首先讲讲通用悬浮法PVC树脂,如SG5型。因为所有加工,都是围绕树脂展开。建议感兴趣的读者,可以看看氯碱工业出版社有本,聚氯乙烯加工工艺技术,蓝色封面,好像名字就是这样。
5型树脂聚合度在1000左右,还有800号树脂,流动性更好。
通用悬浮法树脂,为了获得更好的加工性,通常是内部是多孔的颗粒,外表有皮膜。
聚烯烃类材料热加工,长链分子断裂为短链分子,相当于生成低聚物,有自润滑性,因此烯烃加工,随着温度和剪切的适当提升,流动性变好。
PVC随着温度和剪切增大,理论上粘度是先降低,后升高。整体从实际加工角度来看,PVC树脂的粘度与受热是正相关,即升温流动性变好。
树脂从固态到粘弹再到熔融,分子动能提升,分子间作用力减弱,粘度一直在下降。
在加工热剪切作用下,分子出现降解,而非解聚,这是区别于烯烃类材料的一大特点。即PVC大分子链脱去氯化氢,生成双键结构,熔体粘度增加,加工流动性变差。具有初期较难熔融,而后期流动性差,降解加剧,即初期塑化延迟,后期塑化加剧的特点。
从上述描述来看,PVC在正常情况下,也基本符合热剪切作用下粘度变低的特征,不过没有烯烃类材料明显。不过PVC挤出加工,是从固态粉到熔融的全连续过程,不断循环,另外需要考虑螺杆挤压这一重要因素。
这就能解释,塑化提前,整体电流是会提升的,因为树脂粘度低,而熔体粘度较高,塑化提前,就是将熔体段向喂料段延伸,整体挤出电流上升。
只是增加润滑,整体塑化延迟,理论上电流降低,但是更多较硬的型胚进入高挤压区,后期电流反而上升,并且物理性能变差。从实际情况来看,电流可能略有下降,不太明显。
问题在于高填充体系,如何降低加工电流和保持适当物理性能。
首先是优选对剪切不敏感的大口径高速挤出机,当然投资成本也增加。或者对螺杆结构改造,提升根部剪切和推进,降低端部混炼剪切。模具压力变小也是一个办法。滤网之类,尽量想办法取消。
其次是优先原材料,采用惰性或高流动性粉体。
第三才是调整配方。
配方降低粘度原则有几条:
少用或不用橡胶类助剂,如CPE等。少用高粘性填料,如钛白粉。选择略微低粘度的树脂,如夏天生产的树脂粘度略微低,或者特写厂家的5偏6型树脂。
润滑剂选择,以前老师傅推荐配比是硬脂酸与OPE的比例是2:3,我建议二者比例是2:1,即多用内滑,少用外滑。
内润滑选择极性更强的品种,如GMS40相比硬脂酸1840,流动性能就要好些,而EBS相比PE蜡,也要好些。酯类润滑剂,具有高效低量的效果。以前在要求流动性和物理性能的白色共挤配方上,就采用某个牌号的褐煤蜡,结果是用量是原先GMS40的1/4,表面光泽度却提升明显,析出、低温落锤性能高了很多,印象非常深刻。
如果粉体切换时,遇到电流高很多,那么配方调整难度就太大了,需要下猛药来解决。个人经验是,只加大润滑剂的量,反而使初期塑化太差,造成冒料等问题。还不如给你调整粉体流动性能来得更加直接。
粉体对加工的影响,是综合的影响。简单的,就是初期塑化延迟,后期塑化提前。熔体流动性的影响,是此消彼长的过程,表面结构与流动性有直接关系。
这种特点,使得高填充体系的加工性能变差。这也是我想重点说的,一定要初期促进塑化,避免冒料、喂料比小等问题,后期延迟塑化,通过大量内润滑促进流动,少量外润滑脱模。
具体内容,请参考公众号里面,最早的关于PVC方面的内容。