塑料塑炼

塑料塑炼

塑炼的概念

塑炼是指在塑性状态下的聚合物与粉状、液状几纤维状固体物的塑性混合使其受热软化,并转变为粘流态的过程。

塑炼的设备

目前塑料塑炼采用的设备有:开放式双辊筒炼塑机,塑化挤出机和密炼机。

PVC的塑炼原理[1]

PVC的塑炼实用的设备是双辊筒炼塑机,把PVC混合后放入在两个相向转动的平行加热辊筒上,通过两个辊筒的转动,物料在辊筒中由于速度不同产生了一个速度梯度,使辊筒对物料产生剪切力,依靠这种剪切力,物料进入到辊隙中,为了是剪切作用增大,使两辊的转速不等,这样就使的物料进入到辊隙中,受到很大的剪切力,再加上通过一定方法不断改变物料在辊隙中受到剪切力的方向,进行多次,即可达到塑炼的混合效果。

塑炼工艺[2]

投料的准备

聚合物在加入到料筒之前要进行过筛和吸磁处理,过筛的目的是为了除去一些杂质,保证物料的纯度以及尽量是物料的颗粒度均匀。吸磁处理是为了防止金属类物质的混入。 其他的添加剂在使用之前也需要经过一些处理,如混合之前要将增塑剂预热,采用一些对人体对环境无害的添加剂。 一次的投料量要控制适当,对于不同的双辊筒炼塑机,其投料量是不同的。

塑炼温度的控制

塑炼温度主要是根据物料的分解温度来设定的,物料是从辊筒加入的,辊筒的温度越高,则物料将会熔融,即物料与辊筒的接触面积大,附着力就越大,物料容易混合均匀,但是辊筒的温度不能过高,如果温度过高,物料有可能分解。而温度过低,在接触小,附着力小,混合不均与,不利于塑化。

塑炼时间的控制

塑炼的效果是和塑炼时间成正比的,塑炼的时间越长,即物料混合的越均匀,塑化效果越好,但时间过长,则会导致生产效率低,塑炼时间短,在物料混合不均与,效果不理想。根据不同物料选择不同的塑炼时间,合适的塑炼时间是塑炼效果的保证。

物料初步混合

初混合不是剧烈的混合,它是在聚合物熔点温度以下且在较小的剪切力下的混合。初混合的目的是为了在后来密炼机中的混合之前先进行一个混合,提高最终产品混合的均匀性。混合的过程是增加各组分的无规排列程度,是一个简单的混合。

初混物的塑炼

将初混物塑炼,而塑炼的目的是要增加其的可塑性,使各组分混合均匀。不同的塑料有其各自适宜的塑炼条件,主要的控制条件是:塑炼的温度、塑炼的时间和剪切应力。 塑炼的终点可以依靠物料的混合均匀性和分散的程度确定,也可以通过测定塑料试样的撕裂强度来确定。

热塑性塑料在两种注塑机中的塑炼过程[3]

热塑性塑料在螺杆式注塑机中的塑炼过程

螺杆的作用

当物料加入的螺槽中后,通过螺杆的转动能使螺槽中的物料充分混合,均匀的混合可以是物料在料筒中加热的更均匀。由于螺槽的深度决定了塑炼能力,越深螺槽的螺杆,塑炼能力越高。螺杆越长,则整体在外部吸收的热量和自身产生的热量的传导效果好,塑炼能力越高,但是随着螺杆的长度增加,对设备的要求就增高了,故应综合考虑。同时螺杆的长径比对塑炼能力也是有影响的。

螺槽中热塑性塑料的状态区域

热塑性塑料在料筒中根据状态可以分为三个区:处于固态区的热塑性塑料,已经熔化的物料与未熔化的固体粒子共存的过渡区,所有物料都熔化的粘流态区。

热塑性塑料在螺杆料筒中加热过程的特点

前期阶段:物料从料筒中加入后,物料颗粒与料筒壁及螺杆之间存在摩擦而产生热。 中间阶段:已经熔化的物料与未熔化的固体粒子共同存在。 后期阶段:物料都熔化变成粘流态时,物料运动产生剪切应力进而产生热。

热塑性塑料在柱塞式注塑机中的塑炼过程

加热系数及料筒的功能

由于热塑性塑料的导热系数小,加热困难。导热系数较大的热塑性塑料,有较大的塑炼能力。注塑机料筒的功能,是将加热热塑性塑料使其到能利用柱塞产生的压力进行充模的温度。温度的波动随加热系数的增加而减小。

加热料筒的塑炼能力及影响因素

加热料筒的塑炼能力和注塑周期决定了整个注塑机的生产能力,料筒的尺寸、结构、物料在料筒中的停留时间都会影响加热料筒的塑炼能力。

热塑性塑料在加热料筒中的运动

物料从料筒中加入后,在向前推进中不断受热熔化,且会受到一定的阻力,导致柱塞传入模的压力下降。由此可知,在加热料筒中存在两个区域:料筒前部的物料粘流区和料筒后部的物料运动区。

参考资料

  1. ^ 叶荣龙.谢沧洲.生产软质PVC泡沫片材双辊塑炼工序的工艺控制[J].聚氯乙烯.1997,(6),28-30.
  2. ^ 张广成.成型物料的配置[J].电子工艺技术.1994,(3),37-42.
  3. ^ [苏]B.B拉普申 著 林师沛译. 热塑性塑料注塑原理. 北京: 轻工业出版社. 1983: 83-104.