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量系統(tǒng)。比較廣泛采用的是稱重計量方式,根據(jù)不同的稱重方法,又可分為分批次累加計重、失重式計重和流動過程物料的連續(xù)計重三種方式。而分批次累加計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。分批次累加計重。

　　自動稱重控制器包括稱重料斗、質(zhì)量傳感器和計算機(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, 或者將自身的稱重數(shù)據(jù)及時送到主控計算機(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)真檢查計量器具的準(zhǔn)確度,定期進(jìn)行計量鑒定。

　　(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,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, 所用時間遠(yuǎn)比Z型捏合機(jī)短, 通常一次混合時間只需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, 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, 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, 達(dá)到該溫度則僅為8～10min ; 加料量在70 %以上時, 混合效果變差, 升溫速度也不再明顯提高,同時,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, 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, 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, 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?；蝾w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。同時考慮到料溫在l00 ℃以上時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, 同時物料含水率又很低時,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, 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, 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, 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。總之, 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,計量,裝袋,儲藏待用。