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塑料挤出机 |
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塑料制品碳化问题的预防和处理 |
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作者：李显剑 罗意自 梁广威 |
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塑料制品碳化会给制品的质量和生产成本带来严重的不良影响。对塑料制品生产厂家而言，能有效预防和解决塑料制品碳化问题具有极其重要的意义。
碳化的原因及过程
在塑料制品的实际生产中，一般会在停机前隔离进料口，排除挤出机和机头内的塑料熔体，关闭各区温度，再关闭电源。由于塑料熔体对金属有较强的粘附作用，每次停机时不可能绝对完全排除，最后总会有薄薄的一层塑料熔体牢牢地粘附在挤出机的机筒和机头内壁以及螺杆上，在停机后设备自然冷却降温和下次加温过程中长时间在高温状态下滞留，发生明显的热劣化，逐步变黄、变焦成为碳化物。按照常规的停机方法，机头的模口和进料口两端都没有采取有效的密封措施，导致空气进入机内产生氧化，促使机内残留塑料热劣化加重，给碳化提供了有利条件。由于设备是金属结构，其与塑料的热膨胀率差别较大，已经碳化的塑料对金属的附着性降低，容易从设备的机筒内壁、机头内壁和螺杆上脱落，混入塑料熔体中，造成制品内外壁黑点多，容易出现穿洞或渗漏等诸多质量问题。 
塑料原料碳化图
因为超高分子量塑料的硬性较好，加上温度较高时，清洗对象会被软化，从而变得易脱落，有利于碳化物被塑料熔体带出。在清洗过程中，挤出机的转速在低速和高速之间反复切换多次。如果电动机负载还有余量，可以在操作过程中，反复停止和重新启动挤出机多次，以便进一步提高清洗效果。
碳化的解决方案
机内清洗
长时间停机后，加温再开机，塑料制品上容易出现很多大大小小的黑点，无法满足制品的质量要求，这些黑点就是机内残留塑料热劣化后的碳化物。通常采取用塑料连续挤出，排除带黑点的塑料熔体的洗机方法来清机，洗机时间多达3-5小时。如果原用超高分子量塑料被碳化，且生产原色制品，就会大大增加洗机的难度，会使洗机时间更长，洗机成本更高。
要快速清理机内碳化物，需使用料性比较硬一些的塑料或其回料加白矿油清洗，温度适当加高10～15℃。此时，要考虑小型挤出机对该塑料的塑化能力。对能塑化超高分子量塑料的大、中型挤出机，可以用超高分子量塑料或其回料加白矿油清洗。因为超高分子量塑料的硬性较好，加上温度较高时，清洗对象会被软化，从而变得易脱落，有利于碳化物被塑料熔体带出。在清洗过程中，挤出机的转速在低速和高速之间反复切换多次。如果电动机负载还有余量，可以在操作过程中，反复停止和重新启动挤出机多次，以便进一步提高清洗效果。当熔体中碳化物（黑点）明显减少时，就更换平常用的塑料清洗到干净为止，逐渐调整到合适温度，则可正常生产。
拆卸清洗
采用机内清洗法，清洗挤出机内的碳化物比较容易一些，清洗中空吹塑设备储料式机头内的碳化物很难。因为挤出机机内结构简单一些，中空吹塑设备储料式机头内结构复杂，加上设备使用时间太长，会更难清洗。在此情况下，拆卸清洗势在必行。把机头加高温到够温后关闭电源，拆卸机头所有组装件。用铜片清理机头内的塑料熔体，用金属刷子清除烧焦的碳化物，然后用砂纸或花叶轮抛光干净各组装件再装配。虽然拆卸清洗效果很好，但是耗费时间长、较费力，一般不轻易使用此拆卸清洗方法。
碳化的预防措施
温度和时间控制
塑料制品加工温度是按原料和制品塑化要求来确定的，不能过高或过低。温度过低会导致负载过大，还会出现产品外观水纹和熔接痕等缺陷。如果温度过低，熔体的流动性会差一些，对制品表面的光泽度和边角位的充满性也有较大影响；如果温度过高，加上有时临时停机两个小时，甚至几个小时，则容易产生机内熔体碳化。在此情况下，恒温在100～120℃之间，需要开机前再加温到要求温度，这样可以防止因温度陡然升高或停机保温时间长引起的碳化。
加温和开机操作控制
通常采用一步到位加温法，即在设定好温度后，连续加温到设定温度，分设备大小，再恒温保持1～3小时才开机。这种方法容易使机内残留塑料产生碳化。如果采用梯步加温法，分时间段升温，效果好很多。例如：开始设定温度为100℃，恒温后设定温度调为130℃，再恒温后设定温度调为170℃，逐步按时间段升温，一直升温到需要的温度。中、小型设备达到要求温度就可以开机，当然需要提前做好相关的配套准备工作。大型设备在达到要求温度后，需要再恒温1～2小时开机较好。
刚开机时，必须注意挤出机的转速从1～5转/分慢慢加速，加料口慢慢打开，随时留意挤出电流表上显示的电流值。如果负载过大，就适当加长恒温时间，做到逐级升温，能开机时尽早开机，防止机内残留塑料突遇高温在太长的开机等待时间内碳化。
刚开机时，必须注意挤出机的转速从1～5转/分慢慢加速，加料口慢慢打开，随时留意挤出电流表上显示的电流值。如果负载过大，就适当加长恒温时间，做到逐级升温，能开机时尽早开机，防止机内残留塑料突遇高温在太长的开机等待时间内碳化。
停机和关温操作控制
通常停机操作是在停机前关闭挤出机的进料口，排除机内塑料熔体，随着挤出机的电流降低，机内塑料熔体逐步排除结束，然后停机关温。这种常规方法由于机内温度尚高和模口未封闭的原因，粘附在机器内壁的少量塑料最容易在停机降温和加温过程中热劣化，加上从模口进入空气中的氧气，使之热劣化加剧成为碳化物。如果采用降温封闭的新方法停机，效果很好。由于再生料和色母粒的载体-塑料的抗氧能力都比全新的纯塑料的抗氧能力低，所以停机前不管使用的是再生料，还是含有色母粒的配料，都应在全部排除机内塑料熔体后，加入全新的纯塑料低转速洗机。在洗机的同时降温25～35℃，随着温度降低，挤出的塑料熔体逐步消除了机内的潜存热量。但需特别注意观察挤出机的电流值，避免驱动电机过载出现事故。当实际温度低于正常使用温度25℃左右时，根据熔体流动的实际情况，关闭进料口，排解机内塑料熔体后关闭模口，防止空气进入，然后停机关温。也可以在上述过程中，当实际温度低于正常使用温度25～40℃时停止洗机，使半流动状态的塑料熔体填满机内空间，使之封闭。在此种情况下，特别注意下次加温和保温时间需适当延长，确保机内熔体够温后才开机。
塑料原料的检查和选用
在塑料造粒厂家的生产过程中，也会出现塑料碳化现象，有时在使用时发现塑料颗粒中有较多黑点，特别对原色制品的质量影响最大，这需要加强对塑料原料的来料检查，必要时选出带黑点的塑料颗粒，尽可能不要再利用，以避免整批制品质量受到影响。
避免碳化对塑料制品的危害，不但要深入了解碳化的本质，还要善于运用有效的解决方法，更关键在于有效预防，把损失降到最低。在解决和预防塑料制品碳化的每个环节，都需要我们去严格控制。 (end)
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(6/15/2009) |
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