PVC 樹脂在加工中要加入各種助劑以改善PVC 的性能, 以適應(yīng)加工和制品性能的需要。在生產(chǎn)塑料門窗的型材時(shí)一般要加入:熱穩(wěn)定劑、加工改性劑、沖擊改性劑、潤滑劑、光穩(wěn)定劑、填充劑和色料等。這些助劑的加入量是PVC樹脂的0. 1 %～10 % , 但它們各自所起到的作用是十分重要的, 可以說是缺一不可, 而且加入量的變化對加工和最終產(chǎn)品的性能影響很大。因此, 不僅在配料中要稱量準(zhǔn)確,而且在混料過程中要混合均勻,達(dá)到物料的一致性。

　　1 物料的配制

　　pvc 物料的配制過程主要包括配料、熱混、冷混、輸送、貯藏。其方法有人工配料、人工運(yùn)輸?shù)男∫?guī)模生產(chǎn)方式和自動配料、自動輸送的大規(guī)模生產(chǎn)方式。近幾年,我國硬PVC異型材擠出行業(yè)進(jìn)入了高速發(fā)展期, 企業(yè)的規(guī)模不斷擴(kuò)大,年產(chǎn)在萬噸的企業(yè),如采用人工配料的傳統(tǒng)物料處理方法已不能滿足大批量生產(chǎn)的需要, 物料處理的自動化已成普遍使用的方式。物料處理的自動化方式一般適合生產(chǎn)能力在5000t/ a 以上的生產(chǎn)型材專業(yè)工廠, 它具有勞動強(qiáng)度低、生產(chǎn)環(huán)境好、避免人為誤差的優(yōu)點(diǎn), 但投資大、系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用高、系統(tǒng)清理困難、不適合配方尤其是色彩的變化。因而4000t/ a 以下生產(chǎn)能力的企業(yè)大多數(shù)采用人工配料、運(yùn)輸、混料的方式。人工配料最大的問題是勞動強(qiáng)度高,配料、混合中有粉塵污染,但它投資小,生產(chǎn)靈活。

　　物料處理的自動化是指以電腦控制的自動配料系統(tǒng)為核心, 輔以氣力輸送, 再與熱、冷混合機(jī)相組合, 從而構(gòu)成一套完整的PVC配料、混料生產(chǎn)線。這項(xiàng)技術(shù)從20 世紀(jì)80 年代中期引入我國, 并在一些有一定規(guī)模的大企業(yè)中應(yīng)用。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于配料精度高, 生產(chǎn)效率高, 污染少, 能滿足大批量擠出生產(chǎn)的需要。目前我國已有一些工廠能生產(chǎn)套電腦控制的自動配料系統(tǒng)。

　　配料是混料的前道工序。配料的關(guān)鍵就是一個“準(zhǔn)”字。在塑料門窗型材生產(chǎn)的大型現(xiàn)代企業(yè)中, 配料技術(shù)中大都采用了電腦控制的多組分自動稱量計(jì)量系統(tǒng)。比較廣泛采用的是稱重計(jì)量方式,根據(jù)不同的稱重方法,又可分為分批次累加計(jì)重、失重式計(jì)重和流動過程物料的連續(xù)計(jì)重三種方式。而分批次累加計(jì)重方式與混合工藝中要求的分批次加料混合的工作方式非常諧調(diào), 最適合PVC 的配混, 所以在PVC 型材生產(chǎn)中采用得較多。分批次累加計(jì)重。

　　自動稱重控制器包括稱重料斗、質(zhì)量傳感器和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),它是本系統(tǒng)的核心,它的主要功能有: 將傳感器的電信號還原為質(zhì)量數(shù)值顯示在屏幕上輸入計(jì)算機(jī)中; 根據(jù)所設(shè)定的參數(shù)要求對系統(tǒng)中的電機(jī)、閥門等進(jìn)行邏輯控制(控制每一種助劑的加入量) 。接受其他部分的控制信號達(dá)到聯(lián)動, 或者將自身的稱重?cái)?shù)據(jù)及時(shí)送到主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。.

　　人工配料是中小型工廠使用的方法, 由于配料工序是一個非常重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié), 配料的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到正常生產(chǎn)和產(chǎn)品的質(zhì)量, 各個工廠都根據(jù)自己的實(shí)際情況制定了相應(yīng)的操作工藝和質(zhì)量控制措施。

　　人工配料工序應(yīng)注意:

　　(1) 上崗前人員必須進(jìn)行培訓(xùn),考核合格后才能上崗。培訓(xùn)應(yīng)包括技能和職業(yè)道德的培訓(xùn)。人員應(yīng)保持相對穩(wěn)定。

　　(2) 每次操作前必須認(rèn)真檢查計(jì)量器具的準(zhǔn)確度,定期進(jìn)行計(jì)量鑒定。

　　(3) 做好操作前的準(zhǔn)備工作,包括各種助劑的檢驗(yàn)、開包、碼放整齊、盛裝袋的準(zhǔn)備以及衛(wèi)生環(huán)保器具、使用工具的準(zhǔn)備。

　　(4) 操作中應(yīng)按所指定的操作程序和操作規(guī)程進(jìn)行。例如:采用幾個配料員每人負(fù)責(zé)1～3 種助劑流水作業(yè)的方法, 先稱哪種再稱哪種, 稱量的精度都應(yīng)嚴(yán)格按操作規(guī)程執(zhí)行。

　　(5) 操作過程中應(yīng)該精神集中,不得聊天或做其他事。

　　(6) 嚴(yán)格配料質(zhì)量的檢驗(yàn)制度,應(yīng)有專人負(fù)責(zé)逐件進(jìn)行檢驗(yàn), 不合格的一律不得送到混料工序使用。一般采用復(fù)核總重量的方法,所復(fù)核的總重量應(yīng)在允許范圍內(nèi)。

　　(7) 注意操作場地的衛(wèi)生環(huán)境, 通風(fēng), 照明條件。注意配料人員的身體健康。

　　2 混料工序

　　混料的過程是將PVC 樹脂與熱穩(wěn)定劑、改性劑、潤滑劑、填充劑、色料等助劑混合均一化的過程,使用的設(shè)備主要是高速捏合機(jī)、冷卻攪拌機(jī)。過程并不復(fù)雜, 但混合的質(zhì)量往往影響著正常生產(chǎn)和制品的質(zhì)量?；旌系倪^程是依靠機(jī)械力作用在物料上, 產(chǎn)生相互之間的摩擦力、剪切力使物料細(xì)化、升溫, 一些助劑熔化、包覆在PVC 樹脂表面。PVC 樹脂在剪切、摩擦作用下細(xì)化, 溫度不斷升高,表面呈現(xiàn)松軟、多孔狀將助劑吸附在表面達(dá)到均一化; 溫度進(jìn)一步升高, 顆粒表面熔化,顆粒的密度增大。過

　　混合的過程是在高速混合機(jī)中進(jìn)行的,高速旋轉(zhuǎn)的葉輪借助表面與物料的摩擦力和側(cè)面對物料的推力使物料沿葉輪切向運(yùn)動。同時(shí),由于離心力的作用,物料被拋向混合室內(nèi)壁, 并且沿壁面上升, 升到一定高度后, 由于重力的作用,又落回到葉輪中心,接著又被拋起。由于葉輪轉(zhuǎn)速很高, 物料運(yùn)輸速度很快, 快速運(yùn)動著的粒子間相互碰撞、摩擦, 使得團(tuán)塊破碎,物料溫度相應(yīng)升高,同時(shí)迅速地進(jìn)行著交叉混合, 這些作用促進(jìn)了組分的均勻分布和對已熔化成液態(tài)的添加劑的吸收。高速混合機(jī)的混合效率較高, 所用時(shí)間遠(yuǎn)比Z型捏合機(jī)短, 通常一次混合時(shí)間只需8～l0min , 物料的溫度隨攪拌摩擦升高得很快, 經(jīng)8～10min 溫度升至120～140 ℃。一般通過控制物料溫度來控制混料的時(shí)間, 出料溫度控制在125～135 ℃。物料達(dá)到溫度后迅速放入冷卻攪拌機(jī)。物料進(jìn)入冷混機(jī)后, 在緩慢轉(zhuǎn)動的攪拌槳作用下, 可進(jìn)行徑向和部分軸向的混合, 使接觸冷卻夾套的冷料與遠(yuǎn)離冷卻表面的熱料進(jìn)行有效的熱交換, 降低物料的溫度。料溫降至45 ℃以下時(shí), 即可由排料口出料。

　　冷混機(jī)的容積一般應(yīng)為高混機(jī)的兩倍以上。這樣保證混料工序連續(xù)性, 以利于獲得均一的干混料。干混料制備過程應(yīng)嚴(yán)格控制工藝參數(shù)。目前有的廠家往往僅注意原料的質(zhì)量、配方、以及擠出成型加工過程的工藝控制, 而對于混料制備工藝不夠重視。實(shí)際生產(chǎn)中遇到的許多涉及產(chǎn)品質(zhì)量的波動, 都是由于干混料制備工藝控制不嚴(yán)或不合理造成的。

　　混合工序應(yīng)注意以下問題:

　　2. 1 原料的準(zhǔn)備

　　干混料的主要成分PVC 樹脂應(yīng)有均勻的顆粒度,適當(dāng)?shù)南鄬Ψ肿淤|(zhì)量范圍,內(nèi)部應(yīng)多孔,質(zhì)量應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)該使用疏松型樹脂。樹脂的含水量必須符合生產(chǎn)要求, 否則會加大在高速混合時(shí)排水的難度。各種助劑, 特別是鉛鹽穩(wěn)定劑和皂類穩(wěn)定劑顆粒應(yīng)極細(xì), 有效成分的含量應(yīng)穩(wěn)定并合乎一級品的標(biāo)準(zhǔn)。助劑的含水量要低, 否則應(yīng)預(yù)先干燥處理。

　　2. 2 高速混合機(jī)中加料量的確定

　　高速混合機(jī)的加料量應(yīng)能在保證混合溫度的前提下, 盡量提高生產(chǎn)效率。當(dāng)物料的體積為混合器空容積的50 %以下時(shí), 摩擦生熱較小, 達(dá)到預(yù)設(shè)的混合溫度(如120 ℃) , 需要l5min 以上; 加料量占50 %～70 %時(shí), 達(dá)到該溫度則僅為8～10min ; 加料量在70 %以上時(shí), 混合效果變差, 升溫速度也不再明顯提高,同時(shí),混合機(jī)電機(jī)的電流過大。

　　一般應(yīng)將加料量控制在混合室空容積的50 %～70 %。例如: PVC 樹脂的表觀密度是0. 45 ; 對于400L 的高速捏合機(jī)的加入量應(yīng)是400 ×70 % ×0. 45 = 126kgPVC 樹脂。為了操作方便一般加入4 袋(4 ×25kg) 樹脂和所配合的各種助劑(20～30kg) , 總重量為120～130kg ,比較合適。

　　2. 3 高速混合機(jī)出料溫度的選擇

　　研究結(jié)果表明, PVC 樹脂顆粒在強(qiáng)力攪拌下, 料溫在50 ℃以下時(shí), PVC 結(jié)團(tuán)的粉粒和較大的顆粒被摩擦、沖擊, 顆粒粉碎變小,這時(shí)干混料的表觀密度變化不大而樹脂顆粒變小。料溫在80 ℃以上至120 ℃左右(隨配方而變) 時(shí), PVC 樹脂顆粒膨脹變大(玻璃化溫度附近熱膨脹系數(shù)較大) ,顆粒尺寸趨于均勻, 顆粒的平均尺寸與未混合的PVC 樹脂顆粒相近; 同時(shí), 由于顆粒吸收了助劑, 干混料的表觀密度迅速增加。料溫在120 ℃以上(具體溫度隨配方而變) , 樹脂顆粒尺寸減小而干混料表觀密度仍在提高, 在顯微鏡下可看到部分顆粒或顆粒表層變成半透明狀, 說明顆粒內(nèi)的孔隙在減小, 內(nèi)部結(jié)構(gòu)趨于緊密。

　　樹脂顆粒變大且均勻, 有利于干混料的流動, 對輸送有利; 表觀密度的提高, 有利于擠出成型產(chǎn)量的提高和減小排氣量, 對提高制品的密實(shí)度有利。同時(shí)考慮到料溫在l00 ℃以上時(shí)有利于物料中的水汽排除。所以一般高速混合的溫度設(shè)在110～130 ℃。

　　使用液態(tài)穩(wěn)定劑, 同時(shí)物料含水率又很低時(shí),熱混溫度可設(shè)置在較低的溫度范圍,如105 ℃,但不可低于90 ℃。使用固態(tài)穩(wěn)定劑或物料含水率稍高時(shí), 熱混溫度宜在120～125 ℃; 助劑中含有促進(jìn)塑化的加工改性劑和內(nèi)潤滑劑時(shí), 熱混溫度可取下限。助劑中有推遲塑化, 降低摩擦的鉛鹽和外潤滑劑較多時(shí), 宜取上限。但在實(shí)際操作中應(yīng)特別注意儀表所顯示的溫度與實(shí)際物料溫度的差別,這里指的是物料的實(shí)際出料溫度, 在生產(chǎn)中應(yīng)經(jīng)常定期校正儀表顯示, 以免造成質(zhì)量事故。

　　2. 4 高速混合時(shí)的各種助劑加料順序

　　硬PVC 配方的組分很多, 加料順序應(yīng)受到嚴(yán)格控制。所選擇的加料順序應(yīng)有利于助劑作用的發(fā)揮,避免助劑的不良協(xié)同效應(yīng),還要有利于提高混合分散速度。穩(wěn)定劑宜在樹脂加入后, 或與樹脂同時(shí)加到熱混機(jī)中,以便與樹脂及早混合均勻,在混合升溫中發(fā)揮其穩(wěn)定作用。皂類穩(wěn)定劑和內(nèi)潤滑劑宜隨后加入, 以便熔化,充分滲入樹脂內(nèi)部。

　　蠟類外潤滑劑宜在料溫快接近出料溫度時(shí)最后加入(如在85～100 ℃加入) , 以免干擾其他助劑的分散, 使樹脂顆粒表面摩擦系數(shù)降低,自摩擦生熱速度降低,而延長混合時(shí)間。

　　填料對助劑有吸收作用, 而且一般用量較大, 應(yīng)在加入外潤滑劑之前或與外潤滑劑一起加入。以使助劑先在樹脂中得以分散,減少填料對助劑的吸收。同時(shí)也可以減少對熱混機(jī)的磨損。

　　加工改性劑應(yīng)在蠟類加入之前、穩(wěn)定劑加入之后加入?？箾_擊改性劑可與樹脂一并加到熱混機(jī)中, 特別是對具有熱分解傾向的改性劑, 如CPE。加工改性劑ACR 是較細(xì)的粉末, 在攪拌中粉塵較大, 并容易隨排氣流失,所以一般選擇在高混后期物料溫度較高、粘度較大時(shí)加入,盡量減少損失。液體的助劑應(yīng)在攪拌進(jìn)行中緩緩加入?？傊? 助劑的加料順序應(yīng)盡可能發(fā)揮助劑功效以避免助劑之間的相克相消、提高相輔相成效果,從而達(dá)到最佳效果。

　　建議的加料順序如下(鉛鹽穩(wěn)定劑系列配方為例) :

　　(1) 在低轉(zhuǎn)速下將PVC樹脂加到混合鍋中;

　　(2) 在60 ℃高速轉(zhuǎn)速下, 將穩(wěn)定劑及皂類加到樹脂中;

　　(3) 在80 ℃左右, 高轉(zhuǎn)速下將加工改性劑、內(nèi)潤滑劑、顏料" target="_blank">顏料以及抗沖擊改性劑加到料中;

　　(4) 在90 ℃左右,高轉(zhuǎn)速下,加入填料;

　　(5) 在100 ℃, 高轉(zhuǎn)速下, 加入外潤滑劑(如蠟類) ;

　　(6) 在125 ℃, 低轉(zhuǎn)速下排物料送入轉(zhuǎn)動著的冷混機(jī)中;

　　(7) 在45 ℃以下,冷混機(jī)中排物料;(8) 過篩,計(jì)量,裝袋,儲藏待用。

　　簡化的加料順序如下(鉛鹽穩(wěn)定劑系列配方,200L 以下混合機(jī)人工加料為例) :

　　(1) 在啟動電機(jī)前PVC 樹脂和熱穩(wěn)定劑、抗沖擊改性劑加到混合鍋中,蓋好蓋;

　　(2) 低速啟動電機(jī), 正常后進(jìn)入高速混合;

　　(3) 在80 ℃左右, 高轉(zhuǎn)速下將加工改性劑、內(nèi)潤滑劑、顏料、以及填料加到料中;

　　(4) 在100 ℃左右, 高轉(zhuǎn)速下, 加入外潤滑劑(如蠟類) ;

　　(5) 在125 ℃, 低轉(zhuǎn)速下排料送入轉(zhuǎn)動著的冷混機(jī)中;

　　(6) 在45 ℃以下,從冷混機(jī)中排料;

　　(7) 過篩,計(jì)量,裝袋,儲藏待用。