碳酸钙作为第一大无机粉体材料, 在塑料中直接利用会造成尘土飞扬, 严重破坏生产环境. 同时, 由于其为亲水性材料, 直接加入亲油性树脂中分散性很不好. 因此, 对于碳酸钙粉体而言, 一般需要事先将其加工成母料提供给客户, 这样可以解决生产环境和相容性问题. 本文对碳酸钙母料生产技术进行介绍.
碳酸钙母料生产技术
◆1, 熔融混炼设备
选用往复式单螺杆挤出机, 对称或者非对称双螺杆挤出机, 连续或者双转子密炼机, 双接挤出机组都可以, 水下拉条, 磨面热切都可以.
如果载体物料适合, 设备最好选用连续密炼机, 但是要注意:
● 时间——密炼时间要控制适当, 太长容易导致粘锅, 变黄, 甚至分解.
● 排气——密炼时, 在物理开始粘化结团以前进行3-5次排气, 以排除水分或小分子挥发物, 并可以加速无机粉体的分散.
(1)连续密炼机
密炼机+单螺杆挤出机和密炼机+双螺杆挤出机, PE和PBS载体可以使用连续密炼机. 双转子连续密炼机排气效果突出, 实现物粉尘自动连续化生产.
(2)双阶挤出设备
双螺杆挤出机+单螺杆挤出机, 排气效果突出, PP载体只能用双阶螺杆挤出机.
(3)双螺杆挤出机
L/D越高越好, 一般要求大于40以上, PP载体只能用双螺杆挤出机. 最近开发出非对称双螺杆挤出机, 具有剪切和挤压双重塑化效果.
◆2, 熔融混炼工艺
(1)高速混合机
加料顺序: 碳酸钙要先加入进行脱水处理, 完毕后再加入其他组分. 碳酸钙加入混合5分钟左右(料温达到60-80);加入1%左右的偶联剂进行表面处理5分钟(处理后碳酸钙加入水杯中全部漂浮上面即为处理好);加入PP载体, 聚丙烯蜡搅拌2分钟;加入润滑剂搅拌2分钟(高速混合机电流由70A增加到100A时, 低速搅拌冷却在40℃).
● 水分控制: 温度要达到一定高度, 脱出吸附在碳酸钙表面的水分, 使之控制在0.3%以下.
● 静电消除: 碳酸钙在混合过程中容易造成摩擦起电, 尤其是片状结构明显的碳酸钙, 这会造成颗粒严重聚集成团, 影响分散效果. 母料在使用时, 会在制品上出现小白点. 解决办法一是配方中加入少量抗静电剂, 二是高速混合的料静置20小时后再使用.
(2)过滤网
过滤网是必须设置的, 虽然它的作用很大, 但是往往被忽略. 过滤网可以将旋转运动的物料变为直线运动, 利用强力剪切作业进一步塑化物料, 调节熔体在机头中的压力, 过滤杂质和分解物料.
过滤网一般为三, 四层结构, 具体如80/120/80, 100/140/100, 100/120/140/100等. 一般1小时换1次, 一次性废弃, 不建议焚烧后再利用. 如果过滤网太细, 会导致挤出机压力增大, 电流增大, 产量降低.
关于堵网有两种可能: 一是粉体颗粒较大, 或者粉体太细导致团聚, 对堵网残留物烧结后留有大量无机粉体属于此原因;二是载体树脂或者小分子助剂在过滤网处积累, 停留时间过长, 导致其受热分解, 如果堵网残留物变黄, 变灰或变黑, 烧结后没有残留物, 就属于此原因.
◆3, 产品质量控制
(1)水分控制
水分及其低分子挥发物要控制在0.3%以下, 保证吹塑薄膜时不漏气, 没有水波纹. 具体检查手段采用放大镜观察母料, 如果其密实没有明显的发泡空隙, 这样制品的表面很光亮.
(2)密实度控制
单螺杆挤出机主要起到均匀造粒和压缩密实的作用, 母料越密实越好, 可以充分排除水分或者小分子挥发物, 这样后续复合填充制品的表面越光亮. 密实度主要靠提高单螺杆挤出机造粒机头的熔体压力实现, 具体可以降低熔体温度, 提高喂料速度, 等等.