硬質(zhì)PVC低發(fā)泡板是新型的人造材料，又稱為雪弗板，從其密度、性能、二次加工（刨、鋸、釘、膠接等）及保溫、隔音、防潮、防蟲、阻燃等性能上看，都是木材的理想替代品。本文主要對(duì)硬質(zhì)PVC低發(fā)泡板的生產(chǎn)流程、生產(chǎn)設(shè)備、模具、配方與工藝等技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)地探討。 
　　一、生產(chǎn)工藝流程與原理 
　　首先將PVC樹脂和各種輔料稱量后放入熱混鍋中攪拌均勻，然后放到冷混鍋中攪拌冷卻，這里必須注意發(fā)泡劑是直接放入到冷混鍋攪拌，因?yàn)榘l(fā)泡劑在熱混鍋的高溫下可能會(huì)提前分解。物料冷混完畢后經(jīng)篩分機(jī)進(jìn)入干混料倉(cāng)存放，使用時(shí)通過攪籠及鏈?zhǔn)捷斔推鲗⒏苫炝蠌母苫炝蟼}(cāng)送到各條擠出線上，粉末狀的物料從擠出線上的料斗進(jìn)入擠出機(jī)后，隨著不斷的前移，慢慢從固態(tài)轉(zhuǎn)化為粘流態(tài)，發(fā)泡劑也開始分解，但由于擠出機(jī)及模具特殊結(jié)構(gòu)，使得機(jī)筒及模具內(nèi)的熔體壓力非常高，發(fā)泡劑分解放出的氣體在高壓力下溶入PVC熔體之中。當(dāng)熔體被擠出模具后，由于熔體突然失去壓力，溶解在熔體中的氣泡迅速膨脹發(fā)泡，這時(shí)立刻進(jìn)入定型套冷卻定型，然后再進(jìn)入水箱進(jìn)一步冷卻，經(jīng)過牽引機(jī)后按要求切割為一定長(zhǎng)度的成品。生產(chǎn)工藝流程見圖1。 
　　二、生產(chǎn)設(shè)備 
　　硬質(zhì)PVC低發(fā)泡板的擠出設(shè)備包括擠出機(jī)、模頭、真空冷卻定型裝置、牽引機(jī)、切割、收集等裝置。 
　　1擠出機(jī) 
　　低發(fā)泡擠出可采用單螺桿擠出機(jī)和雙螺桿擠出機(jī)。由于雙螺桿擠出機(jī)的物料滯留時(shí)間短，溫度分布范圍小，發(fā)熱少，樹脂溫度容易調(diào)節(jié)，因此，被廣泛用于硬質(zhì)PVC低發(fā)泡板擠出。 
　　擠出機(jī)型號(hào)有 P90和 P110型。本文介紹硬質(zhì)PVC低發(fā)泡板的擠出機(jī)為P110型，其工藝參數(shù)：螺桿直徑110mm，長(zhǎng)徑比（L/D）25.3：1，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)0～25 r/min，生產(chǎn)能力400kg/h，驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)率58kW，加熱功率27kW。 
　　2模具 
　　2.1模頭 
　　在模頭設(shè)計(jì)時(shí)要有足夠的壓力以防止塑料熔體在模腔內(nèi)發(fā)泡。如果擠出物在模腔內(nèi)發(fā)泡，將會(huì)產(chǎn)生不均勻的泡孔結(jié)構(gòu)和粗糙的表面，甚至不能正常成型。熔融物料通過衣架式分流系統(tǒng)。 
　　2.2定型裝置 
　　由于硬質(zhì)PVC低發(fā)泡板塑料層傳熱性能差，因此定型裝置的冷卻能力要強(qiáng)，后續(xù)的冷卻長(zhǎng)度要足夠，采用較先進(jìn)的干式真空定型和濕式真空定型并用的方法，不但能保證制品結(jié)皮發(fā)泡和精度，也能保證制品不產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，同時(shí)加強(qiáng)了冷卻效果，提高了成型速度。 
　　3 牽引機(jī) 
　　具備無(wú)級(jí)變速調(diào)節(jié)。由于發(fā)泡熔體出口阻力大，其牽引動(dòng)力應(yīng)比一般異型材的牽引動(dòng)力大，一般要求牽引機(jī)的最大牽引力應(yīng)可達(dá)45000N。并且由于發(fā)泡板表面是發(fā)泡層，可壓縮，剛性差，因此牽引設(shè)備的接觸壓力不宜過大。 
　　2.4 切割、收集裝置 
　　硬質(zhì)PVC低發(fā)泡板切割和收集裝置與一般普通硬質(zhì)PVC制品的生產(chǎn)線相同主要原料。 
　　1 PVC樹脂 
　　由于PVC樹脂在溫度較高時(shí)，容易發(fā)生降解，在硬質(zhì)PVC低發(fā)泡板擠出過程中其PVC熔體的塑化溫度必須略低于發(fā)泡劑的分解溫度。另外，由于PVC樹脂平均聚合度愈低，熔體塑化表現(xiàn)粘度所需的加工溫度也就愈低。因此，選擇平均聚合度較低700～800（K=62～65）的懸浮聚合聚氯乙烯樹脂為宜。 
　　2 發(fā)泡劑 
　　實(shí)踐表明，主要成分為碳酸氫鈉（分解溫度100～140℃）和偶氮二甲基酰胺（簡(jiǎn)稱ADC，分解溫度220℃）的復(fù)合發(fā)泡劑，可用于硬質(zhì)PVC低發(fā)泡板的擠出生產(chǎn)，它與PVC樹指相溶性好，分散性優(yōu)良，不影響塑料的原有性能，而且它所釋放出的氣體以氮?dú)鉃橹�，�?duì)設(shè)備模具腐蝕性小，并且不易燃燒和爆炸，無(wú)毒、無(wú)劇烈的放熱反應(yīng)。 
　　3穩(wěn)定劑 
　　在PVC塑料加工成型的溫度條件下，當(dāng)加熱到一定溫度時(shí)PVC 會(huì)因脫氯化氫作用，引發(fā)降解。穩(wěn)定劑的作用就是防止PVC分子鏈中脫除氯化氫的作用，或者能阻止這一反應(yīng)，終止降解作用，提高PVC的降解溫度。常用的穩(wěn)定劑有：（1）鉛鹽類穩(wěn)定劑；（2）有機(jī)錫類穩(wěn)定劑；（3）金屬皂類穩(wěn)定劑[2]。目前鉛系穩(wěn)定劑占主要比例，因?yàn)樗麄儍r(jià)格低廉，易于加工，應(yīng)用范圍廣。隨著復(fù)配技術(shù)的進(jìn)步，穩(wěn)定劑常與潤(rùn)滑劑復(fù)配成復(fù)合穩(wěn)定劑。從實(shí)踐中來(lái)看，在硬質(zhì)PVC低發(fā)泡板擠出成型生產(chǎn)中鉛鹽復(fù)合穩(wěn)定劑和鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑均能達(dá)到上述的效果，但根據(jù)其對(duì)加工工藝及產(chǎn)品質(zhì)量的影響，加入量也有所差異，鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑加入量一般為7～9份，鉛鹽復(fù)合穩(wěn)定劑加入量一般為5～7份。 
　　4其他助劑 
　　為了提高制品的加工性能，配方中還應(yīng)加入ACR加工助劑，可有效提高塑化速率，降低塑化溫度，防止熔體破裂，提高流動(dòng)性[3]，加入量一般為6～10份。 
　　填料在PVC發(fā)泡成型中起重要作用，它不僅使制品的價(jià)格大大降低，而且又是發(fā)泡成核劑。輕質(zhì)活性碳酸鈣既可作為成核劑，又作為填料，要求粒徑小，加入量為5～l0份。 
　　三、工藝控制 
　　硬質(zhì)PVC低發(fā)泡板擠出工藝條件變化較為復(fù)雜，同時(shí)存在著物料塑化和發(fā)泡兩方面技術(shù)問題，而其中很重要的因素是抓好發(fā)泡的工藝控制。影響低發(fā)泡PVC制品質(zhì)量的主要擠出工藝參數(shù)有擠出溫度、壓力及滯留時(shí)間等。 
　　1擠出溫度 
　　擠出溫度是影響發(fā)泡質(zhì)量的一個(gè)重要因素。實(shí)踐證明，高質(zhì)量的發(fā)泡體只是在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)才能獲得。在通常情況下低發(fā)泡PVC的氣泡形成大體可分為3個(gè)階段[4]，氣泡核的形成、氣泡的增長(zhǎng)和氣泡的固定�；瘜W(xué)發(fā)泡劑在熔融物料中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，就會(huì)形成氣-液（熔體）溶液，隨著生成氣體的增多，熔體達(dá)到氣-液飽和狀態(tài)后，這時(shí)氣體就會(huì)在熔體中形成氣泡核，這一形成氣泡核的過程稱為成核作用。擠出溫度較低時(shí)，含氣體的熔體由于混合不均，成核少以及分散不均勻而形成大氣泡，發(fā)泡密度大。當(dāng)溫度升高到一定值時(shí)，物料混合均勻，塑化良好，氣體在熔體內(nèi)溶解度增大且成核數(shù)量增多，因而獲得孔徑小、密度小的發(fā)泡體。當(dāng)溫度繼續(xù)升高，由于物料黏彈性降低，熔體強(qiáng)度下降，泡孔可因互相穿通而變大以及氣體由熔體中向外部表面擴(kuò)散而使發(fā)泡體密度增加。當(dāng)溫度超過一定值時(shí)，擠出熔體由于不能承受內(nèi)部氣體膨脹力很快坍塌，斷面氣孔很少，密度增大。因此，擠出溫度在一定范圍內(nèi)和一定條件下存在最佳值。 
　　2滯留時(shí)間 
　　物料在擠出機(jī)內(nèi)的滯留時(shí)間不同，發(fā)泡質(zhì)量也會(huì)發(fā)生很大變化。延長(zhǎng)物料在擠出機(jī)內(nèi)的滯留時(shí)間，氣孔數(shù)量逐漸增加，但達(dá)到最大值后就開始下降。實(shí)際上，發(fā)泡劑的分解程度和離開口模時(shí)熔體中氣體與核的比例有很大關(guān)系。在較短的滯留時(shí)間下，分解溫度也較小，密度較大。如果滯留時(shí)間增加，氣體和核的比例就會(huì)增加，發(fā)泡密度就會(huì)減小。如果滯留時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)引起過早分解，由此會(huì)影響成核結(jié)果，使泡沫數(shù)量減少，氣體與核的比例變得很大，得到的是成核不足的過發(fā)泡板。 
　　四、結(jié)語(yǔ) 
　　要獲得外觀和內(nèi)在質(zhì)量均優(yōu)良的硬質(zhì)PVC低發(fā)泡板必須科學(xué)地設(shè)計(jì)原料配方、模具結(jié)構(gòu)，并嚴(yán)格控制擠出工藝。