我对硬质PVC或非增塑PVC制品的配方调整,大约有十五年的经验,在塘沽、广德、西安、汉沽等地工作过,身体力行了几种配方方案,现讲讲体会。
首先讲树脂:通用悬浮法的PVC树脂,内部多孔疏松,外包覆皮膜层。初期塑化较慢,后期塑化较快。塑化,可以理解为软化。
物质处于较硬的状态下,更加容易产生磨损。
如未熔融的树脂颗粒或加工过程完全不熔融的无机粉体,特别是具有比金属更高硬度的无机物,如钛、硅、铝、铁、锰、镁等的氧化物或盐类等。典型是钛白粉、铁隙、二氧化硅、硅酸钙等。注意铝钛在无机盐中不仅以氧化物形式存在,也可能是铝酸盐、钛酸盐类存在。
无机物混合在PVC熔体中,以软基硬质的状态流动,类似金钢砂轮或泥石流一样,对螺杆螺筒以及模具表面进行切削。熔体越硬,产生压力越大,切削越明显,设备模具表面磨损越大。
熔体压力增加,不仅加剧无机粉体对设备的直接磨损,同时降低螺杆推力轴承使用寿命,使得螺杆错位,发生根部与棱部的相互咬合,加剧局部树脂降解。同时高粘度除了消耗能量,还大量消耗配方中的稳定剂,造成成本上升,并且促进树脂降解,生成高磨蚀性的氯化氢成分,磨蚀金属表面。
通常螺杆螺筒磨损,是由于熔体硬度太大、螺杆错位和喂料较少造成螺杆抬头。喂料较少,引起端部上侧出现明显环状磨损等。螺杆错位是螺棱磨根部,熔体太硬则是压力较大区域,如端部整体磨损,使得螺杆与螺筒间隙增大,推进力下降,这又会引发喂料较少等一系列现象。
树脂塑化提前,配合润滑,整体挤出电流偏低,熔体均匀度较高,会对螺杆下料口附近上部出现明显磨损,而尾部磨损较小。反之亦然。
重钙和轻钙配方,感觉轻钙配方磨损较小,是由于轻钙表面阳离子为主,与负电树脂作用较强,塑化较快。而重钙相反。
即使相同的方解石粉体,其硬度也大不相同。大方解石较软,小方解石粉体次之,石灰石粉较硬。纯度越高,较软,晶体越大,较软。但是并不能说,相同晶体的方解石矿,磨损就一样,还需要考虑对加工粘度的影响。矿石中有阴阳两种作用,相互影响。
润滑剂分三类,内、外润滑和熔融促进剂。只有熔融促进剂能促进塑化,而润滑剂,无论温度高低,都是延迟塑化。就和炒菜加油道理一样,热量通过油,均匀传导到菜内部。内润滑在高温下,渗透到树脂熔体流动单元之间,延缓树脂降解。熔融促进剂通常是离子盐类,如硬钙,通过提前软化粘附在树脂表面,将剪切力传导到树脂表面,促进塑化。AC316A可能是一种环氧类界面剂,形成局部交联促进树脂初期塑化。ACR类加工助剂,也有熔融促进效果,是通过无定型丙烯酸酯的万能溶解度参数,先形成高粘态,与树脂表面形成较大摩擦,促进树脂塑化。
橡胶体加入,都会引起熔体粘度上升,并且由于热储能,不利于制品冷却,还会引发使用中的热形变,遵守少量高效严格。
下面使用个流变图,说明仅加润滑的影响,仅供参考。
X轴表示正常平行转子曲线,而X1表示锥形螺筒压缩偏转轴。
螺杆扭矩或挤出电流,是曲线积分,增加润滑,塑化延迟,虽然后期电流较低,但是整体熔体流动,均化段减少,挤出电流并不一定降低。相反,只有塑化提前,才可能降低整体电流。