聚乙烯襯板因其熔體的特殊性,很久以來,主要采用的成型方法是壓制燒結成型。目前,這種方法仍占相當大比例。超高分子量聚乙烯常見的成型方法有:模壓成型、擠出成型、注塑成型。
1、模壓成型
模壓成型主要指壓制燒結工藝、傳遞模塑法。壓制燒結是指先將聚乙烯襯板粉末在室溫條件下進行加壓,制成有適當密度和強度的壓縮物,然后進行燒結。粉末的堆密程度、燒結溫度、燒結時間、添加劑的用量、比例、偶聯(lián)劑的品種、施加的壓力都將影響產(chǎn)品的尺寸和性能,因此操作的隨機性較大,對操作者技術要求較高。粉料堆密度越大,則顆粒就越小,顆粒之間的空氣就越多,所需壓力也越大。燒結時間則直接影響著制品的性能。近來,出現(xiàn)的比較先進的模壓成型工藝(如:傳遞模塑法)使得模壓成型在美國等發(fā)達國家不可能被淘汰。傳遞模塑是介于模壓和注塑之間的一種成型工藝,根據(jù)輸送物料的途徑的不同,可分為柱塞式傳遞模塑和螺桿傳遞模塑。目前,我國還未形成超高分子量聚乙烯加工方面的國家標準,往往是根據(jù)具體的情況來選擇合適的成型工藝。
2、擠出成型
聚乙烯襯板 擠出成型技術包括單螺桿擠出、雙螺桿擠出和柱塞式擠出。世界上最早研制單螺桿擠出成型技術是日本三井石油化學公司,于1971年開始研究聚乙烯襯板棒材擠出技術,1974年投入生產(chǎn),采用的是經(jīng)過改造的中65的單螺桿擠出機。目前,國內(nèi)一些廠家和單位,從螺桿形狀入手,配合材料配方和加工工藝,已實現(xiàn)了連續(xù)地生產(chǎn)聚乙烯襯板管材和其他制品的目的。北京化工大學塑料機械與塑料工程研究所的何繼敏等人則用單螺桿擠出機實現(xiàn)了聚乙烯襯板管材的連續(xù)擠出。采用專用單螺桿擠出機,機筒為組合式機筒和大推力螺桿。機筒由開槽段和平滑段兩段組成,以防止物料打滑;后者則使得其對物料有更大的推進力和塑化力,以及由高粘度所引起的熔體阻力。但是,如果工藝配方、螺桿和管材機頭之間不能很好地匹配,也不能生產(chǎn)出完整的管坯。采用雙螺桿擠出,因兩根螺桿嚙合在一起,可將物料強制推進,不會形成料塞。但是,因熔融狀態(tài)下的聚乙烯襯板粘度極高,輸送阻力很大,對螺桿的軸向推力要求較高,即要求螺桿尾部的止推軸承能承受很高的背壓。通過對模具進行特別的設計,即使呈塊狀的熔體能壓縮到一起。配以合適的擠出工藝,既可實現(xiàn)聚乙烯襯板板材和異型材的連續(xù)生產(chǎn)。張禹飛等人則在PTFE柱塞式擠出技術的基礎上,根據(jù)聚乙烯襯板的加工特性,研制了聚乙烯襯板管材、棒材等STJ系列柱塞式擠出機。擠出機整體采用立式結構并具有四重運動,克服了臥式加工設備存在的喂料不均現(xiàn)象,而且增加了物料的流動性及充??煽啃裕档土藬D出阻力,不易導致熔體破裂,從而保證了制品質(zhì)量。
3、注射成型
日本的三井石化公司于20世紀70年代中期最早實現(xiàn)了聚乙烯襯板的注射成型,1976年實現(xiàn)了商業(yè)化。德國、美國隨后也分別實現(xiàn)了聚乙烯襯板的注射成型。在我國,聚乙烯襯板的注射成型也有一定突破性的進展。劉玉鳳等人用德國Battenfeld公司的高壓高速注射機,對聚乙烯襯板的注射成型工藝進行了研究。發(fā)現(xiàn)聚乙烯襯板受注射溫度影響較小,選擇為250℃左右;提高注射壓力可顯著改善樹脂的流動性,但是,如注射壓力過大,則會產(chǎn)生溢料;注射速度選擇為先增大后遞減,在高剪切作用下,使熔體被分割為細小的粉末而充滿型腔;同時,選擇較小的直徑噴嘴,以提高剪切,并配合合適的螺桿轉速,即可生產(chǎn)出性能優(yōu)良的制品。無論從實踐上,還是從理論上,用單螺桿擠出機和注射機成型聚乙烯襯板是完全可能的。但因聚乙烯襯板熔體的特殊性,需從材料改性和設備改進兩方面,并配以合適的加工工藝,以提高其可加工性??傊?,只有采用價格低廉的單螺桿擠出機和注射機進行加工,聚乙烯襯板才能有較多的前途。