硬質(zhì)PVC低發(fā)泡板材及其加工技術(shù)研究

張正輝

摘要：本文對(duì)硬質(zhì)PVC低發(fā)泡板材的不同類別進(jìn)行了闡述，然后對(duì)硬質(zhì)PVC低發(fā)泡板材的生產(chǎn)配方和加工技術(shù)進(jìn)行了論述，供相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞：PVC低發(fā)泡板材;加工技術(shù)

一、引言

PVC發(fā)泡板是以PVC為生產(chǎn)主原料加工而成的材料。近年來，因PVC發(fā)泡板材具有的熱導(dǎo)率低、隔音性好、阻燃性優(yōu)、耐化學(xué)性能優(yōu)、機(jī)械加工性能好的特點(diǎn)而得到越來越廣泛的應(yīng)用。

二、PVC發(fā)泡板材的分類

隨著PVC發(fā)泡板材生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，市場中PVC發(fā)泡板材的類別也越來越多。根據(jù)發(fā)泡程度來分，可以將其分為高發(fā)泡板和低發(fā)泡板，一般高發(fā)泡板的發(fā)泡率為20～45倍，低發(fā)泡板的發(fā)泡率為0～15倍。根據(jù)發(fā)泡泡體軟硬程度來分，可以將其分為硬質(zhì)發(fā)泡板和軟質(zhì)發(fā)泡板，一般硬質(zhì)發(fā)泡板的發(fā)泡率低，強(qiáng)度高，在機(jī)械強(qiáng)度較高的領(lǐng)域作為力學(xué)材料使用;軟質(zhì)發(fā)泡板的發(fā)泡率高，強(qiáng)度低，在保溫領(lǐng)域中應(yīng)用較多。根據(jù)發(fā)泡泡孔結(jié)構(gòu)來分，可以將其分為閉孔發(fā)泡板和開孔發(fā)泡板，一般閉孔發(fā)泡板材料內(nèi)部具有獨(dú)立泡孔，泡孔之間有壁膜間隔，泡孔之間無法連通;開孔發(fā)泡板材料內(nèi)部獨(dú)立泡孔很少，泡孔之間部分連通或完全連通。根據(jù)生產(chǎn)工藝不同，可以將其分為結(jié)皮發(fā)泡板和自由發(fā)泡板。結(jié)皮發(fā)泡板生產(chǎn)過程中在板材表面進(jìn)行強(qiáng)制冷卻形成表皮層，具有很強(qiáng)的表面硬度，不容易產(chǎn)生劃痕;而自由發(fā)泡板生產(chǎn)過程中采用自由膨脹然后定型，表面材料硬度一般。

三、硬質(zhì)PVC低發(fā)泡板材的生產(chǎn)配方

硬質(zhì)PVC低發(fā)泡板材生產(chǎn)基礎(chǔ)配方如下：PVC樹脂100份，發(fā)泡調(diào)節(jié)劑8～11份，發(fā)泡劑0.5～1.0份，穩(wěn)定劑2～9份，PE蠟0.4～0.8份，碳酸鈣15～70份，著色劑適量。

PVC樹脂多采用5型樹脂，更容易控制板材密度，而且加工溫度較低，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。

穩(wěn)定劑目前大多采用鉛鹽穩(wěn)定劑，但是必須確保鉛含量在較高范圍，才能有較好的穩(wěn)定效果。近年來出現(xiàn)了稀土穩(wěn)定劑，環(huán)保性好，但是受到價(jià)格因素制約，市場普及應(yīng)用較慢。

發(fā)泡劑在分解過程中釋放熱量，容易造成板材斷面中間發(fā)黃，因此要加入發(fā)泡調(diào)節(jié)劑對(duì)發(fā)泡劑分解釋放的熱量進(jìn)行余熱吸收，在使用中要確保發(fā)泡劑用量，才能保障發(fā)泡整體均勻，不會(huì)出現(xiàn)較大的泡孔。發(fā)泡調(diào)節(jié)劑應(yīng)根據(jù)板材的厚薄選擇，通常情況下，厚板選擇用塑化慢的發(fā)泡調(diào)節(jié)劑，薄板選用塑化快的發(fā)泡調(diào)節(jié)劑。

潤滑劑起到物料潤滑的作用，使用應(yīng)兼顧初期中期后期各個(gè)階段，避免生產(chǎn)過程中物料析出或結(jié)垢，確保物料穩(wěn)定長時(shí)間生產(chǎn)。

填充劑多選擇碳酸鈣，通常選高目數(shù)輕質(zhì)碳酸鈣。

顏料添加起到美觀效果，主要是熒光增白劑、鈦白粉，還可以加入抗氧化劑，提高板材吸收紫外線抗氧化性能。

四、硬質(zhì)PVC低發(fā)泡板材的加工技術(shù)

硬質(zhì)PVC低發(fā)泡板材的加工工藝要求混料高溫溫度在125℃左右，冷混溫度在50℃左右。料筒溫度通常設(shè)置為由高到低，保證物料在合流芯熔融流動(dòng)均勻即可。模具溫度設(shè)置中間較低，兩側(cè)逐漸升高。根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)需求可適當(dāng)提高冷卻模唇或者降低模板溫度來提高發(fā)泡板材的表面硬度。

硬質(zhì)PVC低發(fā)泡板材生產(chǎn)加工中經(jīng)常遇到的問題包括板面發(fā)黃或糊料、板材厚度不均勻、板材內(nèi)部出現(xiàn)很大泡孔、板面彎曲、板材截面產(chǎn)生破泡。

板面發(fā)黃或糊料的原因可能是穩(wěn)定劑加入量不夠;還可能是外部潤滑不足，導(dǎo)致物料摩擦剪切力較大，過程中放熱引起物料部分分解;還可能是溫度設(shè)置不當(dāng)，料筒芯部溫度太高或者模具溫度太高會(huì)引起板材中間發(fā)黃。可以通過改善配方，適當(dāng)調(diào)高穩(wěn)定劑比例;或者增加潤滑劑;將加工溫度降低來解決。

板材厚度不均勻的原因可能是模唇縫隙開度設(shè)置不合理;或者是阻流塊設(shè)置不當(dāng);或者內(nèi)滑數(shù)量太少，外滑數(shù)量太多，兩邊走料速度快;還可能是模具溫度設(shè)置不合理。對(duì)上述原因可以采取對(duì)應(yīng)的辦法，通過設(shè)置模唇開度;對(duì)阻流塊進(jìn)行重新調(diào)整;提升內(nèi)滑數(shù)量，減少外滑數(shù)量;重新調(diào)整模具溫度來避免板材厚度不均的問題出現(xiàn)。

板材內(nèi)部出現(xiàn)很大泡孔的原因可能是熔體強(qiáng)度不夠，如果用手指按壓片材按壓后彈性很差，說明溶體強(qiáng)度較差;或者擠出機(jī)溫度太高;對(duì)應(yīng)處模具溫度太高;物料中雜質(zhì)含量高;回料塊太大。對(duì)上述問題可通過提高發(fā)泡調(diào)節(jié)劑比例;降低擠出機(jī)溫度以及對(duì)應(yīng)處模具溫度;控制原料中雜質(zhì)含量;回料磨粉等辦法來解決。

板面彎曲的原因可能是兩側(cè)冷卻速度不一致;或者料流不均運(yùn)。如果是料流不均勻通常會(huì)伴隨牽引波動(dòng)大的現(xiàn)象或者配方中內(nèi)外潤滑不均衡的問題。可通過調(diào)節(jié)兩側(cè)冷卻溫度;控制冷卻速率;在外潤滑盡量少的前提下對(duì)內(nèi)潤滑進(jìn)行配方調(diào)整;注意控制料流，保持料流冷卻均勻，改善泡孔直徑均勻度，避免板面彎曲。

板材截面產(chǎn)生破泡的原因可能是熔體局部強(qiáng)度太低，破泡從外到里形成的;還可能是熔體周邊壓力太小，局部泡孔膨脹，破泡從里到外形成的。實(shí)際生產(chǎn)中，這兩個(gè)原因可能同時(shí)存在。熔體本身強(qiáng)度與熔體周邊壓力太小的因素有以下幾個(gè)：一是PVC樹脂的聚合度太低。硬質(zhì)PVC低發(fā)泡板材多采用乳液法生產(chǎn)，但由于乳液的流動(dòng)性造成產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性不容易控制。而且乳液PVC樹脂的成本較高。如果采用懸浮法PVC樹脂得到的產(chǎn)品外觀和炮孔均勻度略差。綜合考慮產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)成本，兩者可以混用，混用比例通常在80/20～20/80。如果PVC樹脂的粘度太高，熔體的流動(dòng)性弱，則板面平整度就更難控制，這樣炮孔不容易擴(kuò)張，發(fā)泡率低。反之會(huì)造成破泡情況。二是熔體熱穩(wěn)定劑存在問題。如熱穩(wěn)定及擠出溫度太高，會(huì)使熔體局部發(fā)生降解從而降低熔體強(qiáng)度，內(nèi)部氣泡太大被撕裂。如果擠出溫度太低，熔體塑化率慢，熔體強(qiáng)度也會(huì)降低并出現(xiàn)破泡。因此必須對(duì)穩(wěn)定劑的質(zhì)量性能進(jìn)行高溫檢驗(yàn)，確保符合穩(wěn)定性要求再投入使用。穩(wěn)定劑還具有調(diào)節(jié)發(fā)泡劑分解問題的作用，因此穩(wěn)定劑加入量太少或太多都不利于發(fā)泡，實(shí)際加入量要根據(jù)發(fā)泡劑作用相匹配，使物料塑化溫度與發(fā)泡劑分解溫度吻合。三是發(fā)泡劑存在問題。放熱型發(fā)泡劑的發(fā)泡率高，分解速度快伴隨熱量釋放多，如果發(fā)泡時(shí)間短，發(fā)氣量太大容易造成氣泡內(nèi)壓力增長快，泡孔尺寸膨脹太大，為釋放氣體使泡孔破壞，造成泡孔大小不均勻，局部產(chǎn)生空穴。生產(chǎn)中放熱型發(fā)泡劑不能單獨(dú)使用，應(yīng)與吸熱型發(fā)泡劑結(jié)合使用，或者直接使用發(fā)熱和放熱平衡的復(fù)合型發(fā)泡劑。四是調(diào)節(jié)劑存在問題。發(fā)泡調(diào)節(jié)劑長分子鏈與PVC樹脂分子鏈相互纏繞形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，促進(jìn)物料塑化，提高溶體強(qiáng)度，避免泡孔壁破裂。如果發(fā)泡調(diào)節(jié)劑質(zhì)量差或者加入量太少會(huì)造成發(fā)泡體強(qiáng)度低，出現(xiàn)破泡問題。加入調(diào)節(jié)劑的量應(yīng)與板材厚度相對(duì)應(yīng)，同一配方，薄板沒有泡孔，厚板出現(xiàn)泡孔，可適當(dāng)增加發(fā)泡調(diào)節(jié)劑，避免多加影響密度。

五、結(jié)語

綜上所述，硬質(zhì)PVC低發(fā)泡板材質(zhì)量控制必須從加工工藝各個(gè)環(huán)節(jié)入手，找到問題原因，并探索和實(shí)踐解決的辦法，提升產(chǎn)品質(zhì)量。

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