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塑料原料加工过程主要过程

添加时间:2013-05-31 09:58  

塑料原料加工过程主要是胶粒熔融、流动、定型后冷却成为成品,是一个加温后再冷却的过程,也是塑料从颗粒改变到各不同形状的过程,以下将就各个不同阶段角度去说明加工过程。
对于PP注塑加工,再生料经过粉碎,实验,测试注塑出的产品是否能达到客户的要求,比如韧性,刚度,拉伸率等等。  PP再生料具体还要看做什么样的产品,有的产品是不适合用回料生产,具体产品具体分析。
1.熔融
加温器让原料颗粒逐渐熔解成流体状流动,主要以各不同原料适合温度调节,调高温度会趋使原料流动加快,可增加效率但不一定能保证良率,必须取得合适的平衡。另良好的效果与PP遇高热裂解的特性,都是生产时最好能让原料顺利流畅到模头,以避免充料不足或回流现象的产生,回流代表原料流动较产出速率快,最后会造成平均流动效率加大等于MFR提高,是加工可利用的方法之一,但却也造成MFR分布非常态可能导致不稳定性加大,导致不良率可能加大。不过PP成品因为应用的关系都不是尺寸精密度很高的产品,所以影响还不大。    
2.螺杆
PP加工绝大部份都是靠螺杆带动流动性,所以螺杆的设计影响非常大,口径大小影响产出量,压缩比大小影响压力值也影响产出量及成品效果,这也包括多种材料 (色母、添加剂及改质剂) 的混炼效果。原料流动主要靠加温器,但原料翻动磨擦也会产生磨擦热能促使流动性加快,所以螺杆压缩比小带动流动小,转速必须加大所造成磨擦热能必较压缩比大的螺杆多。所以常说塑料加工无师傅,用心了解机器性能的人就是师傅。原料受热不只是加温器而已,必须连摩擦热及窒留时间都并算在内。所以这是实务问题,经验有助于生产问题解决及效率。螺杆如果需要混炼效果特别好,有时会设计二段式不同螺杆或双轴螺杆并分设各段不同形式螺杆以达各式混炼效果。
3.模具或模头
 塑料重新定型依靠的是模具或模头,射出成型成品是立体的,模具也比较复杂更要考虑收缩率问题,其它皆为平面、条状、针状连续式产品模头,若为特殊形状则归为异型,需要注意立即冷却定型问题。塑料机器的设计大部份皆像注射针筒,螺杆带动的挤压力量都会在小小出口造成巨大压力,提高生产效率。当模头设计为平面时如何让原料平均分布整个面上,衣架模头的设计就十分重要,讲究的压出机会增加鱼鳃式帮浦稳定原料供应量。
4.冷却

 射出模具除了浇道浇口灌注原料外,也有冷却水道冷却原料设计。压出成型则靠滚轮内冷却水道来达成冷却效果,除外也有风刀,冷却水直接淋在吹袋上,以及中空吹气等冷却方式。
5.延伸
 成品再加工延伸会增强效果,例如打包带靠前后滚轮带动速率不一即造成延伸效果,成品配向延伸部份抗张拉力加强不易撕断,但横向就极容易撕开。分子量分布也会影响高速生产时的延伸效果,所有压出成品包括纤维都有不等的延伸,真空及压空成型也可视为延伸的另一种形式。
6.收缩
 任何原料都有收缩率的问题,收缩原因来自热胀冷缩与结晶形成时产生内应力所造成。一般而言热胀冷缩较易克服,可在加工上以延长冷却时间,持续保压即可做好,结晶原料较非结晶往往有更大的收缩差异,以PP而言约在千分之十六,但ABS仅千分之四左右,差异很大这部份要在模具上克服,或者往往添加减少收缩率的添加剂克服,压出平板也常添加LDPE去改善颈缩的问题。
 以塑料为基本成分,通过物理或化学方法填充大量气泡,即可得到泡沫塑料。与纯塑料相比,它具有密度小、比强度高、能量吸收能力强、隔音隔热性能好等一系列特点,已在交通运输、军工、航空航天、日用品等领域获得了广泛应用,如制作各种座垫、衬垫、床垫、梳芯、保温隔热材料、包装材料、防撞防震材料、装饰材料及建筑材料等。随着人们对泡沫塑料认识的进一步加深,新的品种将不断地被开发出来,其应用范围将进一步得到拓展。
 近年来,泡沫塑料的发展很快,在美国、日本、欧洲等国家和地区,无论是产量还是品种都在迅速增加。已实现工业化生产的泡沫塑料有聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PUR)、ABS、酚醛、脲醛、环氧树脂、聚碳酸酯(PC)等。聚丙烯(PP)性能较好,价格低廉,通过物理或化学发泡可以制得PP泡沫塑料,自1982年JSP公司首先开发成功PP泡沫塑料以来,目前在世界范围内已有JSP、BASF、GEFINEX等公司的多家工厂都在生产PP泡沫塑料,年销售量已达到数十万吨。
 1 聚丙烯泡沫塑料的成型
 根据泡沫塑料发泡成型中发泡动力的来源,一般可分为机械发泡、物理发泡、化学发泡三种类型。机械发泡是借助于机械的强力搅拌,使气体均匀地混入树脂中形成气泡。物理发泡则是借助于发泡剂在树脂中物理状态的改变,形成大量气泡。化学发泡是依靠发泡剂发生化学变化时产生气体使树脂发泡。PP发泡大多采用化学发泡,使用的发泡剂有偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸二异丙酯等;亦可使用氮气作物理发泡剂进行物理发泡。
 泡沫塑料的发泡过程一般可以分为二个阶段:首先是在塑料熔体或液体中形成大量均匀、细密的气泡核,然后再膨胀成为所要求的泡体结构,最后固化定型将泡体结构固定下来,得到泡沫塑料。
 PP泡沫塑料常用的成型方法有挤出、注塑及模压成型等。
 挤出成型是泡沫塑料成型加工的主要方法之一,一般的异型材、板材、管材、膜片、电缆绝缘层等发泡制品都采用挤出成型。挤出成型过程中可以采用物理发泡或化学发泡两种发泡方法。物理发泡主要采用一些碳氟化合物及其混合物,以及其它的低沸点液体,另外,直接注入气体的物理发泡法也在PP泡沫塑料的挤出成型过程中得到应用。影响挤出成型发泡的工艺参数主要包括:挤出压力、挤出温度、物料在挤出机中的滞留时间、口模轴向压力等。一般来说,随着挤出压力的增加,泡孔尺寸减小,泡孔数量增加;高质量的发泡体只是在较窄的温度范围内才可能获得。熔体温度越高,聚合物熔体强度越低,泡内的发泡压力就可能超过泡沫表面张力从而使泡体破裂。必须根据特定的聚合物体系进行优化,确定一个适宜的发泡温度。延长物料在挤出机内的滞留时间,会使气泡的数目增加。
  注射发泡成型法属于一次成型法,可简化泡沫塑料制品的制造工序,其特点是产量高、质量好,特别适用于形状比较复杂、尺寸精度要求较高的制品。影响注射成型泡沫塑料制品质量的主要有材料配方、成型设备及工艺条件三个因素。在材料配方和成型设备确定后,决定制品性能的主要因素是工艺条件。压力、温度和时间是最重要的工艺条件。聚合物熔体中所溶解的气体能否游离出来形成气泡,熔体中已形成的气泡能否稳定,这两点与熔体压力密切相关,因为熔体的压力直接影响气体在熔体中的溶解度。当熔体所受外界压力增加,气体在熔体中溶解度增加,熔体中过饱和气体量减少,气泡的半径减小。压力的改变对熔体中气泡的增长或塌陷的影响非常敏感,通过控制压力来调节发泡过程是非常有效的。聚合物的物理状态是温度的函数,确定适宜的温度,对发泡成型非常重要,与温度相关的主要工艺参数为料筒温度、模具温度。-般来说,提高熔体的出口温度有利于气泡的增长,但如果熔体温度过高,不仅会导致聚合物降解,还会引起熔体粘度下降。总的来说,熔体温度高,气泡直径增大,气泡数量减少。制品的发泡倍数一般随模温的降低而下降,提高模温可以改善熔体在模具中的流动条件,还可以改善制品的表面质量,提高制品的发泡倍数。但是冷却定型的时间将延长,不利于提高劳动生产效率。注射速率对发泡制品的泡孔均匀性、发泡倍数及表面质量都有较大的影响。聚合物熔体高速充模,可以获得大小均匀的泡孔,提高注射速率可以明显增大制品的发泡倍数。
  PP泡沫塑料还可以通过模压成型工艺成型制品,泡沫塑料的模压成型工艺可分为一步法和二步法。一步法的发泡过程是一次性完成的,物料经配料混合后,模压成型坯,然后加热加压发泡制得泡沫塑料制品。二步法的基本程序与一步法相似,一次发泡后,一部分发泡剂分解使物料部分发泡,随之冷却,趁热在常压下进行第二次发泡。由于二步法发泡时物料的膨胀速率大大降低,发泡倍数可以加大。具体的模压成型方法有多种,可视原材料的形成、制品的情况而定。比较典型的一种方法是PP发泡粒子的模压熔结成型,先将闭孔的发泡PP加入模具中,压入气体,然后通入水蒸?气,使粒子熔融,形成制品。
 BASP、公司的Neopolen P系列PP泡沫塑料典型的成型工艺包括五个步骤:
  (1)充模  将多孔的泡沫PP粒子输入模腔中,通过加压使多孔粒子压缩。
  (2)成型  模腔中的泡沫PP粒子经水蒸气加热,胀大并熔融。根据泡沫PP粒子的品种来选择水蒸气的入口压力,一般控制在0.25-0.42MPa范围内。
  (3)冷却定型  为了保证制品脱模后不至于胀大或裂开,应冷却至适当的温度方能开模,脱模时间取决于PP泡沫塑料的密度及制品的壁厚。
  (4)脱模  制品通过机械方法或压缩空气脱模。
  (5)后处理  制品在80℃的环境中放置6h以上,进行热处理并除去所吸水分。
2 聚丙烯泡沫塑料的性能
  BASF公司的Neopolen P系列泡沫塑料的粒子呈球状,以非交联闭孔为主要结构。Neopolen P的制品质量轻,吸收冲击载荷的能力强,发生形变后回复率高,抗变形能力及变形后的回复与方向无关,吸水率低,耐腐蚀性好,耐热及隔热性强。
  Neopolen P系列产品一般以粒子的形式供货,其密度为20-85kg/m3,不含氟利昂等有害发泡剂,可用于接触食物的场合,在一定的程度内可重复使用,干净的回收料可再次用于注塑或挤出。
  JSP公司的PP泡沫塑料也不含氟利昂等有害发泡剂,可回收,质量轻,吸收冲击能量的能力优异,隔热、阻燃性和尺寸稳定性好,耐腐蚀性强。

  GEFINEX化工有限公司的VESTOCELL系列PP泡沫塑料也不含氟利昂发泡剂,容易成型,在较宽的温度范围内均具有优良的冲击性能和良好的巫椿指茨芰Γ???实停?羧燃澳屠匣?阅芎茫?湍バ约澳透?葱杂帕迹?牧峡梢曰厥铡?BR>    3  聚丙烯泡沫塑料的应用
  PP泡沫塑料在汽车制造业中可用作保险杆芯、侧护板、门内板吸能保护垫、缓冲垫、头梳、遮阳板、工具箱等。作为包装材料可用于易碎物品和需防震的精密仪器的包装,使其在颠簸的运输过程中免遭损伤及破坏。作为安全防护材料可用作各种安全头盔。另外,还可作为保温、隔音效果好的建筑材料应用于建筑行业。
  据不完全统计,美国1999年PP泡沫塑料的消耗量为3.5万t,欧洲为1.7万t,日本为1万t,亚洲其它国家为0.7万t。JSP公司在世界各地建有多家生产PP泡沫塑料产品的工厂,其PP泡沫塑料产品在世界范围内占有很大的市场份额,在美国占有70%的市场,在欧洲占有40%的市场,在日本占有60%的市场,在亚洲其它国家占有50%的市场。美国将JSP公司的PP泡沫塑料主要用来制造汽车零部件,1996年已有63种(其中通用29种、克莱斯勒13种、福特8种)PP泡沫塑料的汽车零件进入汽车零部件市场。欧洲将JSP公司60%的PP泡沫塑料用于汽车零部件的制造,其余40%主要用于包装行业。1996年采用PP泡沫塑料制造的汽车零部件有25种,其中奔驰3种、大众5种、欧宝6种。日本使用JSP公司的PP泡沫塑料制造的汽车零部件达57种,其中尼桑17种、丰田15种、本田16种。亚洲其它国家将JSP公司70%的PP泡沫塑料用于汽车零部件的制造,30%左右用于包装制品。
 


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