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塑料薄膜用碳酸钙要求及母粒生产工艺技术
2020-08-19 [120]

碳酸钙在塑料中的应用相当广泛,不仅可降低成本,还可改善塑料材料某些方面的性能,例如经过活化处理的轻质碳酸钙可提高聚氯乙烯塑料的冲击韧性,达到一定细度的重钙经过界面调控处理可显著提高聚乙烯塑料和聚丙烯塑料的冲击韧性,以及加有普通细度重质碳酸钙的聚丙烯编织袋,其表面抗滑性和可印刷性都得到改善等。

1、塑料薄膜用碳酸钙要求

目前,在聚乙烯塑料薄膜中使用的都是1250目的重钙。这里所说的1250目是指最大粒径不超过10μm。一些企业以d97为多少微米来表明重钙的粒级,但塑料薄膜关心的是最大粒径不能超过10μm,因为有很多薄膜产品(如地膜),本身的厚度就不足10μm,即使大颗粒仅占万分之一,其绝对数量(颗粒个数)也会十分庞大,每个大颗粒都有可能造成塑料薄膜的质量事故。

必须说明的是,并不是比1250目粗的重钙就不能用,也不是说比1250目细的有多么不好。在分散良好的情况下,重钙的粒径越小,相同填充量时塑料薄膜的力学性能和外观也越好。

考虑到重钙越细价格越高,以及目前主要依赖高速混合机对重钙进行表面处理的技术条件,用于聚乙烯塑料薄膜的重钙以1250目为宜,细度过细,会在表面处理和分散方面出现难以解决的问题。

在聚乙烯塑料薄膜中能否使用轻钙?迄今为止还没有人使用轻钙,但并不等于不能使用。普通轻钙多是几个微米的粒子的团聚体,把它们分散开来更困难。另外轻钙粒子的晶形和方解石有很大区别,其折光率方面的差别对PE薄膜的透光性影响更为显著。

纳米碳酸钙实质上也是轻质碳酸钙,同样存在着颗粒团聚问题,而且由于售价远远高于普通轻钙,因此至今无人问津。

2、碳酸钙母料生产工艺技术要点

(1)团聚问题

要想使填充母料中的碳酸钙颗粒均匀分散到基体塑料中,必须先将碳酸钙颗粒完全包覆好。如果在生产填充母料的过程中,碳酸钙已经团聚,那么在吹塑薄膜的挤出机中,这种团聚的颗粒是无法打开的,势必在薄膜上形成众多白点。甚至是白色的硬颗粒,还有可能形成“云雾”。

解决碳酸钙颗粒的团聚问题首先是要在表面处理时防止过度摩擦,一旦因摩擦产生静电就极易发生团聚。其次是表面处理剂的量要足够。当颗粒表面被偶联剂作用而改变为亲油性时,其表面能大大下降,相互之间就不易凝聚了。

(2)填充比例问题

填充母料中的碳酸钙比例越高,该产品的原材料成本就越低,越具市场竞争力。由于碳酸钙颗粒粒径小,颗粒数量大,总表面积也大,就需要更多的载体树脂对其包覆,不仅要求载体树脂的熔体粘度小,而且要有足够的量。为了得到使用性能良好的薄膜级填充母料,碳酸钙的重量百分数一般不超过80%,而载体树脂的重量百分数一般不低于13%。

(3)物料形态问题

在对高混机中的物料应当搅成什么形态问题上,有不同的看法。有人曾经试验搅成完全糊状再放料和仅仅机械混合均匀,载体树脂的颗粒仍然保持原颗粒形态就放料,两种极端情况做成的填充母粒在薄膜中应用的效果无明显差别。

我们的经验是最好载体树脂已开始熔化,和已表面处理的重钙充分接触形成面疙瘩状但又不要成糊,此时立即放料。如果成糊,放料十分困难,耽误时间降低了生产效率,如果物料仍保持颗粒和粉的状态,不仅不能做到组分均匀一致,而且在往双螺杆挤出机中加料时,粒粉再次分离,造成产品中有的重钙多,有的树脂多,就会在吹塑薄膜时出现物料不均匀的现象,极易发生“云雾”或白点。

(4)挤出设备

用于物料混合混炼造粒的挤出机也非常重要,同向平行双螺杆挤出机远远优于带混炼段的单螺杆挤出机。混炼造粒设备的优势可以弥补高混机中碳酸钙表面处理以及和载体树脂初混时的不足,因此人工挤出混炼造粒设备的选型和螺纹套选用与排布也是至关重要的。

(5)造粒问题

在造粒部分应尽量避免拉条水冷的操作方式,因为人工操作的水平和责任心问题,一旦物料带水将对吹塑薄膜带来重大隐患。如果是以聚乙烯树脂作为载体树脂,选用风冷模面热切工艺是适宜的。

对粒子的形状,大小都是很有讲究的,一般以直径3~5mm的圆片为宜,其厚度1mm左右即可,主要是为了在吹塑薄膜时,容易与基体树脂的颗粒混匀,在短时间内迅速熔融便于与基体树脂物料互相掺混。

当挤出机直径较大(如直径在Φ72mm以上),产量高于300kg/h时,风冷模面热切的机头很难做好,温度不易控制,颗粒冷却不下来,容易粘连。此时宜用传送带冷却的方式,而且该种方式适应于各种填充母料或改性专用料的生产,但需较长的距离冷却,要求有较大的场地。

来源:刘英俊.碳酸钙在塑料薄膜中的应用[J].中国非金属矿工业导刊

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