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PVC发泡板材知识--非常全面

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PVC发泡板材知识--非常全面

发布日期:2018-06-05 作者: 点击:

一、PVC发泡板介绍

PVC发泡板又称为雪弗板安迪板,按制作工艺、外观和性能可分为PVC结皮发泡板和自由发泡板。临沂广告板

PVC结皮发泡板采用塞卢卡工艺生产,表面结一层硬皮,光滑平整、硬度高、力学性能好,并且产品精度高、厚度误差小,对模具、配方、工艺、原材料要求严格。

PVC自由发泡板,表面疏松,没有结皮,呈现细密凹凸状麻面,有利于印刷、喷涂、贴面,采用普通发泡模具即可生产,工艺过程相对容易控制。

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二、PVC发泡板的特点

实践证明,PVC发泡板具有良好的绝热、保温、隔音、轻承载等性能,优于其他轻质实心塑料膨化珍珠岩、陶粒、石棉制品等保温材料,具有操作简便、机械化程度高、节时、省工特点。PVC发泡板可用机械垂直管道运输,缩短了工时,比其他方式可提高6~10倍工效。

采用PVC发泡板制做保温层,用于屋面保温和外墙保温,具有无可比拟的保温性能以及对于结构层的附着性能,还有方便施工、环保、节时、增效等诸多优越性,可以用来替代聚苯乙烯(苯板)等其他隔热材料。我国南方地区也使用PVC发泡板制作PVC发泡板砖,以达到屋面保温和外墙保温的目的。具有如下特性:

1) 经济性:综合造价低。

2) 保温性:导热系数为0.06-0.070W/(M.K),热阻约为普通混凝土的10-20倍。

3) 轻质性:干体积密度为200-300KG/M3,相当于普通水泥混凝土的1/5~1/8左右,可减轻建筑物整体荷载。

4) 抗压性:抗压强度为0.6-25.0MPA。

5) 整体性:可现场浇注施工,与主体工程结合紧密,不需留界隔缝和透气管。

6) 低弹减震性:PVC发泡板的多孔性使其具有低的弹性模量,从而使其对冲击载荷具有良好的吸收和分散作用。

7)施工简单:只需使用PVC发泡板机可实现自动化作业,可实现垂直高度200米的远距离输送,工作量为150—300M3/工作日。

8)隔音性:PVC发泡板保温板中含有大量的独立气泡,且分布均匀,吸音能力为0.09-0.19%,是普通混凝土的5倍,具备有效隔音的功能。

9) 耐水性:现浇PVC发泡板吸水性较小,相对独立的封闭气泡及良好的整体性,使其具有一定的防水性能。

10) 加入色母料后,产品可制成多种颜色,经耐候配方制成后,其色泽可长久不变,不易老化。

11)可像木材一样进行钻、锯、钉、刨、粘等加工,使用一般木材加工工具即可施工。成品可进行二次热成型及折叠加工,可与其他PVC材料直接粘接。

三、产品不足方面

PVC发泡板有着众多优点,在国外被视为最有潜力的“传统木材料代替品”,根据适用场所的不同,产品的性能也有些不同。例如“家装PVC板”更注重的是安全环保性能、舒适性能以及特殊环境性能,而“商用PVC板”更注重的是耐久性能、经济性能、清洁保养性能。人们对PVC发泡板通常认识中的三个误区:

1、 阻燃并不是“烧不着”;

有的人要拿打火机去烧PVC发泡板,看能不能烧起来,烧起来就是不防火,烧不起来就是阻燃。这是一种常见的误区,国家对PVC发泡板防火等级要求达到Bf1-t0级的标准,根据国家标准不燃材料定为防火A级,如石材、面砖等。Bf1-t0级阻燃标准的技术内含是直径为10㎜的棉球,蘸上酒精,放置在PVC地板上自然燃烧,棉球烧尽后,测量烧坏的PVC地板痕迹的直径,如小于50㎜,就是Bf1-t0级阻燃标准。

2、不环保并不是靠“鼻子闻”;

PVC材料本身是不含甲醛的,PVC地板在生产过程中也不允许使用甲醛,一些高级的PVC发泡板会采用全新碳酸钙原料,刚制作成的产品时会有的淡淡的味道,不会给人们的身体造成伤害,也不会让人感到不舒服。放置通风一段时间后会散去。

3、“耐磨”并不是“用利器划不会划坏”;

有的人问起PVC发泡板的使用寿命与耐磨性时,顺手拿出小刀或钥匙等利器,在PVC地板的表面去划,有划痕了就认为不耐磨。其实国家对PVC地板耐磨性测试并不是简单地用利器在表面划,而是由国家检测机构专门测定的 。临沂广告板

四、PVC发泡板的性能

1、力学性能

PVC发泡板有较高的硬度和力学性能。并随分子量的增大而提高,但随温度的升高而下降。硬质PVC的力学性能好,其弹性模量可达1500-3000MPa。而软质的PVC的弹性1.5-15 MPa。但断裂伸长率高达200%-450%。PVC的摩擦性一般,静摩擦因数为0.4-0.5,动摩擦因数为0.23。

2、电学性能

PVC发泡板是一种电性能较好的聚合物,但由于本身的极性较大,电绝缘性不如PP和PE。介电常数,介电损耗角正切值和体积电阻率较大,耐电晕性不好,一般适于中低压和低频绝缘材料。

3、热学性能

PVC发泡板的耐热稳定性十分差,140℃即开始分解,熔融温度为160℃。PVC的线膨胀系数较小,具有难燃性,氧化指数高达45以上。

五、发泡板生产要求

1、生产工艺流程

硬质 PVC 结皮发泡板生产工艺流程如下:PVC 树脂+助剂→高速混合→低速冷混→锥双螺杆挤出→口模赋形(结皮发泡)→冷却定型→多胶辊牵引→切割制品→收集检验。生产的硬质 PVC 结皮发泡板制品规格为 1 220 mm×2 440 mm,制品厚度为 8~32 mm。

1.2 生产线布置

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2、原材料要求

树脂:PVC一般选用8型树脂,加工时凝胶化速度快,加工温度相对较低,产品质量稳定,密度容易控制。近年来很多厂家换成5型树脂。

稳定剂:稳定剂的选用,考虑到环保且效果好首选稀土稳定剂,但因价格相对高,没有推广开来,未来随着环保的要求力度加大,稀土稳定剂的市场将迎来光辉前景。钙锌稳定剂存在锌烧问题以及稳定效果略差用量也较少。目前应用最多的还是铅盐稳定剂,发泡板因模具横截面宽、流道长且黄发泡分解产热多,要求稳定剂含铅量高,稳定效果好,否则制品容易出现各种问题。

发泡剂:发泡剂的选用,发泡剂AC在分解过程中放出大量的热,容易导致断面中间发黄,这就要求配合一定量的白色发泡剂,分解起到吸收多余热能的作用,要求发泡剂目数要大,才能做到发泡均匀无大泡孔。

调节剂:发泡调节剂,通过多年的研发和改进,发泡调节剂ACR的工艺技术越来越纯熟,性能质量越来越稳定,发泡板根据厚薄,薄板宜选用塑化快的,厚板应选用塑化慢溶体强度大的发泡调节剂。

润滑剂:润滑剂的选用遵循初期中期后期润滑兼顾原则,让物料在各个阶段均有润滑剂的保护,坚持长时间稳定生产而不析出结垢。

发泡助剂:生产中为改善发泡质量和泡沫结构可以少量添加发泡助剂氧化锌,为减少析出可以少量添加硅酸铝。

颜料:为达到更加美观的效果,可以添加钛白粉和荧光增白剂,为提高耐候性可添加抗氧化剂和紫外线吸收剂。

填充剂:选用轻质碳酸钙即可,无需使用活性钙,选用以高目数为主。

3、发泡板配方(参考)

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4、工艺参数的设置

硬质 PVC 结皮发泡板的挤出加工工艺条件比常规的 PVC 管材和型材的加工条件苛刻得多 。硬质 PVC结皮发泡挤出工艺的关键是发泡剂的分解与成核,气泡的成长与固定等过程与 PVC 熔体的塑化与成型过程相适应。需要严格控制螺杆转速、挤出温度、压力等来实现,同时还跟机头、口模、定型模结构有密切关系。

4.1 混合工艺

由于异向双螺杆挤出机的混合混炼功能弱,因此在挤出之前要设置配料、热混、冷混料工序。本生产线采用SRL-Z 系列热冷混合机组进行混料。物料的混合工序是十分重要的,物料混合质量的优劣将直接影响着挤出成型过程及板材外观与内在的质量。物料混合温度过高或过低,会导致物料提前分解或塑化不良。因此混料程序和温度的控制是混合工艺的关键。一般生产投料顺序为 PVC、稳定剂、内润滑剂、加工助剂、填料、外润滑剂、钛白娄。投入量

约为热混筒有效容积的 60%,高速热混温度控制在 110~120℃范围内进行 5~10 min,冷却混合水温在 15~20℃以下,冷混的物料 5~10 min 后在 35~40℃时从混合机放出。

4.2 挤出工艺

1)挤出温度。为获得泡孔致密均匀、表面平整光洁的硬质 PVC 结皮发泡板材,在生产中应严格控制各区间的温度。如果机筒和螺杆温度过高,物料容易提前发泡造成熔体破裂,板材表面粗糙;如果温度太低,物料塑化不完全,板材表面不平整;过渡体和模唇的温度应低于挤出温度,但温度太低会使熔体温度过低而失去弹性被拉断,温度过高会使熔体强度和弹性降低,泡孔破裂,板材表面产生空洞缺陷。物料挤出一般都经过加热、恒温和保温 3 个过程。加

热区在挤出机排气口的前部(即一区输送段和二区压缩段);恒温区则在排气口后部(即三区排气段和四区计量段);保温区主要由机头、过渡体和口模组成。物料在加热区需要较大的热量,该区温度的设定应稍高一些,以满足

迅速补充热量并使机筒温度环境保持稳定的要求;恒温区由于螺杆对物料的剪切和压延产生的内热超过物料的需要,故该区一般设置加热与冷却双向温度控制装置,用以控制机筒的温度保持恒定,保证物料的正常塑化与挤出成型。物料经过恒温区后已呈完全塑化状态,该区内热已不存在,为建立熔体压力需要设置加热片补充外热。产品试制发现,适合硬质 PVC 结皮发泡板材生产的各区温度:挤出机一区(155±5)℃、二区(165±5)℃、三区(170±5)℃,四区(180±5)℃;过渡体(170±5)℃;口模(175±5);模唇(175±5)℃;冷却定型装置一区恒温控制,二三四区冷却控制,模具各区冷却温度控制在 5~40℃。

2)挤出速度及滞留时间。生产实践表明,螺杆转速与板材的挤出产量成正比,与板材的密度成反比。螺杆转速越高,挤出速度快,熔体温升过快增加工艺控制的困难,但发泡程度均匀,制品表面质量好;相反,螺杆转速过低,挤出速度慢时,会使熔体塑化不良降低生产效率,同时靠近模唇口发泡使板材表层粗糙。另外板材质量还受到物料在挤出机筒和口模内滞留时间的影响,滞留时间太短,发泡剂分解不够,板材密度过大;滞留时间太长,容易发泡过度板材力学性能降低。螺杆转速应根据结皮发泡的不同工艺方法而定,需要综合考虑设备的使用要求和板材的冷却锯切时间,螺杆转速和挤出速度根据板材厚度设置不同,一般不超过 4 m/min。本生产线的 20 mm 板材挤出速度为 0.65~0.7 m/min。

3)挤出压力。板材发泡成败的关键在于挤出压力控制是否合适。螺杆转速、熔体温度及口模内流道的长短和压缩比对挤出压力都有很大影响。螺杆转速增加使熔体挤出压力升高,可以减小泡孔直径增加气泡数量,有利于发泡过程。另外物料塑化良好时,口模压力和电流都比较稳定;而物料塑化不良时,口模压力波动提高,电机电流增大且不稳。在实际生产中,通常将主机电流和口模压力的变化作为判断挤出温度控制是否适当的重要依据。

2.2.3 机头口模及冷却定型模具结构

机头口模的流道结构直接影响着制品的发泡倍率和挤出均匀性,进而影响制品的质量。本生产线生产宽幅硬质 PVC 结皮发泡板材,采用衣架式挤出机头结构,机头内部流道组成如图 3,由歧管区、扇形区、阻流区和模唇区组成,

熔体流入歧管后,被歧管均匀分配到整个扇形区内,保证料流在进入模唇区时的同向性,同时为控制口模中熔体的压力,设置阻流区降低熔体压力,保证料流速度的一致。流道各部分长短设计应满足特定压缩比要求,保证物料不会发泡过度。

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板材加工时,由于冷却定型模的结构尺寸调整成与机头口模的相同尺寸,故结皮发泡制品的密度和结皮层厚度取决于自由发泡受限程度,需要适当调节冷却定型模和口模之间的距离、挤出速度与定型牵引速度的比值及定型模的冷却强度。

5、PVC发泡板工艺常见问题及解决办法

PVC发泡板是一种具有密闭泡孔结构的板材,具有广泛的应用,而在PVC发泡板生产过程中常常会出现破孔现象。青岛普瑞斯通塑机作为专业的PVC发泡板设备厂家,根据多年的现场调试生产经验,说说其产生的常见原因。PVC发泡板截面产生破泡或穿泡的主要原因从理论上讲主要为以下两个:

《1》、因熔体本身局部强度过低,破泡是由外向里形成的;

《2》、因熔体周边压力偏小,局部泡孔发生膨胀,强度减弱,破泡是由里向外形成的。

在生产实践中,两种作用可能同时存在,大部分破孔都是局部泡孔不均匀膨胀后,熔体强度降低所致。熔体本身强度过低与熔体周边压力偏小的因素很多,概括起来,主要表现在以下七个方面。

A、熔体热稳定性差,挤出温度设定或控制不当

熔体良好的塑化是PVC发泡板制品的前提条件。如果热稳定剂存在问题,挤出温度过高,容易发生熔体局部降解且会因熔体强度降低,气泡过大而被撕裂;挤出温度过低、熔体欠塑化、强度很低,同样会出现破泡。PVC发泡板生产时,一定要定期对稳定剂进行180~200度的稳定性能检验,不符合稳定性能要求的原料不得使用或经调整剂量,检验合格后再用。

除保证熔体在挤出过程中不发生降解外,稳定剂还有一个重要的职能,即调节发泡剂分解温度。如果稳定剂加量过多或过少致使发泡剂分解温度过低或过高,都不利于发泡。稳定剂应根据采用树脂的牌号进行调整,比如采用8型树脂,塑化温度较低,稳定剂应适当增加,以便物料塑化温度与发泡剂分解温度相吻合。但若稳定剂添加过多或熔体温度过高,又会致使发泡剂在挤出机内提前分解,致使发泡气体从加料孔与真空孔逸出,若稳定剂添加过少或操作温度过低,又会使发泡不完全。

解决方案:挤出操作时,除保证熔体良好塑化外,挤出机内的熔体温度一定要低于发泡剂分解温度,防止发泡剂在机内过早分解;出口模的熔体温度一定要达到发泡剂的分解温度区域,以利于充分发泡。挤出温度的设定和控制,还应根据真空孔物料和开机时熔体成型形态,及时进行对应调整。确保物料在通过排气孔时基本呈橘皮状态,螺杆底部不应有粉料流动;熔体从口模挤出时表面应光滑,有一定的弹性,不得一出口模就下垂或截面结晶粗糙。

B、分子量或聚合度过低

PVC树脂一般根据其聚合方法可分为乳液法PVC和悬浮法PVC及本体PVC三种。生产硬质PVC发泡产品时,如采用乳液法PVC树脂可得到泡孔均匀,表面光滑的制品,但制品的尺寸稳定性难以控制;且乳液法PVC树脂生产的成本较高;若采用悬浮法PVC树脂,产品的外观质量和泡孔均匀度稍差。

综合工艺、价格及性能等方面,宜将两者按一定比例混用,比例可以为80/20-20/80之间。板材成型横截面积较宽,从挤出机头进入口模要分布到一个相当于1.3米左右的宽度,要得到充分发泡的低密度塑料制品,采用的树脂粘度不宜过高,为了有利于气泡的分散与膨胀,板材整个横截面压力协调一致,对熔体流动性要求高。若PVC树脂粘度过高,熔体流动性差,板面平整度难以保证,泡孔不易扩张,导致发泡倍率低;反之,若PVC树脂粘度过低,又会致使熔体强度低,容易引发破泡。

解决方案:生产结皮PVC发泡板宜选用SC-7性树脂,尽量不要选用SC-8型树脂,或采用SC-8型树脂与SC-5型或SC-6型树脂混用。

C、发泡剂添加不当

PVC发泡板生产一般采用发热型、吸热型或吸热、放热复合平衡型三种不同发泡剂。偶氮二甲酸铵,亦称AC,属于偶氮基化活化物。AC发泡剂分解温度高,达232℃,远远超出PVC加工温度,使用时需降低分解温度。

放热型发泡剂发泡率高,约190-260ml/g,分解速度快、放热极大,但发泡时间短,突发性也强。因此当AC发泡剂用量过多时,发气量过大,会使气泡内压力增长快,泡孔尺寸生长过大,急剧释放气体,使泡孔结构破坏,泡孔大小分布不均,乃至形成开孔结构,会在局部产生较大的气泡和空穴。生产发泡塑料制品时,放热型发泡剂AC不得单独使用,应和吸热型发泡剂配合使用或采用发热与放热平衡复合型化学发泡剂。无机发泡剂-碳酸氢钠(NaHCO3)属吸热型发泡剂,虽发泡率较低,但发泡时间长,和AC型发泡剂混用,可以起到互补和平衡的作用。放热型发泡剂提高了吸热型发泡剂的发气能力,吸热型发泡剂又使前者冷却、稳定其分解和均衡释放气体,抑制厚板内部过热降解,减少残留物析出,有增白作用。

解决方案:在不影响发泡率前提下,可适当多添加吸热型发泡剂,取代部分放热型发泡剂,以抑制多添加放热型发泡剂引发的破泡。1232或BLA-616发泡剂属放热与吸热平衡型发泡剂,分解无诱导期,分解速率快,10分钟左右即可达到最大发气量,放气缓、无突发,最大发气量达156mL。其分解温度介于PVC加工温度范围内,可用于尺寸较厚,形状复杂的制品动态成型过程,以利消除破泡,保证发泡性能的稳定。

D、模具使用不当

结皮PVC发泡板生产,根据制品厚度不同,配置的口模平直段长度和压缩比也有所不同。厚板口模因发泡层较厚,有弹性变形空间,一般设计的口模平直段较长,压缩比较大,以便提高熔压和发泡倍率;薄板口模因发泡层较薄,弹性空间小,刚性较大,一般设计的口模平直段较短,压缩比较小,以防止因熔压过大。

如果使用不当,生产薄板,误用厚板口模,则因出口模料流动阻力增大,出料不均,造成表面不平整、熔体强度降低,甚至板材被拉断,生产周期减短;生产厚板,误用薄板口模,则会因出口模熔压偏小,使泡孔增大而引发破泡。临沂广告板

解决方案:不同厚度结皮PVC发泡板生产前,一定要正确选用口模。

E、加工调节剂质量差或剂量不足

物料在发泡过程中,发泡剂分解的气体在熔体中形成气泡。这些气泡中存在着体积小的泡孔向体积大的泡孔扩展的趋势。气泡的大小和多少不但与发泡剂的添加量有关,还与聚合物熔体强度有关。强度太低,气体扩散到熔体表面后容易逸出,小气泡相互合并形成大气泡。而发泡调节剂的长分子链缠绕粘附在PVC的分子链上,形成一定的网状结构。一方面促进物料塑化,另一方面提高PVC熔体强度,使发泡过程中泡孔壁能够承受泡孔内气体的压力,不致因为强度不足而破裂。发泡调节剂可以使产品泡孔小而多,泡孔结构更均匀、合理,大大降低发泡体的密度。发泡调节剂质量差或加量不足会导致发泡体强度低,出现破泡或串泡。

应该指出的是不同厂家生产发泡调节剂分子量、粘度有很大不同,当发泡制品出现破泡或串泡,采用其他方法处理无效时,另行更换发泡调节剂或适当增加剂量,往往会产生明显效果。但增加或更换分子量更大的发泡调节剂,会因粘度过大,使得熔体中的气泡无法扩展,而使产品密度提高。并会因熔体粘度过大,流动性变差,导致口模出料不均,影响板面平整,甚至生产时间不长,发生口模糊料故障,尤其是生产10mm厚以下板材时更易发生。

解决办法:生产不同厚度板材时,加工调节剂剂量也应视情况有所不同,同一配方,薄板没有泡孔,厚板出现泡孔时,可适当多添加0.3-0.5份加工调节剂,仅以消除破泡为基准,微量添加,切忌不计后果,盲目多加,以免增加制品密度,影响有效生产时间。

F、碳酸钙加量过多、粒度过大、活性不好

CaCO3加量太多时,虽然能形成更多气泡核,但如果碳酸钙加量过多或颗粒过大,活性不好,形成团聚,在树脂中分散或与树脂截面结合不好,导致熔体强度降低,熔体中气泡扩展时容易产生破泡。

解决办法:PVC发泡板生产一定要严格控制碳酸钙剂量、粒度与活性。当碳酸钙加量过大时,发泡调节剂也应相应增加。

G、板材截面发泡或出料不均匀,局部缺料

板材截面发泡或出料不均,局部缺料影响因素较多,贯穿于混料与挤出全过程。例如配方组分不合理,外滑太少,挤出机5区温度易超温,从而致使合流芯温度高,板材中间出现大泡、串泡,发黄,板材表面粗糙等缺陷;单锅混料量过多,混料温度太低、混料时间过短,内滑添加过少,易致使混合料组分分散不均。流动性差及挤出生产过程中口模温度或螺栓调节不当,都会导致熔体从口模挤出时,出料不均匀,局部缺料,引发发泡熔体从薄弱环节膨胀而破泡。因此在混料和挤出生产过程中一定要执行配方和工艺操作规程,并对破泡进行对应分析,分别采用不同方法处理。如果破泡一直固定在同一位置,说明该部位熔体压力过低,采用口模螺栓或温度进行对应调整,即可解决。

除以上对应措施外,调整各段定型模板间隙差也对消除泡孔有一定作用。如果第一块定型板与第二块定型板间隙差过大,会因没有经过充分冷却熔体在定型模板压力下被挤压的更紧密,致使密度增加并会产生破泡;如果第三块模板与第四块模板间隙差过大,因经过充分冷却熔体,模板间已没有压缩变形余地,导致第四块模板难以到位,板材厚度增加。而适当增加第二块与第三块模板间隙差,一方面可以有效防止发泡熔体在没有冷却前发生破泡,另一方面第三块模板在一定温度下,也可以压到位,防止板材厚度加大。其次,生产厚板时,适当降低螺杆温度、口模油温、第一块定型装置冷却水温等,也对消除破泡有相应效果。

六、塑料发泡产品各类质量缺陷类型与处理措施

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