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  改性塑料生产过程常见质量问题及解决措施
                                      张万杰1, 2,袁　华1,陈广强2
    (1.同济大学材料科学与工程学院,上海　200092; 2.上海金发科技发展有限公司,上海　201714)
    摘要:从改性塑料生产过程中影响产品质量的主要因素:挤出工艺、原材料质量、挤出设备、外界环境等入手,以改性塑料生产的主要过程———挤出为重点,介绍改性塑料生产过程中常见质量缺陷,如长条、连粒、黑点、变色、真空不良、铁屑、塑化不良、碳化等,分析造成每种缺陷的主要原因,并给出常用的解决措施。
    关键词:改性;塑料;质量问题;工艺;挤出
    中图分类号:TQ320. 663,TQ316. 6　文献标识码:B　文章编号: 1001-9456(2010)02-0086-03
    聚合物改性是指通过物理或机械方法向高分子聚合物中添加有机或无机物质,或将不同类聚合物共混,或用化学方法实现高聚物的共聚、接枝、交联,或将上述方法联用、并用,以在电、磁、声、光、热、燃烧等方面赋予独特功能等效果[1]。聚合物改性的方法多种多样,总体上可分为共混改性、填充改性、复合材料、化学改性和表面改性等几大类[2]。世界上最早的聚合物共混物制成于1912年,第一个实现工业化生产的共混物是1942年投产的聚氯乙烯与丁腈橡胶和共混物。随后的几十年里,高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、ABS等相继研制成功,而同时聚合物改性理论也在不断发展[3-4]。近年来,我国塑料改性技术取得显著进步。目前改性塑料广泛应用于汽车、家电、IT、农业、建筑、电子电气、轻工及军工等行业,具有广阔的发展前景[5]。
    1　改性工艺流程
    改性塑料的主要生产设备是双螺杆挤出机,常见的生产工艺流程为:配料→混料→挤出→拉条→冷却→切粒→包装。改性塑料产品质量问题主要可分为外观缺陷和性能不合格,在这里重点探讨的是外观缺陷。外观缺陷大多与生产工艺、原材料质量、生产设备、生产环境等因素有关。常见的缺陷有长条、连粒、黑点、变色、真空不良、铁屑、塑化不良、碳化等。常见质量缺陷分布如图1所示。文章从生产过程入手,对改性塑料常见的质量问题进行分析并提出对策。
              
    2　常见缺陷
    2. 1　长条
    大于正常粒子2倍的长度均视为长条,如图2所示。
              
    产生原因主要有开机拉条或断条、料条方向不是直线、切粒1)正常生产时调节料条进入切粒机的方向和调节过水长度
    2)生产时断条严重需调整工艺处理;
    3)注意切粒机动刀的检查,及时更换损坏的动刀;
    4)对于出现的长条可采用合适的振动筛,过筛处理。
    2. 2　连粒
    两个或多个粒子并排连在一起称为连粒,如图3所示。
              
    产生原因主要有拉条时断条、过水长度不够等。主要解决措施:
    1)挤出拉条时选用宽度合适的导条轮,分开连在一起的料条;
    2)调整合适的冷却过水长度,即可减少连粒;
    3)对于出现的连粒可采用筛孔合适的振动筛过筛。
    2. 3　黑点
    在粒子表面或里面存在黑色斑点粒子,如图4所示。
              
    引起黑点的主要原因有:清机不干净;原料中有黑点;螺杆碳化;环境污染。主要解决措施:
    1)转产清机过程中,没有清理干净,重新清机即可;
    2)加强来料检验,尤其是填充矿粉或阻燃剂中较容易出现黑点、杂质现象;
    3)注意控制调节螺筒温度及物料在螺筒内停留时间,防止加工温度过高;
    4)注意周边的环境卫生,做好生产不同颜色产品机台之间的隔离、防护是必要的。
    2. 4　变色
    表现为生产过程中产品颜色突然发生变化,出现明显色差,如图5所示。
               
    产生变色主要原因有混料不均;清机不干净;温度太高;剪切太强。主要解决措施:
    1)严格按照混料工艺,确保混料均匀性;
    2)清机完成后专人检查,确保清机干净;
    3)控制挤出温度,防止温度过高引起色粉分解;
    4)选择合适的螺杆组合,避免太强的剪切。
    2. 5　真空不良
    粒子切面有两个或两个以上的真空眼或有发泡的现象,如图6所示。
              
    造成真空不良的主要原因有真空度不够、真空返料、真空系统坏、密封不好等。主要解决措施:
    1)定期检查维护真空泵、真空压力表,
    2)及时清理真空罐、真空室、真空管道。
    2. 6　铁屑或其他金属颗粒
    在塑料粒子表面或中间有铁屑或其他金属颗粒,如图7所示。主要产生的原因有螺杆磨损、动刀被打碎、原料中有铁屑或其他金属颗粒。主要解决措施:
    1)检查螺杆、动刀、振动筛等是否有破损;
    2)检验原材料中是否有相应的金属颗粒;
    3)对于不良的产品可以采用过强磁或使用金属分离器,将金属颗粒筛选出来。
               
    2. 7　塑化不良
    从粒子切面看有难熔物,或表面发乌、有蛤蟆皮似的现象,如图8所示。
               
    塑化不良产生的原因有加热温度过低、原材料有杂质、喂料速度过大、螺杆剪切太弱。主要解决措施:
    1)按工艺规定控制好温度,发现有塑化不良时适当地调高温度;
    2)排查原料中或过程中是否有杂质不溶物混入;
    3)适当地控制喂料速度,使塑料加温和塑化的时间增长;
    4)选择剪切能力适度的螺杆。
    2. 8　碳化
    模头处漏料焦化变成黑色物质,塑料表面出现颗粒状焦烧物。如图9所示。
               
    碳化产生的主要原因有加热温度过高,造成熔体焦烧;螺杆长期使用而没有清洗,焦烧物积存;停机时间过长,没有清洗机头和螺杆。主要解决措施:
    1)经常检查加温系统是否正常,如果加热系统有问题及时解决;
    2)定期清洗螺杆或机头,彻底清洗干净;
    3)滤板、滤网、模头清理要及时、干净,防止碳化,发现碳化应立即清理机头和螺杆。
    3　结束语
    改性塑料质量控制的关键是设备及工艺过程控制,另外生产现场的环境及原材料质量等也影响其质量。要保证改性塑料产品的质量,在生产过程中要兼顾各种影响因素,进行优化组合。其实,改性塑料的常见质量问题产生的原因极其复杂,解决的具体措施也根据现场情况而不同,上面列举的不过是最常见的几种,现场质量工程师及工艺技术人员面临的质量问题复杂多样,只有找到问题产生的症结,才能有针对性地制定解决措施,提高产品质量。
参考文献:
[1]刘英俊,刘伯元.塑料填充改性[M].北京:中国轻工业出版社,1998: 1.
[2]王国全,王秀芬.聚合物改性[M].北京:中国轻工业出版社,2008:5.
[3]JA曼森,LH斯柏林.聚合物共混物及复合材料[M].北京:化学工业出版社,1983: 73.
[4]吴培熙,张留成.聚合物共混改性[M].北京:中国轻工业出版社,1996: 3.
[5]2009-2010年中国改性塑料行业投资分析及发展前景预测报告[R]. 2009, 1.(本文编辑：SXQ)