润滑剂对 U -P V C 管生产过程的影响


来源:微信公众号 发布时间:2018-10-22 14:35:00 浏览量:

       PVC管材广泛地用于农业灌溉、城市污水排放等领域。而U—PVC管材的配方则决定了产品的性能和加工工艺。PVC配方设计主要是热稳定剂的设计,这对于软制品来讲确实如此。制品的软硬度可以通过调整增塑剂的用量来达到,所用的外润滑剂很少,只要加入少量的硬脂酸或石蜡即可。若用固体金属皂时甚至可以不加外润滑剂。但对于硬质PVC配方设计而言,配方设计的难点及主要内容是内外润滑剂的比例及加入总量的设计。润滑剂加入量不能少,多了也不行,而内、外润滑剂比例更重要,尽管总量够,但其比例失调,也不能连续的生产出合格的产品。所以在配方设计和生产工艺控制方面影响最大的就是润滑剂的选择和用量。

1、润滑剂特性

   润滑剂的定义是为了改善塑料在成型加工时的流动性和脱模性从而提高制品性能的一种添加剂。一个优良的润滑剂应满足以下要求:分散性能好,与树脂有适当的相容性,热稳定性良好,不引起颜色漂移,不影响制品性能,无毒、价廉。润滑剂按作用机能分类,可分为内润滑和外润滑,但内、外润滑剂之间并没有严格的界限,都是相对而言,往往一种润滑剂.

   同时具有这两种作用。内润滑剂与树脂间有一定的相容性,它能够减少树脂分子链间的内聚力,降低熔融黏度减弱高分子间的内摩擦,延长加工时间,改善流动性及提高透明性的作用。外润滑剂与树脂的相容性差,它附着于熔融树脂表面、加工机械表面、模具表面,形成润滑分子层,从而降低树脂与加工设备之间的摩擦。因此分子碳链长的润滑剂,能使两个摩擦面间的距离更远些,具有更大的润滑效果。

2、润滑剂在混料过程中的影响

    润滑剂因为用量不大,所以对混料时的电流、混料时间影响不是很大,在PVC硬管配方中,PVC树脂、碳酸钙、稳定剂不变的情况下,增加或者减少润滑剂,混料电流、混料时间几乎没有变化。对混料电流和混料时间影响最大的是填充剂,特别是CaCO,,如图1。从图1可以看出随着CaCO的增加混料电流逐渐下降,主要原因是CaCO的流动比较好,特别是在高温时流动性能更好,所以在混料过程中由于CaCO的加入而降低了PVC颗粒之间、PVC颗粒与机械表面的摩擦,从而使得总摩擦力减少,CaCO加入的越多,这种效果越明显。

3润滑体系对生产加工制品影响

   润滑剂的加人对混料的影响不大,但是在挤出工艺控制方面润滑剂起着非常重要的作用。因为挤出机的基本原理是将树脂在9I部温度加热和旋转的螺杆对物料的剪切摩擦的共同作用下,使树脂成为熔融状态,然后再通过模具成型,在生产PVC硬管时所需的热量来自两部分:一是外部加热;二是物料与物料之间、物料与螺杆和料筒之间的剪切摩擦。而且主要的是物料与物料之间、物料与螺杆和料筒之间的剪切摩擦,润滑剂的作用就是调节物料分子之间的作用力和物料与机械表面的摩擦力,所以润滑剂对产品质量,生产过程中的工艺温度的控制起着重要的作用。   

   内润滑剂可以促进塑化并能降低塑化扭矩,而外润滑剂能延迟塑化并能防止树脂熔体黏附在加工设备的金属表面。所以通过调整内外润滑剂的比例来调控树脂混合物的塑化时间,使它能满足特定的加工设备及工艺所要求的塑化速率。如果加工设备的剪切力过大,生产摩擦热过多,在加工较容易分解的树脂时,就必须降低加工温度,以便避免树脂内部过热而造成分解。但是树脂是热的不良导体,单靠降低加热温度的作用很有限,而最可靠的方法是降低树脂黏度来从根本上减少摩擦热的生成,而适当的按比例增加内外润滑剂的用量即能降低树脂熔体的黏度,也使润滑体系能保证特定的加工设备及工艺要求,能连续生产出合格的塑料制品。反之,加工设备剪切力较小,则适当的减少内外润滑剂的用量,也可满足特定设备的要求。在生产过程中只有内、外润滑剂的使用量合适,才能经济地、连续地生产出高质量的产品,如果内、外润滑剂使用失去平衡,即使其他条件均达到工艺要求,也不能正常生产,必然造成内在质量及外观的下降。如果内润滑作用过剩,外润滑不足,则造成过早塑化,不仅使能耗增加,并黏附加工设备表面,局部过热及热降解,使产品质量下降,废品上升,停机率也跟着上升。内润滑作用不足,外润滑作用过剩,则使制品变脆,力学性能及二次加工性能下降。内、外润滑作用均不足则熔体黏度及黏附性均增加,更易造成局部分解,而严重影响产品质量及增大停机率。内、外润滑作用均过量,不仅浪费了润滑剂并且造成与外润滑作用过量相同的后果,力学性能下降。

4润滑剂在实际生产中的调整

  在我们的实验过程中,内外润滑平衡的问题也很明显,在实验初期,我们在配方当中只加了45份的稳定剂和02份的炭黑,因为稳定剂属于复合稳定剂,其中已经配制好了润滑体系,而且在CaCO36份时,我们就使用45份的稳定剂和02份的炭黑,管材质量、外观等各项指标都合格,所以在CaCO3增加到8份时,我们仍然借用6份时的配比,在实验过程中就出现了塑化段温度无法控制的现象。在多次实验中塑化段的温度比设定值高10℃左右,居高不下,管材的力学性能指标也不合格。主要原因就是因为润滑体系不适合。因为在CaCO3,为6份时虽然配方使用良好,但当轻钙增加到8份时,物料与螺杆和料筒的摩擦比轻钙在6份时大的多,造成了物料在螺杆的塑化段剪切摩擦力过大,产生的摩擦热过高,使物料过度塑化影响了产品质量。并且在没有调整润滑体系时由于螺杆塑化段温度居高不下经常出现糊料的现象,给我们的实验带来了很大的困难。我们通过对上述实验现象的分析,判断为外润滑不足造成,所以在主体配方不变的情况下,我们在配方中增加了石蜡和CPE,用调整后的配方再进行实验时没有出现塑化段温度失控现象,最后通过工艺温度的调整,管材的各项性能都合格,调整后配比为PVC100;轻质碳酸钙:8;稳定剂:45CPE5;硬脂酸:25;石蜡:35

5结束语

   通过上述大量的理论分析和实验现象的总结,我们可以明白PVC硬管配方设计的关键在于配方中润滑体系的调整。现在很多生产厂家为了降低生产成本,在配方中加入了大量的轻钙。由于轻钙的加入增加了物料与螺杆和料筒的剪切摩擦,这时润滑体系更显得重要,只有内外润滑剂的种类和份量使用合适,才能有效的控制剪切摩擦热,生产出合格的产品。






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