CN109878050B - Pvc发泡共挤asa玻纤增强工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了PVC发泡共挤ASA玻纤增强工艺，涉及PVC发泡板材挤出技术领域。本发明所述工艺包括配料、挤出、冷却成型、牵引、加热、针辊处理、共挤ASA、牵引、切割等工序；本发明还包括在针辊处理时使用导热油为针辊加热；所制得成品具有较高的抗弯强度及弹性模量，解决了传统PVC型材强度差、易收缩变型等问题，具有良好的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及PVC发泡板材挤出技术领域，具体涉及一种PVC发泡共挤ASA玻纤增强工艺。
背景技术
PVC发泡板又称为雪弗板和安迪板，其化学成分是聚氯乙烯，按制作工艺PVC发泡板可分为PVC共挤发泡板、PVC结皮发泡板和PVC自由发泡板，三者的表面硬度依次递减，分别应用于不同的领域。
近年来，我国PVC发泡挤出制品发展迅速，但囿于挤出发泡工艺的有关配方、工艺条件、设备结构参数发展水平限制，目前使用的PVC发泡板材主要存在强度差、易收缩变型等难题，限制了PVC发泡板材很多特殊场地的使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种PVC发泡共挤ASA玻纤增强工艺，能够更好地解决PVC发泡板材存在强度差、易收缩变型等问题，可以广泛应用到户外等恶劣环境中。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
将原料混合后送入挤出机正常挤出通体发泡基材，冷却成型、牵引、加热，后进行针辊处理，处理成表面无数针孔状基材，然后将该基材和玻纤网格布压住同时进入后共挤模具与ASA物质融合，对得到的板材风冷，牵引出模具并切割，得到成品PVC发泡复合材料。
本发明提供的PVC发泡复合材料是经热成型设备加热熔融后，在成型模具中成型为一种PVC发泡轻质芯层带有双层玻纤增强骨架与表面经共挤形成的致密的ASA面层复合一体的产品。
PVC发泡共挤ASA玻纤增强工艺，依次包括以下步骤：
(1)配料：按配方配料；
(2)挤出：将步骤(1)配料送入挤出机，挤出通体发泡基材；
(3)冷却成型：将步骤(2)所得发泡基材冷却、成型；
(4)牵引：将步骤(3)所得基材用牵引机牵引引出；
(5)加热：将步骤(4)所得基材送入加热箱进行加热；
(6)针辊处理：将步骤(5)所得基材进行针辊处理，使基材表面形成无数针孔状；
(7)共挤ASA：将步骤(6)所得基材与玻纤网格布压住同时送入共挤模具进行共挤ASA处理，然后对得到的板材进行风冷冷却；
(8)牵引、切割：将步骤(7)所得板材送入牵引机引出，并对板材进行切割，得到成品。
PVC发泡共挤ASA玻纤增强工艺，依次包括以下步骤：
(1)配料：按配方配料；
(2)挤出：将步骤(1)配料送入挤出机，挤出通体发泡基材；
(3)冷却成型：将步骤(2)所得发泡基材冷却、成型；
(4)牵引：将步骤(3)所得基材用牵引机牵引引出；
(5)针辊处理：将步骤(4)所得基材进行针辊处理，使基材表面形成无数针孔状；
(6)共挤ASA：将步骤(5)所得基材与玻纤网格布压住同时送入共挤模具进行共挤ASA处理，然后对得到的板材进行风冷冷却；
(7)牵引、切割：将步骤(6)所得板材送入牵引机引出，并对板材进行切割，得到成品。
所述步骤(1)中配方由如下重量份的原料组成：
所述挤出机的挤出温度设定为加热一区150～165℃，加热二区165～175℃，加热三区175～185℃，机头加热165～175℃，唇模的温度为170～185℃，口模温度170～185℃，挤出机螺杆转速控制在22～32r/min；所述冷却成型为通过设置在离口模10～200mm处的冷却定型模设置对物料进行冷却、成型；所述牵引机牵引速度与挤出型材同步，牵引机回程速度为10～40m/min；所述针辊处理为采用带针辊轮对基材进行瞬间打孔；所述共挤ASA为将ASA在共挤模具熔体后与PVC发泡基材、玻纤网格布复合成型，得到板材，然后冷却；所述切割为对板材进行切割，切割厚度为25～65mm，切割板材为直角。
所述带针辊轮的中心、沿着所述带针辊轮的轴向设置有辊轮轴，带针辊轮的外表面均匀设置有密度为2×2mm的打孔针，打孔针的尖端直径为35～45μm，打孔针针尖突出长度为6～12mm；带针辊轮的运行速度为8～20m/s。
所述带针辊轮内部还具有一个厚度为12～14mm环形空腔，所述环形空腔内设置有导热油，导热油油温为80～100℃。
所述加热箱加热温度为80～100℃。
所述共挤ASA时共挤模具加热温度220～240℃，压力1.8～3.8MPa，主机转速8～12r/min。
所述ASA在共挤过程中渗入表面具有无数针孔的基材，通过针孔达到粘接目的，此粘接过程不含相容剂。
所述成品其结构由内向外为PVC发泡轻质芯层、玻纤增强骨架和共挤ASA耐候表层；其中，PVC发泡轻质芯层的厚度为20～50mm，共挤ASA耐候表层的厚度为5～15mm，玻纤增强骨架为双层并贯穿于PVC发泡轻质芯层中。
本发明的有益效果是：
1、本发明使产品强度更高，大约为普通产品的2倍，且收缩变型率更低，能达到大跨度场地的安装要求，产品使用寿命得以提高。
2、本发明采用的针辊处理和后共挤模具方式，可持续长时间生产，产品平整度(外形尺寸)较好；处理成表面无数针孔状基材可以使后共挤中ASA、玻纤网格布与基材板之间更好的结合不脱层，并且不需要添加相容剂，高效环保。
3、本发明中PVC是主体型材，ASA与PVC共混作为共挤层材料，可使之与主体型材的热膨胀率及收缩率更接近，结合力更好，兼容性、耐候性好，制品更加稳定。
4、本发明中带针辊轮内部设置有带导热油的环形空腔，导热油可以均匀提供热量控制针辊处理时的温度，使基材具有更好的热塑品质，避免温度不均而导致基材强度、厚度不均一等问题。
5、该PVC发泡复合材料具有工艺成本低、材料密度低的显著特点，可显著降低产品的综合造价。
附图说明：
图1为本发明关键步骤工艺流程示意图；
图2为本发明所得成品结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
(1)配料：按配方配料，配方由如下重量份的原料组成：
(2)挤出：将步骤(1)配料送入挤出机，挤出通体发泡基材；挤出机的挤出温度设定为加热一区150℃，加热二区165℃，加热三区175℃，机头加热165℃，唇模的温度为170℃，口模温度170℃，挤出机螺杆转速控制在22r/min；
(3)冷却成型：将步骤(2)所得发泡基材通过设置在离口模10mm处的冷却定型模设置进行冷却、成型；
(4)牵引：将步骤(3)所得基材用牵引机牵引引出，牵引机牵引速度与挤出型材同步，牵引机回程速度为10m/min；
(5)加热：将步骤(4)所得基材送入加热箱进行加热，加热温度为90℃；
(6)针辊处理：将步骤(5)所得基材采用带针辊轮进行瞬间打孔，使基材表面形成无数针孔状；带针辊轮的中心、沿着带针辊轮的轴向设置有辊轮轴，带针辊轮的外表面均匀设置有密度为2×2mm的打孔针，打孔针的尖端直径为35μm，打孔针针尖突出长度为6mm；带针辊轮的运行速度为8m/s；
(7)共挤ASA：将步骤(6)所得基材与玻纤网格布压住同时送入共挤模具进行共挤ASA处理，共挤ASA为将ASA在共挤模具熔体后与PVC发泡基材、玻纤网格布复合成型，得到板材，然后对得到的板材风冷冷却；ASA在共挤过程中渗入步骤(6)得到的表面具有无数针孔的基材，通过针孔达到粘接目的，此粘接过程不含相容剂；共挤ASA时共挤模具加热温度220℃，压力1.8MPa，主机转速8r/min；
(8)牵引、切割：将步骤(7)所得板材送入牵引机引出，并对板材进行切割，切割厚度为25mm，切割板材为直角，得到成品；成品其结构由内向外为PVC发泡轻质芯层、玻纤增强骨架和共挤ASA耐候表层；其中，PVC发泡轻质芯层的厚度为20mm，共挤ASA耐候表层的厚度为5mm，玻纤增强骨架为双层并贯穿于PVC发泡轻质芯层中。
实施例2
(1)配料：按配方配料，配方由如下重量份的原料组成：
(2)挤出：将步骤(1)配料送入挤出机，挤出通体发泡基材；挤出机的挤出温度设定为加热一区165℃，加热二区175℃，加热三区185℃，机头加热175℃，唇模的温度为185℃，口模温度185℃，挤出机螺杆转速控制在32r/min；
(3)冷却成型：将步骤(2)所得发泡基材通过设置在离口模200mm处的冷却定型模设置进行冷却、成型；
(4)牵引：将步骤(3)所得基材用牵引机牵引引出，牵引机牵引速度与挤出型材同步，牵引机回程速度为40m/min；
(5)加热：将步骤(4)所得基材送入加热箱进行加热，加热温度为100℃；
(6)针辊处理：将步骤(5)所得基材采用带针辊轮进行瞬间打孔，使基材表面形成无数针孔状；带针辊轮的中心、沿着带针辊轮的轴向设置有辊轮轴，带针辊轮的外表面均匀设置有密度为2×2mm的打孔针，打孔针的尖端直径为45μm，打孔针针尖突出长度为12mm；带针辊轮的运行速度为20m/s；
(7)共挤ASA：将步骤(6)所得基材与玻纤网格布压住同时送入共挤模具进行共挤ASA处理，共挤ASA为将ASA在共挤模具熔体后与PVC发泡基材、玻纤网格布复合成型，得到板材，然后对得到的板材风冷冷却；ASA在共挤过程中渗入步骤(6)得到的表面具有无数针孔的基材，通过针孔达到粘接目的，此粘接过程不含相容剂；共挤ASA时共挤模具加热温度240℃，压力3.8MPa，主机转速12r/min；
(8)牵引、切割：将步骤(7)所得板材送入牵引机引出，并对板材进行切割，切割厚度为65mm，切割板材为直角，得到成品；成品其结构由内向外为PVC发泡轻质芯层、玻纤增强骨架和共挤ASA耐候表层；其中，PVC发泡轻质芯层的厚度为50mm，共挤ASA耐候表层的厚度为15mm，玻纤增强骨架为双层并贯穿于PVC发泡轻质芯层中。
实施例3
(1)配料：按配方配料，配方由如下重量份的原料组成：
(2)挤出：将步骤(1)配料送入挤出机，挤出通体发泡基材；挤出机的挤出温度设定为加热一区155℃，加热二区170℃，加热三区180℃，机头加热170℃，唇模的温度为180℃，口模温度175℃，挤出机螺杆转速控制在26r/min；
(3)冷却成型：将步骤(2)所得发泡基材通过设置在离口模100mm处的冷却定型模设置进行冷却、成型；
(4)牵引：将步骤(3)所得基材用牵引机牵引引出，牵引机牵引速度与挤出型材同步，牵引机回程速度为20m/min；
(5)加热：将步骤(4)所得基材送入加热箱进行加热，加热温度为80℃；
(6)针辊处理：将步骤(5)所得基材采用带针辊轮进行瞬间打孔，使基材表面形成无数针孔状；带针辊轮的中心、沿着带针辊轮的轴向设置有辊轮轴，带针辊轮的外表面均匀设置有密度为2×2mm的打孔针，打孔针的尖端直径为40μm，打孔针针尖突出长度为8mm；带针辊轮的运行速度为10m/s；
(7)共挤ASA：将步骤(6)所得基材与玻纤网格布压住同时送入共挤模具进行共挤ASA处理，共挤ASA为将ASA在共挤模具熔体后与PVC发泡基材、玻纤网格布复合成型，得到板材，然后对得到的板材风冷冷却；ASA在共挤过程中渗入步骤(6)得到的表面具有无数针孔的基材，通过针孔达到粘接目的，此粘接过程不含相容剂；共挤ASA时共挤模具加热温度230℃，压力2.8MPa，主机转速10r/min；
(8)牵引、切割：将步骤(7)所得板材送入牵引机引出，并对板材进行切割，切割厚度为35mm，切割板材为直角，得到成品；成品其结构由内向外为PVC发泡轻质芯层、玻纤增强骨架和共挤ASA耐候表层；其中，PVC发泡轻质芯层的厚度为30mm，共挤ASA耐候表层的厚度为10mm，玻纤增强骨架为双层并贯穿于PVC发泡轻质芯层中。
实施例4
(1)配料：按配方配料，配方由如下重量份的原料组成：
(2)挤出：将步骤(1)配料送入挤出机，挤出通体发泡基材；挤出机的挤出温度设定为加热一区150℃，加热二区165℃，加热三区175℃，机头加热165℃，唇模的温度为170℃，口模温度170℃，挤出机螺杆转速控制在22r/min；
(3)冷却成型：将步骤(2)所得发泡基材通过设置在离口模10mm处的冷却定型模设置进行冷却、成型；
(4)牵引：将步骤(3)所得基材用牵引机牵引引出，牵引机牵引速度与挤出型材同步，牵引机回程速度为10m/min；
(5)针辊处理：将步骤(4)所得基材采用带针辊轮进行瞬间打孔，使基材表面形成无数针孔状；带针辊轮的中心、沿着带针辊轮的轴向设置有辊轮轴，带针辊轮的外表面均匀设置有密度为2×2mm的打孔针，打孔针的尖端直径为35μm，打孔针针尖突出长度为6mm；带针辊轮的运行速度为8m/s；带针辊轮内部具有一个厚度为12mm环形空腔，环形空腔内设置有导热油，导热油油温为90℃，打孔针在导热油加热条件下恒温打孔。
(6)共挤ASA：将步骤(5)所得基材与玻纤网格布压住同时送入共挤模具进行共挤ASA处理，共挤ASA为将ASA在共挤模具熔体后与PVC发泡基材、玻纤网格布复合成型，得到板材，然后对得到的板材风冷冷却；ASA在共挤过程中渗入步骤(5)得到的表面具有无数针孔的基材，通过针孔达到粘接目的，此粘接过程不含相容剂；共挤ASA时共挤模具加热温度220℃，压力1.8MPa，主机转速8r/min；
(7)牵引、切割：将步骤(6)所得板材送入牵引机引出，并对板材进行切割，切割厚度为25mm，切割板材为直角，得到成品；成品其结构由内向外为PVC发泡轻质芯层、玻纤增强骨架和共挤ASA耐候表层；其中，PVC发泡轻质芯层的厚度为20mm，共挤ASA耐候表层的厚度为5mm，玻纤增强骨架为双层并贯穿于PVC发泡轻质芯层中。
对比例
(1)配料：按配方配料，配方由如下重量份的原料组成：
(2)挤出：将步骤(1)配料送入挤出机，挤出通体发泡基材；挤出机的挤出温度设定为加热一区150℃，加热二区165℃，加热三区175℃，机头加热165℃，唇模的温度为170℃，口模温度170℃，挤出机螺杆转速控制在22r/min；
(3)冷却成型：将步骤(2)所得发泡基材通过设置在离口模10mm处的冷却定型模设置进行冷却、成型；
(4)牵引：将步骤(3)所得基材用牵引机牵引引出，牵引机牵引速度与挤出型材同步，牵引机回程速度为10m/min；
(5)加热：将步骤(4)所得基材送入加热箱进行加热，加热温度为90℃；
(6)共挤ASA：将步骤(5)所得基材与玻纤网格布压住同时送入共挤模具进行共挤ASA处理，共挤ASA为将ASA在共挤模具熔体后与PVC发泡基材、玻纤网格布复合成型，得到板材，然后对得到的板材风冷冷却；共挤ASA时共挤模具加热温度220℃，压力1.8MPa，主机转速8r/min；
(7)牵引、切割：将步骤(6)所得板材送入牵引机引出，并对板材进行切割，切割厚度为25mm，切割板材为直角，得到成品；成品其结构由内向外为PVC发泡轻质芯层、玻纤增强骨架和共挤ASA耐候表层；其中，PVC发泡轻质芯层的厚度为20mm，共挤ASA耐候表层的厚度为5mm，玻纤增强骨架为双层并贯穿于PVC发泡轻质芯层中。
测试方法
力学性能测试
将本发明实施例1～4及对比例制备得到的PVC复合材料放置在室温23±2℃条件下24h后，切取尺寸规格长×宽×高为35×12×20mm作为样品，参照《GB/T 24137-2009木塑装饰板》试验方法进行测试，得到相关数据如下：
表1 PVC复合材料制品性能测试
实施例1～3平均抗弯强度及弹性模量较标准提高约2倍，此外，实施例1～4制备得到的PVC复合材料为零线性膨胀系数，防火等级不低于B级，安装跨距达到500mm。
由试验数据可知，本发明工艺制备得到的PVC复合材料主要性能达到甚至超越了常规品种，尤其是抗弯强度及弹性模量，且剥离力大，解决了传统PVC发泡板材存在的强度差、易收缩变型等问题，因而具有广阔的市场前景。同时，实施例4采用含导热油的针辊对基材进行处理，其抗弯强度及弹性模量得到不同程度提升，可以根据实际需要选用；对比例未采用针辊处理工艺，得到的制品剥离力仅为合格，且制品抗弯强度及弹性模量较低，产品力学性能较为一般。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.PVC发泡共挤ASA玻纤增强工艺，其特征在于：所述工艺依次包括以下步骤：
(1)配料：按配方配料；
(2)挤出：将步骤(1)配料送入挤出机，挤出通体发泡基材，所述挤出机的挤出温度设定为加热一区150～165℃，加热二区165～175℃，加热三区175～185℃，机头加热165～175℃，唇模的温度为170～185℃，口模温度170～185℃，挤出机螺杆转速控制在22～32r/min；
(3)冷却成型：将步骤(2)所得发泡基材冷却、成型，所述冷却成型为通过设置在离口模10～200mm处的冷却定型模设置对物料进行冷却、成型；
(4)牵引：将步骤(3)所得基材用牵引机牵引引出，所述牵引机牵引速度与挤出型材同步，牵引机回程速度为10～40m/min；
(5)加热：将步骤(4)所得基材送入加热箱进行加热；
(6)针辊处理：将步骤(5)所得基材进行针辊处理，使基材表面形成无数针孔状，所述针辊处理为采用带针辊轮对基材进行瞬间打孔，所述带针辊轮的中心、沿着所述带针辊轮的轴向设置有辊轮轴，带针辊轮的外表面均匀设置有打孔针，打孔针的尖端直径为35～45μm，打孔针针尖突出长度为6～12mm；带针辊轮的运行速度为8～20m/s；
(7)共挤ASA：将步骤(6)所得基材与玻纤网格布压住同时送入共挤模具进行共挤ASA处理，然后对得到的板材进行风冷冷却，所述共挤ASA为将ASA在共挤模具熔体后与PVC发泡基材、玻纤网格布复合成型，得到板材，然后冷却，所述共挤ASA时共挤模具加热温度220～240℃，压力1.8～3.8MPa，主机转速8～12r/min；
(8)牵引、切割：将步骤(7)所得板材送入牵引机引出，并对板材进行切割，得到成品，所述切割为对板材进行切割，切割厚度为25～65mm，切割板材为直角，所述成品其结构由内向外为PVC发泡轻质芯层、玻纤增强骨架和共挤ASA耐候表层；其中，PVC发泡轻质芯层的厚度为20～50mm，共挤ASA耐候表层的厚度为5～15mm，玻纤增强骨架为双层并贯穿于PVC发泡轻质芯层中。
2.根据权利要求1所述的PVC发泡共挤ASA玻纤增强工艺，其特征在于：所述步骤(1)中配方由如下重量份的原料组成：
PVC 100份；
碳酸钙 8~12份；
发泡调节剂 3~5份；
复合稳定剂 2~4份；
ACR 401 3~5份；
外润滑剂 2~4份；
内润滑剂 3~5份；
引发剂 0.2~0.5份；
AC 发泡剂 0.2~0.5份。
3.根据权利要求1所述的PVC发泡共挤ASA玻纤增强工艺，其特征在于：所述带针辊轮内部还具有一个厚度为12～14mm环形空腔，所述环形空腔内设置有导热油，导热油油温为80～100℃。
4.根据权利要求1所述的PVC发泡共挤ASA玻纤增强工艺，其特征在于：所述加热箱加热温度为80～100℃。
5.根据权利要求1所述的PVC发泡共挤ASA玻纤增强工艺，其特征在于：所述ASA在共挤过程中渗入表面具有无数针孔的基材，通过针孔达到粘接目的，此粘接过程不含相容剂。
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