CN100422256C - 一种高光泽度的硬质聚氯乙烯制品的制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种高光泽度的硬质聚氯乙烯制品的制作方法，其特征在于：制品配方如下：PVC100份；有机锡稳定剂1.6-2.2份；内润滑剂0.6-1.0份；外润滑剂0.2-0.5份；抗冲改性剂6-14份，生产工艺流程如下：计量→高速混合机→低速混合机→行星式挤出机→单螺杆挤出过滤机→压延主机→液体(去离子水)冷却槽→退火保温轮组→冷却轮组→卷取机，从压延主机出来的高温聚氯乙烯制品进入液体冷却槽快速冷却至80℃以下，之后进入退火保温轮组，在退火保温轮组的作用下，制品的温度维持在105～110℃的范围进行退火处理，之后经冷却轮组、卷取机后成为成品。本发明与已有技术相比，所制得的硬质聚氯乙烯制品具有结晶率高、结晶体粒径小、结晶体数目多、面层材料的光泽度好、耐刮性能高的优点。
Description
技术领域：
本发明涉及一种聚氯乙烯制品的制作方法。
背景技术：
高光泽的饰面材料对光泽度及耐刮性能要求较高。高光泽的硬质聚氯乙烯片材一般采用压延成型工艺制成基材半成品，然后根据要求多层复合成品。成品的光泽度及耐刮性能直接取决于面层材料的性能。
1、光泽度与面层材料透明与否的关系：
面层材料可分为透明与不透明两类。不透明面层材料一般含有大量非强吸收不透明颜料，非强吸收不透明颜料有以下特征：a.粒径不小于可见光波的半波长。b折光率与聚氯乙烯的折光率不一致。非强吸收不透明颜料是采用强散射而达成。因此，不透明颜料必然导致材料表面散射(漫反射，也即低光泽度)。而透明材料，体系内折射率基本一致，表面则基本较少漫反射。所以，无论在理论上还是实践均证明透明材料的光泽度高于不透明材料。
2、光泽度与面层材料结晶状况的关系
聚合物的结晶与低分子结晶不同，很难形成完善的单晶，晶体不完善，并存在结晶至无定型各种渐变形态的并存，基本不存在完全结晶的聚合物及完全无定型的聚合物。在常规的聚合物加工条件下，一般是先形成不完善的微晶(晶片)，再聚集(生长)成球晶、纤维状晶、串晶等，其中一般是球晶占主体，纤维状晶、串晶相对较少。由于球晶是由微晶成束并弯曲而成，不会出现单方向的折射，表现为散射，并其尺寸可达几微米甚至几毫米，已完全可影响可见光区，因此，球晶的多少与大小直接影响光泽度。以球晶数量少，尺度(粒径)小的材料光泽度高。
3、结晶与耐刮性能关系
耐刮性能是一种涉及表面硬度的指标。结晶区的分子链有序致密，硬度大于无定型区，结晶度大的样品的耐刮性能优于结晶度小的样品，而且结晶的大小也影响耐刮性能，这是因为，在同样的结晶度的条件下，由于小粒径晶体的晶体数目更多，引发更大量的应力受力点，对应力场起到更好的弥散、均化作用，大大减少应力集中，从而减少应力破坏和应力破坏的发展，所以，小粒径晶体的产品耐刮性能优于大粒径晶体。可见就耐刮性能而言，以结晶度大，结晶粒径小的产品为好。
4、加工工艺及配方对结晶的影响
a)聚合物结晶温度对结晶的影响
从结晶速率和结晶温度关系曲线，通常把结晶温度分为几个区间(如图1)所示。这些区间中的结晶速率受成核速率和晶体生长速率两方面的影响。Tm为晶体熔点，Tg为玻璃化温度点，Tmax为结晶速率最大温度点。并可按Tmax＝0.63Tm+0.37Tg-18.5估算。
在I区(熔点以下10～30℃)，是熔体由高温液体冷却为过冷亚稳区域。成核速率极小，所以结晶速率近乎为零。
在II区，随着温度降低，结晶速率迅速增大。在这个区间中，结晶生长速率是比较快的，但由于高聚物分子及链段运动激烈，从热力学上讲，生成的晶核不稳定，即成核数目少，成核过程控制结晶速率。
在III区，成核的速率和晶核的稳定性都较高，同时，结晶生长速率也比较高，两者的共同作用使结晶速率达最大值。这个区域是结晶的主要区域。
在IV区，结晶速度主要是受晶粒生长速率控制，因为从动力学上讲，结晶生长过程是高分子链和链段向晶核扩散和规整排入晶格的过程，温度降到越靠近Tg，链段运动的能力也越低，晶粒生长的速率及相应的结晶总速率也就越慢。温度低于Tg，链段运动被冻结，结晶速率也就趋于零。
b)冷却速度与结晶的关系
i.II区，此区晶体生长速率较大。若缓慢冷却，可获得大尺度(粒径)的晶体及较大的结晶率，同时晶核不稳定，晶体数目增加不多，若急速冷却，结晶率下降，晶体粒径急剧下降，晶体数目减少不多。
ii.III区，此区晶体生长速率、成核速率均较稳定。若缓慢冷却，可获较大的结晶率、晶体粒径和数目。急速冷却则相反。
iii.IV区，成核速率较大，而晶体生长速率很低。若缓慢冷却，可得到较多的结晶数目，但晶体粒径增加很小，而且结晶率增加不多。若急速冷却，则结晶数目较少，晶体粒径、结晶率增加更小。
c)增塑剂与结晶的关系
大量的增塑剂阻隔了分子链之间作用，减少了结晶，但少量的增塑剂，阻隔分子链之间作用不明显，反而是提供较大的自由体积，有利于结晶度提高和晶体粒径变大。
5、聚氯乙烯的结晶状况
一般认为聚氯乙烯是无定型聚合物，但仍有少量结晶，估计为5～10％，PVC晶体密度为1.53g/cm3(普通PVC密度为1.40g/cm3)，熔点为175℃，聚氯乙烯的Tm为175℃，Tg为78℃，Tmax为122℃。结晶以球晶为主，只有极少量的纤维状晶及串晶。
6、常规高光泽度的硬质聚氯乙烯制品的制作方法如下所示：
配方：
PVC 100
增塑剂 1
有机锡稳定剂 1.8
内润滑剂 0.8
外润滑剂 0.3
颜料 适量
抗冲改性剂 8
此配方特点是添加少量的增塑剂，增塑剂的影响如前述，结果导致结晶晶体粒径变大，结晶度提高。
生产工艺流程：
计量→高速混合机→低速混合机→行星式挤出机→单螺杆挤出过滤机→压延主机→引取轮组→冷却轮组→卷取机。
物料进入引取轮组，引取轮组常规为7～12支，物料停留时间约5～6秒，物料经过第一支冷却轮，温度从205℃快速冷却至170℃，此后温度从170℃逐渐降到110℃，此温度区间刚好是结晶生长速率和结晶速率最大的区间，结果是生成很大粒径的晶体和较大结晶率。此后进入冷却轮组，在冷却轮组第一支冷却轮物料温度从110℃急速冷却至60℃，此后结晶基本停止。常规工艺的特点是结晶率较大，结晶晶体粒径很大，结晶晶体数目较少，其结果是制品表面的光泽度低，耐刮性差。
发明目的：
本发明的发明目的在于提供一种结晶率高、结晶体粒径小、结晶体数目多的高光泽度的硬质聚氯乙烯制品的制作方法。
本发明是这样实现的
制品配方如下：
PVC 100
有机锡稳定剂 (1.6-2.2)
内润滑剂 (0.6-1.0)
外润滑剂 (0.2-0.5)
颜料 适量
抗冲改性剂 (6-14)
此配方特点是配方中不添加任何增塑剂，避免了增塑剂的影响，降低了结晶晶体的粒径。
本发明所采用的生产工艺流程如下：
计量→高速混合机→低速混合机→行星式挤出机→单螺杆挤出过滤机→压延主机→液体(去离子水)冷却槽→退火保温轮组→冷却轮组→卷取机。
从压延主机出来的高温聚氯乙烯制品进入液体(去离子水)冷却槽，制品与液体(去离子水)直接接触冷却，冷却槽温度控制在50～60℃，由于存在很大温差，更由于液体(去离子水)气化带走巨大的热量，制品约在极短时间内(0.2～0.3秒内)降至100℃以下，然后在短时间内(约在1.5秒内)降至80℃之下，制品在水槽时间很短(约2～5秒时间)，在此工序，制品温度大部分时间处于结晶生成速率大而结晶生长速率极低的状况，结果是生成晶体数目很多而晶体粒径很小。制品离开液体冷却槽时温度约为70℃。
制品离开液体冷却槽后进入退火保温轮组，制品在退火保温轮组的时间约为13～15秒，退火轮组前半区域温度设定为120～140℃，后半区域温度设定为105～125℃，物料温度基本保持在105～110℃的范围。在此工序，物料温度很大部分时间为结晶生成速率大而结晶生长速率低的状况，结果是晶体数目进一步大量增加，而晶体平均粒径依然很小。退火保温工序与液体冷却工序物料所处的温度区间是大致在同一结晶区域，即主要在III、IV区，不同的是液体冷却槽工序中物料温度下降过程主要在IV区，而退火保温工序，物料是处在温度上升并保持的过程，该过程主要在IV区及与IV区相邻的III区部分。
此后物料进入冷却轮组，卷取机工序，物料温度逐渐降至60℃。结晶基本停止。
本发明与已有技术相比，由于采用将从压延主机出来的高温聚氯乙烯制品进行快速冷却后然后再退火处理，因此，所制得的硬质聚氯乙烯制品具有结晶率高、结晶体粒径小、结晶体数目多、面层材料的光泽度好、耐刮性能高的优点。
此外，面层材料与底层材料复合成饰面材料的过程及饰面材料在被再加工时采用的高温真空吸塑成型工艺的加工温度区间一般为130～170℃，此温度区间刚好处于结晶的II区，为结晶生长率大的区间，并且加工时间均较长，结果导致结晶度加大，并且以增大结晶粒径为主，就可能导致光泽度下降，但按本发明所得产品，由于结晶数目大、粒径小，相比常规工艺，在同样条件下，粒径增加的幅度相对小很多，因此，光泽度下降很轻微。
附图说明：
图1为高聚物结晶速率对温度的关系曲线。
具体实施方式：
现结合实施例对本发明作进一步详细描述：
本发明是这样实现的
制品配方如下：
PVC 100份
有机锡稳定剂 1.6-2.2份，最好是1.7-1.9份
内润滑剂 0.6-1.0份，最好是0.7-0.9份
外润滑剂 0.2-0.5份，最好是0.2-0.4份
颜料 适量(用量根据对颜色的要求)
抗冲改性剂 6-14份，最好是7-9份
本发明所采用的生产工艺流程如下：
计量→高速混合机→低速混合机→行星式挤出机→单螺杆挤
→ → →
出过滤机压延主机液体(去离子水)冷却槽退火保温轮组→冷却轮组→卷取机，
从压延主机出来的高温聚氯乙烯制品进入液体(去离子水)冷却槽，制品与液体(去离子水)直接接触冷却，冷却槽温度控制在50～60℃，制品在水槽时间很短为2～5秒，，制品离开液体冷却槽时温度约为70℃，
制品离开液体冷却槽后进入退火保温轮组，制品在退火保温轮组的时间约为13～15秒，退火轮组前半区域温度设定为120～140℃，后半区域温度设定为105～125℃，物料温度基本保持在105～110℃的范围，
此后物料进入冷却轮组，卷取机工序，物料温度逐渐降至60℃。
Claims (5)
1. 一种高光泽度的硬质聚氯乙烯制品的制作方法，其特征在于制品配方如下：
PVC 100份
有机锡稳定剂 1.6-2.2份
内润滑剂 0.6-1.0份
外润滑剂 0.2-0.5份
颜料 适量
抗冲改性剂 6-14份
生产工艺流程如下：
计量→高速混合机→低速混合机→行星式挤出机→单螺杆挤出过滤机→压延主机→液体冷却槽→退火保温轮组→冷却轮组→卷取机；
从压延主机出来的高温聚氯乙烯制品进入液体冷却槽快速冷却至80℃以下，之后进入退火保温轮组，在退火保温轮组的作用下，制品的温度维持在105～110℃的范围进行退火处理，之后经冷却轮组、卷取机后成为成品。
2. 根据权利要求1所述的高光泽度的硬质聚氯乙烯制品的制作方法，其特征在于冷却槽温度为50～60℃。
3. 根据权利要求2所述的高光泽度的硬质聚氯乙烯制品的制作方法，其特征在于制品在冷却槽停留的时间为2～5秒。
4. 根据权利要求1或2所述的高光泽度的硬质聚氯乙烯制品的制作方法，其特征在于退火保温轮组分为前半区、后半区，前半区的温度为120～140℃，后半区的温度为105～125℃。
5. 根据权利要求4所述的高光泽度的硬质聚氯乙烯制品的制作方法，其特征在于制品在退火保温轮组停留的时间为13～15秒。
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