （1）式中：相对衰减系数a0超声波对纯ps检测时所得波形的振幅ai超声波对不同caco3含量混合体系检测时所得波形的振幅根据累积停留时间分布的定义，则 （2）试验中示踪物的质量一定，则 为定值，因此可以用相对衰减系数来表征在线停留时间分布。3.6.1 试验条件及要求：(1). 试验物料及设备a) 聚苯乙烯（ps），

21、生产厂家：台湾奇美商业股份有限公司，牌号：pg-33；试验前ps需干燥，温度80，3小时b) 碳酸钙（caco3）：微米级，抚顺市海天精细化工厂，试验前caco3需干燥，温度80，8小时；c) 液体石蜡：化学纯，北京化学试剂公司；d) 超声波检测系统：型号：imi-nrc，加拿大国家研究委员会工业材料研究所，或其它类似仪器。(2). 工艺条件：a) 机筒温度设定为：加料段：1502； 熔融段：1802； 计量段：1902; 喷嘴温度：1902；b) 塑化时喷嘴开启状态；c) 塑化时螺杆转速：805 r/ min；d) 储料背压设为30bar；由于背压较大，注塑机螺杆无法后退而连续储料。3.6.2