PP热成型片材的制作方法.docx

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PP热成型片材的制作方法

引用引用PP（聚丙烯）热成型片材的制作方法

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温柔一刀的引用PP（聚丙烯）热成型片材的制作方法

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xzjuyi徐州聚亿的PP（聚丙烯）热成型片材的制作方法

PP（聚丙烯）热成型片材，是目前国内正压热成型中应用最为广泛、用量最大的一类片材。

即使在整个热成型用片材的家族中，也早已后来居上，与PVC、PS材料用量几乎不相上下。

目前市场上随处可见的“一次性”塑料果冻杯、饮水用卫生杯、豆浆杯、豆腐盒等几乎百分之百用PP片材热成型加工而成；在国内年生产量已经达几十甚至上百亿只的“一次性”塑料酸奶杯市场上，PP材料也占据着大半个江山；日常生活中的“一次性”快餐盒、方便面碗、冷饮杯等产品用PP片材热成型加工而成的更是多得难以计数。

用PP片材热成型加工而成的塑料包装产品在医药、轻工、玩具、食品、旅游等领域的应用真是屡见不鲜。

主要原因在于PP材料是最轻的塑料品种之一，密度仅0.89——0.91g/cm³，材料成本低；其次是原材料价格相对便宜，市场货源充足，容易购买；另外就是生产技术易掌握，配料简单，容易加工；最重要的是生产设备便宜，容易上马。

随着国内片材生产线的推陈出新，外资和进口设备的引进，以及新的原辅材料的应用，热成型行业呈现蓬勃发展的态势。

热成型片材加工技术也随着设备、材料和用途的不同而五花八门。

日益成熟的片材加工技术逐渐打破了旧式的常规理论。

现在，即使在同一条片材生产线，也可以用不同的工艺生产出不同用途、不同规格、不同材质的合格片材；同一种规格用途的片材也可以用不同的设备、工艺加工出来。

“无模式”给生产带来极大的方便。

PP热成型片材可以用压延法、压光法、流涎法（有气刀或无气刀）等方式生产。

在这篇文章里谈谈用“压延法”生产生产各种PP热成型片材的一些技术。

仅供各位参考，不妥之处，恳请批评指正。

本文以最简单的“挤出机——T型机头——立式三辊压光机——牵引——卷取”的设备配置为基准。

（高档片材生产线一般采用“精密挤出”技术，有PLC高度自动化可编程计算机控制系统、熔体泵、静态混炼器等，三辊多为卧式结构，采用伺服电机独立传动，配有独立循环水控制系统，一般采用“压光法”生产。

一般为了防止辊筒、机架变形，影响片材加工精度，原则上不主张在高档片材生产线上采用“压延法”生产。

所以，有的高档片材生产线有自动保护功能，当用压延法生产片材时，如果三辊驱动电机过载时，整个生产线会自动停机。

）

“压延法”与其他几种方法最大的区别是在机头进入的第一和第二两个辊筒之间有明显的光滑而且均匀的余胶在旋转，第三个辊筒一般不用压紧中间的辊筒。

由于辊筒间有一定余胶，对稳定生产起着很大作用，因此普通的机电配置即可满足。

即不需要熔体泵、静态混炼器、PLC高度自动化可编程计算机控制系统等。

可以降低很大的投资成本和生产成本。

只是辊筒、机架强度比“压光法”、“流涎法”要高些，因为辊筒受到较大的分离力。

用“压延法”生产时，操作方便，工人易掌握技术要领，设备维修也很简单。

目前，国产设备几乎100%可以满足要求。

所以，当采用“压延法”工艺生产PP热成型片材时，用国产设备比用进口设备更实惠。

常见热成型用PP原材料的选用：

PP颗粒料通常选用挤出板材级、片材级，拉丝级、窄带级或热成型级。

一．当采用“压延法”加工较厚PP“正压热成型片材”（0.50——2.50mm）时，PP材料对设备适应性很强，工艺要求比较宽松。

以立式三辊上进料为例：

采用“压延法”生产时，上辊与中辊之间有余胶，细如铅笔。

在生产0.50mm——2.5mm甚至更厚的正压热成型PP片材时，对设备适应范围较宽，工艺调节比较容易。

此外，还有以下几种优势：

（1）     用“压延法”工艺生产PP正压热成型片材时，PP材料对螺杆、料筒的适应性比较强：

不论是在理论上推荐的专用、突变式、分离型、L/D=22—25的单螺杆，还是渐变式、通用、排气式、L/D=2O—35、屏障型、分流型等其他新型单螺杆，都在实际生产中有成功生产的事例。

这是由于在实际生产中，各个工厂实力不同，不可能都拥有专用的设备或配置，加之材料的频繁更换，不可能每次都更换为专用的料筒和螺杆。

所以，在实际生产中：

一条片材生产线既可以用来生产HIPS、CPS、ABS片材，也可以安排生产PP、PE片材，还可以加工PP降解材料、含填充母料的PP、PE片材。

专业生产片材生产线设备的企业，所推出的片材生产线一般都适合加工PP材料。

如：

天津恒瑞、上海金伟、金湖、汕头达诚、伟达等。

（2）     用“压延法”工艺生产PP正压热成型片材时，PP材料对机头结构、调速方式、传动方式、温控方式、唇口开度、进料方式（上进料、下进料）适应性很强

PP材料加工范围较宽，所以温度的设置也比较宽泛。

由于PP材料的熔点是164-—170℃，而在实际生产中，加工温度的设置可从170℃至270℃，具体随材料产地不同、设备不同、加工地不同而有所差异。

唇口开度一般没有太严格的要求，但唇口开度应该至少大于片材厚度。

在实际操作中，片材规格较多，调整唇口开度比较麻烦，甚至可以一直采用生产最厚片材的唇口。

有的采用唇口（厚）开度≈片材厚度x（1+10——30%）；有的是当片材厚度低于0.8mm时唇口开度采用1.0mm，当片材厚度大于0.8mm低于1.5mm时，唇口开度采用2.0mm（由于一般热成型用片材的厚度很少超过2.0mm）。

较常见三辊温度的循环水控制在30℃—80℃。

三辊循环水路有串联、并联、独立控制等几种方式，都能满足生产要求。

例如：

A.台湾产的片材生产线：

螺杆ф150mmX34，无排气式单螺杆和料筒；衣架式机头，宽100mm，带阻尼条；辊筒ф490mmX110mm，链条传动，液压油缸控制上下辊筒升降；独立循环水箱自动恒温控制三辊温度；立式下进料；直流变频调速电机，功率300HP；边角料随机粉碎随即挤进料斗使用；真空上料。

当用“压延法”生产（厚）1.70mmX（宽）710mm CPP时，正常生产工艺记录如下：

（1）   配料为：

粒料PT103（台湾福聚烯）50Kg，粉碎料60Kg（其50Kg厚碎料，10Kg薄碎料），粉状透明剂（香港产）0.2Kg。

（2）   机身温度控制：

233—237—235—236—239—239—245—250—243（单位：

℃）

（3）   机头温度控制：

235—235—235—235—235（单位：

℃）

（4）   三辊水温控制：

（下—中—上）28.4—28.6——23.5（单位：

℃）

（5）   螺杆转速：

57.7（r/min）

（6）   三辊线速度：

9.3（m/min）；牵引力：

30.8KN

（7）   主电机转速：

938（r/min）；主机电流：

390A

（8）   上下辊筒状态：

上下辊都压

（9）   余胶状态：

细如圆珠笔芯，均匀分布，呈直线，在挤出坯料上边。

只在中辊和下辊之间存在。

（10）过滤网：

80目X2+100目；网前压力230Kg/cm²

（11）唇口开度：

2.3mm

（12）机头距三辊中心线距离：

100mm

（13）片材质量：

表面良，透明度良，（到正压制杯热成型机试）热成型性能良。

注意：

（a）在试验时：

上下辊都压；余胶细如圆珠笔芯，均匀分布，呈直线，在挤出坯料上边，只在中辊和下辊之间存在；温度设置比较随意。

（b）由于主机电流较大，而螺杆转速并不快，所以，机身、机头温度还可升高10—20℃。

（c）通过试验，当上下辊都压，余胶不仅在上辊与中辊间存在，也在中辊与下辊间存在，余胶细如圆珠笔芯，均匀分布，呈直线时，片材也可以正常生产和使用。

（d）通过试验，当上辊不压，仅压下辊，余胶细如圆珠笔芯，均匀分布，呈直线，在挤出坯料上边，只在中辊和下辊之间存在时，片材也可以正常生产和使用。

（e）通过试验，机身正向温度设置（235—260℃）、逆向温度设置（260—235℃）或设置都一样（245℃），片材均可以正常生产和使用。

说明：

（1）这条生产线主要用于“压光法”生产PP、HIPS、CPS等片材。

（2）在此只想证明：

从工艺角度讲，这条生产线用“压延法”生产PP热成型片材是可行的，且形式多样。

B．汕头达成包装机械厂JP—750P挤出片材机组：

螺杆ф105mmX35，排气式单螺杆及料筒；整流子调速电机，功率100KW；衣架式机头，带阻尼条；三辊规格ф316mmX800mm，链条传动；手动蜗杆减速器控制上辊筒升降，下辊筒不能升降；立式上进料；恒温循环水箱控制三辊温度。

当用“压延法”生产（厚）1.50mmX（宽）580mmWPP生物降解正压热成型片材时，正常生产工艺记录如下：

（1）配料：

PP生物淀粉降解粒料（西安万杰）100Kg+降解碎料120Kg

（2）机身温度：

180—185—190—190—195—195（单位：

℃）

（3）机头温度：

195—190—195（单位：

℃）

（4）过滤网：

60目X2+80目X2

（5）余胶状态：

粗如食指，均匀分布，旋转良好、光滑

（6）上辊温度：

40℃；中辊45℃，下辊：

30℃

（7）唇口开度：

2.5mm

（8）在余胶大小保持适量的情况下，主机速度和三辊速度可同时加快或减慢。

（9）片材质量：

表面良，（到正压制杯热成型机试）热成型性能良，拉伸均匀。

说明：

（a）本生产线主要用于HIPS、CPS、环保降解材料、高填充PP、PE片材生产。

同样适于一般非填充PP热成型片材的生产。

（b）用“压延法”也可以生产较薄的PP负压（真空）成型热成型生物降解片材（见后面三。

（2））

（c）由于含有大量淀粉，机身温度不能太高，过滤网不能太多、太密，否则片材易发黄，甚至纵向出现烧焦线条。

（d）当用这条生产线加工PP填充片材（填充母料超过50%）时，三辊、机身温度应适当升高，以利均匀塑化，防止挤出机负载过大而损坏设备。

C．汕头达成包装机械厂JP—90—700挤出片材机组：

单螺杆ф90X28，分离型；电磁调速电机，功率37KW；，直管式机头，无阻尼条；三辊规格ф256X700mm，蜗轮传动，气动控制下辊筒升降，上辊不能升降；立式下进料；并联或串联循环水路。

说明：

（a）本生产线是早期出现的专用于“压延法”生产PP、PE填充和非填充片材的生产线，调节方便，价格便宜。

（b）生产工艺比较简单，不在此赘述，可参照A、D。

D．浙江宏华挤出片材生产线：

双阶渐变式单螺杆ф100mmX30，无排气孔料筒；电磁调速电机，功率45KW；三辊规格ф260mmX800mm，齿轮传动，手动丝杠控制上辊筒升降，下辊筒不能升降；衣架式机头，带阻尼条；立式上进料；并联循环水路；人工上料；切边料单另粉碎。

当用“压延法”生产0.55mmX580CPP正压热成型片材时，正常生产工艺记录如下：

（1）配料：

T30S粒料（濮阳）25Kg，碎料70Kg（其中60Kg厚碎料），

粉状透明剂（国产）0.03Kg

（2）机身温度：

200—220—230—240—240—240（单位：

℃）

（3）机头温度：

225—220—225（单位：

℃）

（4）主机（表显示）：

1450r/min；三辊（表显示）：

525r/min

（5）三辊温度（温度表测出水口水温）：

上辊48℃，中辊45℃，下辊35℃

（6）余胶状态：

细如铅笔，均匀分布，旋转良好

（7）唇口开度：

1.20mm

（8）机头距中辊距离：

250mm

（9）过滤网：

60目X3+80目X2

（10）片材质量：

表面良好，（在压力热成型机上试）拉伸性能良好，塑杯无破损，底部也无发白现象，透明度良好。

说明：

（a）通过试验，当上中下辊筒温度在30—35℃，主机在1200r/min，余胶保持不变，做出的热成型片材拉伸性能仍然良好，且透明度有所提高。

（b）机身温度还可降低10—20℃。

（c）透明剂有粒状的，粉状的。

当用粉状透明剂的时候，可在配方中用白油、松节油、酒精少量，以使粉状透明剂均匀分散，提高透明度。

（d）过滤网有用标准网叠的（25+50+100+50目）；有剪刀剪的（100x2+80x2，100+80x2+60，100+80+60x2，100+80+60+40，80x2+60x20，40+80+40等）；有冲床冲的；也有用进口厚的单层或双层60—100目过滤网。

（e）由于片材较窄，机头较宽而且未堵，为减少切边宽度，所以机头距三辊较远。

二．  当采用“压延法”加工较薄PP“正压热成型片材”（0.30—0.40mm）时，PP材料对设备适应性相对减弱，工艺要求也比较苛刻。

仍以浙江宏华挤出片材生产线为例：

（具体配置参看一.D）

当用“压延法”生产0.36mmX620CPP时，正常生产工艺记录如下：

（1）   配料：

T30S粉料（濮阳）25Kg，透明粉碎料105Kg（其中90Kg厚碎料），透明剂0.03Kg

（2）   机身温度：

190—225—240—240—245—245（单位：

℃）

（3）   机头温度：

225—222—225（单位：

℃）

（4）   主机（表显示）：

1500r/min；三辊（表显示）：

725r/min

（5）   三辊温度（温度表测出水口水温）：

上辊47℃，中辊47℃，下辊35℃

（6）   余胶状态：

粗如铅笔，均匀分布，旋转良好

（7）   唇口开度：

1.20mm

（8）   机头距中辊距离：

170mm

（9）   过滤网：

60目X3+80目X2

（10）   片材质量：

表面良好，（在压力热成型机上试）拉伸性能良好，塑杯无破损，底部也无发白现象，透明度良好。

注意：

（a）机身温度还可降低10——20℃。

（b）这个配方用于回料较多、热成型制品色泽要求不太高的情形。

（c）通过试验，当上、中辊筒温度低于45℃，主机在1300r/min，余胶保持不变，做出的热成型片材表面质量良好。

但在正压热成型机上试验“小梅花杯”的成型性时，发现片材拉伸性能变差，塑杯拉伸破裂现象增加，废品很多，不能正常生产。

即使改变正压热成型机的各参数，也没有改善。

即使将机头唇口开度降至0.60mm，也没有作用。

因此判定，用压延法生产薄PP“正压热成型片材”（0.30—0.40mm）的热成型性能与主机速度有很大关系。

（d）当主机速度1500r/min，辊温降至低于35℃时，片材热成型性能也变差，塑杯难以成型。

但当辊筒温度升至75℃时，片材热成型性能良，但塑杯透明度变差，表面模糊。

因此判定，用压延法生产薄PP“正压热成型片材”（0.30—0.40mm）的热成型性能、热成型制品的透明度与三辊温度有很大关系。

三．     如果用“压延法”生产用于负压（真空吸塑）PP热成型片材，可在正压热成型片材的配料中增加适量的PE，或直接选用经PE改性的PP挤出级料---共聚PP

常见加入挤出级HDPE或LLDPE、LDPE，加入量10—50%，或者直接选用经过PE改性的共聚PP挤出级料，以改善片材的拉伸性能，提高成品率。

例如：

（1）某厂生产吸塑用PP瓷白片材0.40mmX700mm

配料如下：

PP（F401，扬子石化）100Kg，PE（5000S，北燕）100Kg，白吸塑片材碎料80Kg

降解母料100Kg，瓷白色母料（山东）5Kg。

采用设备：

ф90X28，分离型单螺杆；电磁调速电机，功率37KW；衣架式机头，无阻尼条；三辊规格ф256X700mm，链条传动；手动蜗杆控制上辊筒升降，下辊不能升降；立式上进料；并联循环水路。

工艺参数：

机身温度：

225——237——245——248——255——260（单位：

℃）

机头温度：

240——232——240（单位：

℃）

三辊温度（手模）：

上中辊约50——60（单位：

℃）

过滤网：

80目+120目X2+150目X2

唇口开度：

1.5mm

余胶：

粗如铅笔，均匀分布，旋转良好

片材质量：

表面良，（在吸塑机上试）吸塑性能良，无破裂、拉伸不均现象。

说明：

（a）吸塑用PP热成型片材，配方随产品加工难易成度、用途、质量要求而有所变化。

（b）吸塑用PP片材还可以用“流涎法”生产，将在另外的章节详述。

（c）用“压延法”生产薄片材时，为了防止硬质杂物（沙砾、金属）对机头、熔体泵、辊筒的损伤，一定注意放置磁力架，及时换网。

一般生产薄片用的过滤网比厚片用的网密、结实。

一般采用专用网叠。

（2）仍以汕头达成包装机械厂JP—750P挤出片材机组为例（具体配置参见一。

B）

当用“压延法”生产（厚）0.50mmX（宽）610mmWPP生物降解负压（吸塑）热成型片材时，正常生产工艺记录如下：

（1）配料：

PP生物淀粉降解粒料（西安万杰）100Kg+降解碎料100Kg

（2）机身温度：

180—185—190—190—195—195（单位：

℃）

（3）机头温度：

195—190—195（单位：

℃）

（4）过滤网：

60目X2+80目X2

（5）余胶状态：

细如铅笔，均匀分布，旋转良好、光滑

（6）上辊温度：

45℃；中辊48℃，下辊：

35℃

（7）唇口开度：

1.5mm

（8）在余胶大小保持适量的情况下，主机速度和三辊速度可同时加快或减慢。

（9）片材质量：

表面良，（到吸塑热成型机试）热成型性能良，拉伸均匀。

说明：

（a）机身、机头、三辊温度及主机速度对余胶均匀分布和良好旋转影响很大。

（b）降解粒料的配方对片材加工的难易及热成型性能起关键作用。

（c）挤出速度加快、辊筒温度适当升高都有利于提高片材的热成型性能。

结束语：

（1）从以上来自生产一线的真实试验记录可以看出，用“压延法”可在多种不同配置的设备上生产多种配方的PP热成型片材。

虽然用“压延法”生产薄PP热成型片材时对配方、辊温、速度等工艺参数有较苛刻的要求，但摸清规律之后，还是很容易操作的。

（2）“压延法”的关键在于控制余胶，使之始终处于无气泡、稳定、均匀、光滑的状态。

（3）辊筒的温度与挤出机的速度有一定的比例关系，他们对热成型片材的热成型性能有很大影响。

注释：

WPP——WHITE PP——白色PP

CPP——CLEAR PP——透明PP

CPS——CLEAR PS——透明PS

引用第三章片材的成型特性

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xzjuyi徐州聚亿的第三章片材的成型特性

第三章片材的成型特性

本章将就吸塑成型常用片材的性能进行介绍，成型的成败和质量与片材的特性有着重要关系。

        用于成型加工的无论单层或多层复合片材，都必须具备以下性能：

        一、塑性记忆，即当拉伸软化的片材时，既有紧缩反抗拉力的倾向，又有尽可能均匀拉伸的倾向。

这一特性可以使己经成型的制品如果重新加热到原来的成型温度，它会回复到原来平片形状。

这特性对成型过程的拉伸有着重要影响。

       二、热拉伸，即片材在加热时均可以拉伸，这一特性对于产品的形状和质量有很大影响。

有些可以拉伸15％～20％，而有些甚至可以拉伸至500％～600％。

       三、热强度，即加热软化的片材只要稍受压力，就会在模具上形成清晰的轮廓。

反之，如果需要太大的压力才能成型，而真空吸塑成型所提供倾压力差有限，对某些细微的花纹就很难显示出来。

       四、成型温度，即成型片材需具备适宜一定的加工温度范围。

既在其受热软化温度，容易成型，又与其熔融温度有一定距离，成型温度范围较宽；不能只在较小的某一特定温度范围内成型，温度偏高或偏低时，成型容易撕裂、熔塌等现象。

       为了更加深入了解吸塑成型用片材的特性，我们将从以下几个方面去分析。

       一、热塑性塑料化学组成和结构

       热塑性塑料是由分子链长度达到10-3mm的大分子（聚合物）组成的。

这些大分子可以是线性的，比如说HDPE，也可以是支化的，如LDPE。

大分子完全无序排列（如图3-1a），我们称之为无定形热塑性塑料。

均匀结构的大分子，比如线型聚乙烯或聚甲醛，能形成部分的规则排列，大分子按一定规则部分结晶，我们称之为部分结晶热塑性塑料（如图3-lb）。

图3-1热塑性塑料结构示意

a无定形的；b部分结晶的

      无定形和部分结晶热塑性塑料的区别?

?

?

?

无定形热塑性塑料由于其不对称结构或大侧基，是不结晶的，在不进行改性和着色的情况下均是透明的。

无定形热塑性塑料的使用温度应低于其玻璃化转变温度爪，见图3-2a。

部分结晶塑料含有分子链规则排列的区域，称之为结晶区。

因为结晶作用，部分结晶的热塑性塑料通常是不透明的，并且透明度会随着结晶度的增加而减小。

部分结晶热塑性塑料的使用温度在几和熔点Tm之间。

如果HDPE的片材被加热到晶体熔点以上，晶体将会熔融，片材将会全部变成无定形，进而透明起来。

在冷却过程中，晶体会再次形成。

对于许多部分结晶的热塑性塑料而言，结晶作用可以通过将成型的片材和模塑制品快速冷却而得到抑制，最终得到透明的制品（如PET瓶，透明的PET片材和透明的无规聚丙烯片材）。

图3-2说明了无定形和部分结晶热塑性塑料与温度相关的行为，表3-1为重要的无定形和部分结晶热塑性塑料。

表3-1重要的无定形和部分结晶热塑性塑料

无定形热塑性塑料

部分结晶热塑性塑料

聚抓乙烯（PVC-U和PVC-P）

高密度聚乙烯（HDPE）

苯乙烯聚合物（PS/SB/SAN/ABS/ASA）

低密度聚乙烯（LDPE）

聚甲基丙烯酸甲醋（PMMA）

聚丙烯（PP）

聚碳酸醋（PC）

聚酞胺（PA6/PA66/Pall/PA12）

聚苯醚（PPE）

聚甲醛（POM）

纤维素衍生物（CA、CAB、CP）

线型聚酷（PET、PBT）

无定形聚酞胺（PA6一3一T）

聚苯硫醚（PPS）

聚矾（PUS）

聚醚矾（PES）

图3-2热塑性塑料状态区示意图

a无定形的；b部分结晶的1～2-工作温度；2～3-软化区（玻璃化转变温度Tg）;3～4-成型温度区；11～12-无定形部分的软化区（Tg）;12～13-工作温度区；13～14-结晶区的熔程（晶体熔融温度Tm）;14～15-成型温度区；E-弹性模量，σ-强度；ε-热变形率

表3-4APET片材的技术指标

指标项目

指标

密度，g/cm3

1.38~1.42

机械性

拉伸强度，MPa

断裂伸长率，%

58

280

光学性

透明度，%

雾度，%

≥90

≤5.0

热特性

适用温度，oC

成型温度，oC

-40~75

75~85

透气性

水分透过率，g/（cm2·24·mm）

氧氮透过率，mL/（m2·24h·MPa）

0.2

120

      透明