(1)選材與配方設計。
①樹脂。注射工藝要求物料流動性好、黏度適中且易于塑化,因此應選用相對分子質量較低的疏松型PVC樹脂,一般選用齊魯石化S-700、SG-IV、SG-V型樹脂。
②穩定劑。PVC樹脂[敏感詞]的缺點是穩定性差,易發生氧化氫(HC1)反應而導致分解和交聯,制品老化變色、變脆,物理性能降低。配方中加入穩定劑后,可防止高密度PVC(HPVC)在加工中的降解,吸收分解放出的HC1,阻止由其引起的自催化裂解,提高制品在使用過程中的穩定性。采用三鹽基硫酸鉛、二鹽基亞磷酸鉛、環氧大豆油、金屬皂并用的穩定體系,可取得較好的穩定效果,其中金屬皂既有較好的光、熱穩定作用,又有優良的潤滑性。
③增塑劑。在HPVC管件配方中加入少量增塑劑,可以改善物料流動性。增塑劑的主要作用是削弱物料分子間的范德華力,從而增加物料分子的移動性,即流動性,但也降低了物料的維卡軟化點。由于HPVC管件維卡軟化溫度應高于70℃,因此增塑劑的加入量不可太高,一般掌握在5份左右。
④潤滑劑。HPVC熔體黏度大、加工流動性差,在高壓、快速的注射過程中,在物料與設備之間、物料分子之間就會產生過量摩擦熱,造成物料分解,使工藝條件無法控制。為了進一步改進物料熔體流動性,減少或避免物料對設備的摩擦和黏附,削弱物料分子間的摩擦力,除加入少量增塑劑外,更重要的是必須加入適量潤滑劑,達到內、外潤滑的平衡。常用的潤滑劑有聚乙烯蠟、金屬皂、硬脂酸丁酯和復合潤滑劑等。
⑤加工改良劑。HPVC穩定性差、成型溫度窄,要保證物料在加工過程中的安全性,除滿足以上要求外,還需要物料熔融速度快、塑化時間短,在保證物料塑化均勻的前提下,應盡量減少物料在料筒中的停留時間。ACR就是提供這一特性的優良加工助劑,加入ACR后,物料塑化時間縮短,熔融均勻,制品光澤度好。
⑥抗沖改性劑。由于對HPVC管件的抗沖性能要求較高,而PVC本身較脆。達不到要求,須進行抗沖改性。HPVC最常用的抗沖改性劑是氧化聚乙烯(以含氧量為36%[敏感詞]),用量5~6份即可。
⑦填充劑。為降低管件成本與成型收縮率,可在配方中加入適量輕質碳酸鈣。
較為理想的配方(質量份)是:
PVC樹脂(S-700) 100份
三鹽基硫酸鉛 3份
二鹽基磷酸鉛 1份
鄰苯二甲酸二辛酯 5份
環氧大豆油 2份
金屬皂 1.5份
ACR 3份
氯化聚乙烯 5份
聚乙烯蠟 0.6份
輕質碳酸鈣 4份
顏料 適量
(2)加工設備。
①雙螺桿擠出機:通用型,主要用于原材料摻混造粒。
②注射機:如SZ-2500注射機。
(3)制備工藝。
①生產HPVC管件工藝流程如下 所示。
配料→捏合→造?!⑸洹拚霂?/span>
②配料。配料前先檢查各種原材料外觀是否正常,有雜質或被污染的原材料不能使用,吸潮結塊的要烘干、過篩,將各種準備好的原材料按配方要求稱量。
③捏合。將捏合鍋加熱到90℃左右,停止加熱,開動捏合機,按順序加料,先依次加入PVC樹脂、穩定劑、潤滑劑和填料,攪拌4~6min,再慢慢加入增塑劑,待增塑劑完全被吸收后,加入氯化聚乙烯和ACR,繼續攪拌5min,將混合料從捏合機中卸出,冷卻待用,捏合好的粉料要求無結團、發黃和發焦等現象。
④造粒。將擠出造粒機按表4-3所示溫度進行加熱,溫度達到后再恒溫30min,即可加料造粒。造好的粒料要均勻、密實且無粘連,[敏感詞]粒徑不超過4mm,長度不超過6mm。
加熱段 |
一 |
二 |
三 |
機頭 |
溫度/℃ |
100~110 |
120~130 |
140~145 |
140~145 |
表4-3 擠出造粒機各段溫度
⑤注射。
a.注射溫度。HPVC熱穩定性差,熔融溫度與分解溫度接近,雖然配方對HPVC穩定性進行了彌補,但若溫控不嚴,生產仍不能正常進行,因而注射溫度控制是生產的關鍵(表4-4)。
表4-4 SZ-2500注射機各段溫度
加熱段 |
一 |
二 |
三 |
噴嘴 |
溫度/℃ |
125~135 |
135~145 |
150~160 |
略低于三段溫度 |
b.注射壓力和注射速度。盡管HPVC中加有各種加工助劑,但流動性仍較差。注射時,為克服流動過程中的摩擦阻力,又要避免流速快產生過大摩擦熱和熔體破裂,需要注射壓力稍高點,注射速度稍慢點,注射壓力一般控制在7.5~10MPa(表壓),注射速度以充滿模、制件無明顯接合線、不飛邊為準,但盡量低速。用杭州產SZ-5000注射機注射形狀較復雜的大管件,如φ110mm落水斗、φ160mm斜三通等。須采用簡單程序控制,使注射壓力和注射速度按程序變化,方能制得合格產品。
c.預塑螺桿轉速和背壓。預塑時,螺桿轉速太慢,影響生產效率;螺桿轉速太快,又會產生過大的剪切熱,造成料的分解,因此須采用合適的螺桿轉速,一般將其控制在30r/min左右。背壓是預塑過程中,螺桿頂部熔料在螺桿轉動后退時所受到的壓力,HPVC預塑時,適當增加背壓,可以提高塑化效果,熔料均勻并排除空氣,但背壓不可太高,否則會延長生產周期,造成噴嘴漏料和料的分解,一般控制在0.5~2MPa(表壓)范圍內。
d.模具溫度。HPVC沒有明顯的熔點,60℃以上就開始變軟,為防止制品脫模后變形,模溫不能高于60℃,通常在模具中冷卻水來降溫;模溫也不能太低,否則會造成不滿模、制品表面粗糙及脫模困難等,合適的模具溫度為40~60℃。