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高抗沖透明丁苯樹脂的加工工藝
丁苯透明抗沖樹脂，又稱K-Resin(K- 樹脂)。是以苯乙烯、丁二烯為單體，以烷基鋰為引發劑，采用陰離子溶液聚合技術合成的一種嵌段共聚物，其主要特性是兼有高透明性和良好的抗沖擊性、密度小、著色力強、加工性能優異、無毒性，廣泛用于冰箱制造、制鞋、玩具制造、食品容器及包裝、醫療器械、日常高檔制品、電器儀表盤和與其他材料(如GPPS、SAN、SMA、PP、HIPS等)摻混改性等領域。 與其他透明聚合物相比較，K- 樹脂共聚物的特點是密度低，從經濟角度上看更有吸引力。K- 樹脂的得率比非苯乙烯類的透明樹脂高20%～30%，符合美國食品藥品管理FDA 21 CFR 177 1640 條款和歐洲EEC 指引90/128/EEC 修訂條款的規定，可用作食品的包裝。 丁苯樹脂是部分結晶聚合物，流動性好，加工出的產品表面光滑、光澤好、透明度高，可采用傳統加工方式加工，如注射、擠出、吹膜和流延、中空吹塑、熱成型等加工方法，并且可以在大部分通用的設備上加工，不需要改動設備和注塑件模具。丁苯樹脂在生產過程中已除去揮發分，且一般不吸濕，除非在潮濕環境中存放和加工，加工前一般不需要干燥。但揮發分過高，制品透明度會降低，甚至產生氣泡，建議在40～65℃熱風烘干2h左右，烘干溫度不能過高，否則丁苯樹脂可能黏結在一起。 加工中應使用長徑比小、壓縮比低到中等的螺桿，如注塑件成型的螺桿長徑比應小于26，吹膜一般為24，流延膜為28，壓縮比一般為2.3～2.8，且螺桿不應有強混段，以降低對聚合物的剪切和在螺桿的停留時間。同時，應采用流線形的熔體流道，且流道最好拋光，減小熔體流動方向的改變，避免熔體長期滯留在流道中，消除長期存料對產品的污染。口模內部最好鍍鉻拋光處理；壓延等輥筒應鍍鉻拋光無斑點。為了獲得最好的透明度和光澤，注塑件模具應該拋光，排氣良好，轉角半徑應大一些，也應該避免器壁厚度突然變化，因為壁厚突然變化往往會產生應力集中，而導致不同的收縮率促使制品翹曲，制品外觀盡可能地對稱，厚度均勻。 注塑件成型 丁苯樹脂一般選用往復螺桿式注塑件成型機型，注射機避免使用自鎖式噴嘴，以免物料在機筒留太長時間。物料在機筒內依靠外部加熱和螺桿的剪切作用熔融塑化，并可通過調整螺桿轉速和背壓來改善塑化質量，但過高的溫度(>250℃)會降低丁苯樹脂的性能和外觀劣化，丁苯樹脂對注射速度敏感。制品缺口敏感，破損多在缺口處，但缺口無銳角，收縮率為0.1％一0.8％，回料的用量建議最高不超過50％。該樹脂的一個特點是回用性好，經過反復回用，其物理性能、光學性能和流變性能只有極小的變化。 片材擠出 純的丁苯樹脂或PS與丁苯樹脂的共混物可通過擠出成型制成片材，所生產的片材透明度高、韌性好、強度大、易成型加工，已廣泛地應用于食品品、醫藥、紡織品、日用品和快餐等行業。 開停車時，機筒內的物料需要置換干凈，丁苯樹脂長期在機筒內或停車間歇均會導致晶點的產生，而且晶點會在機筒內繼續生長，為防止該現象的發生，在開停車時要用100％的PS-GP進行置換，清理機筒，嚴重時應進行人工清理。板片材擠出宜用單螺桿擠出，進料段溫度在180℃左右。計量段在230℃左右。且采用能調節口模厚度的衣架式流道和扁平機頭；三輥壓光機的輥筒有獨立的溫度控制器，輥隙比所需要的片材厚度多0.05mm，下輥隙與目標厚度一樣。上光輥與機頭的距離應盡可能地靠近，一般為50～100mm。上光輥的溫度對片材的透明度影響明顯，調節溫度使片材貼在輥筒上；牽引速度要與壓光輥基本同步，比壓光輥稍快并能實現無級調速。 牽引上下輥的間隙也應能調節，卷取輥無級調速必須與牽引輥同步，并使片材保持一定的張力，收卷溫度應低于丁苯樹脂的熱變形溫度，產品寬度應比口模最大寬度小10―25mm。 吹塑薄膜和流延膜 丁苯樹脂薄膜具有剛挺、透明、死褶性、透氣性和可印刷性等特點，特適合新鮮食品的包裝，一般采用單螺桿擠出吹膜機，如PE-HD上吹法的吹膜設備。典型吹塑條件是：進料段溫度不超過180℃。計量段不超過230℃，吹脹壓力在0.14～0.42，吹脹比3/1。一般用純的丁苯樹脂作單層或復合膜的內中層，開停車置換料除了PS-GP外還可用PE-HD，在機筒和機頭之間加裝40―200目過濾網，以清除凝膠粒子。 機頭一般采用直角式中心供料螺旋機頭或旋轉機頭，吹塑機頭的口模縫隙寬度單層擠出為0.8―1.0mm，多層共擠則為1.0―1.5mm。冷卻采用小噴風口或無噴風的單唇風環即可，風環一般高于機頭30～100mm的位置，風環的內徑比口模的內徑大150―300mm，風環的冷風吹出角最好為40度－60度，霜白線與機頭的距離應在1～4個膜泡管直徑之間，夾角為15度一40度，可調的人字板也應延伸到此處，并在霜白線上方70～150cm處與膜管接觸，以保持膜管穩定，減少薄膜褶皺，如果人字板調節不到這么低，則應調高霜白線。膜泡管應盡可能短，薄膜應保持在40～60℃的范圍，以減少褶皺。，設備安裝的關鍵是機頭口模、風環、人字板和夾膜輥的中心線垂直成一線，才能保證薄膜無褶皺，最好采用自動旋轉的夾膜輥和人字板。 由于含有丁二烯結構的原因，擠出薄膜的黏合性能特別好，若是采用丁苯樹脂生產單層薄膜或多層共擠薄膜的內層，必須使用開口劑，以改善薄膜開口性能，防止薄膜之間的黏合。 流延膜擠出溫度可稍高于擠出吹膜，如機筒溫度范圍為190～215℃，機頭溫度為200～220℃。在不產生魚眼的情況下，可適當提高溫度，使透明度提高，同時降低熔體壓力，減少物料滯留時間。機頭應采用模唇厚度可調的衣架式機頭，模口寬0.30～1.0mm，但如有共振現象，應注意降低模口寬度、擠出速度及機頭與冷卻輥間的空隙。用風刀把丁苯樹脂膜緊貼在冷輥之上，不適宜用急冷輥，兩個冷輥溫度應控制在50～80℃之間。模口與冷輥的空隙應小于10cm。 丁苯樹脂薄膜的沖擊強度會隨著吹脹比和牽引比的增加而增強，薄膜的收縮力低，在收縮包裝后不會產生變形現象或“狗耳”問題，適宜用來包裝各種免壓商品。丁苯樹脂薄膜可采用熱封技術來封口，可在較低的溫度條件下封合，封合時間較短。熱封強度取決于封合表面的溫度、承受的壓力和封合時間。 中空吹塑 丁苯樹脂可采用中空吹塑來生產既透明又具有高沖擊強度的、各種尺寸和形狀的產品，如小藥丸瓶、醫用引流裝置以及高身的陳列展示瓶等。典型加工條件是：加工溫度和薄膜加工溫度相似，吹氣和吹脹壓力在0.25～0.60，注塑件模具溫度16℃～40℃。 丁苯樹脂一般選用擠吹的中空成型設備，可采用匯流式機頭和散流式機頭，坯直徑在擠出時有不同程度的膨脹，膨脹率為－15％～＋5％。丁苯樹脂的最大吹脹比建議為3：1，注塑件模具排氣效果差會在型腔壁與正在吹脹的型坯之間的空囊裹入空氣，使型坯不能與注塑件模具緊密地貼合，結果制品冷卻不均勻，表面變形。同時，注塑件模具冷卻不均勻可能導致制品各部分殘留應力和收縮程度不一，導致制品翹曲變形。丁苯樹脂收縮率低，收縮率小于1.5％，對于大件制品，在瓶頸和截坯口處截面厚的地方需要輔助冷卻以平衡整個制品的收縮率，對于厚壁制品必須考慮收縮因素。 熱成型 丁苯樹脂具有優良的熔體強度，可做深拉、淺拉、厚壁和薄壁的制品，可采用PS-GP的加工設備來熱成型，制品溫度范圍為135～150℃，應盡量降低出模溫度，避免制品翹曲，收縮率均為0.5％一0.8％。注塑件模具應經過高度拋光，在設計時應去掉倒伐角或加大斜角，也可向排氣系統注入空氣以釋放制品和注塑件模具之間的真空，但過大的頂出氣壓會使制品破裂或變形。
