摘要：吸湿性是由塑料中亲水基给材料带来的特性。为了消除塑料吸湿性，人们通过各种干燥装置对塑料预先干燥，但投入物力人力较多、成本高。本文讲述了传统塑料机干燥方法不足之处和免烘干注塑机基本原理，分析了免烘干注塑机在实际使用中的优势，免烘干注塑机改变传统烘料工艺，把吸湿性材料直接进行注塑产品，根据PA6、PET、PC（PMMA）等常用塑料使用情况，塑件均达到要求，免烘干注塑机将成为节能低碳绿色注塑的趋势。

主题词：免烘干注塑；低碳绿色；稳定加工：提升质量；节能增效；

塑料注射成型机，简称注塑机。注塑机是将热塑（热固）性塑料利用成型模具制成各种形状制品的主要成型加工设备。注塑机研发与制造是塑料工业发展的重要支柱产业，已作为注塑产品的生产母机。注塑机是我国生产和应用量最大的塑料成型机品种之一。从1958年起我国诞生了第一台注塑机开始，经过60多年发展，目前锁模力从2吨到8500吨，注塑量从10毫克到100公斤以上的大部分机型均能生产，机型齐全。8500吨注塑机实现了超大型注塑机在全球同行业的领先地位。在注塑过程中，对于吸湿性材料必须要烘料干燥后才能进行注塑，烘料干燥是注塑成型工艺中不可缺少的重要环节。烘料装置是注塑中必不可少的周边设备，对注塑与表面质量起着重要作用。烘料装置耗能较大，仅仅注塑机上烘料斗加热用电占到了15%，一般使用较广泛200kg烘料桶一小时用电3.3kW^.h（度），烘料装置投入等也较大。现在免烘干注塑机问世将改变传统烘料工艺，把吸湿性材料直接进行注塑产品，且达到塑件的要求，免烘干注塑机将是节能低碳绿色注塑的趋势。

1、免烘干注塑机基本原理与概况

1.1   传统塑料干燥机原理

一般传统塑料干燥机工作原理：在风机吹风作用于内部发热管的热风吹入锥型料斗内部，有上下筛网与料斗表面作为通风入干燥机桶内→发热丝通电→风机吹风的作用下→风吹入料桶达到干燥的目的。传统干燥机存在着无智能检测传感器，无法智能控制干燥风量大小，是恒风量运行，存在耗电较多﹑热能转换率低、能量浪费严重等现象，干燥效果并不很满意。企业做产品的材料一致性强，采用集中烘料，再通过输送管传送到每一台注塑机上，这样的操作也是花费设备投入，人力费用和能耗。如图1所示。塑料中水分较多，导致塑料剪切粘度降低，往往不当的干燥，将给塑件带来较多缺陷，包括银纹，强度不够，起皮，无光泽和透明度不够等。为了到达塑料干燥目的，有的企业先把原料在烘烤箱干燥后，再送入随机烘料斗里，但是普通料斗式干燥及烤箱干燥，已经远远无法满足工程塑料干燥的要求，除湿干燥机，真空除湿干燥机已经进入了千家万户企业，这些硬件投入都很昂贵，无形中给企业增添了不少负担。

1.2、免烘干注塑机原理

免干燥注塑机简称排气式注塑机。在成型加工中的物料中常含有超量的湿气和水分，如果不排除会影响制品的质量，对于粘附在料粒外面的水分，可以用烘干设备和干燥设备除去，但是还有一些物料是在加工过程中，例如在螺杆预塑时，一部分水分和溶在高分子中的挥发物会逸出来，这部分气体或水分只有在排气式注塑机上才能完成。保证符合质量要求的制品，并简化干燥设备，减少能量消耗，缩短成型周期,排气式注塑机是很有发展前途的设备。免烘干注塑机基本原理：注塑机在塑化部分增加了排气功能，机体上设有用于废气回收的装置。没有经过烘料处理的塑料粒子，在通过料筒塑化过程中，在螺杆的作用下，将塑料中水分通过螺杆与料筒中的排气设置，在注塑到模具前，将水分等排除出料筒之外。省去了传统注塑机生产塑料产品需要对塑料进行干燥的步骤，达到节能减排、保护环境的目的。

排气式注塑机和普通注塑机的塑化装置区别是塑化部件，螺杆是往复式排气螺杆，如图2，3所示。排气式注塑机的塑化注射机筒上有排气孔，熔料的挥发性气体可直接排入大气中，也可通过管路与抽真空系统连接，使排气口部位产生负气压，以加快气体的排出。螺杆上分成前后两级，第一级有加料段、压缩段及计量段；第二级有减压段、压缩段及计量段。材料在排气式螺杆里的工作过程：塑料熔融、压缩→ 熔料减压 → 熔料内气体膨胀 → 气泡破裂并与熔体分离 → 排气，排气后物料再度进行剪切均化。材料从加料口，进入第一阶段螺杆后经过第一级加料段的输送，压缩段的塑化物料已塑化成粘弹状态，然后通过设在一级末端的过渡剪切元件使熔料变薄，气体附着在熔料层的表面上，进入二级螺杆的减压段。由于减压段螺槽突然变深，容积增大，加之在减压段的料筒上开有排气孔，该孔常接入大气或接入真空泵贮罐，在减压段螺槽中的熔体压力骤然降低至零或负压，在高聚物熔体中受到压缩的水蒸气和各种气化的挥发性物质气泡破裂，便从熔体中脱出，从排气口排出。脱除气体的熔料经第二级压缩段和计量段进一步的塑化，使从熔体内部排至表面上的小气泡容易逸出并放入大气。

在排气注塑成型中，熔料在减压段螺槽中所占的横截面积、停留时间、剪切效果都直接与排气效率有关。横截面积小（充满程度小）、停留时间长、剪切作用大，则排气效率高。因为这时有较充分的时间、空间使气体从熔体表面释放出来，剪切作用加强可使熔体内的气泡破裂，且容易克服周围介质的阻力而释放。

排气式注塑机控制系统采用全闭环响应设计，伺服驱动，高效节能加热圈、注射重量精度在0.3%以下，属于精密塑机范畴。射速在120mm/s ~ 140mm/s，射出位置精度在0.1mm之内；锁模控制精度1mm之内；生产过程中的所有重要数据实现智能化，数字化管理，机台重要数据都有记录，并可以导出。实现注塑机远程控制和检查，实现问题故障预测和评估，并在制造厂家的电脑终端体现出来，实现快速诊断。

1.3   免烘干注塑机优势

排气原理很早就有应用，直到20世纪60年代才出现在排气式注塑机上。由于当时技术、成本等方面的问题，在较长的时间里面没有多大发展。随着时代的发展，人们对塑件加工要求的提升和产品质量要求的提高。对排气技术大家又重新重视起来，这样推动了排气式注塑机研发与制造。免烘料注塑机的产生，给注塑带来了它是无需将吸水成型的材料进行预烘干，减少工序，节约时间；可以除去低分子挥发物至最低限度，提高制品的机械强度，改善外观质量；使材料容易加工成型，并得到表面的光滑制品；可以加工回收的废料，以及在不良条件下存放的原料；减少不良品，提高生产效率，对于着色和材料更换时，节约时间，提高功效；减少了干燥专用设备的场地，节约电力、节约成本；更重要地符合低碳绿色制造理念。

在加工注塑件时，塑料在料筒里塑化时，湿气和挥发物排不净而带入制品，使得制品性能下降和各种外观缺陷出现。特别是对于一些高价值的工程塑料，如聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲苯丙烯酸酯、醋酸纤维素、ABS、 AS等表现极为明显，包括聚烯烃类塑料经过增强改性后，添加了纤维和其他助剂后，导致增强改性料具有吸湿性，还包括生物基降解塑料等材料都需要干燥处理。通常解决方法是在加工前预先除湿、干燥处理。首先需要投入高性能、高价值的除湿干燥设备和维护，其次需要足够的干燥温度、时间等合理工艺条件，更为关键的是对湿气、挥发物的排除不一定非常有效，并且预先除湿干燥工序成为提高效率、实现注射成型自动化的一个障碍。由此，用户急需要一种免干燥排气式设备来解决烘料带来的问题。

2、免烘干注塑机应用案例

2.1、   手电钻机壳节电测试

手电钻机壳产品选用PA6改性材料制作，产品净重为294克，尼龙是极易吸水且不容易烘干的材料，选用238吨免烘干注塑机生产，并进行电能测试做比较。产品成型周期为48秒。如图4所示，电表起始度数为4171.46，试验时间为连续生产6小时后电表度数为4220.63，即4220.63-4171.46=49.17/6=8.195，实际耗电每小时8.20度（kWh）。客户原用普通200吨注塑机上生产（包括烘料斗运行），耗电每小时13.6度（kWh），免烘干塑机比原先来普通200吨注塑机每小时节省5.3度（kWh），显示出免烘干塑机无需预干燥，节约电能，比普通注塑机节电30%以上。同时，手电钻机壳产品在生产过程中，模具温度60～100℃，实现质量稳定，节能增效的双赢。

2.2、   电冰箱收纳盒PET质量稳定

     电冰箱里收纳盒产品选用PET（Polyethylene terephthalate）聚对苯二甲酸乙二醇酯材料制作。产品重量200克，一模出一件，热流道中心直浇口进料，如图5所示。PET材料不用烘料，直接倒进料斗里加工，调机到第五模时，产品外观质量达到要求，产品中没有银丝缺陷，说明注塑料中不含水分。用户直接进行批量生产。过去在普通注塑机上生产，PET需要干燥温度120~140℃、4~6小时的烘料过程，经常因烘料不好，造成调车中的废品增加。PET加工时，要用模温机进行模温控制，一般在100~140℃，薄件取小值，壁厚取大值。模温直接影响溶体的冷却速度和结晶度，结晶度不同、塑件性能不同。

2.3、PC镜片一出六模达到要求   

500度近视镜片产品用聚碳酸酯（PC）制作，采用一模出六件。PC镜片加工过程中对烘料有很高的要求，烘料不到位，PC材料本身折射率改变以及应力双折射等，都会对镜片成像质量产生影响。在普通注塑机上加工镜片，烘料温度在120℃，一般4~6小时。因烘料不当时产品容易出现银丝、料痕、黑点等缺陷，加上镜片中间厚度较厚些，给产品注塑带来较大地困难。采用免烘干注塑机上加工，模温范围80~120℃。模具做了一些调整，主要在每个镜片末端加排气井，便于注塑中方便排气，注塑过程中起初时调整工艺浪费10模后，基本上生产稳定，产品透明度好，表面质量好，得到用户的认同。如6所示。

近视镜片也有用亚克力制作，图7所示，400度近视镜片采用聚甲基丙烯酸甲酯（poly(methyl methacrylate，简称PMMA）材料加工，也称有机玻璃，采用一模出八件。PMMA在普通注塑机上加工，烘料温度在80℃，烘料时间4~6小时。采用免烘干注塑机上加工，模温范围60~90℃，生产稳定，产品质量好。

2.4、P6-GF30转子端盖一出四模达到要求

   在微型电机转子和铜线圈之间绕线时常会出现转子和铜线碰擦而影响电机性能。现转子两端套上一个端盖，在崁线时线不被转子上锐角等碰伤，影响整个微电机的绝缘性能。端盖周边厚度均为0.5mm，取负公差0.1mm（厚了占绕线空间），长度为15mm，能封住口部就可。转子端盖用P6-GF30材料制作，材料需要干燥处理，P6-GF30吸水性强，干燥时间较长，容易发黄，影响使用效果。现在采用110吨免烘干注塑机上加工，模温70~120℃之间，一模出四件，产品和浇口重60克，每分钟4模，生产稳定，产品不发黄，没有异常情况。

3   结束语

通过对PC、PET、PA6等材料在免烘干注塑机成功应用，尤其是透明件注塑成型的产品不仅美观，而且透明度极高。通过免烘干注塑机的应有功效验证，为吸湿性材料直接进行注塑产品拓开了广阔的前景。目前除了个别塑料不需干燥处理，而大多数塑料需要干燥处理，我国使用传统式注塑机居多，烘料干燥设备配套也多，仅烘料干燥方面要消耗了更多的电力能源与人力，而免烘干注塑机的问世，将改变传统烘料干燥方式，塑料直接加工成型，符合产品质量要求，其必将带动整个注塑行业向节能低碳绿色方向发展，推广免烘干注塑势在必行。（参考文献：略）