CN1556140A - 一种硬质聚氯乙烯瓦板及其制造方法 - Google Patents

一种硬质聚氯乙烯瓦板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明是一种硬质聚氯乙烯瓦板及其制造方法，所述硬质聚氯乙烯瓦板是由以下重量百分比组成的原料制成的，抗冲击改性剂：3％～10％，热稳定剂：2％～5％，填充剂：5％～10％，润滑剂：0.5％～2％，光稳定剂：0.01％～0.02％，其他组份为：聚氯乙烯(PVC)主料，本发明的硬质聚氯乙烯瓦板是通过配料，混料，挤出，压延，牵引，切割卷板，压瓦成型等步骤制造的。本发明是一种强度高，重量轻，品种多，环保，性能好，使用方便的硬质聚氯乙烯(UPVC)瓦板。

Description

一种硬质聚氯乙烯瓦板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种瓦板，具体地说，涉及一种硬质聚氯乙烯(UPVC)瓦板。同时，本发明还涉及所述硬质聚氯乙烯瓦板的制造方法。
背景技术
普通建筑物，如果采用平屋顶结构，有很多弱点，如：防水的难度较大，外观不太美观，因此，到1999年为至，全国75％以上新建的建筑，均采用坡屋顶结构，这就要求有新型的屋顶瓦板与其发展相适应。
传统的瓦板，其原材料主要有水泥、粘土，该瓦板重量较大，强度不高，且一块瓦板的面积较小，因此，运输安装均不方便，且防水性较差，而且，该瓦板的生产是以破坏土地资源为代价的，所以它的使用会造成对环境的破坏，因此，应加快其替代物的研发。
现有技术有采用彩色钢板作为瓦板，但因其导热系数大，高低温反复尺寸变化率大，隔音效果差，易腐蚀，形状单一，因此适用的范围较小，难以应用于民用建筑。
发明内容
本发明克服了现有技术的缺点，提供了一种强度高，重量轻，品种多，环保，性能好，使用方便的硬质聚氯乙烯(UPVC)瓦板。
还提供了一种所述硬质聚氯乙烯瓦板的制造方法。
由于聚氯乙烯(PVC)是一种硬脆性材料，抗冲击强度低，低温下韧性差，随着温度的降低而迅速变硬变脆，受冲击时极易脆裂，因此要加入抗冲击改性剂。
聚氯乙烯是无定型高聚物，其分子结构对热不稳定，在使用过程中有光和热的作用时，或在加工时的高温，会使聚氯乙烯发生氧化反应和HCL的消去反应，材料脱氯，并逐渐变质，如果在重金属离子、细菌等作用下，其性能也会发生变化，以致影响其力学性能，因而，在加工过程中加入热稳定剂是必不可少的。
所述稳定剂主要指热稳定剂和光稳定剂，热稳定剂主要是用于阻止或抑制聚氯乙烯在成型加工过程中受热分解和延长制品的使用寿命，光稳定剂，主要用于在有阳光的户外，防止聚氯乙烯老化。特别在紫外线的作用下，聚氯乙烯瓦板会发生氧化降解，使其性能恶化，因此要加入一定的光稳定剂。
由于聚氯乙烯熔体的流动性差，且物料与成型设备金属表面的粘附性强，为了提高其润滑性，减少有害磨擦，因此要加入减小其粘度的内润滑剂，及在塑料熔体和金属壁间的外润滑剂。
为了改善挤出条件，增加产品的硬度，强度，钢性，绝缘性能，减少成型收缩率，必须在原料中加入适量的填充剂。
根据以上分析，本发明的硬质聚氯乙烯(UPVC)瓦板，是由以下重量百分比组成的原料制成的，抗冲击改性剂：3％～10％，热稳定剂：2％～5％，填充剂：5％～10％，润滑剂：0.5％～2％，光稳定剂：0.01％～0.02％，其他组份为：聚氯乙烯(PVC)主料。
本发明的硬质聚氯乙烯(UPVC)瓦板，优选的组成是由以下重量百分比组成的原料制成的，抗冲击改性剂：6％～8％，热稳定剂：3％～4％，填充剂：7％～9％，润滑剂：0.5％～1.0％，光稳定剂：0.01％～0.02％，其他组分为聚氯乙烯(PVC)主料。
为了使本发明的聚氯乙烯瓦板具有鲜艳夺目的色泽，也可以加入着色剂，重量百分比为0.01～0.02％。
所述抗冲击改性剂是聚丙烯酸酯弹性体，氯化聚乙烯，和乙烯/乙烯酯共聚物。
所述热稳定剂是：铅盐类稳定剂，金属皂类稳定剂，有机锡类稳定剂，复合稳定剂或它们中两种或多种的混合物。
所述铅盐类稳定剂是，三盐基性硫酸铅(3PbO.PbSO4.H2O)，二盐基性亚磷酸铅(2PbO.PbHPO3.1/2H2O)；或其混合物。
所述金属皂类稳定剂是，硬脂酸，月桂酸，蓖麻油酸的镉、钡、钙、锌等二价金属盐，或它们中的两种或多种的混合物。具体地：硬脂酸铅，硬脂酸锌，硬脂酸钡，硬脂酸镉，硬脂酸钙，月桂酸镉，月桂酸钡，蓖麻酸镉，蓖麻酸铅。
有机锡类稳定剂可以是：二正辛基锡类化合物，它还可提供很好的光稳定性。
所述润滑剂可以是：石蜡，低分子量聚乙烯；上述金属皂类稳定剂也可作为兼具内、外润滑剂；硬脂酸类：如：C14、C16和C18的混合物，俗称：三压硬脂酸；脂肪酸酯类：如：硬脂酸单甘油酯、油酸酯、高级醇酸复合酯，或它们中的两种或多种的混合物。
所述填充剂是碳酸钙，陶土或其混合物。
所述光稳定剂是：苯并三唑类光稳定剂，二苯甲酮类光稳定剂，水杨酸酯类光稳定剂，及无机光稳定剂，具体地产品如：UV-531(2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮)，碳黑，氧化锌，氧化钙或它们中的两种或多种的混合物。
本发明的硬质聚氯乙烯(UPVC)瓦板，其制造方法包括如下步骤：
(1)配料、混料：准确称量各组分，启动热混搅拌机，加入PVC树脂，热稳定剂，抗冲击改性剂，润滑剂，填充剂和光稳定剂，当加热温度达到100～140℃，然后将物料排到冷混搅拌机中，搅拌，冷混搅拌机可通冷却水冷却，当物料温度降至50℃时，排出冷混搅拌机，过筛。
(2)将上述物料送入螺杆挤出机组，挤出温度为160～200℃，机头压力为15～30Mpa。
(3)将挤出的物料通过板材模头送入三辊压延机组，定好板材厚度，进行抛光。
(4)将压延好的板材进行双向牵引。
(5)定好板材尺寸，用卷板机组切割卷板。
(6)用压瓦机组压瓦成型。
如果在制造过程中加有着色剂，可在第(1)步中和其他组份同时加入。
成型后也可在瓦板表面喷涂油漆。
在第(2)步中，所述螺杆挤出机组包括单螺杆挤出机，双螺杆挤出机，或单双螺杆共挤挤出机。
本发明的硬质聚氯乙烯瓦板，其稳定性好，具有较强的抵御各种气候和环境的性能，常期暴露于户外，其性能不受影响，不变形，颜色亦无明显变化。
本发明的硬质聚氯乙烯瓦板保温效果好，具有良好的隔热性能，导热系数只有0.08kcal/m.h.℃。
本发明的硬质聚氯乙烯瓦板高低温反复尺寸变化率低，从而消除了热胀冷缩所导致的渗漏问题，以及由此产生的瓦板撕裂问题。
本发明的硬质聚氯乙烯瓦板具有良好的耐腐蚀性能，甚至直接接触酸碱物质，也无化学反应。因此可用于该类特殊环境。
本发明的硬质聚氯乙烯瓦板重量轻，每平方米只有3kg，为同面积的石棉瓦的1/4，水泥瓦，粘土瓦的1/10-1/20，可大大减轻建筑物的自重，节省支撑结构成本。
本发明的硬质聚氯乙烯瓦板易安装，板材的面积可以加工成很大，如：宽度为0.7m，长度可达3m，可以节省施工时间、人工费和材料费。
本发明的硬质聚氯乙烯瓦板无需维修，使用寿命长，由于其配方中加抗冲击改性剂，且进行了双向牵引，使其抗冲性强，不易破碎，加之不易老化，不易锈蚀，也不会因热胀冷缩而产生渗漏，因而无需维修，使用寿命可长达50年。
本发明的硬质聚氯乙烯瓦板防水性能好，材料本身就是一种优良的防水材料，不渗漏，制品的结构严密，因而不需另加防水层，从而节约建筑成本。
本发明的硬质聚氯乙烯瓦板耐钉，可锯，韧性好，钉子钉入后无裂纹，并可根据安装需求进行多角度切割。
本发明的硬质聚氯乙烯瓦板利于环保，可循环再生，节约能源，该产品的原料是热塑性塑料，可循环使用，用塑料代替传统材料作瓦板，可降低生产成本和使用成本。
本发明的硬质聚氯乙烯瓦板形状多样，色彩丰富，在制造过程中，可通过更换模具加工各种形状的硬质聚氯乙烯瓦板，并可加入不同的着色剂进行一次着色，还可以在表面喷涂油漆，从而保证色彩丰富，靓丽，持久。
因此，本发明的硬质聚氯乙烯瓦板，适用于中、高档建筑及工业建筑坡屋顶的装饰与防水，也可以用于城市别墅，商品房和民宅的屋顶，还可用来代替钢板用作仓库，厂房或轻体房的屋顶
具体实施方式
实施例1
在低转速下，将81.07kg聚氯乙烯(PVC)加入热混搅拌机，加大搅拌转速，加入抗冲击改性剂：聚丙烯酸酯8kg，热稳定剂：三盐基硫酸铅1.2kg，二盐基磷酸铅2.0kg，填充剂：碳酸钙7kg，润滑剂：石碏0.3kg，三压硬脂酸0.4kg，光稳定剂：UV-531，0.02kg，着色剂：0.01kg，当温度达到120℃时，降低转速排料，送入已开搅拌的冷混搅拌机，通冷却水冷却，当温度降到50℃时，排料，过筛；将上述物料送入单双螺杆共挤挤出机，挤出温度为175～195℃，机头压力为25Mpa；将挤出的物料通过板材模头送入三辊压延机组，定好板材厚度，进行抛光；将压延好的板材进行双向牵引；定好板材尺寸，用卷板机组切割卷板；用压瓦机组压瓦成型。即得到本发明的硬质聚氯乙烯(UPVC)瓦板。按照GB/T1040-92要求测定材料拉伸强度和断裂伸长率，按照GB/T8814-98要求测定材料低温落锤冲击和高低温反复尺寸变化率，按照GB/T2406-93要求测定材料氧指数，按照GB/T2408-96要求测定材料耐燃烧性，按照GB11718.9-89要求测定材料的耐钉性，按照GB/T1633-2000要求测定材料的维卡软化点，按照GB/T9341-2000要求测定材料的抗折载荷，按照GB/T1034-1998要求测定材料的吸水率，按照GB/T8814-98要求测定材料的冻融循环。其测试结果见表1所示。
实施例2
在低转速下，将80.98kg聚氯乙烯(PVC)加入热混搅拌机，加大搅拌转速，加入抗冲击改性剂：氯化聚乙烯6kg，热稳定剂：硬脂酸钙1.5kg，硬脂酸锌0.5kg，填充剂：陶土10kg，润滑剂：低分子量聚乙烯0.5kg，油酸酯0.5kg，光稳定剂：UV-531：0.01kg，碳黑0.01kg，当温度达到140℃时，低转速下排料，送入已开搅拌的冷混搅拌机，通冷却水冷却，当温度降到50℃，排料，过筛；将上述物料送入单双螺杆共挤挤出机，挤出温度为160～190℃，机头压力为15Mpa；将挤出的物料通过板材模头送入三辊压延机组，定好板材厚度，进行抛光；将压延好的板材进行双向牵引；定好板材尺寸，用卷板机组切割卷板；用压瓦机组压瓦成型。即得到本发明的硬质聚氯乙烯(UPVC)瓦板。材料性能检测按实施例1进行，检测结果见表1。
实施例3
在低转速下，将80.76kg聚氯乙烯(PVC)加入热混搅拌机，加大搅拌转速，加入抗冲击改性剂：乙烯/乙烯酯共聚物4kg，热稳定剂：硬脂酸铅1.2kg，硬脂酸钡3.5kg，填充剂：碳酸钙9kg，润滑剂：油酸酯1.5kg，光稳定剂：二氧化钛0.02kg，当温度达到100℃时，低转速下排料，送入已开搅拌的冷混搅拌机，通冷却水冷却，当温度降到50℃，排料，过筛；将上述物料送入单螺杆挤出机组，挤出温度为170～190℃，机头压力为20Mpa；将挤出的物料通过板材模头送入三辊压延机组，定好板材厚度，进行抛光；将压延好的板材进行双向牵引；定好板材尺寸，用卷板机组切割卷板；用压瓦机组压瓦成型。即得到本发明的硬质聚氯乙烯(UPVC)瓦板。材料性能检测按实施例1进行，检测结果见表1。
实施例4
在低转速下，将79.86kg聚氯乙烯(PVC)加入热混搅拌机，加大搅拌转速，加入抗冲击改性剂：氯化聚乙烯10kg，热稳定剂：月桂酸钡2kg，硬脂酸镉1kg，三盐基性硫酸铅0.8kg，双酚A0.5kg，填充剂：陶土5kg，润滑剂：高级醇酸复合酯0.8kg，光稳定剂：氧化锌0.02kg，着色剂0.02kg，当温度达到130℃时，低转速下排料，送入已开搅拌的冷混搅拌机，通冷却水冷却，当温度降到50℃，排料，过筛；将上述物料送入双螺杆挤出机组，挤出温度为170～190℃，机头压力为30Mpa；将挤出的物料通过板材模头送入三辊压延机组，定好板材厚度，进行抛光；将压延好的板材进行双向牵引；定好板材尺寸，用卷板机组切割卷板；用压瓦机组压瓦成型。即得到本发明的硬质聚氯乙烯(UPVC)瓦板。材料性能检测按实施例1进行，检测结果见表1。
                                     表1  硬质聚氯乙烯瓦板的材料性能
      性能    单位   技术指标     实施例1     实施例2     实施例3     实施例4
  拉伸强度(横/纵)   MPa   ≥20/22   27.3/25.2   26.2/24.5   25.5/23.8   25.0/23.3
  拉伸断裂伸长率(横/纵))   ％   ≥35/45   77/49   75/46   70/41   68/47
  低温落锤冲击   /   破裂个数≤1   0/10   0/10   0/10   0/10
  高低温反复尺寸变化率   ％   ≤0.15   0.14   0.13   0.12   0.12
  氧指数   ％   ≥35   41.0   42.0   43.0   42.5
  耐燃烧性   级   FV-0   FV-0   FV-0   FV-0   FV-0
  耐钉性   /   目测无可见裂纹   合格   合格   合格   合格
  维卡软化点   ℃   ≥79   83.0   82.5   81.0   82.0
  抗折荷载   N   加荷载1000   无断裂   无断裂   无断裂   无断裂
  吸水率   ％   ≤0.15   0.08   0.08   0.07   0.07
  冻融循环   /   不得出现分层、开裂、剥落等损伤现象   合格   合格   合格   合格

Claims (10)

1、一种硬质聚氯乙烯瓦板，是由以下重量百分比组成的原料制成的，抗冲击改性剂：3％～10％，热稳定剂：2％～5％，填充剂：5％～10％，润滑剂：0.5％～2％，光稳定剂：0.01％～0.02％，其他组份为：聚氯乙烯(PVC)主料。
2、根据权利要求1所述的硬质聚氯乙烯瓦板，是由以下优选的重量百分比组成的原料制成的，抗冲击改性剂：6％～8％，热稳定剂：3％～4％，填充剂：7％～9％，润滑剂：0.5％～1.0％，光稳定剂：0.01％～0.02％，其他组分为聚氯乙烯(PVC)主料。
3、根据权利要求1或2所述的硬质聚氯乙烯瓦板，其特征在于，所述原料中含有重量百分比为0.01～0.02％的着色剂。
4、根据权利要求1或2所述的硬质聚氯乙烯瓦板，其特征在于，所述抗冲击改性剂是聚丙烯酸酯弹性体，氯化聚乙烯，或乙烯/乙烯酯共聚物。
5、根据权利要求1或2所述的硬质聚氯乙烯瓦板，其特征在于，所述热稳定剂是铅盐类稳定剂，金属皂类稳定剂，有机锡类稳定剂，复合稳定剂或它们中两种或多种的混合物。
6、根据权利要求5所述的硬质聚氯乙烯瓦板，其特征在于，所述铅盐类稳定剂是，三盐基性硫酸铅(3PbO.PbSO4.H2O)，二盐基性亚磷酸铅(2PbO.PbHPO3.1/2H2O)，或其混合物；
所述金属皂类稳定剂是，硬脂酸，月桂酸，蓖麻酸的镉、钡、钙、锌的二价金属盐，或它们中的两种或多种的混合物；
所述有机锡类稳定剂是二正辛基锡类化合物；
所述填充剂是碳酸钙，陶土或其混合物；
所述光稳定剂是：苯并三唑类光稳定剂，二苯甲酮类光稳定剂，水杨酸酯类光稳定剂，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，碳黑，氧化锌，氧化钙或它们中的两种或多种的混合物；
所述润滑剂是：石蜡，低分子量聚乙烯，三压硬脂酸，硬脂酸单甘油酯，油酸酯，高级醇酸复合酯，或它们中的两种或多种的混合物。
7、根据权利要求1或2所述的硬质聚氯乙烯瓦板，其特征在于，所述硬质聚氯乙烯瓦板是由包括以下步骤的方法制造的：
(1)配料、混料：准确称量各组分，启动热混搅拌机，加入聚氯乙烯，热稳定剂，抗冲击改性剂，润滑剂，填充剂和光稳定剂，当物料温度达到100～140℃，然后将物料排到冷混搅拌机中，搅拌，冷却，当物料温度降至50℃时，排出冷混搅拌机，过筛；
(2)将上述物料送入螺杆挤出机组，挤出温度为160～200℃；
(3)将挤出的物料通过板材模头送入三辊压延机组，定好板材厚度，进行抛光；
(4)将压延好的板材进行双向牵引；
(5)定好板材尺寸，用卷板机组切割卷板；
(6)用压瓦机组压瓦成型。
8、要求1到7中任一所述的硬质聚氯乙烯瓦板的制造方法，依次包括以下步骤：
(1)配料、混料：准确称量各组分，启动热混搅拌机，加入聚氯乙烯，热稳定剂，抗冲击改性剂，润滑剂，填充剂和光稳定剂，当物料温度达到100～140℃，然后将物料排到冷混搅拌机中，搅拌，冷却，当物料温度降至50℃时，排出冷混机，过筛；
(2)将上述物料送入螺杆挤出机组，挤出温度为160～200℃；
(3)将挤出的物料通过板材模头送入三辊压延机组，定好板材厚度，进行抛光；
(4)将压延好的板材进行双向牵引；
(5)定好板材尺寸，用卷板机组切割卷板；
(6)用压瓦机组压瓦成型。
9、根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述螺杆挤出机组包括单螺杆挤出机，双螺杆挤出机，或单双螺杆共挤挤出机。
10、根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，加着色剂时，在第(1)步中和其他组份同时加入。
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