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高抗沖透明丁苯樹(shù)脂的加工工藝
丁苯透明抗沖樹(shù)脂，又稱K-Resin(K- 樹(shù)脂)。是以苯乙烯、丁二烯為單體，以烷基鋰為引發(fā)劑，采用陰離子溶液聚合技術(shù)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(qiáng)、加工性能優(yōu)異、無(wú)毒性，廣泛用于冰箱制造、制鞋、玩具制造、食品容器及包裝、醫(yī)療器械、日常高檔制品、電器儀表盤(pán)和與其他材料(如GPPS、SAN、SMA、PP、HIPS等)摻混改性等領(lǐng)域。 與其他透明聚合物相比較，K- 樹(shù)脂共聚物的特點(diǎn)是密度低，從經(jīng)濟(jì)角度上看更有吸引力。K- 樹(shù)脂的得率比非苯乙烯類的透明樹(shù)脂高20%～30%，符合美國(guó)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(guī)定，可用作食品的包裝。 丁苯樹(shù)脂是部分結(jié)晶聚合物，流動(dòng)性好，加工出的產(chǎn)品表面光滑、光澤好、透明度高，可采用傳統(tǒng)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(shè)備上加工，不需要改動(dòng)設(shè)備和注塑件模具。丁苯樹(shù)脂在生產(chǎn)過(guò)程中已除去揮發(fā)分，且一般不吸濕，除非在潮濕環(huán)境中存放和加工，加工前一般不需要干燥。但揮發(fā)分過(guò)高，制品透明度會(huì)降低，甚至產(chǎn)生氣泡，建議在40～65℃熱風(fēng)烘干2h左右，烘干溫度不能過(guò)高，否則丁苯樹(shù)脂可能黏結(jié)在一起。 加工中應(yīng)使用長(zhǎng)徑比小、壓縮比低到中等的螺桿，如注塑件成型的螺桿長(zhǎng)徑比應(yīng)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(yīng)有強(qiáng)混段，以降低對(duì)聚合物的剪切和在螺桿的停留時(shí)間。同時(shí)，應(yīng)采用流線形的熔體流道，且流道最好拋光，減小熔體流動(dòng)方向的改變，避免熔體長(zhǎng)期滯留在流道中，消除長(zhǎng)期存料對(duì)產(chǎn)品的污染。口模內(nèi)部最好鍍鉻拋光處理；壓延等輥筒應(yīng)鍍鉻拋光無(wú)斑點(diǎn)。為了獲得最好的透明度和光澤，注塑件模具應(yīng)該拋光，排氣良好，轉(zhuǎn)角半徑應(yīng)大一些，也應(yīng)該避免器壁厚度突然變化，因?yàn)楸诤裢蝗蛔兓鶗?huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，而導(dǎo)致不同的收縮率促使制品翹曲，制品外觀盡可能地對(duì)稱，厚度均勻。 注塑件成型 丁苯樹(shù)脂一般選用往復(fù)螺桿式注塑件成型機(jī)型，注射機(jī)避免使用自鎖式噴嘴，以免物料在機(jī)筒留太長(zhǎng)時(shí)間。物料在機(jī)筒內(nèi)依靠外部加熱和螺桿的剪切作用熔融塑化，并可通過(guò)調(diào)整螺桿轉(zhuǎn)速和背壓來(lái)改善塑化質(zhì)量，但過(guò)高的溫度(>250℃)會(huì)降低丁苯樹(shù)脂的性能和外觀劣化，丁苯樹(shù)脂對(duì)注射速度敏感。制品缺口敏感，破損多在缺口處，但缺口無(wú)銳角，收縮率為0.1％一0.8％，回料的用量建議最高不超過(guò)50％。該樹(shù)脂的一個(gè)特點(diǎn)是回用性好，經(jīng)過(guò)反復(fù)回用，其物理性能、光學(xué)性能和流變性能只有極小的變化。 片材擠出 純的丁苯樹(shù)脂或PS與丁苯樹(shù)脂的共混物可通過(guò)擠出成型制成片材，所生產(chǎn)的片材透明度高、韌性好、強(qiáng)度大、易成型加工，已廣泛地應(yīng)用于食品品、醫(yī)藥、紡織品、日用品和快餐等行業(yè)。 開(kāi)停車(chē)時(shí)，機(jī)筒內(nèi)的物料需要置換干凈，丁苯樹(shù)脂長(zhǎng)期在機(jī)筒內(nèi)或停車(chē)間歇均會(huì)導(dǎo)致晶點(diǎn)的產(chǎn)生，而且晶點(diǎn)會(huì)在機(jī)筒內(nèi)繼續(xù)生長(zhǎng)，為防止該現(xiàn)象的發(fā)生，在開(kāi)停車(chē)時(shí)要用100％的PS-GP進(jìn)行置換，清理機(jī)筒，嚴(yán)重時(shí)應(yīng)進(jìn)行人工清理。板片材擠出宜用單螺桿擠出，進(jìn)料段溫度在180℃左右。計(jì)量段在230℃左右。且采用能調(diào)節(jié)口模厚度的衣架式流道和扁平機(jī)頭；三輥壓光機(jī)的輥筒有獨(dú)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(biāo)厚度一樣。上光輥與機(jī)頭的距離應(yīng)盡可能地靠近，一般為50～100mm。上光輥的溫度對(duì)片材的透明度影響明顯，調(diào)節(jié)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(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。 牽引上下輥的間隙也應(yīng)能調(diào)節(jié)，卷取輥無(wú)級(jí)調(diào)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(yīng)低于丁苯樹(shù)脂的熱變形溫度，產(chǎn)品寬度應(yīng)比口模最大寬度小10―25mm。 吹塑薄膜和流延膜 丁苯樹(shù)脂薄膜具有剛挺、透明、死褶性、透氣性和可印刷性等特點(diǎn)，特適合新鮮食品的包裝，一般采用單螺桿擠出吹膜機(jī)，如PE-HD上吹法的吹膜設(shè)備。典型吹塑條件是：進(jìn)料段溫度不超過(guò)180℃。計(jì)量段不超過(guò)230℃，吹脹壓力在0.14～0.42，吹脹比3/1。一般用純的丁苯樹(shù)脂作單層或復(fù)合膜的內(nèi)中層，開(kāi)停車(chē)置換料除了PS-GP外還可用PE-HD，在機(jī)筒和機(jī)頭之間加裝40―200目過(guò)濾網(wǎng)，以清除凝膠粒子。 機(jī)頭一般采用直角式中心供料螺旋機(jī)頭或旋轉(zhuǎn)機(jī)頭，吹塑機(jī)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(fēng)口或無(wú)噴風(fēng)的單唇風(fēng)環(huán)即可，風(fēng)環(huán)一般高于機(jī)頭30～100mm的位置，風(fēng)環(huán)的內(nèi)徑比口模的內(nèi)徑大150―300mm，風(fēng)環(huán)的冷風(fēng)吹出角最好為40度－60度，霜白線與機(jī)頭的距離應(yīng)在1～4個(gè)膜泡管直徑之間，夾角為15度一40度，可調(diào)的人字板也應(yīng)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(wěn)定，減少薄膜褶皺，如果人字板調(diào)節(jié)不到這么低，則應(yīng)調(diào)高霜白線。膜泡管應(yīng)盡可能短，薄膜應(yīng)保持在40～60℃的范圍，以減少褶皺。，設(shè)備安裝的關(guān)鍵是機(jī)頭口模、風(fēng)環(huán)、人字板和夾膜輥的中心線垂直成一線，才能保證薄膜無(wú)褶皺，最好采用自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的夾膜輥和人字板。 由于含有丁二烯結(jié)構(gòu)的原因，擠出薄膜的黏合性能特別好，若是采用丁苯樹(shù)脂生產(chǎn)單層薄膜或多層共擠薄膜的內(nèi)層，必須使用開(kāi)口劑，以改善薄膜開(kāi)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(jī)筒溫度范圍為190～215℃，機(jī)頭溫度為200～220℃。在不產(chǎn)生魚(yú)眼的情況下，可適當(dāng)提高溫度，使透明度提高，同時(shí)降低熔體壓力，減少物料滯留時(shí)間。機(jī)頭應(yīng)采用模唇厚度可調(diào)的衣架式機(jī)頭，模口寬0.30～1.0mm，但如有共振現(xiàn)象，應(yīng)注意降低模口寬度、擠出速度及機(jī)頭與冷卻輥間的空隙。用風(fēng)刀把丁苯樹(shù)脂膜緊貼在冷輥之上，不適宜用急冷輥，兩個(gè)冷輥溫度應(yīng)控制在50～80℃之間。模口與冷輥的空隙應(yīng)小于10cm。 丁苯樹(shù)脂薄膜的沖擊強(qiáng)度會(huì)隨著吹脹比和牽引比的增加而增強(qiáng)，薄膜的收縮力低，在收縮包裝后不會(huì)產(chǎn)生變形現(xiàn)象或“狗耳”問(wèn)題，適宜用來(lái)包裝各種免壓商品。丁苯樹(shù)脂薄膜可采用熱封技術(shù)來(lái)封口，可在較低的溫度條件下封合，封合時(shí)間較短。熱封強(qiáng)度取決于封合表面的溫度、承受的壓力和封合時(shí)間。 中空吹塑 丁苯樹(shù)脂可采用中空吹塑來(lái)生產(chǎn)既透明又具有高沖擊強(qiáng)度的、各種尺寸和形狀的產(chǎn)品，如小藥丸瓶、醫(yī)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(shù)脂一般選用擠吹的中空成型設(shè)備，可采用匯流式機(jī)頭和散流式機(jī)頭，坯直徑在擠出時(shí)有不同程度的膨脹，膨脹率為－15％～＋5％。丁苯樹(shù)脂的最大吹脹比建議為3：1，注塑件模具排氣效果差會(huì)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(jié)果制品冷卻不均勻，表面變形。同時(shí)，注塑件模具冷卻不均勻可能導(dǎo)致制品各部分殘留應(yīng)力和收縮程度不一，導(dǎo)致制品翹曲變形。丁苯樹(shù)脂收縮率低，收縮率小于1.5％，對(duì)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(gè)制品的收縮率，對(duì)于厚壁制品必須考慮收縮因素。 熱成型 丁苯樹(shù)脂具有優(yōu)良的熔體強(qiáng)度，可做深拉、淺拉、厚壁和薄壁的制品，可采用PS-GP的加工設(shè)備來(lái)熱成型，制品溫度范圍為135～150℃，應(yīng)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(yīng)經(jīng)過(guò)高度拋光，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)去掉倒伐角或加大斜角，也可向排氣系統(tǒng)注入空氣以釋放制品和注塑件模具之間的真空，但過(guò)大的頂出氣壓會(huì)使制品破裂或變形。
