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浅谈硬质PVC低发泡板的生产技术

作者:bet365bc文章来源:本站人气:951发表时间:2016/4/9 11:33:27

      硬质PVC低发泡板是新型的人造材料,又称为雪弗板,从其密度、性能、二次加工(刨、锯、钉、胶接等)及保温、隔音、防潮、防虫、阻燃等性能上看,都是木材的理想替代品。本文主要对硬质PVC低发泡板的生产流程、生产设备、模具、配方与工艺等技术要点进行系统地探讨。 
一、生产工艺流程与原理 
首先将PVC树脂和各种辅料称量后放入热混锅中搅拌均匀,然后放到冷混锅中搅拌冷却,这里必须注意发泡剂是直接放入到冷混锅搅拌,因为发泡剂在热混锅的高温下可能会提前分解。物料冷混完毕后经筛分机进入干混料仓存放,使用时通过搅笼及链式输送器将干混料从干混料仓送到各条挤出线上,粉末状的物料从挤出线上的料斗进入挤出机后,随着不断的前移,慢慢从固态转化为粘流态,发泡剂也开始分解,但由于挤出机及模具特殊结构,使得机筒及模具内的熔体压力非常高,发泡剂分解放出的气体在高压力下溶入PVC熔体之中。当熔体被挤出模具后,由于熔体突然失去压力,溶解在熔体中的气泡迅速膨胀发泡,这时立刻进入定型套冷却定型,然后再进入水箱进一步冷却,经过牵引机后按要求切割为一定长度的成品。生产工艺流程见图1。 
二、生产设备 
硬质PVC低发泡板的挤出设备包括挤出机、模头、真空冷却定型装置、牵引机、切割、收集等装置。 
1挤出机 
低发泡挤出可采用单螺杆挤出机和双螺杆挤出机。由于双螺杆挤出机的物料滞留时间短,温度分布范围小,发热少,树脂温度容易调节,因此,被广泛用于硬质PVC低发泡板挤出。 
挤出机型号有 P90和 P110型。本文介绍硬质PVC低发泡板的挤出机为P110型,其工艺参数:螺杆直径110mm,长径比(L/D)25.3:1,螺杆转数0~25 r/min,生产能力400kg/h,驱动电机动率58kW,加热功率27kW。 
2模具 
2.1模头 
在模头设计时要有足够的压力以防止塑料熔体在模腔内发泡。如果挤出物在模腔内发泡,将会产生不均匀的泡孔结构和粗糙的表面,甚至不能正常成型。熔融物料通过衣架式分流系统。 
2.2定型装置 
由于硬质PVC低发泡板塑料层传热性能差,因此定型装置的冷却能力要强,后续的冷却长度要足够,采用较先进的干式真空定型和湿式真空定型并用的方法,不但能保证制品结皮发泡和精度,也能保证制品不产生内应力,同时加强了冷却效果,提高了成型速度。 
3 牵引机 
具备无级变速调节。由于发泡熔体出口阻力大,其牵引动力应比一般异型材的牵引动力大,一般要求牵引机的最大牵引力应可达45000N。并且由于发泡板表面是发泡层,可压缩,刚性差,因此牵引设备的接触压力不宜过大。 
2.4 切割、收集装置 
硬质PVC低发泡板切割和收集装置与一般普通硬质PVC制品的生产线相同主要原料。 
1 PVC树脂 
由于PVC树脂在温度较高时,容易发生降解,在硬质PVC低发泡板挤出过程中其PVC熔体的塑化温度必须略低于发泡剂的分解温度。另外,由于PVC树脂平均聚合度愈低,熔体塑化表现粘度所需的加工温度也就愈低。因此,选择平均聚合度较低700~800(K=62~65)的悬浮聚合聚氯乙烯树脂为宜。 
2 发泡剂 
实践表明,主要成分为碳酸氢钠(分解温度100~140℃)和偶氮二甲基酰胺(简称ADC,分解温度220℃)的复合发泡剂,可用于硬质PVC低发泡板的挤出生产,它与PVC树指相溶性好,分散性优良,不影响塑料的原有性能,而且它所释放出的气体以氮气为主,对设备模具腐蚀性小,并且不易燃烧和爆炸,无毒、无剧烈的放热反应。 
3稳定剂 
在PVC塑料加工成型的温度条件下,当加热到一定温度时PVC 会因脱氯化氢作用,引发降解。稳定剂的作用就是防止PVC分子链中脱除氯化氢的作用,或者能阻止这一反应,终止降解作用,提高PVC的降解温度。常用的稳定剂有:(1)铅盐类稳定剂;(2)有机锡类稳定剂;(3)金属皂类稳定剂[2]。目前铅系稳定剂占主要比例,因为他们价格低廉,易于加工,应用范围广。随着复配技术的进步,稳定剂常与润滑剂复配成复合稳定剂。从实践中来看,在硬质PVC低发泡板挤出成型生产中铅盐复合稳定剂和钙锌复合稳定剂均能达到上述的效果,但根据其对加工工艺及产品质量的影响,加入量也有所差异,钙锌复合稳定剂加入量一般为7~9份,铅盐复合稳定剂加入量一般为5~7份。 
4其他助剂 
为了提高制品的加工性能,配方中还应加入ACR加工助剂,可有效提高塑化速率,降低塑化温度,防止熔体破裂,提高流动性[3],加入量一般为6~10份。 
填料在PVC发泡成型中起重要作用,它不仅使制品的价格大大降低,而且又是发泡成核剂。轻质活性碳酸钙既可作为成核剂,又作为填料,要求粒径小,加入量为5~l0份。 
三、工艺控制 
硬质PVC低发泡板挤出工艺条件变化较为复杂,同时存在着物料塑化和发泡两方面技术问题,而其中很重要的因素是抓好发泡的工艺控制。影响低发泡PVC制品质量的主要挤出工艺参数有挤出温度、压力及滞留时间等。 
1挤出温度 
挤出温度是影响发泡质量的一个重要因素。实践证明,高质量的发泡体只是在适当的温度范围内才能获得。在通常情况下低发泡PVC的气泡形成大体可分为3个阶段[4],气泡核的形成、气泡的增长和气泡的固定。化学发泡剂在熔融物料中发生化学反应产生的气体,就会形成气-液(熔体)溶液,随着生成气体的增多,熔体达到气-液饱和状态后,这时气体就会在熔体中形成气泡核,这一形成气泡核的过程称为成核作用。挤出温度较低时,含气体的熔体由于混合不均,成核少以及分散不均匀而形成大气泡,发泡密度大。当温度升高到一定值时,物料混合均匀,塑化良好,气体在熔体内溶解度增大且成核数量增多,因而获得孔径小、密度小的发泡体。当温度继续升高,由于物料黏弹性降低,熔体强度下降,泡孔可因互相穿通而变大以及气体由熔体中向外部表面扩散而使发泡体密度增加。当温度超过一定值时,挤出熔体由于不能承受内部气体膨胀力很快坍塌,断面气孔很少,密度增大。因此,挤出温度在一定范围内和一定条件下存在最佳值。 
2滞留时间 
物料在挤出机内的滞留时间不同,发泡质量也会发生很大变化。延长物料在挤出机内的滞留时间,气孔数量逐渐增加,但达到最大值后就开始下降。实际上,发泡剂的分解程度和离开口模时熔体中气体与核的比例有很大关系。在较短的滞留时间下,分解温度也较小,密度较大。如果滞留时间增加,气体和核的比例就会增加,发泡密度就会减小。如果滞留时间过长,会引起过早分解,由此会影响成核结果,使泡沫数量减少,气体与核的比例变得很大,得到的是成核不足的过发泡板。 
四、结语 
要获得外观和内在质量均优良的硬质PVC低发泡板必须科学地设计原料配方、模具结构,并严格控制挤出工艺。

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