塑料加工原理

后段加工技术培训之按排我公司生产主要进行的是PVC产品（地板胶、帐蓬布、人造革、透明膜等）的加工，过程主要有压延、印刷、贴合、发泡、表处、开布等，压延是我公司产品生产过程的前哨，其他的加工过程主要针对压延生产的半成品进行再加工，所以我们把压延之外的其他生产过程统称为后段。开设本课程的目的主要是帮助大家了解塑料加工的全过程，了解各生产过程的基本原理、机器设备、操作技能、品质标准等，增加对塑料加工技术的认知，以便更好地做好本职岗位的工作。一、塑料加工原理1二、压延基本知识2三、印刷及表面处理教程1~2四、网带发泡（针链发泡）教程2五、贴合机贴合教程1第一章塑料加工原理一、塑料的定义塑料：以合成的或天然的高分子化合物为主要成分，可在一定条件下塑化成型，产品最后能保持形状不变的材料。塑料是属于新兴的高科技材料，具有与传统材料无可比拟的优点，无论从种类与数量上正在逐步替代传统材料，现在我们是生活在塑料的时代里，塑料制品无处不在，而且随着时间的推移，塑料的应用会更加广泛。第一个应用的塑料种类：赛璐璐（硝化纤维与樟脑混合反应而成）（1872）第一个合成的塑料种类：热固性酚醛树脂（俗名电木）（1907）第一个应用的热塑性塑料种类：PVC（1931）1835年俄国科学家发现PVC这种材料；1930年PVC聚合体产品在德国产生；1931年在德国工业化生产；1937年在织物上涂抹PVC（人造革前身）的首个专利在德国申请。目前德国的塑料加工技术仍然世界领先。中国的塑料加工是从引进各先进国家设备、技术的基础上产生与发展的，只有五、六十年的历史。高明塑料只有30年左右的历史。二、塑料的分类：1、按化学成份分：PVC（聚氯乙烯）、PE（聚乙烯）、EVA（乙烯、醋酸乙烯共聚物）、PU（聚氨酯）、PET（绦纶）、PA（尼龙）、ACR（丙烯酸酯）等；我公司生产所用的材料主要是PVC。2、按加工性质分热塑性塑料、热固性塑料；溶塑性塑料、溶固性塑料、其他塑料，PVC是一种热塑性塑料及溶塑性塑料。我公司的PVC加工主要利用其热塑性的性能。三、塑料加工原理概述：塑料加工过程简单说：就是将形态各异的原料，通过加工变形，而制成预先设定的形态的成品，用于的日常生活与工作中。目前塑料加工的方法主要是：加热与溶解（溶胀）。这两种方法在我公司都有应用。流体的流动速率（状态）与流体自身粘度及压力有关。流体的内部流动的阻力就体现为流体的粘度。压力就是外界作在流体上压力。常温下水的粘度很低，当往其中不断加入白糖，搅动时所需的力会不断增加，也就是粘度不断增加。粘度小，流动性好；粘度大，流动性差。（1）流体自身运动行为（流体在固体表面的运动行为）：流体的自身粘度小、压力大，则流动速度部分或全部可变形状态（流体）塑料制品（一定形状）固态（或粉体）加热溶解降温烘干就快。（印刷）（2）两流体间的运动行为：当两种不同粘度流体相遇时，粘度小、受压大的就马上混和均匀；而粘度大、受压小的需要在较长时间才能在界面处发生相互混和。（贴合）（3）气体在流体中运动行为：气体在粘度大的液体中鼓泡需要较大的气压；气体在粘度过小的流体中鼓泡容易跑出流体外面。气体在流体中鼓泡需流体有合适的粘度，才可以。（发泡）（4）固体在流体内部运动的行为：固体在粘度大的流体中运动慢，在粘度小的流体运动快。（搅拌、分散）下面针对不同种类塑料讲解塑料加工原理四、塑料加工原理的应用。（一）加热法应用：1、热塑性塑料热塑性塑料加热到一定温度时会变成塑化状态而变形，当温度降低时会形成固定形状；可多次重复塑化成型，而性质改变较小。热塑性塑料加热降温的状态变化的过程：胶化态是界于固体与塑化粘流态之间的状态，其分子间有极大的束缚力控制物体的形状。果冻就是胶化态好的例子，其形状在外力作用下发生轻微变形；当失去外力时，形状又能弹性恢复；当外力足够大时发生剧裂变形（破裂、断裂等）。塑化态就是在外力作用下自由变形的状态，塑料加热塑化成一种可变形流体。塑料的塑化流体粘度与胶料配方、温度等相关，生产过程中为了控制流体粘度就必须控制好胶料配方与温度。C300S42的底层由于钙粉多，而塑化温度高，预热轮温度达到200度左右，其贴合表面才高粘度塑化，而透明膜与印花中层由于配方中钙份少，其150度左右就基本实现高粘度塑化而贴合。以PVC树脂压延初次加工为例：对于六贴贴合操作的过程（以两层贴合为例）：两层贴合产品的层间贴合强度与贴合面的塑化粘度及相融性相关。塑化粘流体的粘度与加热固态（或粉体）PVC+助剂高搅（粉状）万马力（胶化）牛车、过滤（高粘度塑化）压延机（低粘度塑化）压纹（成型）冷却、卷取（冷却定型）软化（胶化态）塑化粘流态（高粘度）冷却（定型）升温继续升温降温实现成型操作（压延、贴合、焊接）搅拌升温混炼升温混炼+升温混炼+升温降温降至室温底层面层底层贴合面表面软化面层贴合面表面软化底层贴合面表面塑化面层贴合面表面塑化底、面层贴合面贴合、压纹预热预热加热加热冷却（冷却定型）冷却塑化粘流态（低粘度）热分解升温升温保温保温拉伸（高粘度塑化）降温的温度密切相关，温度越高则粘度越低，温度越低则粘度越高。相融性与贴合材料（或配方构成）密切相关，一般来说贴合材料（配方构成）中易析出的物质较多时，则相融性就越差。六贴产品贴合就依循此原理实现的。对于地板胶贴合过程：一般地板胶贴合过程按以下操作步骤进行：人造革压纹操作过程：发泡（AC）操作过程：2、热固性塑料塑料原料经过加热发生化学变化而成型，这种化学变化是不可逆的，所以热固性塑料成型后不能再进行加热塑化加工。如：酚醛塑料（电木）等。这种方法在我公司无应用（二）溶解法应用：溶解性塑料溶解性塑料具有在特定溶剂或液体助剂中溶解或溶胀的能力，经搅拌制得溶液或糊状物，再通过加热或其他方法去除溶剂、促进化学反应或塑化成型。溶解性塑料PVC、压克力、水性丙烯酸接着剂树脂、PU接着剂树脂、PU架桥剂等溶于溶剂（CYC、MEK、DMF、水等）成粘性糊后通过印刷、涂刮、喷涂等工艺进行加工。我公司多版印刷、人造革表面处理、浆布就是此种塑料加工方法的应用。表面处理剂、油墨、接着剂都是具有一定粘度的液体或糊状，通过凹版印刷加工方式，将这些液体物质转移到布或半成品的表面，烘干溶剂，形成所需的图案或功能。溶塑性塑料与溶固性塑料在去溶剂成型过程中如果没有发生化学反应，则可以多次重复溶解成型，如果在成型过程（或成型后）发生了化学反应，一般不能再次溶解利用。例如：浆槽中的印刷油墨干了可以再加溶剂溶解利用，但是加过架桥剂的PU接着剂（胶水）在浆槽中干了，由于发生了架桥化学反应，不能再次溶解利用，也只有通过刀铲等方法将其除掉。固态树脂糊状溶液（变形）塑料制品加溶剂/助剂去溶剂、促进化学反应或塑化底层面层（0.03）底层贴合面表面高粘塑化面层贴合面表面软化底、中、面层加压贴合预热预热冷却定型塑化加热冷却压纹中层（0.07）面层贴合面表面软化预热压纹成型人造革人造革表层高粘塑化预热+加热冷却定型冷却发泡基材塑化高粘态加热塑化低粘态AC分解鼓泡加热塑化高粘态降温压纹成型冷却定型降至室温第二章压延基本知识后段加工所用的原料基本上由压延生产线生产出来，了解压延基本知识可以进一步了解我们所用原料的性质及质量，以便更好地进行后段加工。第一节：压延设备（1）筛粉的作用：将PVC粉、碳酸钙、油料等通过筛网或滤网后进入中间储桶内，备用。（2）高速搅拌机原理：通过搅拌叶高速转动，搅拌桶内的粉体、液体原料进行混合，并产生大量摩擦热，使原料升温，增加PVC树脂的对液体添加剂的吸收能力，形成干燥的粉状混合物，为下一工序使用。物料计量也是由高搅员工完成。（3）万马力混炼塑化原理：经过高速搅拌机混合的干燥粉状混合物，投入万马力机的密炼室；上有加压锤挤压，下有卸料门顶住，室内有二支有隆起翼状的转子相向旋转，利用转子与转子及转子与室壁间的强力剪切、搅拌，产生横向的切断翻料作用，在有限的空间内加以强压，使其产生大量磨擦（剪切）热，进行混炼、塑化，成团状的固态弹性塑化体（胶化体）。（4）轧轮机（牛车）混炼原理：经过万马力机混炼的团状固态弹性胶料，投入带加热系统的两轮轧轮机上，并利用前轮的速度略高于后轮，使经过两轮间隙（一般为5~7mm）的料成片状挤出后再贴于前轮回转到两轮中间的积料中，如此不断物料交换、加热、混和，并且藉由机械及人工反复切割交换，直到胶化适当，再由回转刀裁成条状上，经输送带送下一工序使用。压延生产线一般设置二套轧轮机，第一套通常称为混炼轧轮机（大牛车）；第二套通常称为保温轧轮机（小牛车）（5）挤出过滤机原理：含有杂质的经轧轮机塑化的胶料，通过挤出过滤机加热、保温、混炼塑化并过滤杂质，并挤出一定直径长条状弹性体，再通过输带将有适当的温度与塑化均匀的胶料供应压延机或进入下一工序，保证压延机设备安全及产品质量。（6）压延成型原理：压延成型是将加热塑化的热塑性塑料通过2个以上相向旋转的辊筒间隙，在辊筒挤压力和剪切力的原料计量高速搅拌机（两台）万马力轧轮机A轧轮机B过滤机压延机（压纹）冷却卷取作用下，使塑料产生一定的延展变形，从而得所需规格与品质的连续薄膜制品的加工方法。压延产品有薄膜、皮革，地面装饰材、室内装饰等（7）冷却卷取：薄膜由压延机引离轮引出后，经过压纹、冷却定型、裁边、卷取，制成符合规格及质量要求的成品或半成品。第二节：压延原料配方基础压延产品质量与原料及配方有密切的关系，我们了解PVC原料及配方更加有利我们使用及加工，分析与解决生产过程中出现的问题。1、PVC树脂粉：中文名称：聚氯乙烯国产电石粉以热熔指数来描述如：SG-5；日本、美国及国产乙烯粉用聚合度描述：TH-1000、TG-1000等台湾系的PVC树脂粉一般以K值来描述：S-652、增塑剂：一般以用物质的化学名来描述，如邻苯二甲酸二辛酯DOP,大豆油ESO,氯化石蜡CP-42#,防寒增塑剂DOA等3、稳定剂：一般用供应商的编号来描述.一车间用的稳定剂:液体面层稳定剂1959；BP-243；Zn-st发泡稳定剂:F-22CM；F-9；F-388A；二车间的稳定剂：三车间稳定剂：有毒的：BC-468；BS-817；低毒：BS-1014、加工助剂：一般用加工助剂的性能、化学名与供应商编号来描述。PT-121爽滑剂；P-530胶化速进剂；H-st外润滑剂；偶联剂，AC发泡剂；5、添加剂：一般用加工助剂的性能与供应商编号来描述。香精；防霉剂；防火剂6、填充剂：一般用化学名与供应商编号或粉体的目数来描述。CaCO3轻质碳酸钙；重质碳酸钙。7、颜料：一般以供应商编号来描述。白色：钛白粉；黑色：VB-2309；VB-2321D；红色：VB-5343；VB-5361；VB-5338（荧光红）；VB-5383（高级明红）；VB-5384（高级紫红）；VB-4331（橙红）黄色：有机（VB-3326；VB-3310）；无机（VB-3306；VB-3301）；（高级黄）VB-蓝色：VB-78381；VB-7389；VB-7394；S-7088D绿色：VB-8397；紫色：VB-7387C；棕色：VB-6362；增白剂：PF-127珠光粉：8、其他：一般以功能与供应商编号来描述。以上各种物质中PVC树脂粉、增塑剂、填充剂（杂质不论）为有成份明确的标准品，虽然供应商不同，但是之间差异性较小，一般中化学名称（化学特征名称）描述；其他的物质一般都是多种物质混合组成或化学成份不够明确，一般都以供应商牌号为准来描述。举例说明各种半成品（后段加工原料）的压延配方：一、压延1#机：（1）、印刷中层：Y4000.055X190030phr树脂粉SG-5：80kgDOP：11.5kg大豆油：14kg重钙：45kgLS-1959：1.6kgBP-243：0.5kgH-st：0.25kgZn-st：0.25kg钛白粉：8000gVB-7381：40g（2）、遮盖层：C60S380.07x1900粒料：150kg印花废料：20kg重钙：15kg42#石蜡：3kgH-st：0.3kg（3）、发泡底层配方：C55S420.22X1980PVC：55kgDOP：3kgE