关于塑料挤出的重要原则
下面是关于挤出的要牢记的重要原则。这些原则能够帮助您省钱、生产高质量产品并更加有效地使用设备。
1.机械原则
挤出的基本机理很简单——一个螺杆在筒体中转动并把塑料向前推动。螺杆实际上是一个斜面或者斜坡,缠绕在中心层上。其目的是增加压力以便克服较大的阻力。就一台挤出机而言,有3种阻力需要克服:固体颗粒(进料)对筒壁的摩擦力和螺杆转动前几圈时(进料区)它们之间的相互摩擦力;熔体在筒壁上的附着力;熔体被向前推动时其内部的物流阻力。
牛顿曾解释说,如果一个物体没有向一个给定的方向运动,那么这个物体上的力就在这个方向中平衡。螺杆不是以轴向运动的,虽然在圆周附近它可能横向快速转动。因此,螺杆上的轴向力被平衡了,而且如果它给塑料熔体施加了一个很大的向前推力那么它也同时给某物体施加了一个相同向后推力。在这里,它施加的推力是作用在进料口后面的轴承——止推轴承上。
多数单螺杆是右旋螺纹,像木工和机器中使用的螺杆和螺栓。如果从后面看,它们是反向转动,因为它们要尽力向后旋出筒体。在一些双螺杆挤出机中,两个螺杆在两个筒体中反向转动并相互交叉,因此一个必须是右向的,另一个必须是左向的。在其它咬合双螺杆中,两个螺杆以相同的方向转动因而必须有相同的取向。然而,不管是哪种情况都有吸收向后力的止推轴承,牛顿的原理依然适用。
2.热原则
可挤出的塑料是热塑料——它们在加热时熔化并在冷却时再次凝固。熔化塑料的热量从何而来?进料预热和筒体/模具加热器可能起作用而且在启动时非常重要,但是,电机输入能量——电机克服粘稠熔体的阻力转动螺杆时生成于筒体内的摩擦热量——是所有塑料最重要的热源,小系统、低速螺杆、高熔体温度塑料和挤出涂层应用除外。
螺杆根表面也被进料冷却并被塑料进料颗粒(及颗粒之间的空气)从筒壁上绝热。如果螺杆突然停止,进料也停止,并且因为热量从更热的前端向后移动,螺杆表面在进料区变得更热。这可能引起颗粒在根部的粘附或搭桥。
5.在进料区内,粘到筒体上滑到螺杆上
为了使一台单螺杆挤出机光滑筒体进料区的固体颗粒输送量到达最大,颗粒应该粘在筒体上并滑到螺杆上。如果颗粒粘在螺杆根部,没有什么东西能把它们拉下来;通道体积和固体的入口量就减少了。在根部粘附不好的另一个原因是塑料可能会在此处热炼并产生凝胶和类似污染颗粒,或者随输出速度的变化间歇粘附并中断。
多数塑料很自然地在根部滑动,因为它们进入时是冷的,而且摩擦力还没有把根部加热到和筒壁一样热。一些材料比另一些材料更可能粘附:高度塑化PVC,非晶体PET,和 某些最终使用中想要的有粘附特性的聚烯烃类共聚合物。
对于筒体,塑料有必要粘附在这里以便它被刮掉并被螺杆螺纹向前推动。颗粒和筒体之间应该有一个高的摩擦系数,而摩擦系数反过来也受后筒体温度的强烈影响。如果颗粒不粘附,它们只是就地转动而不向前移动——这就是为什么光滑的进料不好的原因。
表面摩擦并非影响进料的唯一因素。很多颗粒永远都不接触筒体或螺杆根部,因此在颗粒物内部必须有摩擦和机械与粘度连锁。
带槽筒体是一种特殊情况。槽在进料区,进料区与筒体其余部分是热绝缘的并是深度水冷的。螺纹把颗粒推入槽内并在一个相当短的距离内形成一个很高的压力。这增加了相同输出较低螺杆转速的咬合允量,从而前端产生的摩擦热量减少,熔体温度更低。这可能意味着冷却限制吹制膜生产线中更快的生产。槽特别适合于HDPE,它是除过氟化塑料之外最滑的普通塑料。
效果(由最高压力表示)和增加输出量的进料中的任何过咬合效果。螺纹上的泄漏可能是两个方向中的任意一个方向。
计算每个rpm(转)的输出量也是有用的,因为这表示某时间螺杆的泵出能力的任何下降。另外一个相关的计算是所用每马力或千瓦的输出量。这表示效率并能够估计一台给定电机和驱动器的生产能力。
10.剪切率在粘度中起主要作用 所有普通塑料都有剪力下降特性,意思是在塑料运动得越来越快时粘度变低。一些塑料的这个效果表示得特别明显。例如一些PVCs在推力增加一倍时流速会增加10倍或更多。相反,LLDPE剪力下降得不是太多,推理增加一倍时其流速只增加3到4倍。减少了的剪力降低效果意味着挤出条件下的高粘度,这反过来又意味着需要更多的电机功率。这可以解释为什么LLDPE运行时温度比LDPE高。流量以剪切率表示,在螺杆通道中时大约是100s-1,在多数模具口型中是100和100s-1之间,在螺纹与筒壁间隙和一些小模具间隙中大于100s-1。熔体系数是粘度的一个常用的测量方法但却是颠倒的(比如是流量/推力而不是推力/流量)。可惜,其测量是在剪切率在10s-1或更小时而且在熔体流速很快的挤出机中可能不是一个真实的测量值。
11.电机与筒体对立,筒体与电机对立
为什么筒体的控制效果并非总是和期望的一样,特别是在测量区内?如果对筒体加热,筒壁处的材料层粘度变小,电机在这个更加光滑的筒体内运行需要的能量更少。电机电流(安培数)下降。相反地,如果筒体冷却,筒壁处的熔体粘度增大,电机必须更加用力地转动,安培数增加,通过筒体时除去的一些热量又被电机送回。通常,筒体调节器的确对熔体产生效果,这是我们所期望的,但是任何地方的效果都没有区域变量大。最好是测量熔体温度来真正了解发生了什么情况。
第11条原则不适用于模头和模具,因为那里没有螺杆转动。这就是为什么外部温度变化在那里更加有效。可是,这些变化是从里到外因而不均匀,除非在一个固定搅拌器中搅匀,这对于熔体温度变化以及搅拌都是一个有效的工具。
常见塑料的简单鉴别方法(3):含氯的聚合物
除了聚氯乙烯(PVC)以外,含氯聚合物及氯乙烯的各种共聚物有:聚偏氯乙烯、含氯橡胶、氢氯化橡胶、氯化聚烯烃,聚氯丁二烯及聚三氟氯乙烯。除了用伯尔斯坦试验来捡定氯之外,也可以用与吡啶的颜色反应来鉴定这些聚合物(见表)。
首先,试样必须用乙醚抽提除去增塑剂。也可以将试样溶解于四氢呋喃中.过滤除去可能存在的不溶成分,再加甲醇重新沉沉淀,抽滤后,在75℃以下干燥,用少量试样与1毫升吡啶反应。静置几分钟,然后加入2~5滴5%的氢氧化纳甲醇溶液。(1克氢氧化钠溶解在20ml甲醇中).注意刚刚加入试剂时、5分钟及l小时后的颜色变化。
进一步的试验是将少量的除去了增塑剂的试件与1毫升吡啶沸腾一分钟,然同将溶液分为2份,重新加热至沸腾,然后立即加2滴5%的氢氧化钠甲醇溶液到其中一分溶液中,另一份先冷却,然后再加2滴氢氧化钠甲醇溶液,观察颜色及及5分钟后观察颜色的变化。
PBT 聚对苯二甲酸丁二醇酯 典型应用范围:
家用器具(食品加工刀片、真空吸尘器元件、电风扇、头发干燥机壳体、咖啡器皿等),电器元件(开关、电机壳、保险丝盒、计算机键盘按键等),汽车工业(散热器格窗、车身嵌板、车轮盖、门窗部件等)。
注塑模工艺条件:
干燥处理:这种材料在高温下很容易水解,因此加工前的干燥处理是很重要的。建议在空气中的干燥条件为120C,6~8小时,或者150C,2~4小时。湿度必须小于0.03%。如果用吸湿干燥器干燥,建议条件为150C,2.5小时
熔化温度:225~275C,建议温度:250C 。
模具温度:对于未增强型的材料为40~60C。要很好地设计模具
复合增强PP材料
PP(燕山石化1300) 100 玻璃纤维 25 云母粉 15
硅烷偶联剂 0.5~1
相关性能:拉伸强度86.8MPa;抗弯强度101.8MPa;弯曲模量4.2×103MPa;缺口冲击强度7.1KJ/ m2
石蜡及烃类
用作润滑剂的烃类是一些分子量在350以上的脂肪烃,包括石蜡、合成石蜡、低分子量聚乙烯蜡以及矿物油。实用的烃类润滑剂是有一特定分子量、粘度或熔程的烃类混合物。烃类润滑剂是优良的外润滑剂,但不是理想的内润滑剂,因它们与聚合物的相溶性较差。
1、石蜡
主要成分为直链烷烃,并含有少量的支链烷烃。直链烷烃含量从75%到接近100%不等。
石蜡是一种白色团体,溶于苯、氯伤、四氯化碳、石脑油等一类非极性溶剂,不溶于如水和甲醇等极性溶剂。 2、微晶石蜡
微晶石蜡主要是出文链烃、环烷烃和一些直链烃组成,分子量范围大约是500-1000。这是一种比较细小的晶体,溶于非极性溶剂,不溶于极性格剂。 3、液体石蜡
液体石蜡的种类很多,其润滑效果也各不相同。在挤出加工中初期润滑效果良好,热稳定性也较好。但因相溶性差,用量过多时制品易发粘。
4、聚乙烯蜡(简称ACPE)
聚乙烯蜡指分子量为1500-25000的低分子量聚乙烯或部分氧化的低分子量聚乙烯。其呈颗粒状、白色粉末、块状以及乳白色蜡状。具有优良的流动性、电性能、脱模性。