論吹膜會觸及的常見指標(biāo)有哪些?
http://www.sxbltgs.net 時間:2020年5月6日 關(guān)注數(shù):1739 次 |
摘要:本文將針對吹膜擠出過程中的晶點缺陷數(shù)量、低溫脆性、光澤度、透明度、霧度、密度、熔融指數(shù)、黏度等指標(biāo),在具體測試時的考量因素展開分享。
本文將針對吹膜擠出過程中的晶點缺陷數(shù)量、低溫脆性、光澤度、透明度、霧度、密度、熔融指數(shù)、黏度等指標(biāo),在具體測試時的考量因素展開分享。
01、晶點(魚眼)數(shù)量(ASTMD3351 和 D3596)
晶點也叫魚眼,是指薄膜上一些比較硬的點狀缺陷,影響薄膜外觀和機械性能,因為晶點會導(dǎo)致應(yīng)力集中。即使是全新的原料也會產(chǎn)生晶點,其原因可以是加工過程中過渡加熱或者熔體滯留。
晶點的成分是一些高度降解的原料成團或者是超高分子量聚集,比如交聯(lián)。但有時候晶點看起來就像是水汽在膜泡上形成的團狀或霧狀缺陷,或者像塑化不良的原料未熔融就被擠出來的樣子。
晶點標(biāo)準(zhǔn)測試方法ASTMD3351使用高射投影將膜樣放大觀察,這樣可以很方便的數(shù)清楚膜樣上的晶點數(shù)量。由于聚氯乙烯降解過快,測試方法比較特殊(ASTMD3596),要使用雙輥壓機的相關(guān)設(shè)備。
02、低溫脆性(ASTMD1790)
吹膜產(chǎn)品有些應(yīng)用環(huán)境溫度較低。舉個例子,NASA科研氣球要穿越對流層,環(huán)境溫度可以達到零下80度。因此需要知道低溫環(huán)境下哪些材料會產(chǎn)生脆性。
低溫脆性測試有多種方法。在ASTM標(biāo)準(zhǔn)中,膜樣是一個環(huán)形薄膜,并承受沖擊載荷。在不同溫度下進行測試,直至膜樣顯示脆性損毀。另一種測試方法使用的原理類似,是將具有橢圓開口的膜樣壓緊在桌面上進行充氣直至損毀。由于開口是個橢圓形,這個測試又叫做賽道測試。
03、光澤度(ASTMD2457)
薄膜的光學(xué)性能決定其外觀質(zhì)量。光澤度表征薄膜表面反射性能。反射光越多,越像鏡面,則光澤度越高。而吸收的光線越多則光澤度越低。光澤度的測試受薄膜表面平整度和平面度的影響。
標(biāo)準(zhǔn)測試方法是使用光源沿某一角度,比如60度,照射膜樣表面。角度的選擇取決于薄膜是高光澤度還是低光澤度。光澤度數(shù)值確定是使用一個光敏物質(zhì)及相關(guān)配件來測定的。
04、透明度(ASTMD1746)
透明度表征膜樣的光線透過率。通過透明薄膜我們可以看到另一側(cè)的場景。這是因為光線可以透過膜樣進入我們的眼睛。有時候薄膜表面有霧狀缺陷,則光線無法透過。透明度高度取決于薄膜的結(jié)晶程度。實踐中可以提高薄膜的冷卻效率來減小結(jié)晶度,從而提高透明度。
透明度測試是一種測量入射光線透過膜樣而不被散射的透光量的方法。在標(biāo)準(zhǔn)測試方法中,光源發(fā)出的光束非常窄,照射在膜樣上。膜樣另一側(cè)有一個光敏裝置測量光線透過膜樣并留存在一個狹窄角度范圍內(nèi)的量。有些半透明材料,光線穿過膜樣后并沒有在透光角度范圍內(nèi),而是被折射出去,這部分光線無法被光敏裝置接收到。所以透明度是指光源透過膜樣后被光敏裝置接收到的光量占光源的百分比。
05、霧度(ASTM D1003)
霧度是衡量光線透過薄膜散射光量的指標(biāo)。標(biāo)準(zhǔn)測試方法中,使用霧度測量裝備檢測光線透過薄膜后散射到設(shè)定角度范圍外的光線量。測量以薄膜光線入射面為基準(zhǔn)。散射光量所占入射光量比重越高,則霧度越大。
06、密度(ASTM D1505)
密度是材料的內(nèi)在屬性,定義為單位體積材料的重量。對于所有材料而言,密度都是跟溫度相關(guān)的,因為溫度能夠改變分子空間分布,也就是改變了體積。對于固態(tài)高分子,尤其是聚乙烯薄膜,密度也受到結(jié)晶度的重大影響。高結(jié)晶度意味著分子排列緊密,密度更高。高密度聚乙烯與低密度聚乙烯的區(qū)別就是結(jié)晶度的不同。
吹塑薄膜密度測試受多個因素的影響。為了控制薄膜產(chǎn)品質(zhì)量,加工工藝必須科學(xué)合理,但不是完全穩(wěn)定的。加工過程的加熱,冷卻熔體擠出過程等因素的波動,都會帶來結(jié)晶度的不同,從而改變制品的密度。同時,配方各成分的混合和喂料偏差也會帶來制品密度的波動。最后,不同原料的密度大有不同,密度測試可以用于判定制品所使用的原料。
標(biāo)準(zhǔn)測試方法使用密度梯度柱(圖1)測試密度。兩種不同密度的液體倒進管里。管子底部液體密度大,頂部密度小。密度從底部到頂部線性分布。將若干已知密度的柱子放入管中,這些珠子將懸浮在其密度對應(yīng)的高度上。由此形成密度與高度對應(yīng)的刻度尺。此時加入未知密度的樣品,該樣品將懸浮在與其密度對應(yīng)的高度上。這個測試需要經(jīng)驗和耐心。但是一旦做好了準(zhǔn)備工作,這個裝置可以非?焖贉(zhǔn)確的測量未知物質(zhì)的密度。

圖1
07、熔融指數(shù)(ASTMD1238)
流變數(shù)據(jù)描述熔體在工況條件下的流變行為。熔融指數(shù)可以說是最重要的測試。雖然流變學(xué)專家不太認(rèn)可,但是幾乎所有使用或制造擠出機,注射模,吹塑模的廠家都使用這個測試方法和概念。
實際上,流變學(xué)專家不認(rèn)可是有道理的。熔融指數(shù)測試只是提供了原料流變性能相關(guān)的很少部分的參數(shù)。甚至,熔融指數(shù)測試還會做出錯誤的數(shù)據(jù)結(jié)論。其它實驗分析技術(shù),比如毛細(xì)管流變儀,則可以提供非常有用的數(shù)據(jù)。
反過來說,雖然熔指測試儀作用有限,但它提供了單一數(shù)據(jù)表征單位時間內(nèi)熔體在工況條件下的擠出量,測試成本低廉,操作非常簡單。這對于廠家而言是有利的,熔指測試讓他們對自身原料在擠出系統(tǒng)中的流變有了一個簡單大概的認(rèn)知。熔指的單位是g/10mins,表述了原料在工況下10分鐘內(nèi)被擠出的量。熔指越高,黏度越低。
熔指測試儀如圖2所示是一個小巧的豎直擠壓機。機筒被加熱到適應(yīng)原料的加工溫度。加入5克原料,活塞壓實后進行加熱。原料熔融后,活塞加上特定重量的壓錘,熔體通過裝置底部規(guī)定尺寸的孔被擠出。擠出物被切除的同時開始計時。到達設(shè)定時間后,擠出物被第二次切除并稱重。擠出設(shè)定時間可以根據(jù)需要調(diào)整,最后將擠出流率轉(zhuǎn)化為g/10mins就可以了。
原料供應(yīng)商需為每種售出的原料提供這個數(shù)據(jù),使用者可以用于驗證以及指導(dǎo)生產(chǎn)實踐。機筒模具溫度差異導(dǎo)致熔指數(shù)據(jù)有些微差異是完全可以接受的。

圖2:熔指測試儀
高熔指的原料更有利于低溫擠出。反之低熔指原料則需要較高的工藝溫度。如果配方原料熔指差異大,加工難度會劇增,甚至根本無法進行擠出。
還要指出,熔指數(shù)據(jù)也可能是個誤導(dǎo)。首先,任何測試中溫度和質(zhì)量都會對最終結(jié)果產(chǎn)生影響。比較不同原料或批次的熔指是,必須保證測試條件一致。另外,必須考慮的是測試熔指的時候僅僅對應(yīng)的是一個非常低剪切速率下的加工情況。實際加工實踐中很多時候的剪切速率時遠(yuǎn)高于測量熔指時所用的剪切速率的。而且塑料熔體黏度都對于剪切比較敏感。所以熔指數(shù)據(jù)對于實際加工實踐并不一定有參考作用。更進一步說,兩種原料很可能在熔指測試中表現(xiàn)一致,但在實際加工過程中表現(xiàn)不同。綜合以上原因,對于材料流變性能的判斷需要在一個剪切速率區(qū)間中測定流變數(shù)據(jù)更為全面有用。比如使用毛細(xì)管流變儀進行測試。
08、毛細(xì)管流變儀測試黏度(ASTMD3835)
高分子熔體的流變行為是比較復(fù)雜的。因為影響其流變的因素非常多,包括溫度和剪切速率等。因此只測試單一條件因素下的流變數(shù)據(jù)并不足以支持?jǐn)D出機和模具等擠出系統(tǒng)的設(shè)計以及擠出故障檢測修復(fù)。流變行為檢測需要更為復(fù)雜的測試。毛細(xì)管流變儀應(yīng)運而生。
毛細(xì)管流變儀(圖3)外觀結(jié)構(gòu)類似熔指測試設(shè)備。主要區(qū)別是熔指測試使用重力作為動力,而毛細(xì)管流變儀使用私服電機。此外,使用一個傳感器實時測試活塞作用力。這樣剪切速率是可控的,甚至在一次測試中可以包含一個較大的剪切速率區(qū)間。通過受力及出口形狀可以計算熔體所受剪切應(yīng)力。

圖3:毛細(xì)管流變儀
通過活塞速度則可以計算剪切速率。由于黏度由剪切應(yīng)力除以剪切速率來定義,所以黏度也可以在不同測試條件下被計算出來。由于大多數(shù)高分子屬于假塑性熔體,所有毛細(xì)管流變儀可以快速簡單的測量其黏度及剪切變稀的程度。如圖4所示,為不同溫度下在某一剪切速率區(qū)間內(nèi)被測原料的黏度分布。

圖4:毛細(xì)管流變儀數(shù)據(jù)顯示三種溫度下粘度與剪切速率的關(guān)系
熔融指數(shù)比較流行的其中一個原因是這種詳細(xì)的流變數(shù)據(jù)獲取成本比較高。由于毛細(xì)管流變儀成本比較高,對操作人員的素質(zhì)要求也比較高,所以一般廠家不會配置。盡管如此,較為詳細(xì)的流變數(shù)據(jù)對于設(shè)計和加工都很有價值,因此,又有一種技術(shù),利用擠出機獲得比熔指更為完整的流變數(shù)據(jù)。
(來自:包裝企業(yè)網(wǎng))