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PVC线缆用色母粒制造技术
发布时间:2016-12-02 点击:

随着国内电线电缆市场的高速发展,目前PVC绝缘和PVC护套用电线应用越来越广泛,不同的用户会针对电线电缆提出不同的颜色标准(RAL、MUNSELL、REA等),这样对PVC电线电缆制造厂家在PVC着色上提出了更高的要求,目前国内PVC色母生产制造仅仅是起步阶段,笔者在该行业就职多年,就PVC色母粒生产和制造提出几点经验和看法。

    PVC树脂是一种热敏性和剪切敏感性的树脂,若对其进行“多次加工”操作,会影响其应用性能。由于种种原因,常常会遇到“一次加工”的产品质量不符合要求,而不得不进行多次加工情况。这样,不仅影响了生产效率,增加原料消耗,提高了生产成本,而且还可能会影响产品的内在质量。因此,仔细分析造成“多次加工”操作的原因,了解影响“一次加工”合格率的主要因素,寻求提高“一次加工”合格率的方法,对于高效、低耗和优质地生产PVC线缆色母粒具有重要的意义。

   

 一、PVC线缆色母粒加工现状

    PVC线缆色母粒的品种繁多、成分复杂、配方各异。有的经“一次加工”就能合格,而有的要经数次加工才符合要求。其中颜色谱系不同,其“一次加工”合格率相差甚大,合格率的关系大致如下:

    白色﹥灰色﹥黄色﹥橙色﹥棕色﹥黑色﹥兰色>绿色>红色。

    二、PVC线缆色母粒生产中常见的“加工”问题

    PVC线缆色母粒“一次加工”不合格的,其不符合项主要集中在以下几条:

    粒形不良

    分散不佳

    颜色偏差

    其中颜色偏差而导致“一次加工”不合格的,主要是配方方面出现的一些问题,不在本文讨论范围之列,因为对于一个成熟的配方,首先其颜色是应当不会有问题的。

    造成粒形不良的原因、不良情况的分类及其分析,其中最常见的情况有以下三种:

    1、挤出条料牵引困难,时粗时细,粒形不佳。

    2、挤出条料表面有凸起物。

    3、挤出条料表面极其粗糙。

    其中第一种情况,主要是由于挤出机加料量不稳定所造成的。在生产中常遇到两种情况:

    (1)预混料结块,造成加料器下料困难或结块料堵塞在挤出机加料口处。

    (2)预混料堆积密度太小,在料斗加料口处因“气阻”而造成底部结块,预混料在料斗中架桥。这样,造成挤出机机头熔体的压力波动很大,流出口模的物料时多时少,极不均衡,当然就很难得到好的粒形。

    第二种情况,通常出现在硬度比较低的产品上,有的经“二次加工”后,挤出条料的平滑感觉得到明显改善,但有的产品,却并无明显好转。若检测其分散性,却是符合要求的。

    第三种情况,则出现在某些使用了特种增塑剂或某些颜料含量特别高的产品上。此时生产状况可能是良好的,但挤出条料表面相当毛糙,唯有经过多次加工后,挤出条料手感才光滑平整。

    至于遇到分散不佳问题,生产上通常上能选用最简单的方法,即“二次加工”了。


    三、影响“一次加工”合格率的主要原因分析

    影响PVC线缆色母粒产品“一次加工”合格率的因素是相当多的。为了便于分析和比较,不考虑人、料和环这三项可控制的因素及机这个客观上不可变的因素对“一次加工”合格率的影响。每一种产品也是从多批生产的加工情况综合起来的,具有一定的代表性,若从配方的角度作分析,会给我们一些启示。

    1、有机颜料含量的影响

    将色母粒按照有机颜料含量和加工次数以递减法排序则可看到:当配方中有机颜料含量超过2%时,其“一次加工”合格率仅为25%;而有机颜料含量低于2%时,其“一次加工”合格率高达80%。这表明,有机颜料含量高低对“一次加工”合格率有着举足轻重的影响。且其临界浓度在2%左右。超过此值大多数要进行“二次加工”。其原因之一是有机颜料堆积密度小,体积大,加工时预混料比重较轻,常常会造成“加料”困难,影响挤出操作;原因之二是有机颜料的分散性较差,含量越高,分散越困难,造成产品的分散性不佳。

    2、无机颜料含量的影响

    PVC线缆大多数要求有良好的遮盖性,,着色时除用有机颜料或无机颜料之外,通常要加入适量的钛白粉来提高遮盖性。统计表明,无机颜料含量不同,同样对”一次加工”合格率有影响。

    3、增塑剂品种的影响

    增塑剂是PVC线缆色母料的主要成分之一。它影响产品的可加工性、耐热性、耐寒性及柔软性。

    4、增塑剂含量的影响

    不仅增塑剂的品种影响合格率,而且即使用同一种增塑剂,因其用量不同,也会影响“一次加工”合格率,若以树脂和增塑剂的重量份数之比为参数,当比值小于1时,其“一次加工”合格率明显低于比值大于1的。因为当增塑剂用量增加时,会增加预混料操作的难度,易造成预混料“过湿”而结块成团,在挤出加工时会堵塞加料口影响操作或挤出条料太“软”而造成切粒困难。

    5、填料含量的影响

    PVC线缆色母粒中加入填料,不仅可以降低产品成本,还可以改善熔体的流动性能,有利于控制生产工艺条件及方便操作。不过其含量也应恰当,否则也会影响“一次加工”的合格率。当填料含量为树脂的两倍以上时,其“一次加工”合格率不足40%;若含量为树脂的1~2倍时,则其“一次加工”合格率达75%。因为重质碳酸钙类填料毕竟与树脂的亲和性能差,若含量较高时,则“一次加工”时可能在熔体中不能达到均匀分布与分散,造成挤出条料毛糙或有凸起的感觉。若经“二次加工”后,则条料明显光滑。

    6、硬度的影响

    硬度的影响比较复杂。因为硬度不是一个独立的变量,它受树脂的制法、增塑剂的品种和用量,填料及颜料的种类和用量所支配的。不过纵观生产中碰到的情况,经验告诉我们可以认为硬度高的,其“一次加工”合格率也较高,这可能是因为硬度高,有利于预混料操作及改善颜料的分散性的缘故。

    四、提高“一次加工”合格率的方法与措施

    1、改进预混料的质量

    良好的预混料应当是混和均匀的,不结块的比较疏松的。因此,在预混料操作时:选择合适的预混设备,恰当选择预混料的重量。

    合理安排配方中各组分的加料次序:

    a、先加树脂、蜡、润滑剂、热稳定剂,并高速预混。

    b、再加预料、填料、高速预混。

    c、再加流变性调节剂,高速预混。

    d、最后一次性加入增塑剂,低速短时间混合。

    2、调正预混料的堆积密度

    目的是为了减少或消除预混料再挤出机加料口处“气阻”及架桥现象。可采用的方法如:

    从配方上考虑:

    在用户许可的情况下,降低使用时的稀释比,以降低母料中有机色粉的含量。

    重新配色,选用色力更高的有机颜料。

    在保证硬度的前提下,采用增加活性填料的含量,减少增塑剂用量。

    在硬度许可的情况下,尽量少加增塑剂,多加填充剂。

    在硬度较高配方中,少加或不加流变性调节剂。

    从工艺上考虑

    在预混时,先加入20%左右的同品种同批次的成品粒子,这样可以提高预混料的比重,有利于加料操作。

    3、改进加料计量装量

    若将加料计量器的闸板的宽度设计成可调节式,即在生产PVC线缆色母粒时,通过调整闸板的宽度与高度,就可更方便、更精确地控制加料速度。例如,当闸板宽度设定至原来的二分之一,闸板高度保持不变,那么其加料速度的控制范围就比原来提高一倍。这样就可能解决较“轻”的预混料的加料问题,从而提高“一次加工”的合格率。

    4、优化工艺参数

    挤出操作的重要工艺参数是温度(螺杆、机筒、机头、口模)、加料速度、螺杆转速以及口模板的孔径与孔数,另外还有熔体的温度,扭矩及压力。不同的配方,应有其最佳操作参数。
    
五、几条重要建议

    尽快改进加料计量装置,以解决加料速度不匀问题

    对于预混料比重较轻的,采用“掺合粒子”法预混料工艺

    对于填料含量较高的,采用“活化处理”法工艺,以改善粒子表面粗糙问题,具体方法有两种:

    填料在线活化处理法

    即在预混时,先将填料碳酸钙加入混合器中,再加入偶联剂有机钛酸酯或有机硅烷类,高速混合几分钟,即得活性填料后,再按常规法工艺预混。


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