成型工艺条件
出处:按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《聚氯乙烯加工手册》第456页(2953字)
在压延成型操作中影响制品质量的因素较多,而且相互关联,现就其主要的简述如下。
(一)温度控制
1.辊筒温度与辊筒线速度的关系
压延成型中,物料除了由辊筒表面所给予的热量之外,不可忽视的是由剪切摩擦而产生的热量,即当物料通过辊筒间隙时与辊筒的相对摩擦和其本身的剪切摩擦而产生的较大热量。此热量的大小与剪切速率及熔体表观粘度有关,以0.1mm农用聚氯乙烯薄膜和0.3mm聚氯乙烯硬片为例,其情况见表6-2-4。在表中可以看出,提高压延速度则辊温应适当降低,此时物料升温和熔融塑化所需的热量即可由增加剪切量而增加的热量来提供,否则将导致料温过高,影响制品质量或正常操作。反之,在降低压延速度时则应适当提高辊温,以补充由减少剪切量而减少的摩擦热,否则会造成料温过低,塑化不良。因此控制辊筒温度时必须与辊筒线速度相配合。
表6-2-4 辊速与辊温关系举例
2.辊筒温度与物料顺序转移的关系
物料在压延过程中必须随着辊筒顺序转移才能完成压延的作用,要达到顺序转移的目的,除了应该注意辊筒速比这一主要因素之外,还应控制各辊的温度。温差范围在5~10℃时,可使熔体向温度高的辊筒转移。不同型式压延机温度控制的基本情况见表6-2-5。
表6-2-5 不同型式压延机温度控制情况
3.辊筒温度的均匀性对制品厚度公差的关系
压延辊筒的工作表面温度均匀和稳定与否是影响制品厚薄公差大小的主要原因之一,因温度不均会造成熔体表观粘度的差异,以致辊筒的分离力不一。再则辊筒还会因各部分的温度不均而使热膨胀不一以致辊筒直径出现差别。一般情况下,辊筒温度即使仅相差4℃,其直径差异竟可达0.02mm左右,因此辊筒工作表面各部分的温度均匀性对制品的厚薄精度影响较大。
4.辊筒温度与配方的关系
压延温度的确定除与压延速度有关外,还与配方有关,如使用聚合度较高的聚氯乙烯树脂,压延温度就须适当提高;使用用量较多与增塑效率较好的增塑剂,压延温度就可适当降低,总之应根据具体情况而定。现将压延温度的大致范围列为表6-2-6和表6-2-7。
表6-2-6 Φ700×1800mm斜Z型四辊压延机温度举例
注:测定时用温度计来校正。
表6-2-7 三辊压延温度举例
(二)辊隙及存料
压延辊筒表面之间的距离称为辊隙或辊距。物料在三辊压延机中共有两次通过辊隙,而在四辊压延机中则通过三次辊隙,各增加一只压延辊筒,物料就多一次压延,在压延过程中各辊隙应顺序减小,即第一道辊隙大于第二道辊隙,第二道辊隙大于第三道辊隙,而至最后一道辊隙就使熔料压延成所需厚度的薄膜或片。物料每通过一次辊隙就受到一次剪切作用,其剪切量与辊筒速比和速度成正比,与辊隙成反比。这样,物料在剪切时就会得到它与辊筒表面摩擦所生的热量和通过逐渐减小的辊隙由自身剪切摩擦所产生的热量,从而在辊筒工作压力下取得完善的塑化,并形成致密和表面平滑的薄膜或片。现将斜“Z”型四辊压延机生产不同厚度薄膜的辊隙举例见表6-2-8。
表6-2-8 斜“Z”型四辊生产不同厚度薄膜的辊隙
存料是指辊隙之间的余料,也有称为“铅笔形料垄”的,见图6-2-4。在压延成型中存料的多少(尤其最后一道辊隙存料)和旋转状况均会影响制品的质量。存料愈多,薄膜对辊筒的分离力越大,薄膜厚度也将越厚。存料过少则因压力不足,薄膜表面易起皱纹,生产硬片时则会出现菱形孔洞。存料多少按其直径大小来区别,大致参考值见表6-2-9,但应根据制品规格和工艺条件具体情况而定。
图6-2-4 存料旋转状况
表6-2-9 存料参考值
存料的旋转状态应保持表面平滑,全部呈同一方向均匀旋转,尤其是最后一道辊隙的存料,如果存料温度过低或辊隙调节不当,其旋转状况就会出现不正常,影响薄片的厚薄均匀度及质量。
(三)辊筒的速比
如上所述,在压延中速比大时,物料通过辊隙所受到的剪切量大,混炼就比较均匀,摩擦产生的热量也较大。在压延操作时,熔料容易包在辊温较高和辊速较快的辊筒上。速比过大会发生包辊,速比过小则薄膜不易贴合辊面,导致空气夹入。生产硬片时甚至会产生“脱辊”现象,以致影响质量。因此生产时要十分注意辊筒速比的调节。三辊压延机的1号辊与2号辊的速比约为1∶1.05~1∶1.10,2号辊与3号辊的速比为1∶1。四辊压延机以倒“L”型为例;如1号辊线速度为1,则2号辊为1.3,3号4号辊为1.46。通过1号辊、2号辊之间的熔体,由于3号辊的线速度大,温度也较2号辊高5~10℃,故转入3号辊、4号辊之间,并以一定厚度经引离辊引离。速比的控制应随生产的品种,规格的变化而适当调节。现将实际生产中用Φ650×1800mm斜Z型四辊压延机成型各种规格的制品时所用各辊之间的速比如表6-2-10。
表6-2-10 各辊之间的速比参考表
(四)后联装置的速度
在四辊压延中,通常均以3号辊的线速度为基准,也就是生产的压延速度。后联装置的各项速度应与压延速度相配合,一般是顺工序递增的。按目前国内一般生产,如以3号辊的线速度作为100%,则引离辊为125~135%,传送松弛速度略低于冷却辊速度。
表6-2-11 后联装置的速度参考
(五)配方举例
现分列几种不同用途的薄膜配方如表6-2-12。
表6-2-12 不同用途聚氯乙烯薄膜的配方
注:A—硬脂酸甘油脂,B—炭黑,C—木糖醇单甘油酯。