硬質PVC低發泡板材及其加工技術研究

張正輝

摘要：本文對硬質PVC低發泡板材的不同類別進行了闡述，然后對硬質PVC低發泡板材的生產配方和加工技術進行了論述，供相關人士參考。

關鍵詞：PVC低發泡板材;加工技術

一、引言

PVC發泡板是以PVC為生產主原料加工而成的材料。近年來，因PVC發泡板材具有的熱導率低、隔音性好、阻燃性優、耐化學性能優、機械加工性能好的特點而得到越來越廣泛的應用。

二、PVC發泡板材的分類

隨著PVC發泡板材生產規模的擴大，市場中PVC發泡板材的類別也越來越多。根據發泡程度來分，可以將其分為高發泡板和低發泡板，一般高發泡板的發泡率為20～45倍，低發泡板的發泡率為0～15倍。根據發泡泡體軟硬程度來分，可以將其分為硬質發泡板和軟質發泡板，一般硬質發泡板的發泡率低，強度高，在機械強度較高的領域作為力學材料使用;軟質發泡板的發泡率高，強度低，在保溫領域中應用較多。根據發泡泡孔結構來分，可以將其分為閉孔發泡板和開孔發泡板，一般閉孔發泡板材料內部具有獨立泡孔，泡孔之間有壁膜間隔，泡孔之間無法連通;開孔發泡板材料內部獨立泡孔很少，泡孔之間部分連通或完全連通。根據生產工藝不同，可以將其分為結皮發泡板和自由發泡板。結皮發泡板生產過程中在板材表面進行強制冷卻形成表皮層，具有很強的表面硬度，不容易產生劃痕;而自由發泡板生產過程中采用自由膨脹然后定型，表面材料硬度一般。

三、硬質PVC低發泡板材的生產配方

硬質PVC低發泡板材生產基礎配方如下：PVC樹脂100份，發泡調節劑8～11份，發泡劑0.5～1.0份，穩定劑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，有利于提高產品質量穩定性。

穩定劑目前大多采用鉛鹽穩定劑，但是必須確保鉛含量在較高范圍，才能有較好的穩定效果。近年來出現了稀土穩定劑，環保性好，但是受到價格因素制約，市場普及應用較慢。

發泡劑在分解過程中釋放熱量，容易造成板材斷面中間發黃，因此要加入發泡調節劑對發泡劑分解釋放的熱量進行余熱吸收，在使用中要確保發泡劑用量，才能保障發泡整體均勻，不會出現較大的泡孔。發泡調節劑應根據板材的厚薄選擇，通常情況下，厚板選擇用塑化慢的發泡調節劑，薄板選用塑化快的發泡調節劑。

潤滑劑起到物料潤滑的作用，使用應兼顧初期中期后期各個階段，避免生產過程中物料析出或結垢，確保物料穩定長時間生產。

填充劑多選擇碳酸鈣，通常選高目數輕質碳酸鈣。

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PVC低發泡板材的加工技術

硬質PVC低發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。料筒溫度通常設置為由高到低，保證物料在合流芯熔融流動均勻即可。模具溫度設置中間較低，兩側逐漸升高。根據產品生產需求可適當提高冷卻模唇或者降低模板溫度來提高發泡板材的表面硬度。

硬質PVC低發泡板材生產加工中經常遇到的問題包括板面發黃或糊料、板材厚度不均勻、板材內部出現很大泡孔、板面彎曲、板材截面產生破泡。

板面發黃或糊料的原因可能是穩定劑加入量不夠;還可能是外部潤滑不足，導致物料摩擦剪切力較大，過程中放熱引起物料部分分解;還可能是溫度設置不當，料筒芯部溫度太高或者模具溫度太高會引起板材中間發黃。可以通過改善配方，適當調高穩定劑比例;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置不合理;或者是阻流塊設置不當;或者內滑數量太少，外滑數量太多，兩邊走料速度快;還可能是模具溫度設置不合理。對上述原因可以采取對應的辦法，通過設置模唇開度;對阻流塊進行重新調整;提升內滑數量，減少外滑數量;重新調整模具溫度來避免板材厚度不均的問題出現。

板材內部出現很大泡孔的原因可能是熔體強度不夠，如果用手指按壓片材按壓后彈性很差，說明溶體強度較差;或者擠出機溫度太高;對應處模具溫度太高;物料中雜質含量高;回料塊太大。對上述問題可通過提高發泡調節劑比例;降低擠出機溫度以及對應處模具溫度;控制原料中雜質含量;回料磨粉等辦法來解決。

板面彎曲的原因可能是兩側冷卻速度不一致;或者料流不均運。如果是料流不均勻通常會伴隨牽引波動大的現象或者配方中內外潤滑不均衡的問題。可通過調節兩側冷卻溫度;控制冷卻速率;在外潤滑盡量少的前提下對內潤滑進行配方調整;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。

板材截面產生破泡的原因可能是熔體局部強度太低，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。實際生產中，這兩個原因可能同時存在。熔體本身強度與熔體周邊壓力太小的因素有以下幾個：一是PVC樹脂的聚合度太低。硬質PVC低發泡板材多采用乳液法生產，但由于乳液的流動性造成產品尺寸穩定性不容易控制。而且乳液PVC樹脂的成本較高。如果采用懸浮法PVC樹脂得到的產品外觀和炮孔均勻度略差。綜合考慮產品質量和經濟成本，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，熔體的流動性弱，則板面平整度就更難控制，這樣炮孔不容易擴張，發泡率低。反之會造成破泡情況。二是熔體熱穩定劑存在問題。如熱穩定及擠出溫度太高，會使熔體局部發生降解從而降低熔體強度，內部氣泡太大被撕裂。如果擠出溫度太低，熔體塑化率慢，熔體強度也會降低并出現破泡。因此必須對穩定劑的質量性能進行高溫檢驗，確保符合穩定性要求再投入使用。穩定劑還具有調節發泡劑分解問題的作用，因此穩定劑加入量太少或太多都不利于發泡，實際加入量要根據發泡劑作用相匹配，使物料塑化溫度與發泡劑分解溫度吻合。三是發泡劑存在問題。放熱型發泡劑的發泡率高，分解速度快伴隨熱量釋放多，如果發泡時間短，發氣量太大容易造成氣泡內壓力增長快，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，局部產生空穴。生產中放熱型發泡劑不能單獨使用，應與吸熱型發泡劑結合使用，或者直接使用發熱和放熱平衡的復合型發泡劑。四是調節劑存在問題。發泡調節劑長分子鏈與PVC樹脂分子鏈相互纏繞形成網狀結構，促進物料塑化，提高溶體強度，避免泡孔壁破裂。如果發泡調節劑質量差或者加入量太少會造成發泡體強度低，出現破泡問題。加入調節劑的量應與板材厚度相對應，同一配方，薄板沒有泡孔，厚板出現泡孔，可適當增加發泡調節劑，避免多加影響密度。

五、結語

綜上所述，硬質PVC低發泡板材質量控制必須從加工工藝各個環節入手，找到問題原因，并探索和實踐解決的辦法，提升產品質量。

參考文獻：

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