塑料水分的存在通常會對塑料的性能及成型加工會產生有害的影響,而且水在高溫下會汽化,使製品產生氣泡、噴射痕、表面銀絲等缺陷,因此塑料水分含量是影響塑料的加工工藝、產品外觀和產品特性的一個重要因素,必須對其進行監控。
水份含量影響塑料製品可能會出現以下產品缺陷:
1、產品凹痕和氣泡——由於吸溼性物料未乾燥好,以及物料中殘留單體及其他化合物而造成的。判斷氣孔造成的原因,只要觀察塑料製品的氣泡在開模時瞬時出現還是冷卻後出現。如果當開模時瞬時出現,多半是物料問題,如果是冷卻後出現的則屬於模子或注塑條件問題。
水份含量超標導致的凹痕現象
2、產品熔接痕(拼縫線)——產品接痕通常是由於在拼縫處溫度低、壓力小造成
水份含量超標導致的接痕痕
3、產品發脆——由於物料在注塑過程中降解或其他原因。
4、物料變色——由於燒焦或降解以及其他原因。
5、產品銀絲與斑紋
塑料含水量高導致的注塑缺陷
水分管控的意義
1. 塑料原材料水分含量測定
水分是影響塑料粒子物理性能的重要指標,因此,塑料粒子原材料生產過程中的水分含量監控是必不可少的。對於買方來說,原料水分含量檢測,可以使雙方更好的就產品質量和規格達成一致,避免商業糾紛。同時,也為原料的乾燥條件提供科學的依據。
2. 判定乾燥機效能,優化乾燥程序,提高生產效率
大多數工程塑料和塑料合金粒料都含有不同程度的水分,水分分布在粒子表面和粒子內部。此外,塑料粒子通常具有一定的吸溼性,生產車間的空氣溼度,包裝過程,運輸過程,貯存環境等外部環境條件均會對物料中的水分含量產生一定的影響。因此,在塑料製品成型加工之前,必須使用乾燥設備對原料進行乾燥處理。乾燥時間的控制對於後續產品成型過程和產品質量至關重要。
乾燥時間過短,塑料粒子中的水分不能完全排出,則對塑料製品的內在質量與外觀質量都有影響,並造成加工困難。塑料製品的內在質量表現為其各項性能指標明顯下降,內應力增大,容易開裂,聚合物水解與降解;外觀質量表現為製品泛黃,產生氣泡、毛疵、銀絲、斑紋,以及光澤度降低等。
乾燥時間過長,則可能破壞塑料粒子本身的理化性質,如:低分子添加劑降解或揮發,熱穩定性下降,韌性降低,脆性增加等。
對於以下幾種常見的工程塑料,塑料含水量超標時的影響如下
1. PA
眾所周知,尼龍是極易吸水的工程塑料,尤其是未經改性的PA6、PA66吸水率高達1.5%-1.9%。尼龍包裝袋大多是多層鋁箔袋包裝,可以直接使用,若原料暴露在空氣中超過一小時就必須進行乾燥處理。
若含水量超標的尼龍進行生產加工,產品出現毛邊、噴射流的概率增高,產品抗拉強度和衝擊強度也會降低。
2. PET、PBT
PET和PBT的吸水率都不是很高,但對水分含量極其敏感,一旦含水量超過允許的範圍,在產品表面僅僅出現不明顯的噴射流,而抗拉強度和衝擊強度卻大幅度降低。因此PET和PBT加工前必須進行乾燥處理。
PET瓶
3.POM
POM吸水率很低,含水量對產品力學性能的影響較小。但還是需要注意在POM表面聚集的水分容易在加工時形成噴射流,造成表面缺陷。
塑料吸水率和允許含水量統計表
測試方法
目前測試含水量,國際上公認準確性最高的測試方法是卡爾費休測試法。已被很多國際標準,如ISO,ASTM,DIN,BS,和JIS等採用。常用測試標準ISO 15512、ISO 15512、SH/T 1770。
卡爾費休測試儀
卡爾費休測試法的原理很簡單,就是通過化學試劑中的SO2、碘與水分發生反應測試重量變化。能夠客觀地反映樣品中的總含水量。測量方法如下:
※不溶有機溶劑或溶解緩慢,建議卡式爐法,由於部分物質100-300℃容易氧化,建議用乾燥氮氣做載氣,氮氣可以通過分子篩乾燥後,水分殘留可低到
※塑料水分含量低容易吸潮,因此打開後要立即分析,塑料與水分結合力非常強,且含水低,建議庫侖法,加熱溫度100-300度可溫度梯度,氣流量100-500ml/min,在卡式爐上設40-60ml/min,分析時間5-20min。
不同塑料溫度設定表
β-己內醯胺中的水分可直接容量法測定,用滴定度2mgH2O/ml,取2.5-5g樣品,不建議用庫倫法(汙染滴定池)。
塑料乾燥方法
測得含水量後,就需要對其進行相應的乾燥措施。乾燥機利用電機把冷風吸入風筒--發熱線--熱風--吹入料桶達到乾燥的目的,就像吹風機一樣。
常用塑料的乾燥時間和乾燥溫度參考
建議工程塑料注塑時,採取以下的預防措施改善原料的水分含量:
1.將料頭與再生料儲存於封閉的容器
2.不產用的容器或者料帶應密封
3.在料鬥上加蓋子