塑料加工原理.doc

后段加工技术培训之按排
我公司生产主要进行的是PVC产品（地板胶、帐蓬布、人造革、透明膜等）的加工，过程主要有压延、印刷、贴合、发泡、表处、开布等，压延是我公司产品生产过程的前哨，其他的加工过程主要针对压延生产的半成品进行再加工，所以我们把压延之外的其他生产过程统称为后段。
开设本课程的目的主要是帮助大家了解塑料加工的全过程，了解各生产过程的基本原理、机器设备、操作技能、品质标准等，增加对塑料加工技术的认知，以便更好地做好本职岗位的工作。

一、 塑料加工原理 1
二、 压延基本知识 2
三、 印刷及表面处理教程 1~2
四、 网带发泡（针链发泡）教程 2
五、 贴合机贴合教程 1
第一章 塑料加工原理
一、塑料的定义
塑料：以合成的或天然的高分子化合物为主要成分，可在一定条件下塑化成型，产品最后能保持形状不变的材料。塑料是属于新兴的高科技材料，具有与传统材料无可比拟的优点，无论从种类与数量上正在逐步替代传统材料，现在我们是生活在塑料的时代里，塑料制品无处不在，而且随着时间的推移，塑料的应用会更加广泛。
第一个应用的塑料种类：赛璐璐（硝化纤维与樟脑混合反应而成）（1872）
第一个合成的塑料种类：热固性酚醛树脂（俗名电木）（1907）
第一个应用的热塑性塑料种类：PVC（1931）
1835年俄国科学家发现PVC这种材料 ； 1930年PVC聚合体产品在德国产生；1931年在德国工业化生产；1937年在织物上涂抹PVC（人造革前身）的首个专利在德国申请。目前德国的塑料加工技术仍然世界领先。中国的塑料加工是从引进各先进国家设备、技术的基础上产生与发展的，只有五、六十年的历史。高明塑料只有30年左右的历史。

二、塑料的分类：
1、按化学成份分：
PVC（聚氯乙烯）、PE（聚乙烯）、EVA（乙烯、醋酸乙烯共聚物）、PU（聚氨酯）、PET（绦纶）、PA（尼龙）、ACR（丙烯酸酯）等；我公司生产所用的材料主要是PVC。
2、按加工性质分
热塑性塑料、热固性塑料；溶塑性塑料、溶固性塑料、其他塑料，PVC是一种热塑性塑料及溶塑性塑料。我公司的PVC加工主要利用其热塑性的性能。

三、塑料加工原理概述：
部分或全部
可变形状态
（流体）
塑料加工过程简单说：就是将形态各异的原料，通过加工变形，而制成预先设定的形态的成品，用于的日常生活与工作中。
降温
加热
塑料制品
（一定形状）
固态
（或粉体）

溶解
烘干

目前塑料加工的方法主要是：加热与溶解（溶胀）。
这两种方法在我公司都有应用。

流体的流动速率（状态）与流体自身粘度及压力有关。
流体的内部流动的阻力就体现为流体的粘度。压力就是外界作在流体上压力。
常温下水的粘度很低，当往其中不断加入白糖，搅动时所需的力会不断增加，也就是粘度不断增加。粘度小，流动性好；粘度大，流动性差。
（1）流体自身运动行为（流体在固体表面的运动行为）：流体的自身粘度小、压力大，则流动速度就快。（印刷）
（2）两流体间的运动行为：当两种不同粘度流体相遇时，粘度小、受压大的就马上混和均匀；而粘度大、受压小的需要在较长时间才能在界面处发生相互混和。（贴合）
（3）气体在流体中运动行为：气体在粘度大的液体中鼓泡需要较大的气压；气体在粘度过小的流体中鼓泡容易跑出流体外面。气体在流体中鼓泡需流体有合适的粘度，才可以。（发泡）
（4）固体在流体内部运动的行为：固体在粘度大的流体中运动慢，在粘度小的流体运动快。（搅拌、
分散）

下面针对不同种类塑料讲解塑料加工原理
四、塑料加工原理的应用。
（一）加热法应用：
1、热塑性塑料
热塑性塑料加热到一定温度时会变成塑化状态而变形，当温度降低时会形成固定形状；可多次重复塑化成型，而性质改变较小。
热塑性塑料加热降温的状态变化的过程：

热分解

升温
保温
升温
固态
（或粉体）

塑化粘流态
（低粘度）

升温
塑化粘流态
（高粘度）

继续升温
软化
（胶化态）

保温

冷却
（定型）
实现成型操作
（压延、贴合、焊接）

降温

胶化态是界于固体与塑化粘流态之间的状态，其分子间有极大的束缚力控制物体的形状。果冻就是胶化态好的例子，其形状在外力作用下发生轻微变形；当失去外力时，形状又能弹性恢复；当外力足够大时发生剧裂变形（破裂、断裂等）。
塑化态就是在外力作用下自由变形的状态，塑料加热塑化成一种可变形流体。
塑料的塑化流体粘度与胶料配方、温度等相关，生产过程中为了控制流体粘度就必须控制好胶料配方与温度。C300S42的底层由于钙粉多，而塑化温度高，预热轮温度达到200度左右，其贴合表面才高粘度塑化，而透明膜与印花中层由于配方中钙份少，其150度左右就基本实现高粘度塑化而贴合。
以PVC树脂压延初次加工为例：
牛车、过滤
（高粘度塑化）
混炼+升温
混炼+升温
混炼升温
搅拌升温
万马力（胶化）
高搅（粉状）
PVC+助剂

降温
冷却、卷取
（冷却定型）
压纹
（成型）
拉伸
（高粘度塑化）

降至室温
降温
压延机
（低粘度塑化）

对于六贴贴合操作的过程（以两层贴合为例）：

底层贴合面
表面塑化

加热
预热
底层贴合面
表面软化

底层

冷却
冷却
（冷却定型）
底、面层贴合面
贴合、压纹

面层贴合面
表面塑化

加热
预热
面层贴合面
表面软化

面层

两层贴合产品的层间贴合强度与贴合面的塑化粘度及相融性相关。塑化粘流体的粘度与加热的温度密切相关，温度越高则粘度越低，温度越低则粘度越高。相融性与贴合材料（或配方构成）密切相关，一般来说贴合材料（配方构成）中易析出的物质较多时，则相融性就越差。六贴产品贴合就依循此原理实现的。

对于地板胶贴合过程：
一般地板胶贴合过程按以下操作步骤进行：
底层贴合面
表面高粘塑化

预热
底层

塑化
冷却
加热
底、中、面层
加压贴合

冷却定型

中层（0.07）
面层贴合面
表面软化

预热

压纹

面层（0.03）
面层贴合面
表面软化

预热

人造革压纹操作过程：

人造革
冷却
压纹成型
冷却定型
人造革表层高粘塑化
预热+加热

发泡（AC）操作过程：

压纹成型
塑化低粘态AC分解鼓泡

塑化高粘态
降温
加热
加热
塑化高粘态
发泡基材

降至室温

冷却定型

2、热固性塑料
塑料原料经过加热发生化学变化而成型，这种化学变化是不可逆的，所以热固性塑料成型后不能再进行加热塑化加工。如：酚醛塑料（电木）等。这种方法在我公司无应用
（二）溶解法应用：
溶解性塑料
溶解性塑料具有在特定溶剂或液体助剂中溶解或溶胀的能力，经搅拌制得溶液或糊状物，再通过加热或其他方法去除溶剂、促进化学反应或塑化成型。
去溶剂、促进化学反应或塑化
糊状溶液
（变形）
加溶剂/助剂

塑料制品
固态树脂

溶解性塑料PVC、压克力、水性丙烯酸接着剂树脂、PU接着剂树脂、PU架桥剂等溶于溶剂（CYC、MEK、DMF、水等）成粘性糊后通过印刷、涂刮、喷涂等工艺进行加工。
我公司多版印刷、人造革表面处理、浆布就是此种塑料加工方法的应用。
表面处理剂、油墨、接着剂都是具有一定粘度的液体或糊状，通过凹版印刷加工方式，将这些液体物质转移到布或半成品的表面，烘干溶剂，形成所需的图案或功能。
溶塑性塑料与溶固性塑料
在去溶剂成型过程中如果没有发生化学反应，则可以多次重复溶解成型，如果在成型过程（或成型后）发生了化学反应，一般不能再次溶解利用。例如：浆槽中的印刷油墨干了可以再加溶剂溶解利用，但是加过架桥剂的PU接着剂（胶水）在浆槽中干了，由于发生了架桥化学反应，不能再次溶解利用，也只有通过刀铲等方法将其除掉。

第二章 压延基本知识
后段加工所用的原料基本上由压延生产线生产出来，了解压延基本知识可以进一步了解我们所用原料的性质及质量，以便更好地进行后段加工。
第一节：压延设备
原料
计量
高速搅拌机（两台）
万马力
轧轮机A
轧轮机B
过滤机
压延机（压纹）
冷却
卷取

（1） 筛粉的作用：
将PVC粉、碳酸钙、油料等通过筛网或滤网后进入中间储桶内，备用。
（2）高速搅拌机原理：
通过搅拌叶高速转动，搅拌桶内的粉体、液体原料进行混合，并产生大量摩擦热，使原料升温，增加PVC树脂的对液体添加剂的吸收能力，形成干燥的粉状混合物，为下一工序使用。物料计量也是由高搅员工完成。
（3）万马力混炼塑化原理：
经过高速搅拌机混合的干燥粉状混合物，投入万马力机的密炼室；上有加压锤挤压，下有卸料门顶住，室内有二支有隆起翼状 的转子相向旋转，利用转子与转子及转子与室壁间的强力剪切、搅拌，产生横向的切断翻料作用，在有限的空间内加以强压，使其产生大量磨擦（剪切）热，进行混炼、塑化，成团状的固态弹性塑化体（胶化体）。
（4）轧轮机（牛车）混炼原理：
经过万马力机混炼的团状固态弹性胶料，投入带加热系统的两轮轧轮机上，并利用前轮的速度略高于后轮，使经过两轮间隙（一般为5~7mm）的料成片状挤出后再贴于前轮回转到两轮中间的积料中，如此不断物料交换、加热、混和，并且藉由机械及人工反复切割交换，直到胶化适当，再由回转刀裁成条状上，经输送带送下一工序使用。压延生产线一般设置二套轧轮机，第一套通常称为混炼轧轮机（大牛车）；第二套通常称为保温轧轮机（小牛车）
（5）挤出过滤机原理：
含有杂质的经轧轮机塑化的胶料，通过挤出过滤机加热、保温、混炼塑化并过滤杂质，并挤出一定直径长条状弹性体，再通过输带将有适当的温度与塑化均匀的胶料供应压延机或进入下一工序，保证压延机设备安全及产品质量。
（6）压延成型原理：
压延成型是将加热塑化的热塑性塑料通过 2个以上相向旋转的辊筒间隙，在辊筒挤压力和剪切力的作用下，使塑料产生一定的延展变形，从而得所需规格与品质的连续薄膜制品的加工方法。压延产品有薄膜、皮革，地面装饰材、室内装饰等
（7）冷却卷取：
薄膜由压延机引离轮引出后，经过压纹、冷却定型、裁边、卷取，制成符合规格及质量要求的成品或半成品。

第二节：压延原料配方基础
压延产品质量与原料及配方有密切的关系，我们了解PVC原料及配方更加有利我们使用及加工，分析与解决生产过程中出现的问题。
1、 PVC树脂粉：中文名称：聚氯乙烯
国产电石粉以热熔指数来描述如：SG-5；
日本、美国及国产乙烯粉用聚合度描述：TH-1000、TG-1000等
台湾系的PVC树脂粉一般以K值来描述：S-65
2、增塑剂：一般以用物质的化学名来描述，如邻苯二甲酸二辛酯DOP,大豆油ESO,氯化石蜡CP-42#,
防寒增塑剂DOA等
3、稳定剂：一般用供应商的编号来描述.
一车间用的稳定剂:液体面层稳定剂1959 ；BP-243 ；Zn-st
发泡稳定剂:F-22CM；F-9；F-388A；
二车间的稳定剂：
三车间稳定剂：有毒的：BC-468；BS-817； 低毒：BS-101
4、加工助剂：一般用加工助剂的性能、化学名与供应商编号来描述。
PT-121爽滑剂；P-530胶化速进剂；H-st外润滑剂；偶联剂，AC发泡剂；
5、添加剂：一般用加工助剂的性能与供应商编号来描述。香精；防霉剂；防火剂
6、填充剂：一般用化学名与供应商编号或粉体的目数来描述。
CaCO3 轻质碳酸钙；重质碳酸钙。
7、颜料：一般以供应商编号来描述。
白色：钛白粉；
黑色：VB-2309；VB-2321D；
红色：VB-5343；VB-5361；VB-5338（荧光红）；VB-5383（高级
明红）；VB-5384（高级紫红）；VB-4331（橙红）
黄色：有机（VB-3326；VB-3310）；无机（VB-3306；VB-3301）；
（高级黄）VB-
蓝色：VB-78381；VB-7389；VB-7394；S-7088D
绿色：VB-8397；
紫色：VB-7387C；
棕色：VB-6362；
增白剂：PF-127
珠光粉：
8、其他：一般以功能与供应商编号来描述。

以上各种物质中PVC树脂粉、增塑剂、填充剂（杂质不论）为有成份明确的标准品，虽然供应商不同，但是之间差异性较小，一般中化学名称（化学特征名称）描述；其他的物质一般都是多种物质混合组成或化学成份不够明确，一般都以供应商牌号为准来描述。

举例说明各种半成品（后段加工原料）的压延配方：
一、压延1#机：
（1）、印刷中层：Y400 0.055X1900 30phr
树脂粉SG-5：80 kg DOP：11.5 kg 大豆油：14 kg 重钙：45kg LS-1959：1.6 kg
BP-243：0.5 kg H-st：0.25 kg Zn-st：0.25 kg 钛白粉：8000g VB-7381：40g
（2）、遮盖层：C60S38 0.07x1900
粒料：150 kg 印花废料：20 kg 重 钙：15 kg 42#石蜡：3 kg H-st：0.3 kg
（3）、发泡底层配方：C55S42 0.22X1980
PVC：55 kg DOP：3 kg ESO：11 kg 发泡稳定剂（F-9）：2.7 kg Zn-st：0.25 kg
发泡浆AC：14.5 kg 碳酸钙：31 kg 偶联剂：1.5 kg 530：0.5 kg

二、压延2#机：
（1）、底层配方：0.27X1900 C300S42
环氧大豆油：2 kg 42#石蜡：5 kg 轻重钙：50 kg H-st：0.5 kg 粒料：125 kg
木纹纸：10 kg 三贴料：10 kg
（2）、针革面层：0.12X1440 C50S60
SG-5：85 kg DOP：37 kg 环氧大豆油：18 kg 42#石蜡：9 kg 重钙：43 kg
LS-1959：2.4 kg H-st：0.2 kg 颜料：若干
（3）、针革泡层：
DOP：10 kg 环氧大豆油：10 kg 42#石蜡：9 kg 轻钙：60 kg F-22CM：2 kg
AC浆：10.5 kg H-st：0.2 kg 530：0.7 颜料：若干
三、压延3#机：
（1）、001透明面层： 0.03X1900 S28phr
PVC：70 kg DOP：12.5 kg 环氧大豆油：6 kg LX-260B：1.7 kg 回料：20 kg
VB-7381：50g
（2）、大件膜：W4028 0.52X1380 S50phr
PVC：70 kg DOP：26 kg 环氧大豆油：10 kg BC-468：1.7 kg S7088D：31 g

第三节：压延产品质量
我们在后段加工前，对来自压延的半成品的质量要进行确认
一、规格
产品的规格指的是产品的厚度、宽度、长度、重量等。客户下单时一般都会用数字指明。
（1）、 厚度要求：
单位为mm，测量工具为厚度计。
（2）、宽度要求：
单位为mm、cm、m、inch等，测量工具为钢卷尺。
（3）、长度要求：
单位为m、yd等，测量工具为码表或米表。
（4）、重量要求：
单位为kg、lb等，测量工具为磅称。
生产过程中规格要求是最基本的控制项目。
二、软硬度：
在塑料行业产品软硬度是一个重要指标，一般不同的塑料种类其表达方式不同。在PVC行业中软硬度一般用配方中各种增塑剂相当于DOP份量之和。增塑剂的增塑效率如下：
DOP增塑效率为1；环氧大豆油增塑效率为0.9；氯化石蜡-42#增塑效率为0.6等

关于配方中物质份量描述：配方中各种物质相对于树脂粉的重量比例，一般用PHR（帕）来表示。PHR的意义：配方中某物料相对于100份PVC树脂粉重量的比例
例1：配方：PVC：90kg DOP：36 kg 环氧大豆油：9 kg CaCO3：45 kg 稳定剂：2.7 kg
钛白粉：2700g
请计算上述配方中各物质的份量与配方软硬度（油份）
答：配方中物质份如下：PVC：90/90X100=100PHR DOP：36/900X100=40PHR；
环氧大豆油：9/90X100=10PHR CaCO3：45/90X100=50PHR
稳定剂：2.7/90X100=3PHR 钛白粉：2.7/90X100=3PHR
此配方的软硬度（油份）为(36X1+9X0.9）/90X100=49PHR
对于同样厚度的产品，其配方中增塑剂份量越高，产品越软。生产超透复合膜时，要达到同样的手感，其配方软硬度会随厚度适当增加。
要学会摸产品的软硬度偏差。
三、颜色
我们生活在颜色丰富多彩的世界中，颜色成为产品的重要外观特性。颜色是千变万化的，生活很难对颜色进行准确定义与描述，一般都是以标准颜色样板或色卡来说明。
物体的颜色只有在以下三个要素存在的情况才可以展现出来，这三个要素是光线、物体、人眼。这三个要素缺一不可，如果三个要素发生变化，则颜色也会发生改变。
正常观察颜色的方法：一般是自然光下水平放置，眼睛与观察物体表面成45º角，离双眼0.5米左右观察。将样板与标准板进行颜色比对。
由于每地方光线、每个人眼睛色感、物体放置的位置及表述颜色的方式不同，每个人对颜色的描述都会有差异。
四、花纹（压纹）
五、光泽
六、手感与特殊表面效果
七、物理特性
产品的物理特性，一般来说是产品的机械强度，即拉力强度、撕裂强度、伸长率等，除此之外还有多种多样的物理特性指标。
八、化学物性

第四节：压延产品质量异常
项目
异常
原因
厚度
厚度不足
压延机频繁升降速度；
厚度超厚
压延机频繁升降速度；
纵向厚度不平均
压延机动转不畅；胶料塑化不一致；压延温度不稳定；
横向厚度不平均
交叉、弯曲、吹风、温度、速度、速比等调整不当
宽度
宽度不足
裁边过窄，卷取拉伸过大
宽度超宽

长度
长度不足
码表异常；人为异常
长度过长
码表异常；人为异常
重量
重量超重
压延贴胶偏厚；产品规格不符合要求（过厚、过宽、过长）
重量偏轻
压延贴胶偏薄；产品规格不符合要求（不够厚、不够宽、不够长）
软硬度
过硬
配方中增塑剂过少；高搅下粉过多；高搅下油过少；
过软
配方中增塑剂过多；高搅下粉过少；高搅下油过多；
颜色
批间颜色不一致
配方中使用了不稳定的颜料、稳定剂或其他原料；
批间生产操作条件差异；对色样板变色；对色不准
批内颜色不一致
配方中使用了不稳定的颜料、稳定剂或其他原料；
生产操作不顺利；生产加入回料过多；
色线、色点
颜色分散不良
色不对板
色未对准、标准版更换、标准版变色
变色
颜色耐光、耐候等稳定性不足
手感
发粘
增塑剂或其助剂析出
表面状况
气痕、拖尾
塑化不良、压延积料过大等
流水纹
塑化不良、压延积料过大、拉伸过大、速度过快，温度过低
晶点
塑化不良、压延温度不足、PVC粉晶点多
纤维
输送带、手套、粉袋等掉毛
黑点、杂质
原料杂质、胶料温度过高碳化、过滤网未及时清理、环境中杂质、设备清机不净
麻面
塑化不良
卷取包气
加压排气不净；普透产品洒粉不足；
束沟、排骨纹
厚度不平均
卷芯打皱
割料不齐、
打折
卷取速比不当（拉伸过小、过大）；冷却不良；胶料运转不畅、厚度不平均
大小头
厚度不平均
展平
展平不良
收缩过大、厚度不平均（表现为腩肚、松边、翘曲、）
收缩
收缩过大
压延、卷取拉伸过大；冷却不良
圆周
圆周偏差大
横向厚度不平均
物理性能
拉力强度不足
塑化不良；压延温度过低；胶料在压延机停留时间过长；
伸长率不足
塑化不良；压延温度过低；胶料在压延机停留时间过长；胶料油份偏低
有刺激性气味
压延使用有刺激性气味的原料（如：气味大稳定剂；环氧大豆油、环氧酯等）
其他客户要求物理特性
耐硫、耐酸碱、耐化学试剂、耐热耐候，耐光，耐寒，防火等（与配方相关）
化学特性
客户要求化学特性
重金属含量、甲醛，苯酚，氯乙烯单体，破坏臭氧层物质，染料类中间体，偶氮类化合物，重金属含量（与配方相关）