塑料制品碳化會給制品的質(zhì)量和生產(chǎn)成本帶來嚴(yán)重的不良影響。對塑料制品生產(chǎn)廠家而言,能有效預(yù)防和解決塑料制品碳化問題具有極其重要的意義。
碳化的原因及過程
在塑料制品的實(shí)際生產(chǎn)中,一般會在停機(jī)前隔離進(jìn)料口,排除擠出機(jī)和機(jī)頭內(nèi)的塑料熔體,關(guān)閉各區(qū)溫度,再關(guān)閉電源。由于塑料熔體對金屬有較強(qiáng)的粘附作用,每次停機(jī)時(shí)不可能絕對完全排除,最后總會有薄薄的一層塑料熔體牢牢地粘附在擠出機(jī)的機(jī)筒和機(jī)頭內(nèi)壁以及螺桿上,在停機(jī)后設(shè)備自然冷卻降溫和下次加溫過程中長時(shí)間在高溫狀態(tài)下滯留,發(fā)生明顯的熱劣化,逐步變黃、變焦成為碳化物。按照常規(guī)的停機(jī)方法,機(jī)頭的??诤瓦M(jìn)料口兩端都沒有采取有效的密封措施,導(dǎo)致空氣進(jìn)入機(jī)內(nèi)產(chǎn)生氧化,促使機(jī)內(nèi)殘留塑料熱劣化加重,給碳化提供了有利條件。由于設(shè)備是金屬結(jié)構(gòu),其與塑料的熱膨脹率差別較大,已經(jīng)碳化的塑料對金屬的附著性降低,容易從設(shè)備的機(jī)筒內(nèi)壁、機(jī)頭內(nèi)壁和螺桿上脫落,混入塑料熔體中,造成制品內(nèi)外壁黑點(diǎn)多,容易出現(xiàn)穿洞或滲漏等諸多質(zhì)量問題。
因?yàn)槌叻肿恿克芰系挠残暂^好,加上溫度較高時(shí),清洗對象會被軟化,從而變得易脫落,有利于碳化物被塑料熔體帶出。在清洗過程中,擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速在低速和高速之間反復(fù)切換多次。如果電動機(jī)負(fù)載還有余量,可以在操作過程中,反復(fù)停止和重新啟動擠出機(jī)多次,以便進(jìn)一步提高清洗效果。
碳化的解決方案
機(jī)內(nèi)清洗
長時(shí)間停機(jī)后,加溫再開機(jī),塑料制品上容易出現(xiàn)很多大大小小的黑點(diǎn),無法滿足制品的質(zhì)量要求,這些黑點(diǎn)就是機(jī)內(nèi)殘留塑料熱劣化后的碳化物。通常采取用塑料連續(xù)擠出,排除帶黑點(diǎn)的塑料熔體的洗機(jī)方法來清機(jī),洗機(jī)時(shí)間多達(dá)3-5小時(shí)。如果原用超高分子量塑料被碳化,且生產(chǎn)原色制品,就會大大增加洗機(jī)的難度,會使洗機(jī)時(shí)間更長,洗機(jī)成本更高。
要快速清理機(jī)內(nèi)碳化物,需使用料性比較硬一些的塑料或其回料加白礦油清洗,溫度適當(dāng)加高10~15℃。此時(shí),要考慮小型擠出機(jī)對該塑料的塑化能力。對能塑化超高分子量塑料的大、中型擠出機(jī),可以用超高分子量塑料或其回料加白礦油清洗。因?yàn)槌叻肿恿克芰系挠残暂^好,加上溫度較高時(shí),清洗對象會被軟化,從而變得易脫落,有利于碳化物被塑料熔體帶出。在清洗過程中,擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速在低速和高速之間反復(fù)切換多次。如果電動機(jī)負(fù)載還有余量,可以在操作過程中,反復(fù)停止和重新啟動擠出機(jī)多次,以便進(jìn)一步提高清洗效果。當(dāng)熔體中碳化物(黑點(diǎn))明顯減少時(shí),就更換平常用的塑料清洗到干凈為止,逐漸調(diào)整到合適溫度,則可正常生產(chǎn)。
拆卸清洗
采用機(jī)內(nèi)清洗法,清洗擠出機(jī)內(nèi)的碳化物比較容易一些,清洗中空吹塑設(shè)備儲料式機(jī)頭內(nèi)的碳化物很難。因?yàn)閿D出機(jī)機(jī)內(nèi)結(jié)構(gòu)簡單一些,中空吹塑設(shè)備儲料式機(jī)頭內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,加上設(shè)備使用時(shí)間太長,會更難清洗。在此情況下,拆卸清洗勢在必行。把機(jī)頭加高溫到夠溫后關(guān)閉電源,拆卸機(jī)頭所有組裝件。用銅片清理機(jī)頭內(nèi)的塑料熔體,用金屬刷子清除燒焦的碳化物,然后用砂紙或花葉輪拋光干凈各組裝件再裝配。雖然拆卸清洗效果很好,但是耗費(fèi)時(shí)間長、較費(fèi)力,一般不輕易使用此拆卸清洗方法。
碳化的預(yù)防措施
溫度和時(shí)間控制
塑料制品加工溫度是按原料和制品塑化要求來確定的,不能過高或過低。溫度過低會導(dǎo)致負(fù)載過大,還會出現(xiàn)產(chǎn)品外觀水紋和熔接痕等缺陷。如果溫度過低,熔體的流動性會差一些,對制品表面的光澤度和邊角位的充滿性也有較大影響;如果溫度過高,加上有時(shí)臨時(shí)停機(jī)兩個(gè)小時(shí),甚至幾個(gè)小時(shí),則容易產(chǎn)生機(jī)內(nèi)熔體碳化。在此情況下,恒溫在100~120℃之間,需要開機(jī)前再加溫到要求溫度,這樣可以防止因溫度陡然升高或停機(jī)保溫時(shí)間長引起的碳化。
加溫和開機(jī)操作控制
通常采用一步到位加溫法,即在設(shè)定好溫度后,連續(xù)加溫到設(shè)定溫度,分設(shè)備大小,再恒溫保持1~3小時(shí)才開機(jī)。這種方法容易使機(jī)內(nèi)殘留塑料產(chǎn)生碳化。如果采用梯步加溫法,分時(shí)間段升溫,效果好很多。例如:開始設(shè)定溫度為100℃,恒溫后設(shè)定溫度調(diào)為130℃,再恒溫后設(shè)定溫度調(diào)為170℃,逐步按時(shí)間段升溫,一直升溫到需要的溫度。中、小型設(shè)備達(dá)到要求溫度就可以開機(jī),當(dāng)然需要提前做好相關(guān)的配套準(zhǔn)備工作。大型設(shè)備在達(dá)到要求溫度后,需要再恒溫1~2小時(shí)開機(jī)較好。
剛開機(jī)時(shí),必須注意擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速從1~5轉(zhuǎn)/分慢慢加速,加料口慢慢打開,隨時(shí)留意擠出電流表上顯示的電流值。如果負(fù)載過大,就適當(dāng)加長恒溫時(shí)間,做到逐級升溫,能開機(jī)時(shí)盡早開機(jī),防止機(jī)內(nèi)殘留塑料突遇高溫在太長的開機(jī)等待時(shí)間內(nèi)碳化。
剛開機(jī)時(shí),必須注意擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速從1~5轉(zhuǎn)/分慢慢加速,加料口慢慢打開,隨時(shí)留意擠出電流表上顯示的電流值。如果負(fù)載過大,就適當(dāng)加長恒溫時(shí)間,做到逐級升溫,能開機(jī)時(shí)盡早開機(jī),防止機(jī)內(nèi)殘留塑料突遇高溫在太長的開機(jī)等待時(shí)間內(nèi)碳化。
停機(jī)和關(guān)溫操作控制
通常停機(jī)操作是在停機(jī)前關(guān)閉擠出機(jī)的進(jìn)料口,排除機(jī)內(nèi)塑料熔體,隨著擠出機(jī)的電流降低,機(jī)內(nèi)塑料熔體逐步排除結(jié)束,然后停機(jī)關(guān)溫。這種常規(guī)方法由于機(jī)內(nèi)溫度尚高和??谖捶忾]的原因,粘附在機(jī)器內(nèi)壁的少量塑料最容易在停機(jī)降溫和加溫過程中熱劣化,加上從??谶M(jìn)入空氣中的氧氣,使之熱劣化加劇成為碳化物。如果采用降溫封閉的新方法停機(jī),效果很好。由于再生料和色母粒的載體-塑料的抗氧能力都比全新的純塑料的抗氧能力低,所以停機(jī)前不管使用的是再生料,還是含有色母粒的配料,都應(yīng)在全部排除機(jī)內(nèi)塑料熔體后,加入全新的純塑料低轉(zhuǎn)速洗機(jī)。在洗機(jī)的同時(shí)降溫25~35℃,隨著溫度降低,擠出的塑料熔體逐步消除了機(jī)內(nèi)的潛存熱量。但需特別注意觀察擠出機(jī)的電流值,避免驅(qū)動電機(jī)過載出現(xiàn)事故。當(dāng)實(shí)際溫度低于正常使用溫度25℃左右時(shí),根據(jù)熔體流動的實(shí)際情況,關(guān)閉進(jìn)料口,排解機(jī)內(nèi)塑料熔體后關(guān)閉???,防止空氣進(jìn)入,然后停機(jī)關(guān)溫。也可以在上述過程中,當(dāng)實(shí)際溫度低于正常使用溫度25~40℃時(shí)停止洗機(jī),使半流動狀態(tài)的塑料熔體填滿機(jī)內(nèi)空間,使之封閉。在此種情況下,特別注意下次加溫和保溫時(shí)間需適當(dāng)延長,確保機(jī)內(nèi)熔體夠溫后才開機(jī)。
塑料原料的檢查和選用
在塑料造粒廠家的生產(chǎn)過程中,也會出現(xiàn)塑料碳化現(xiàn)象,有時(shí)在使用時(shí)發(fā)現(xiàn)塑料顆粒中有較多黑點(diǎn),特別對原色制品的質(zhì)量影響最大,這需要加強(qiáng)對塑料原料的來料檢查,必要時(shí)選出帶黑點(diǎn)的塑料顆粒,盡可能不要再利用,以避免整批制品質(zhì)量受到影響。
避免碳化對塑料制品的危害,不但要深入了解碳化的本質(zhì),還要善于運(yùn)用有效的解決方法,更關(guān)鍵在于有效預(yù)防,把損失降到最低。在解決和預(yù)防塑料制品碳化的每個(gè)環(huán)節(jié),都需要我們?nèi)?yán)格控制。