第二節 熱固性塑料注射成型機

一、熱固性塑料注射機的特征

熱固性塑料注射機與熱固性塑料制品的成型原理密切相關。熱固性塑料首先在注射機的預塑機筒內預塑化，并發生物理變化和緩慢的化學變化。這時，物料呈可流動的稠膠狀。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，并在固化溫度下產生化學變化而固化定型，最后脫模取出制品。熱固性塑料在成型過程中發生的化學變化是不可逆轉的。

熱固性塑料注射機是在熱塑性塑料注射機的基礎上發展起來的。其設備和工藝流程似乎相似，但由于兩類塑料受熱時所表現的行為不同，在預塑化系統及鎖模系統等方面有許多不同之處。

熱固性塑料注射機與熱塑性塑料注射機的主要差別見表2-6。

二、熱固性塑料注射機的結構

（一）熱固性塑料注射機的種類

熱固性塑料注射機主要包括柱塞式、柱塞/柱塞儲料式、螺桿/柱塞儲料式、串聯螺桿式種類，如圖2-40所示。儲料式注射機的特點是將預塑化物料儲存，然后一次注射，可加大注射量。但要控制好預塑化物料在儲料缸內的停留時間，以免固化。

串聯螺桿注射機是最常用的注射機。它具有混煉效果好、塑化均勻、塑化能力大、注射壓力損失小、設備結構緊湊、容易維護保養等特點。而且，螺桿與柱塞合二為一，預塑化機筒與合模裝置同為一個平面，為熱固性塑料的快速、自動注射提供了方便。

（二）熱固性塑料注射機的組成

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

1. 預塑化系統 預塑化系統主要由機筒、螺桿、噴嘴、加料裝置組成。

（1）機筒。熱固性塑料注射機的機筒結構如圖2-42所示。

熱固性塑料在成型過程中會由于一時控制不當而產生固化。為便于清理，機筒常分為兩段：前機筒和后機筒，并采用可拆性連接。機筒的內表面的表面粗糙度值比螺桿略低，以避免物料殘留于機筒。

機筒的外周分段設置水（或油）加熱夾套（一般為2～3段），獨立閉環控制，溫差控制在±1℃左右。當物料需預塑化時，夾套通入熱水加熱；若物料控制不當，提早固化或注射機需停機時，夾套通入冷卻水迅速冷卻。若使用玻璃纖維增強熱固性塑料，為減少物料對設備的磨損，可在機筒的前端嵌入耐磨襯套，如圖2-43所示。

（2）螺桿。熱固性塑料注射機螺桿 一般分為進料段（輸送段）、壓縮段和計量段，如圖2-44所示。壓縮型螺桿的壓縮比為1.05～1.20。對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，無壓縮型螺桿的壓縮比為1～1.05；對于易發生固化反應需要有較好的物料輸送能力時，采用變深型螺桿，壓縮比為0.8～1。

為加強物料的混煉效果，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。為防止預塑化樹脂在注射后往回返而增加滯留時間，可以在螺桿前端接一段止逆環。螺桿止逆環的結構如圖2-45所示。

螺桿的長徑比（L/D）比較小，約為12～18，螺槽則比較深，以避免對塑料產生過大的剪切作用，縮短物料在機筒內的滯留時間。螺桿的驅動一般都選用液壓馬達。

螺桿與機筒的配合間隙較小，以減少注射過程中的逆流，防止熔料在機筒內過長停留。螺桿內可采用冷卻水冷卻。

（3）噴嘴。熱固性塑料的預塑化熔料的粘度較大，為防止物料因阻滯而固化，噴嘴結構一般為直通式，孔徑約4～8mm，內表面要光滑，便于拆卸，以便一旦發現物料固化能及時進行清理。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 粉狀注塑料通過料斗加料。而片狀和團狀的模塑料，則應使用輔助裝置加料。片狀模塑料由纖維增強材料及氨基樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂組成，其邊緣有“毛狀”粘連在一起的傾向，難于準確計量和喂料。團狀模塑料由纖維增強材料及不飽和聚酯樹脂組成，形成膏狀料團，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 熱固性塑料注射機的鎖模系統主要有液壓式、肘桿式、液壓-機械式三類。

（1）液壓式鎖模系統如圖2-47所示，其托板位于鎖模系統的中心，可提供非常精確的裝配和托板平行度。它在開模和閉模時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，缺點是鎖模速度較慢。

（2）肘桿式鎖模系統如圖2-48所示，它通過一個小型液壓缸和聯通機械裝置進行開模和閉模，運行速度較快。

（3）液壓-機械式鎖模系統如圖2-49所示，它采用液壓-機械聯通方式鎖模，并用尺寸較小、能快速移動的小型液壓缸來移動較大的閉模活塞。

熱固性塑料在注射成型過程中，預塑化物料在模具內發生固化反應，并排放出低分子揮發物。因此，鎖模系統在閉模后，液壓缸應能實現瞬間增壓和瞬間卸壓，從而使模具在短時間內開啟和閉合，達到排氣的工藝要求。

（三）熱固性塑料注射機的主要技術參數

典型熱固性塑料注射機的主要技術參數見表2-7。

三、熱固性塑料注射機的常見故障與排除

熱固性塑料注射機常見故障及相應的排除方法如下。

1. 螺桿不后退 檢查料斗中的物料是否有架橋現象；適當降低機筒后段溫度；如果螺桿粗糙，應修理螺桿，降低螺桿表面粗糙度值。

2. 螺桿磨損，螺桿有振鳴聲 降低螺桿轉速和預塑壓力；提高機筒溫度；提高物料中潤滑劑的添加量；如果螺桿嚴重磨損，應選擇耐磨材料制作螺桿。

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

4. 預塑時間長 提高機筒溫度、螺桿轉速；檢查螺桿及機筒是否磨損；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，應更換噴嘴頭。

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