碳酸鈣作為第一大無機粉體材料, 在塑料中直接利用會造成塵土飛揚, 嚴重破壞生產環境. 同時, 由於其為親水性材料, 直接加入親油性樹脂中分散性很不好. 因此, 對於碳酸鈣粉體而言, 一般需要事先將其加工成母料提供給客戶, 這樣可以解決生產環境和相容性問題. 本文對碳酸鈣母料生產技術進行介紹.
碳酸鈣母料生產技術
◆1, 熔融混煉設備
選用往複式單螺杆擠出機, 對稱或者非對稱雙螺杆擠出機, 連續或者雙轉子密煉機, 雙接擠出機組都可以, 水下拉條, 磨面熱切都可以.
如果載體物料適合, 設備最好選用連續密煉機, 但是要注意:
● 時間——密煉時間要控制適當, 太長容易導致粘鍋, 變黃, 甚至分解.
● 排氣——密煉時, 在物理開始粘化結團以前進行3-5次排氣, 以排除水分或小分子揮發物, 並可以加速無機粉體的分散.
(1)連續密煉機
密煉機+單螺杆擠出機和密煉機+雙螺杆擠出機, PE和PBS載體可以使用連續密煉機. 雙轉子連續密煉機排氣效果突出, 實現物粉塵自動連續化生產.
(2)雙階擠出設備
雙螺杆擠出機+單螺杆擠出機, 排氣效果突出, PP載體只能用雙階螺杆擠出機.
(3)雙螺杆擠出機
L/D越高越好, 一般要求大於40以上, PP載體只能用雙螺杆擠出機. 最近開發出非對稱雙螺杆擠出機, 具有剪切和擠壓雙重塑化效果.
◆2, 熔融混煉工藝
(1)高速混合機
加料順序: 碳酸鈣要先加入進行脫水處理, 完畢後再加入其他組分. 碳酸鈣加入混合5分鐘左右(料溫達到60-80);加入1%左右的偶聯劑進行表面處理5分鐘(處理後碳酸鈣加入水杯中全部漂浮上面即為處理好);加入PP載體, 聚丙烯蠟攪拌2分鐘;加入潤滑劑攪拌2分鐘(高速混合機電流由70A增加到100A時, 低速攪拌冷卻在40℃).
● 水分控制: 溫度要達到一定高度, 脫出吸附在碳酸鈣表面的水分, 使之控制在0.3%以下.
● 靜電消除: 碳酸鈣在混合過程中容易造成摩擦起電, 尤其是片狀結構明顯的碳酸鈣, 這會造成顆粒嚴重聚整合團, 影響分散效果. 母料在使用時, 會在製品上出現小白點. 解決辦法一是配方中加入少量抗靜電劑, 二是高速混合的料靜置20小時後再使用.
(2)過濾網
過濾網是必須設置的, 雖然它的作用很大, 但是往往被忽略. 過濾網可以將旋轉運動的物料變為直線運動, 利用強力剪切作業進一步塑化物料, 調節熔體在機頭中的壓力, 過濾雜質和分解物料.
過濾網一般為三, 四層結構, 具體如80/120/80, 100/140/100, 100/120/140/100等. 一般1小時換1次, 一次性廢棄, 不建議焚燒後再利用. 如果過濾網太細, 會導致擠出機壓力增大, 電流增大, 產量降低.
關於堵網有兩種可能: 一是粉體顆粒較大, 或者粉體太細導致團聚, 對堵網殘留物燒結後留有大量無機粉體屬於此原因;二是載體樹脂或者小分子助劑在過濾網處積累, 停留時間過長, 導致其受熱分解, 如果堵網殘留物變黃, 變灰或變黑, 燒結後沒有殘留物, 就屬於此原因.
◆3, 產品質量控制
(1)水分控制
水分及其低分子揮發物要控制在0.3%以下, 保證吹塑薄膜時不漏氣, 沒有水波紋. 具體檢查手段採用放大鏡觀察母料, 如果其密實沒有明顯的發泡空隙, 這樣製品的表面很光亮.
(2)密實度控制
單螺杆擠出機主要起到均勻造粒和壓縮密實的作用, 母料越密實越好, 可以充分排除水分或者小分子揮發物, 這樣後續複合填充製品的表面越光亮. 密實度主要靠提高單螺杆擠出機造粒機頭的熔體壓力實現, 具體可以降低熔體溫度, 提高喂料速度, 等等.