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別錯(cuò)過(guò)！常用塑料工藝大全，80%的人都不知道的干貨~
常用塑料的簡(jiǎn)易燃燒鑒別方法
對(duì)于普通的塑料品種利用燃燒方法即可比較準(zhǔn)確鑒別。燃燒時(shí)的火焰顏色、氣味以及離火后的狀態(tài)等可以作為鑒別的根據(jù)。
下表為一些常用塑料的燃燒特征。
對(duì)于有些改性品種，其燃燒特征已經(jīng)改變，須在實(shí)踐中反復(fù)驗(yàn)證確定。
塑料造粒之7種常見(jiàn)切粒問(wèn)題及解決方案
之前，給大家介紹過(guò)擠出造粒過(guò)程中常見(jiàn)的五大問(wèn)題及對(duì)策。今天，小編將以線料切粒與水下切粒兩種工藝為出發(fā)點(diǎn)，再為您分析常見(jiàn)的7種切粒問(wèn)題及相應(yīng)的解決方案，并為您的切粒生產(chǎn)線能持續(xù)大量生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品提供一些建議。
01
連粒問(wèn)題
連粒是指一系列粒子彼此相連的情形，即在某些情況下，粒子之間通過(guò)薄膜端面對(duì)端面或者以切向的方式連接在一起。在加工過(guò)程中，幾個(gè)工藝問(wèn)題可能獨(dú)自或共同導(dǎo)致此種現(xiàn)象的發(fā)生。
加工水太熱就是造成連粒的一個(gè)原因，在此情況下，應(yīng)該降低水溫以給予粒子表面足夠的淬冷。
水流速度過(guò)低也是引起連粒的一個(gè)原因，它會(huì)導(dǎo)致粒子切粒室速度減慢，進(jìn)而出現(xiàn)粒子團(tuán)聚。
如果模頭的孔眼距離過(guò)近，在加工過(guò)程中出口膨脹將會(huì)造成粒子觸碰，其解決方法就是采用大間距、孔數(shù)少的模頭替換現(xiàn)有模頭。
02
拖尾問(wèn)題
所謂拖尾，就是粒子邊緣有些突出，切割邊緣就像曲棍球桿的形狀，它看起來(lái)像一個(gè)位于切口底部的污染物或者撕扯物。
其產(chǎn)生的原因是，切割裝置在此處沒(méi)能進(jìn)行干脆利落的切割。一般情況下，從線料切粒機(jī)出來(lái)的正確切割粒子應(yīng)該是一個(gè)直角圓柱體，從水下切粒機(jī)出來(lái)的正確切粒應(yīng)該是一個(gè)近乎完美的球形。
通常，不容易出現(xiàn)料末的材料也會(huì)因?yàn)橥衔捕a(chǎn)生料末。假定所有的加工參數(shù)都經(jīng)過(guò)了檢查，拖尾一般可能被診斷為切割問(wèn)題。
對(duì)于線料切粒生產(chǎn)線而言，其解決方法是更換滾刀與底刀以提供嶄新且鋒利的切刃；或按照制造商手冊(cè)規(guī)定的數(shù)值重新確定設(shè)備間距。
對(duì)于水下切粒線而言，需要檢查模板與刀刃，以確保沒(méi)有刻痕，因?yàn)榭毯酆蜏喜鄢３Ｒ鹜衔病?/span>
03
料末問(wèn)題
對(duì)于許多結(jié)晶性材料而言，如通用聚苯乙烯，料末似乎是一種常見(jiàn)且特有的危害。它們之所以成為加工商需要面對(duì)的問(wèn)題，是因?yàn)樗鼈儠?huì)改變材料的體積密度，在擠出機(jī)機(jī)筒中降解或燒焦，為輸送過(guò)程帶來(lái)麻煩。樹(shù)脂生產(chǎn)商的主要目標(biāo)是生產(chǎn)均一的粒形，即具有既定的長(zhǎng)度和直徑，沒(méi)有來(lái)自料末或外來(lái)物質(zhì)的污染。
針對(duì)此問(wèn)題，可通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)備并控制一些重要的工藝參數(shù)，達(dá)到減輕料末的目的。當(dāng)進(jìn)入切刀時(shí)，線料生產(chǎn)線的溫度應(yīng)盡可能接近材料的維卡軟化點(diǎn)，以確保線料盡可能受到熱切，從而避免破裂。
針對(duì)特定的聚合物，選擇帶有適當(dāng)切粒角度的滾刀，在減少料末方面發(fā)揮著重要作用。對(duì)于未填充聚合物，應(yīng)盡量使用司太立合金鋼或工具鋼滾刀，并使?jié)L刀和底刀刀口保持鋒利，以避免弄碎聚合物。對(duì)于切粒之后的后續(xù)設(shè)備，無(wú)論加壓還是真空設(shè)備，都要避免裹入空氣。
對(duì)于水下切粒線，要確保在加工過(guò)程中保持足夠的頂住模面的刀壓，并適當(dāng)調(diào)節(jié)切粒后的停留時(shí)間，以確保粒子進(jìn)入干燥機(jī)時(shí)是熱的。
04
底刀破裂問(wèn)題
切粒設(shè)備的底刀是一種堅(jiān)硬的碳化鋼片，在其適當(dāng)位置上焊有因瓦合金，能使它通過(guò)螺紋安裝到支架上。通常，底刀的刀刃轉(zhuǎn)動(dòng)后就會(huì)出現(xiàn)底刀破裂的現(xiàn)象，對(duì)此，可采取適當(dāng)措施來(lái)避免這種問(wèn)題，在此過(guò)程中需要仔細(xì)遵照制造商設(shè)備手冊(cè)上推薦的辦法進(jìn)行。
在此，需要特別強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是，有螺紋的因瓦合金芯棒是通過(guò)銀焊固定到位的，它有一個(gè)剪切限制，容易在安裝時(shí)被過(guò)大的轉(zhuǎn)矩破壞。另外，在旋轉(zhuǎn)或安裝中，破裂的底刀易發(fā)生移位，并會(huì)在切粒機(jī)中飛散，破壞滾刀的刀刃，提高維修費(fèi)用。
05
收縮空隙問(wèn)題
收縮空隙和空心粒料表明線料的回火不恰當(dāng)。收縮空隙輕微時(shí)可能只是粒子端面上的一個(gè)小坑，而嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生空心粒子，就像調(diào)酒棒一樣，這種現(xiàn)象出現(xiàn)的情況是，線料的芯部溫度接近熔融狀態(tài)，且線料被切粒后馬上收縮。而得到正確回火的線料，其界面的溫度梯度會(huì)保持恒定，且其被切割時(shí)對(duì)冷卻介質(zhì)（空氣或水）沒(méi)有響應(yīng)。
收縮空隙出現(xiàn)的具體原因是，當(dāng)加工水對(duì)特定的聚合物太冷時(shí)，線料的外表層冷凍住，產(chǎn)生了一個(gè)硬殼，而把熱量留在了線料芯部；另外，線料在空氣或水中沒(méi)有足夠的浸泡時(shí)間，導(dǎo)致線料芯部的熱量不能轉(zhuǎn)移到線料表面，從而無(wú)法進(jìn)行良好的截面冷卻。
水下切粒生產(chǎn)的粒子，由于熔體中存在被困的揮發(fā)物，也會(huì)出現(xiàn)收縮空隙，一種有效的預(yù)防措施是檢查擠出機(jī)上的真空孔。
06
線料漂移問(wèn)題
線料漂移是線料在喂入平臺(tái)上存在的向一邊集束的傾向狀態(tài)，它會(huì)引起料粒質(zhì)量變差、存在細(xì)長(zhǎng)條和加工紊亂等問(wèn)題。
如果切粒機(jī)切割平面沒(méi)有平行于擠出機(jī)擠條模板，那么線料將會(huì)出現(xiàn)向左邊或右邊擁擠的趨勢(shì)，最終導(dǎo)致線料漂移。
另外，造成線料漂移的其他原因還包括下喂入輥與刮刀的間隙不恒定、下喂入輥的直徑不一致等。
07
線料控制問(wèn)題
細(xì)長(zhǎng)條是切粒機(jī)生產(chǎn)出的一類非正常的產(chǎn)品，顧名思義，其長(zhǎng)度比常規(guī)粒子尺寸長(zhǎng)，長(zhǎng)出的尺寸通常在幾英寸范圍內(nèi)變動(dòng)。細(xì)長(zhǎng)條（也稱為斜角切割粒子）的出現(xiàn)表明線料喂入滾刀時(shí)的線料姿態(tài)控制不好，具體而言是由于線料在喂入滾刀時(shí)并非處于垂直角度，因此在切割時(shí)，線料末端將出現(xiàn)一個(gè)傾斜角度。
喂入輥（咬入點(diǎn)）和滾刀（切割點(diǎn)）之間的距離稱為壓進(jìn)距離，在這個(gè)跨度上沒(méi)有任何東西用以控制線料。切粒機(jī)不同于木板刨床，如果喂入輥安裝不正，或者工況差，那么塑料線料將不會(huì)以垂直于切割面的角度喂入到切割裝置中，如此一來(lái)，線料開(kāi)始彼此交叉，引起切割質(zhì)量的進(jìn)一步惡化，最終產(chǎn)生嚴(yán)重問(wèn)題。交叉的線料將迫使兩個(gè)喂入輥彼此分開(kāi)，使線料失去張力，進(jìn)而導(dǎo)致線料暫時(shí)垂落，使線料偏向喂入輥的兩邊。出現(xiàn)上述問(wèn)題的預(yù)警信號(hào)是，上喂入輥處于糟糕的工況，存在溝槽、裂紋或者變色（老化或熱導(dǎo)致的硬化）等現(xiàn)象。
其他線料控制方面的常見(jiàn)問(wèn)題還包括：下喂入輥磨損，這將引起牽引力的損失；不正確的線料淬火工藝，這將會(huì)導(dǎo)致線料象蛇一樣劇烈彎曲；還有磨損的線料模板，它將產(chǎn)生各種直徑不同的線料。不僅如此，制造商們還要警惕極端磨損的滾刀和頂住線料的底刀，因?yàn)榈椎敦?fù)責(zé)把線料推到切割點(diǎn)，防止切刀在超高轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，因?yàn)檫@種超高轉(zhuǎn)速會(huì)引起線料搖擺。
在水下切粒系統(tǒng)中，細(xì)長(zhǎng)條產(chǎn)生的主要原因是由于喂入速度與切刀速度不匹配，在此情況下，需要增加切刀速度來(lái)匹配喂入速度，或者減小喂入速度來(lái)匹配切刀速度。另外，在加工過(guò)程中還要確保切割刀頭上有足夠的刀片，以保證粒子具有正確的幾何形狀，并檢查是否有?？装l(fā)生聚合物料流的慢動(dòng)或阻塞。
PVC制品中增塑劑的遷移機(jī)理、影響因素及抑制方法
PVC制品中增塑劑的遷移擴(kuò)散會(huì)導(dǎo)致制品出現(xiàn)發(fā)黃、變硬、變脆等現(xiàn)象，影響制品使用性能。更為嚴(yán)重的是，用量最大的鄰苯二甲酸酯類(PAEs)增塑劑具有潛在的致癌風(fēng)險(xiǎn)，從PVC制品中遷出后存在危害人類健康、污染環(huán)境等問(wèn)題。因此，研究PVC制品中增塑劑遷移機(jī)理及抑制方法，對(duì)抑制遷移的發(fā)生及開(kāi)發(fā)非遷移性PVC制品具有重要的意義。
增塑劑遷移機(jī)理
增塑劑與PVC分子之間作用力為較弱的范德華力和氫鍵，在加工和使用時(shí)增塑劑容易向外界發(fā)生遷移擴(kuò)散。
增塑劑的遷移擴(kuò)散方式主要有四種：
①?gòu)腜VC制品表面揮發(fā)至大氣中；
②被PVC制品接觸的液相抽出；
③向PVC制品接觸的固體或半固體物質(zhì)中發(fā)生遷移擴(kuò)散；
④在壓力作用下由PVC制品中滲出。
增塑劑的遷移擴(kuò)散主要經(jīng)歷三個(gè)階段：增塑劑向內(nèi)表面擴(kuò)散，在內(nèi)表面形成“橫臥”狀態(tài)，擴(kuò)散離開(kāi)制品表面。
增塑劑的遷移擴(kuò)散可視為聚合物中小分子物質(zhì)的傳遞，是在聚合物鏈段間的空隙進(jìn)行遷移。聚合物分子鏈段通常包括線型、支鏈型及交聯(lián)型，而鏈段間又會(huì)產(chǎn)生排列和堆砌，因此，聚合物內(nèi)部空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，同時(shí)存在晶區(qū)與非晶區(qū)。非晶區(qū)多為無(wú)定形形式，鏈段間空隙多于晶區(qū)，因此，小分子在晶區(qū)的遷移擴(kuò)散速度低于非晶區(qū)。晶區(qū)、非晶區(qū)、分子鏈段形態(tài)會(huì)隨溫度等外界條件的變化而發(fā)生變化。
2
增塑劑遷移影響因素
影響增塑劑在PVC制品中遷移擴(kuò)散的因素主要有溫度、PVC制品特性、增塑劑分子特性、增塑劑含量、介質(zhì)等。
①溫度：溫度能夠顯著影響擴(kuò)散的發(fā)生，溫度越高，原子熱激活能越大，遷移越容易發(fā)生。
②PVC制品特性：主要體現(xiàn)在鏈段自由體積和鏈段運(yùn)動(dòng)特性。當(dāng)增塑劑分子移動(dòng)所需最小自由體積小于高分子鏈段自由體積時(shí)，增塑劑分子能夠擴(kuò)散通過(guò)該高分子鏈段。PVC中自由體積越大，增塑劑分子越容易發(fā)生遷移。PVC分子鏈段不飽和度越高，運(yùn)動(dòng)性越強(qiáng)，增塑劑越容易發(fā)生擴(kuò)散。
③增塑劑分子特性：增塑劑的相對(duì)分子質(zhì)量直接影響其遷移能力，相對(duì)分子質(zhì)量越大，在PVC制品中越難發(fā)生擴(kuò)散。當(dāng)增塑劑分子體積相同時(shí)，扁平或長(zhǎng)形分子的增塑劑要比球形分子的增塑劑易于發(fā)生擴(kuò)散。
④增塑劑含量：其它條件相同時(shí)，增塑劑含量越大，遷移越容易發(fā)生。
⑤介質(zhì)：一般來(lái)說(shuō)，增塑劑被油相溶劑抽出較易，被水相抽出較難。
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增塑劑遷移抑制方法
為了抑制增塑劑遷移擴(kuò)散過(guò)程的發(fā)生，抑制增塑劑遷移的方法有PVC表面處理、PVC接枝改性、與高分子增塑劑共混、加入納米粒子、加入蒙脫土、有機(jī)溶劑浸泡、與PVC形成共價(jià)鍵、增塑劑改性等。
（1）PVC表面處理
①表面交聯(lián)。
對(duì)PVC表面進(jìn)行交聯(lián)，可減少PVC鏈段間的空隙，從而抑制增塑劑的遷移擴(kuò)散。PVC表面交聯(lián)可形成二維交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，對(duì)增塑劑分子形成“牽拉”、“包裹”作用，阻礙增塑劑的遷移擴(kuò)散。交聯(lián)改性的方法通常是將PVC與疊氮化物、硫化鈉等反應(yīng)，進(jìn)行等離子處理，或進(jìn)行紫外光照射。
②表面涂層。
為了減少聚合物內(nèi)增塑劑的遷移和抽出，可以采用在聚合物表面包覆一層非遷移物質(zhì)的方法。將Cl原子被取代的改性PVC溶解在有機(jī)溶劑中，將其涂在軟質(zhì)PVC制品表面，通過(guò)加熱或紫外光照射使涂層固化，采用該方法形成一層30μm的薄層就可以阻止增塑劑的遷移。
（2）PVC接枝改性
對(duì)PVC接枝改性可將PVC分子鏈與其它功能鏈通過(guò)分子鍵連接起來(lái)，限制或減少PVC鏈段運(yùn)動(dòng)，減少增塑劑的遷移擴(kuò)散。β–環(huán)糊精(β–CD)是由7個(gè)吡喃葡萄糖分子連接形成的環(huán)狀化合物，具有圓臺(tái)形空腔結(jié)構(gòu)，兩端由于羥基存在具有親水性，空腔內(nèi)由于C—H鍵存在具有疏水性，疏水性的空腔結(jié)構(gòu)可吸附并包埋增塑劑分子，從而抑制增塑劑的遷移。同時(shí)，接枝后β–CD形成的彎曲通道可抑制增塑劑的遷移。添加β–CD技術(shù)簡(jiǎn)單，但與PVC相容性較差，配伍不均勻。
（3）與高分子增塑劑共混
有些高分子材料與PVC共混時(shí)，和PVC具有良好的相容性，可以降低PVC的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，提高柔性，起到與小分子增塑劑類似的作用，可看作是PVC的高分子增塑劑。同時(shí)，該類增塑劑分子量較高，通常大于1000，與小分子增塑劑相比具有良好的耐遷移性和耐低溫性，又稱為永久型增塑劑。高分子增塑劑一般價(jià)格昂貴，加入后會(huì)降低PVC制品透明度，同時(shí)，高分子增塑劑存在塑化效率不足的問(wèn)題，與小分子增塑劑復(fù)配后能夠增強(qiáng)塑化效率。
高分子增塑劑主要有三類，分別是聚酯、乙烯共聚物及彈性體。聚酯增塑劑由飽和二元酸和二元醇縮聚而成，分子量在800～8000。聚酯增塑劑與小分子增塑劑復(fù)配后，能夠吸引和固定小分子增塑劑，阻止其向PVC表面擴(kuò)散。乙烯共聚物主要有乙烯–乙酸乙烯酯共聚物、乙烯–丙烯酸共聚物、乙烯–一氧化碳–乙酸乙烯酯共聚物(Elvaloy)等。Elvaloy為杜邦公司產(chǎn)品，具有優(yōu)良的增塑效果。丁腈橡膠(NBR)是一種彈性體增塑劑，NBR與DOP復(fù)配后，能夠減少DOP的遷移。
（4）加入納米粒子
納米粒子比表面積大，表面原子多，表面原子周圍缺少相鄰原子，有較多懸空鍵，具有不飽和性，易吸附其它物質(zhì)，如極性小分子增塑劑。同時(shí)，納米粒子在PVC中本身不易遷移，可對(duì)PVC分子鏈及增塑劑分子的運(yùn)動(dòng)起到阻礙作用。因此，在PVC中加入納米粒子能夠減少增塑劑的遷移。
加入納米粒子技術(shù)簡(jiǎn)單，成本低，但會(huì)降低增塑劑遷移效率，并且可能會(huì)降低PVC制品耐水性、透明性和力學(xué)性能等。
（5）加入蒙脫土
蒙脫土是一種含水硅鋁酸鹽粘土，具有獨(dú)特的片層結(jié)構(gòu)，片層厚度約l nm。蒙脫土經(jīng)過(guò)有機(jī)改性處理后，片層間層間距增大，將蒙脫土與PVC混煉，可以使蒙脫土片層以單片的形式分散在PVC中，片層結(jié)構(gòu)可以對(duì)增塑劑分子形成“迷宮通路”，阻礙增塑劑的遷移，從而起到抑制增塑劑遷移的作用。
然而，蒙脫土的加入會(huì)增加PVC加工難度，同時(shí)不利于PVC熱穩(wěn)定性。
（6）有機(jī)溶劑浸泡
增塑劑在PVC中的遷移擴(kuò)散是通過(guò)PVC鏈段間的空隙進(jìn)行的，含有增塑劑的PVC可看作處于橡膠態(tài)，PVC分子鏈段柔軟；當(dāng)PVC中不含增塑劑時(shí)，可看作處于玻璃態(tài)，PVC分子鏈結(jié)構(gòu)致密，沒(méi)有空隙。將PVC制品短時(shí)間浸泡在有機(jī)溶劑中時(shí)，PVC制品表面增塑劑先遷移至有機(jī)溶劑中，形成兩層不含增塑劑的玻璃態(tài)“結(jié)晶薄層”，PVC內(nèi)部的增塑劑再向溶劑遷移時(shí)，遇到“結(jié)晶薄層”的阻擋，遷移擴(kuò)散速度減慢。
（7）與PVC形成共價(jià)鍵
PVC分子鏈與增塑劑分子之間無(wú)化學(xué)鍵存在，相互作用弱，在加工及使用過(guò)程中，增塑劑容易發(fā)生遷移擴(kuò)散。如果將增塑劑分子接枝到PVC分子鏈上形成共價(jià)鍵，使增塑劑成為PVC的一部分，就可以有效避免增塑劑的遷移擴(kuò)散，一般是將小分子增塑劑親核取代PVC分子鏈上的Cl。
（8）增塑劑改性
為了降低或消除小分子增塑劑滲出，可以對(duì)小分子增塑劑進(jìn)行改性處理，以增大小分子增塑劑的極性或分子量。常用的方法有向增塑劑中引入Cl原子、氯化原位接枝、在小分子增塑劑上接枝大分子基團(tuán)等方法。利用自由基取代連鎖反應(yīng)，將Cl引入脂肪酸甲酯中，得到氯代甲氧基脂肪酸甲酯，改善了增塑劑與PVC的相容性和耐遷移性，且具有一定的阻燃性能。
