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PVC結(jié)皮發(fā)泡板破泡典型原因分析與應(yīng)對丨嘉瑞模具

發(fā)泡塑料板材截面產(chǎn)生破泡或穿泡從理論上講主要有兩方面的因素:

一是因熔體本身局部強(qiáng)度過低,破泡是由外向里形成的;

二是因熔體周邊壓力偏小,局部泡孔發(fā)生膨脹,強(qiáng)度減弱,破泡是由里向外形成的。

在生產(chǎn)實踐中,兩種作用沒有明顯區(qū)別,有可能同時存在,大部分破孔都是局部泡孔不均勻膨脹后,熔體強(qiáng)度降低所致。熔體本身強(qiáng)度過低與熔體周邊壓力偏小的因素很多,概括起來,主要有以下幾個方面。

一、分子量或聚合度過低

據(jù)有關(guān)資料介紹:PVC樹脂一般根據(jù)其聚合方法可分為乳液法PVC和懸浮法PVC及本體PVC三種。

生產(chǎn)硬質(zhì)PVC發(fā)泡產(chǎn)品時,如采用乳液法PVC樹脂可得到泡孔均勻,表面光滑的制品,但制品的尺寸穩(wěn)定性難以控制;

且乳液法PVC樹脂生產(chǎn)的成本較高;

若采用懸浮法PVC樹脂,產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和泡孔均勻度稍差。

綜合工藝、價格及性能等方面,宜將兩者按一定比例混用,比例可以為80/20-20/80之間。板材成型橫截面積較寬,從擠出機(jī)頭進(jìn)入口模要分布到一個相當(dāng)于1.3米左右的寬度,要得到充分發(fā)泡的低密度塑料制品,采用的樹脂粘度不宜過高,為了有利于氣泡的分散與膨脹,板材整個橫截面壓力協(xié)調(diào)一致,對熔體流動性要求高。若PVC樹脂粘度過高,熔體流動性差,板面平整度難以保證,泡孔不易擴(kuò)張,導(dǎo)致發(fā)泡倍率低;反之,若PVC樹脂粘度過低,又會致使熔體強(qiáng)度低,容易引發(fā)破泡。

生產(chǎn)實踐證明:生產(chǎn)結(jié)皮發(fā)泡塑料板材宜選用SC-7性樹脂,盡量不要選用SC-8型樹脂,或采用SC-8型樹脂與SC-5型或SC-6型樹脂混用。

二、熔體熱穩(wěn)定性差,擠出溫度設(shè)定或控制不當(dāng)

熔體良好的塑化是發(fā)泡塑料板材制品的前提條件。如果熱穩(wěn)定劑存在問題,擠出溫度過高,容易發(fā)生熔體局部降解且會因熔體強(qiáng)度降低,氣泡過大而被撕裂;擠出溫度過低、熔體欠塑化、強(qiáng)度很低,同樣會出現(xiàn)破泡。發(fā)泡塑料板材生產(chǎn)時,一定要定期對穩(wěn)定劑進(jìn)行180~200度的穩(wěn)定性能檢驗,不符合穩(wěn)定性能要求的原料不得使用或經(jīng)調(diào)整劑量,檢驗合格后再用。

除保證熔體在擠出過程中不發(fā)生降解外,穩(wěn)定劑還有一個重要的職能,即調(diào)節(jié)發(fā)泡劑分解溫度。如果穩(wěn)定劑加量過多或過少致使發(fā)泡劑分解溫度過低或過高,都不利于發(fā)泡。穩(wěn)定劑應(yīng)根據(jù)采用樹脂的牌號進(jìn)行調(diào)整,比如采用8型樹脂,塑化溫度較低,穩(wěn)定劑應(yīng)適當(dāng)增加,以便物料塑化溫度與發(fā)泡劑分解溫度相吻合。但若穩(wěn)定劑添加過多或熔體溫度過高,又會致使發(fā)泡劑在擠出機(jī)內(nèi)提前分解,致使發(fā)泡氣體從加料孔與真空孔逸出,若穩(wěn)定劑添加過少或操作溫度過低,又會使發(fā)泡不完全。

擠出操作時,除保證熔體良好塑化外,擠出機(jī)內(nèi)的熔體溫度一定要低于發(fā)泡劑分解溫度,防止發(fā)泡劑在機(jī)內(nèi)過早分解;出口模的熔體溫度一定要達(dá)到發(fā)泡劑的分解溫度區(qū)域,以利于充分發(fā)泡。擠出溫度的設(shè)定和控制,還應(yīng)根據(jù)真空孔物料和開機(jī)時熔體成型形態(tài),及時進(jìn)行對應(yīng)調(diào)整。確保物料在通過排氣孔時基本呈橘皮狀態(tài),螺桿底部不應(yīng)有粉料流動;熔體從口模擠出時表面應(yīng)光滑,有一定的彈性,不得一出口模就下垂或截面結(jié)晶粗糙。

三、發(fā)泡劑添加不當(dāng)

發(fā)泡塑料板材生產(chǎn)一般采用發(fā)熱型、吸熱型或吸熱、放熱復(fù)合平衡型三種不同發(fā)泡劑。偶氮二甲酸銨,亦稱AC,屬于偶氮基化活化物。AC發(fā)泡劑分解溫度高,達(dá)232℃,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出PVC加工溫度,使用時需降低分解溫度。

放熱型發(fā)泡劑發(fā)泡率高,約190-260ml/g,分解速度快、放熱極大,但發(fā)泡時間短,突發(fā)性也強(qiáng)。因此當(dāng)AC發(fā)泡劑用量過多時,發(fā)氣量過大,會使氣泡內(nèi)壓力增長快,泡孔尺寸生長過大,急劇釋放氣體,使泡孔結(jié)構(gòu)破壞,泡孔大小分布不均,乃至形成開孔結(jié)構(gòu),會在局部產(chǎn)生較大的氣泡和空穴。

生產(chǎn)發(fā)泡塑料制品時,放熱型發(fā)泡劑AC不得單獨(dú)使用,應(yīng)和吸熱型發(fā)泡劑配合使用或采用發(fā)熱與放熱平衡復(fù)合型化學(xué)發(fā)泡劑。無機(jī)發(fā)泡劑-碳酸氫鈉(NaHCO3)屬吸熱型發(fā)泡劑,雖發(fā)泡率較低,但發(fā)泡時間長,和AC型發(fā)泡劑混用,可以起到互補(bǔ)和平衡的作用。放熱型發(fā)泡劑提高了吸熱型發(fā)泡劑的發(fā)氣能力,吸熱型發(fā)泡劑又使前者冷卻、穩(wěn)定其分解和均衡釋放氣體,抑制厚板內(nèi)部過熱降解,減少殘留物析出,有增白作用。

在不影響發(fā)泡率前提下,可適當(dāng)多添加吸熱型發(fā)泡劑,取代部分放熱型發(fā)泡劑,以抑制多添加放熱型發(fā)泡劑引發(fā)的破泡。1232或BLA-616發(fā)泡劑屬放熱與吸熱平衡型發(fā)泡劑,分解無誘導(dǎo)期,分解速率快,10分鐘左右即可達(dá)到最大發(fā)氣量,放氣緩、無突發(fā),最大發(fā)氣量達(dá)156mL。其分解溫度介于PVC加工溫度范圍內(nèi),可用于尺寸較厚,形狀復(fù)雜的制品動態(tài)成型過程,以利消除破泡,保證發(fā)泡性能的穩(wěn)定。

四、加工調(diào)節(jié)劑質(zhì)量差或劑量不足

物料在發(fā)泡過程中,發(fā)泡劑分解的氣體在熔體中形成氣泡。這些氣泡中存在著體積小的泡孔向體積大的泡孔擴(kuò)展的趨勢。氣泡的大小和多少不但與發(fā)泡劑的添加量有關(guān),還與聚合物熔體強(qiáng)度有關(guān)。強(qiáng)度太低,氣體擴(kuò)散到熔體表面后容易逸出,小氣泡相互合并形成大氣泡。而發(fā)泡調(diào)節(jié)劑的長分子鏈纏繞粘附在PVC的分子鏈上,形成一定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。一方面促進(jìn)物料塑化,另一方面提高PVC熔體強(qiáng)度,使發(fā)泡過程中泡孔壁能夠承受泡孔內(nèi)氣體的壓力,不致因為強(qiáng)度不足而破裂。發(fā)泡調(diào)節(jié)劑可以使產(chǎn)品泡孔小而多,泡孔結(jié)構(gòu)更均勻、合理,大大降低發(fā)泡體的密度。發(fā)泡調(diào)節(jié)劑質(zhì)量差或加量不足會導(dǎo)致發(fā)泡體強(qiáng)度低,出現(xiàn)破泡或串泡。

應(yīng)該指出的是不同廠家生產(chǎn)發(fā)泡調(diào)節(jié)劑分子量、粘度有很大不同,當(dāng)發(fā)泡制品出現(xiàn)破泡或串泡,采用其他方法處理無效時,另行更換發(fā)泡調(diào)節(jié)劑或適當(dāng)增加劑量,往往會產(chǎn)生明顯效果。但增加或更換分子量更大的發(fā)泡調(diào)節(jié)劑,會因粘度過大,使得熔體中的氣泡無法擴(kuò)展,而使產(chǎn)品密度提高。并會因熔體粘度過大,流動性變差,導(dǎo)致口模出料不均,影響板面平整,甚至生產(chǎn)時間不長,發(fā)生口模糊料故障,尤其是生產(chǎn)10mm厚以下板材時更易發(fā)生。

生產(chǎn)不同厚度板材時,加工調(diào)節(jié)劑劑量也應(yīng)視情況有所不同,同一配方,薄板沒有泡孔,厚板出現(xiàn)泡孔時,可適當(dāng)多添加0.3-0.5份加工調(diào)節(jié)劑,僅以消除破泡為基準(zhǔn),微量添加,切忌不計后果,盲目多加,以免增加制品密度,影響有效生產(chǎn)時間。

五、碳酸鈣加量過多、粒度過大、活性不好

CaCO3加量太多時,雖然能形成更多氣泡核,但如果碳酸鈣加量過多或顆粒過大,活性不好,形成團(tuán)聚,在樹脂中分散或與樹脂截面結(jié)合不好,導(dǎo)致熔體強(qiáng)度降低,熔體中氣泡擴(kuò)展時容易產(chǎn)生破泡。

發(fā)泡塑料板材生產(chǎn)一定要嚴(yán)格控制碳酸鈣劑量、粒度與活性。當(dāng)碳酸鈣加量過大時,發(fā)泡調(diào)節(jié)劑也應(yīng)相應(yīng)增加。

六、模具使用不當(dāng)

結(jié)皮發(fā)泡塑料板材生產(chǎn),根據(jù)制品厚度不同,配置的口模平直段長度和壓縮比也有所不同。厚板口模因發(fā)泡層較厚,有彈性變形空間,一般設(shè)計的口模平直段較長,壓縮比較大,以便提高熔壓和發(fā)泡倍率;薄板口模因發(fā)泡層較薄,彈性空間小,剛性較大,一般設(shè)計的口模平直段較短,壓縮比較小,以防止因熔壓過大。

如果使用不當(dāng),生產(chǎn)薄板,誤用厚板口模,則因出口模料流動阻力增大,出料不均,造成表面不平整、熔體強(qiáng)度降低,甚至板材被拉斷,生產(chǎn)周期減短;生產(chǎn)厚板,誤用薄板口模,則會因出口模熔壓偏小,使泡孔增大而引發(fā)破泡。

不同厚度結(jié)皮發(fā)泡塑料板材生產(chǎn)前,一定要正確選用口模。

七、板材截面發(fā)泡或出料不均勻,局部缺料

板材截面發(fā)泡或出料不均,局部缺料影響因素較多,貫穿于混料與擠出全過程。例如配方組分不合理,外滑太少,擠出機(jī)5區(qū)溫度易超溫,從而致使合流芯溫度高,板材中間出現(xiàn)大泡、串泡,發(fā)黃,板材表面粗糙等缺陷;單鍋混料量過多,混料溫度太低、混料時間過短,內(nèi)滑添加過少,易致使混合料組分分散不均。

流動性差及擠出生產(chǎn)過程中口模溫度或螺栓調(diào)節(jié)不當(dāng),都會導(dǎo)致熔體從口模擠出時,出料不均勻,局部缺料,引發(fā)發(fā)泡熔體從薄弱環(huán)節(jié)膨脹而破泡。因此在混料和擠出生產(chǎn)過程中一定要執(zhí)行配方和工藝操作規(guī)程,并對破泡進(jìn)行對應(yīng)分析,分別采用不同方法處理。如果破泡一直固定在同一位置,說明該部位熔體壓力過低,采用口模螺栓或溫度進(jìn)行對應(yīng)調(diào)整,即可解決。

除以上對應(yīng)措施外,調(diào)整各段定型模板間隙差也對消除泡孔有一定作用。

如果第一塊定型板與第二塊定型板間隙差過大,會因沒有經(jīng)過充分冷卻熔體在定型模板壓力下被擠壓的更緊密,致使密度增加并會產(chǎn)生破泡;

如果第三塊模板與第四塊模板間隙差過大,因經(jīng)過充分冷卻熔體,模板間已沒有壓縮變形余地,導(dǎo)致第四塊模板難以到位,板材厚度增加。而適當(dāng)增加第二塊與第三塊模板間隙差,一方面可以有效防止發(fā)泡熔體在沒有冷卻前發(fā)生破泡,另一方面第三塊模板在一定溫度下,也可以壓到位,防止板材厚度加大。

其次,生產(chǎn)厚板時,適當(dāng)降低螺桿溫度、口模油溫、第一塊定型裝置冷卻水溫等,也對消除破泡有相應(yīng)效果。


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