硬质PVC低发泡板材及其加工技术研究

张正辉

摘要：本文对硬质PVC低发泡板材的不同类别进行了阐述，然后对硬质PVC低发泡板材的生产配方和加工技术进行了论述，供相关人士参考。

关键词：PVC低发泡板材;加工技术

一、引言

PVC发泡板是以PVC为生产主原料加工而成的材料。近年来，因PVC发泡板材具有的热导率低、隔音性好、阻燃性优、耐化学性能优、机械加工性能好的特点而得到越来越广泛的应用。

二、PVC发泡板材的分类

随着PVC发泡板材生产规模的扩大，市场中PVC发泡板材的类别也越来越多。根据发泡程度来分，可以将其分为高发泡板和低发泡板，一般高发泡板的发泡率为20～45倍，低发泡板的发泡率为0～15倍。根据发泡泡体软硬程度来分，可以将其分为硬质发泡板和软质发泡板，一般硬质发泡板的发泡率低，强度高，在机械强度较高的领域作为力学材料使用;软质发泡板的发泡率高，强度低，在保温领域中应用较多。根据发泡泡孔结构来分，可以將其分为闭孔发泡板和开孔发泡板，一般闭孔发泡板材料内部具有独立泡孔，泡孔之间有壁膜间隔，泡孔之间无法连通;开孔发泡板材料内部独立泡孔很少，泡孔之间部分连通或完全连通。根据生产工艺不同，可以将其分为结皮发泡板和自由发泡板。结皮发泡板生产过程中在板材表面进行强制冷却形成表皮层，具有很强的表面硬度，不容易产生划痕;而自由发泡板生产过程中采用自由膨胀然后定型，表面材料硬度一般。

三、硬质PVC低发泡板材的生产配方

硬质PVC低发泡板材生产基础配方如下：PVC树脂100份，发泡调节剂8～11份，发泡剂0.5～1.0份，稳定剂2～9份，PE蜡0.4～0.8份，碳酸钙15～70份，着色剂适量。

PVC树脂多采用5型树脂，更容易控制板材密度，而且加工温度较低，有利于提高产品质量稳定性。

稳定剂目前大多采用铅盐稳定剂，但是必须确保铅含量在较高范围，才能有较好的稳定效果。近年来出现了稀土稳定剂，环保性好，但是受到价格因素制约，市场普及应用较慢。

发泡剂在分解过程中释放热量，容易造成板材断面中间发黄，因此要加入发泡调节剂对发泡剂分解释放的热量进行余热吸收，在使用中要确保发泡剂用量，才能保障发泡整体均匀，不会出现较大的泡孔。发泡调节剂应根据板材的厚薄选择，通常情况下，厚板选择用塑化慢的发泡调节剂，薄板选用塑化快的发泡调节剂。

润滑剂起到物料润滑的作用，使用应兼顾初期中期后期各个阶段，避免生产过程中物料析出或结垢，确保物料稳定长时间生产。

填充剂多选择碳酸钙，通常选高目数轻质碳酸钙。

颜料添加起到美观效果，主要是荧光增白剂、钛白粉，还可以加入抗氧化剂，提高板材吸收紫外线抗氧化性能。

四、硬质PVC低发泡板材的加工技术

硬质PVC低发泡板材的加工工艺要求混料高温温度在125℃左右，冷混温度在50℃左右。料筒温度通常设置为由高到低，保证物料在合流芯熔融流动均匀即可。模具温度设置中间较低，两侧逐渐升高。根据产品生产需求可适当提高冷却模唇或者降低模板温度来提高发泡板材的表面硬度。

硬质PVC低发泡板材生产加工中经常遇到的问题包括板面发黄或糊料、板材厚度不均匀、板材内部出现很大泡孔、板面弯曲、板材截面产生破泡。

板面发黄或糊料的原因可能是稳定剂加入量不够;还可能是外部润滑不足，导致物料摩擦剪切力较大，过程中放热引起物料部分分解;还可能是温度设置不当，料筒芯部温度太高或者模具温度太高会引起板材中间发黄。可以通过改善配方，适当调高稳定剂比例;或者增加润滑剂;将加工温度降低来解决。

板材厚度不均匀的原因可能是模唇缝隙开度设置不合理;或者是阻流块设置不当;或者内滑数量太少，外滑数量太多，两边走料速度快;还可能是模具温度设置不合理。对上述原因可以采取对应的办法，通过设置模唇开度;对阻流块进行重新调整;提升内滑数量，减少外滑数量;重新调整模具温度来避免板材厚度不均的问题出现。

板材内部出现很大泡孔的原因可能是熔体强度不够，如果用手指按压片材按压后弹性很差，说明溶体强度较差;或者挤出机温度太高;对应处模具温度太高;物料中杂质含量高;回料块太大。对上述问题可通过提高发泡调节剂比例;降低挤出机温度以及对应处模具温度;控制原料中杂质含量;回料磨粉等办法来解决。

板面弯曲的原因可能是两侧冷却速度不一致;或者料流不均运。如果是料流不均匀通常会伴随牵引波动大的现象或者配方中内外润滑不均衡的问题。可通过调节两侧冷却温度;控制冷却速率;在外润滑尽量少的前提下对内润滑进行配方调整;注意控制料流，保持料流冷却均匀，改善泡孔直径均匀度，避免板面弯曲。

板材截面产生破泡的原因可能是熔体局部强度太低，破泡从外到里形成的;还可能是熔体周边压力太小，局部泡孔膨胀，破泡从里到外形成的。实际生产中，这两个原因可能同时存在。熔体本身强度与熔体周边压力太小的因素有以下几个：一是PVC树脂的聚合度太低。硬质PVC低发泡板材多采用乳液法生产，但由于乳液的流动性造成产品尺寸稳定性不容易控制。而且乳液PVC树脂的成本较高。如果采用悬浮法PVC树脂得到的产品外观和炮孔均匀度略差。综合考虑产品质量和经济成本，两者可以混用，混用比例通常在80/20～20/80。如果PVC树脂的粘度太高，熔体的流动性弱，则板面平整度就更难控制，这样炮孔不容易扩张，发泡率低。反之会造成破泡情况。二是熔体热稳定剂存在问题。如热稳定及挤出温度太高，会使熔体局部发生降解从而降低熔体强度，内部气泡太大被撕裂。如果挤出温度太低，熔体塑化率慢，熔体强度也会降低并出现破泡。因此必须对稳定剂的质量性能进行高温检验，确保符合稳定性要求再投入使用。稳定剂还具有调节发泡剂分解问题的作用，因此稳定剂加入量太少或太多都不利于发泡，实际加入量要根据发泡剂作用相匹配，使物料塑化温度与发泡剂分解温度吻合。三是发泡剂存在问题。放热型发泡剂的发泡率高，分解速度快伴随热量释放多，如果发泡时间短，发气量太大容易造成气泡内压力增长快，泡孔尺寸膨胀太大，为释放气体使泡孔破坏，造成泡孔大小不均匀，局部产生空穴。生产中放热型发泡剂不能单独使用，应与吸热型发泡剂结合使用，或者直接使用发热和放热平衡的复合型发泡剂。四是调节剂存在问题。发泡调节剂长分子链与PVC树脂分子链相互缠绕形成网状结构，促进物料塑化，提高溶体强度，避免泡孔壁破裂。如果发泡调节剂质量差或者加入量太少会造成发泡体强度低，出现破泡问题。加入调节剂的量应与板材厚度相对应，同一配方，薄板没有泡孔，厚板出现泡孔，可适当增加发泡调节剂，避免多加影响密度。

五、结语

综上所述，硬质PVC低发泡板材质量控制必须从加工工艺各个环节入手，找到问题原因，并探索和实践解决的办法，提升产品质量。

参考文献：

[1]冯永军.硬质PVC发泡板生产工艺浅析[J].石河子科技，2019（05）

[2]崔崇.浅谈硬质PVC低发泡板的生产技术[J].中国化工贸易，2014（11）