ABS色差影響因素分析和控制

劉格宏 陳偉峰 張琦 李鵬

（天津大沽化工股份有限公司 天津塘沽 300450）

ABS色差影響因素分析和控制

劉格宏 陳偉峰 張琦 李鵬

（天津大沽化工股份有限公司 天津塘沽 300450）

ABS樹脂的色差是評判產(chǎn)品質(zhì)量好壞的重要依據(jù)之一，我公司生產(chǎn)的ABS因色差大且不穩(wěn)定影響了產(chǎn)品的市場競爭力。影響ABS色差的因素很多，我公司充分利用基層技術(shù)人員，在全面徹底分析ABS色差影響因素的基礎(chǔ)上找準自身短板，對癥下藥，提高了ABS的色差質(zhì)量水平，得到了客戶的認可，增強了產(chǎn)品的競爭力。

ABS樹脂；色差。

一、引言

ABS是一種應(yīng)用廣泛的熱塑性樹脂，ABS色差是衡量ABS質(zhì)量好壞的一個重要的參數(shù)。色差是指試樣顏色與標準顏色在色度坐標中的幾何距離之差，并可用數(shù)據(jù)來表示，色差的單位為NBS，若2個色樣樣品都按L、a、b標定顏色，則兩者之間的總色差ΔE=h，各項單項色差可用下列公式來計算：

ABS產(chǎn)品的色差對于下游工序十分重要，如下游用戶直接使用本色ABS進行成型，那么色差大會導致制件基色發(fā)黃發(fā)暗，視覺效果不佳，如果下游用戶對ABS制件采用配色或噴涂的話，那么色差不穩(wěn)定就不便于客戶穩(wěn)定配方，所生產(chǎn)的制件也就很難保證質(zhì)量的統(tǒng)一。所以提高和穩(wěn)定ABS產(chǎn)品的色差水平就成為大沽化工亟需解決的問題。

二、ABS生產(chǎn)工藝簡介

我公司采用乳液接枝-本體SAN-摻混法生產(chǎn)ABS產(chǎn)品，丁二烯經(jīng)過堿洗后開始聚合反應(yīng)，后經(jīng)物理復聚生產(chǎn)出合格粒徑的PBL膠乳，HRG單元用PBL膠乳和苯乙烯、丙烯腈反應(yīng)，經(jīng)過絮凝和干燥生成HRG粉末，SAN單元采用本體聚合生產(chǎn)SAN粒子，在摻混單元，根據(jù)牌號的不同按照一定比例將HRG粉和SAN粒子經(jīng)過擠出機生產(chǎn)出ABS產(chǎn)品，如下圖所示。

三、ABS色差影響因素分析

一個水桶無論有多高，它盛水的高度取決于其中最低的那塊木板，這個理論被稱作水桶原理或短板理論。它用在ABS色差的分析上非常貼切，ABS色差的優(yōu)劣取決于整個ABS生產(chǎn)過程中最薄弱的環(huán)節(jié)。在實際生產(chǎn)過程中，一些輔助的崗位、邊緣的操作、細小的環(huán)節(jié)往往容易被我們忽視或者沒那么重視，但是根據(jù)木桶原理，這反而容易成為ABS生產(chǎn)過程中的短板。所以，要提高ABS的色差就一定要準確的找到最短的那塊木板，增強薄弱環(huán)節(jié)。

1、影響因素全面排查

因為影響ABS色差的因素非常多，而且任何一個因素都有可能成為ABS色差的短板，所以我們要對影響ABS色差因素進行全面的排查，排查要求對所有可能的因素要有一律不放過，一律不排除，寧可信其有，不可信其無的態(tài)度。

經(jīng)過對整個ABS生產(chǎn)全過程的排查，包括丁二烯膠乳聚合過程、膠乳接枝過程、SAN粒子生產(chǎn)過程、摻混包裝過程，共排查出影響ABS色差的因素近百項。各過程影響因素分析如下表

1）丁二烯膠乳聚合過程影響因素

2）膠乳接枝過程

表3-2膠乳接枝過程的影響因素

3）SAN粒子生產(chǎn)過程

表3-3 SAN粒子生產(chǎn)過程的影響因素

4）摻混過程

表3-4 摻混過程的影響因素

通過上表我們發(fā)現(xiàn)，影響ABS色差的因素很多，我們既要做好全面的質(zhì)量管理工作，同時也要找準影響色差的主要因素，深入的分析和研究，抓住主要矛盾，對癥下藥，提高工作效率。

四、主要因素確定

1.色差與HRG粉白度的關(guān)系

當生產(chǎn)的ABS色差較大時，我們留取了原料SAN和HRG，當生產(chǎn)的ABS色差較小時，我們同樣留取了原料SAN和HRG，然后我們在分析室將這兩批料進行了分析對比。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，SAN和HRG的主要理化指標沒有明顯差異且都在合格范圍內(nèi)，SAN的黃色指數(shù)也基本相同，但HRG粉的顏色有差異。生產(chǎn)色差較大ABS所用的HRG粉目測顏色發(fā)暗發(fā)黃，而生產(chǎn)色差較小ABS所用的HRG樣品目測顏色較好。由于在此之前，我公司沒有針對HRG顏色的分析手段和標準，所以我們沒有辦法量化這種差異。因此，我們借鑒了PVC產(chǎn)品的白度檢測標準《GB 2913-1982 塑料白度試驗方法》對兩個批次的HRG粉進行了白度分析，其結(jié)果如下：

表4-1 ABS色差異常時原料對比

通過上表我們發(fā)現(xiàn)，ABS色差與HRG粉的白度是負相關(guān)的關(guān)系，HRG粉的白度越高，ABS產(chǎn)品的色差越小。為了驗證這個結(jié)論，同時也為了檢驗ABS色差與SAN粒子黃色指數(shù)的關(guān)系我們又做了以下兩組實驗。

實驗1：用同一批次黃色指數(shù)近似的SAN粒子和收集到的不同白度的HRG粉生產(chǎn)相同批號的ABS，其他助劑和條件保持一致。

實驗1結(jié)果如下：

表4-2 HRG白度對ABS色差影響實驗結(jié)果

從表4-2我們驗證了前述結(jié)論，ABS色差與HRG粉的白度是負相關(guān)的關(guān)系，HRG粉的白度越高，ABS產(chǎn)品的色差越小。根據(jù)實驗1結(jié)果我們繪制出了HRG粉白度與ABS色差關(guān)系曲線圖4-1

圖4-1 HRG粉與ABS白度的關(guān)系

從圖4-1我們進一步得出結(jié)論： HRG粉的白度在87以上時，ABS色差比較小，ABS色差除了受HRG粉影響外，其他因素也對ABS色差產(chǎn)生較大的影響，但當HRG粉的白度小于87時，ABS色差顯著提高，其他因素對ABS色差影響較小。即當HRG粉的白度小于87時，HRG粉的白度成為了影響ABS色差的主要因素。因此，為了控制ABS色差，我們首先要確保HRG粉的白度至少在87以上。

實驗2：用同一批次白度近似的HRG粉和收集到的不同黃色指數(shù)的SAN粒子生產(chǎn)相同批號的ABS，其他助劑和條件保持一致。

實驗2結(jié)果如下：

表4-3 SAN黃色指數(shù)與ABS色差的關(guān)系

從表4-3可以看出，在保證一定HRG白度的基礎(chǔ)上， SAN黃色指數(shù)在允許范圍內(nèi)波動不會影響ABS的色差（如果SAN黃色指數(shù)更大或者極端異常，最終一定會對ABS色差產(chǎn)生影響，但此種情況在我公司的日常生產(chǎn)中極少出現(xiàn)，故在此不予討論分析）。

通過兩組對比實驗，我們可以得出結(jié)論：在保證其他條件一致的情況下，ABS色差與HRG粉的白度是負相關(guān)的關(guān)系，HRG粉的白度越高，ABS產(chǎn)品的色差越小。在保證一定HRG白度的基礎(chǔ)上，保證其他條件一致的情況下，SAN粒子黃色指數(shù)在一定范圍內(nèi)波動對ABS色差的影響不大。既然HRG粉的白度是影響ABS產(chǎn)品色差的重要因素，那么我們將重點分析HRG白的影響因素。

2.HRG單元絮凝用水與HRG粉白度的關(guān)系

在得知了HRG粉白度的重要性后，我公司將HRG粉的白度測試編入中控指標中，定期對HRG粉的白度進行檢測。在一次生產(chǎn)過程中，質(zhì)檢部門檢測出HRG粉的白度異常，將此情況通知了生產(chǎn)部門。生產(chǎn)部門高度重視，立即開展了對工藝的徹底排查。經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)，此批次HRG粉絮凝用水中鐵離子含量較高。為了驗證HRG粉白度和絮凝用水中鐵離子的關(guān)系，我們做了以下對比實驗。

實驗3：用不同鐵離子含量的無離子水（其余離子均符合無離子水標準）對同一反應(yīng)釜的膠乳進行絮凝，脫水干燥后進行白度測試，其結(jié)果如下：

表4-4 絮凝用水含鐵量與HRG粉白度的關(guān)系

從表4-4我們得出結(jié)論：HRG單元絮凝用水含鐵量與HRG粉的白度是負相關(guān)的，絮凝用水含鐵量越高，生產(chǎn)出的HRG粉白度越低。當絮凝用水含鐵量在4ppm以內(nèi)時，可以將生產(chǎn)的HRG粉白度控制在87以上。但是為了確保ABS產(chǎn)品的色差，我們要盡量減少絮凝用水的含鐵量。

我們又用白度較低的HRG粉生產(chǎn)出了ABS，對該批次ABS做了色差分析，其結(jié)果如下：

表4-5 絮凝用水含鐵離子HRG粉生產(chǎn)的ABS色差數(shù)據(jù)

從表4-5中可以看出，該批次ABS色差較大的原因為L值偏低（發(fā)暗），a值偏高（發(fā)紅），b值偏高（發(fā)黃），正是受到了鐵離子顏色的影響，這也驗證了上述結(jié)論。

3.HRG單元膠乳儲存時間與HRG粉白度的關(guān)系

原料經(jīng)HRG反應(yīng)釜反應(yīng)后進入HRG中間罐，中間罐可以儲存10釜HRG膠乳。通常，我們把進入中間罐最后一釜料的結(jié)束時間作為中間罐儲存的起始時間，把中間罐膠乳絮凝干燥后產(chǎn)出HRG產(chǎn)品的時間作為結(jié)束時間。為了保證絮凝及后續(xù)生產(chǎn)的連續(xù)性，HRG生產(chǎn)時一般要保證中間罐儲存10釜HRG膠乳才開始進行絮凝和后續(xù)生產(chǎn)。但HRG膠乳也是有保質(zhì)期的，為了探索HRG膠乳在中間罐儲存時間對HRG白度的影響，我們做了如下實驗：

在確保中間罐膠乳白度合格的前提下，我們對不同儲存時間的HRG膠乳進行白度測試，其結(jié)果如下：

表4-6 膠乳儲存時間與HRG粉白度的關(guān)系

從表4-6中我們可以看出，隨著儲存時間的增加，HRG粉的白度下降，而且當儲存時間超過36小時后，HRG粉的白度接近87的最低要求。另外通過對不同時間膠乳PH的測試我們還發(fā)現(xiàn)，隨著儲存時間的增加，HRG膠乳的PH也有所下降，這也許是導致最終HRG粉白度下降的原因，因為PH下降后為細菌的增長提供了更好的條件。通過實驗，我們還發(fā)現(xiàn)，把超時存放的膠乳通過加堿的方式將PH調(diào)節(jié)到初始狀態(tài)時，HRG粉白度不能恢復。所以在生產(chǎn)過程中，要控制膠乳儲存時間在36小時內(nèi)。

五、ABS色差控制措施

從以上分析我們看出，影響ABS色差的主要是HRG粉的白度，而HRG粉的白度主要受HRG粉絮凝用無離子水含鐵量和HRG膠乳儲存時間影響，因此我們制定了相應(yīng)的控制措施。

一、對于進入質(zhì)檢料倉的HRG粉增加白度測試，合格后方可送至摻混單元，對于白度合格但有波動的情況也要及時向工藝人員反應(yīng)，以便及時查找原因。

二、對于絮凝用無離子水，每天由質(zhì)檢部門對生產(chǎn)用無離子水進行取樣分析，確保 HRG絮凝所用無離子水含鐵離子在4ppm以下。同時針對無離子水含鐵問題進行分析研究，從根本上解決無離子水含鐵問題。

三、對于HRG膠乳儲存時間過長方面，我們要求工段在HRG膠乳儲罐分析合格后，要及時進入后續(xù)工藝，保證36小時之內(nèi)將儲罐內(nèi)膠乳使用完畢，如遇特殊情況，需要將本批次料做好標記，后續(xù)要對該批次做額外的白度測試，合格后方可進入摻混單元正常生產(chǎn)。如果白度達不到要求，就要進入指定料倉進行黑色ABS樹脂的生產(chǎn)。

六、總結(jié)

在有效的實施了色差控制措施后，我公司ABS色差下降顯著，月平均色差由控制前的1.5以上下降至1以下。色差波動也明顯減小，每日各生產(chǎn)線色差基本控制在1.5以內(nèi)。以下是我公司在采取色差控制措施前后的色差數(shù)據(jù)對比。

圖6-1 改善前后月平均色差對比

如圖所示，自4月份采取色差控制措施后，月平均色差均控制在1以下。

圖6-2 控制前每日色差曲線

圖6-3 控制后每日色差曲線

通過對比可以看出，采取色差控制措施后，色差波動明顯減小。生產(chǎn)實踐證明，我公司找到了影響其ABS色差的主要因素。目前，各項控制措施已形成了制度性文件，并嚴格落實于日常的生產(chǎn)工作中。經(jīng)過不斷的努力，我公司ABS色差質(zhì)量顯著提升，色差逐漸減小而且保持穩(wěn)定，贏得了客戶的認可，擴大了市場占有率，銷售價格也有所提升，提高了經(jīng)濟效益和品牌價值。

圖6-4 ABS色差管理中的木桶原理

我公司通過全面排查和用分段控制變量的方法找到了自身ABS色差偏大且不穩(wěn)定的因素。但是從整個查找過程中我們可以發(fā)現(xiàn)，影響ABS色差的

[1] 王榮偉，楊為民等ABS樹脂及其應(yīng)用 [M]，北京:化學工業(yè)出版社.

[2] 張玉龍，張文棟等 實用工程塑料手冊[M]，北京：機因素確實很多，所以我公司的問題不一定是其他企業(yè)的問題。在此，僅提供一種思路和方法供大家參考。械工業(yè)出版社.

[3] 吳立峰，陳信華等 塑料著色配方設(shè)計[M]，北京：化學工業(yè)出版社.

劉格宏，天津大沽化工股份有限公司副總經(jīng)理，畢業(yè)于武漢工程大學化學工程與工藝專業(yè)，現(xiàn)從事化工生產(chǎn)技術(shù)管理工作。