目前,国内结皮发泡PVC板材的生产线大多是引进设备,自由发泡PVC板材生产线主要是采用国产设备。常用主机一般为80锥形双螺杆挤出机,模具差别较大,主要生产工艺大致相同。

将原料准确称量,按工艺要求顺序投料。根据使用发泡剂的种类来确定发泡剂的加入时间,达到捏合终点。物料温度达到125℃左右时,迅速将物料放入冷搅锅中冷却,降温至50℃左右,以防止结块和发泡剂过早分解而影响发泡倍率,造成产品密度增大。其工艺流程见图1。

图1PVC发泡板材工艺流程

1区:175～186℃,2区:180～186℃,3区:185～190℃,连接器:175～185℃,机头:190～200℃,主机电流:50～70A,螺杆转速:14～22r/min。

生产硬质PVC发泡制品,一般选用K值较低的PVC树脂。生产PVC发泡板材一般采用P-700型PVC树脂,加工时其凝胶化速度快,加工温度相对较低,产品质量稳定,密度容易控制。在结皮发泡PVC板材生产中,为提高产品质量,严格控制产品密度和厚度的波动,多选用P-700型乙烯法PVC树脂。在自由发泡PVC板材生产中,从降低生产成本考虑,也有不少厂家采用了电石法P-700型PVC树脂。

在PVC发泡板材生产过程中,为使物料充分塑化,物料的温度较高;并且板材模具横截面宽,流道长,特别是结皮发泡板材模具的定型段较长;另外,发泡剂在分解过程中还产生分解热。这些因素要求稳定剂必须具备足够的热稳定效能,才能保证产品质量,长期稳定生产。氧化铅质量分数在60%左右的铅系复合稳定剂多用于生产普通PVC发泡板材;钙锌复合稳定剂和有机锡复合稳定剂大多用于生产出口的发泡板材和环保型装饰板材及家具用板材。铅系复合稳定剂中氧化铅和硬脂酸的金属盐类对ADC发泡剂有活化作用,会使ADC发泡剂分解温度变宽。虽然降低了发泡温度,但应注意熔融物料离开口模的平稳性,避免局部突发和鼓泡现象。铅系复合稳定剂和钙锌复合稳定剂大多含有一定量的石蜡、硬脂酸及硬脂酸的金属盐类,在配方体系中,这些组分具有良好的润滑作用,应综合考虑其对整体润滑性能所起的作用。

ACR-401D是由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯共聚而成,其分子结构为核壳结构,在配方体系中作为加工助剂可有效降低塑化温度,促进塑化效果,提高塑化效率,提高熔体强度,减少熔融脉动,防止熔体破裂,显著提高制品表面光滑度。发泡调节剂是由丙烯酸酯类多种单体经多段乳液聚合而成的具有多层结构的高分子质量聚合物,其组成与作用机理与ACR相似,但在配方体系中更侧重于调节泡孔结构。

在挤出加工过程中,发泡调节剂以分子的形式缠绕在PVC大分子上,形成网状结构,不但能够促进PVC塑化,还能显著提高发泡熔体的强度和延展性,使发泡熔体的膨胀处于平稳可控状态,得到泡孔结构均匀细密、独立性好的PVC发泡板材。无论是在结皮发泡板材还是自由发泡板材的生产中,ACR-401D和发泡调节剂通常是配合使用。

制备发泡制品的基本要求是:熔融物料在离开模唇之前不能发泡;发泡剂的分解温度应与PVC的熔融温度范围相匹配,并且发泡剂的残留量应尽量少,从而保证熔融物料在离开口模到定型模具之间发泡剂分解完全。释压后的熔体发生均匀膨胀,即使在高速挤出的情况下,熔体的膨胀仍保持平缓的速率,表面不能出现局部泡孔聚集而不断鼓大泡的现象。

在配方设计时,对PVC发泡板材要充分考虑体系的初期润滑性,以降低剪切热和摩擦热;还要考虑后期润滑性,使熔融物料在高温状态下仍有良好的外润滑性能,长时间稳定生产时不出现沉析、结垢现象。

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在配方体系中,轻质碳酸钙一般用量为10～40份,除作为发泡成核剂使用外,还能降低材料成本。但是其用量过大会使泡孔均匀性变差,影响外观质量,产品密度难以控制,造成综合成本提高。

在设计PVC发泡板材配方时,应充分了解各种助剂的有效成分的含量及无效成分的副作用,以确保产品质量,提高产品档次。同时,还应统筹掌握配方成本和综合成本的关系,以达到最佳的经济效益。