硬质PVC发泡配方及工艺

    首先谈谈原料方面。
    UPVC发泡配方的原料不外乎以下几种。 稳定剂、调节剂、润滑剂、发泡剂、填料。
 
    稳定剂
    是PVC 发泡制品中比较重要的一种原料，稳定剂在发泡生产过程中主要起的就是一个稳定作用，另外金属皂类体系中还起到活化AC发泡剂的作用，好的稳定剂可以延长拆模周期，带来良好的经济效益。
    拆模周期短的不外乎两个原因，一个是稳定剂稳定性不足造成的，合流芯糊料引起的连锁反应，当生产一段时间后，发现板材表面开始变黄，两边出料困难的时候，基本上都是稳定性出了问题，这个时候只能拆模了。由于UPVC发泡配方粘度比较高，流动性差，所以它所需要的稳定剂大概是常规的UPVC配方的1.5-2倍左右。用量越高生产周期越长，在考虑综合制造成本的前提下酌情调整。
    第二个原因是发泡剂结垢造成的，具体情况我放到发泡剂这一块专门来说。
 
    调节剂
    调节剂质量的好坏直接关系到发泡制品的质量，说句实在话，目前国内各大厂家生产的调节剂质量都差不多，没有好坏之分。基本上都能满足使用要求，但是有两点，希望大家注意：一、如果可能，尽量采购各个厂家价位最高的产品，或者说质量最好最纯的产品。化工合成是一分钱一分货，绝对不可能有物美价廉的化工产品出现。便宜的调节剂为什么便宜，我想大家心里也清楚，当你买了便宜的调节剂后，自己要先算算简单的配方成本，看看是否真的便宜，然后再算算综合制造成本，比如现在纯的调节剂是1.5万一吨，你用12份，你用1 万2 或者更便宜调节剂的时候，会发现要用到14甚至16份才能勉强达到12份的效果，你才发现，其实，你亏大了。
    第二点：关于调节剂牌号的更换。由于种种原因，各个厂家的调节剂的流动性是不太一样的，厂家经常会遇到这种情况，你用A 厂的某个牌号的调节剂非常好，但是一旦换到B 厂的某个牌号的时候会发现加工性差了，甚至根本连板子都拉不出来。可是另一个厂家或许和你恰恰相反。这个就涉及到配方调整的问题了。就像我前面提到的，目前各个厂家的调节剂都差不多，没有好与坏的区分，只是用的好不好而已。
 
    润滑剂 
    UPVC发泡制品里面最关键的原料是什么，工艺调整的关键是什么？当然是润滑剂了。和硬质品不同的是，UPVC发泡制品的润滑剂体系对发泡有三个方面的影响，所以才造成了发泡工艺调整的困难。 
    1 、对料筒里面的塑化影响，塑化过度或者欠塑都影响到最终产品的质量。 
    2 、对模具出料的影响，就是模具出料的平整性，中间快还是两边快，起不起波浪，制品表面质量的影响，有没有水波纹，鲨鱼皮。
    3 、对制品发泡的影响，制品芯层有没有泡孔，制品密度的控制。 
所以说，当调解润滑体系的时候，往往不能只从一个方面来考虑，而要综合平衡这三个方面的因素，这也是发泡工艺调整的关键，也往往是很多人困惑的。
 
    发泡剂 
    目前厂家用的都是黄白发泡剂体系。 AC发泡剂属于老资格的发泡剂了，具有很多优点，但是针对PVC 发泡来说，有几个弱点： 
    一、AC发泡剂是属于放热发泡剂，在发气过程中要释放大量的热，在厚制品中就比较要命，因为放热造成芯层温度较高，造成芯层物料粘度下降，芯层泡孔粗糙不细腻，或者大泡孔，串孔，更严重会造成物料分解，芯层变色，发黄甚至褐色。
    二、AC发泡剂分解后会和模具金属表面形成致密的络合层，俗称咬模，轻则影响制品表面质量形成刮痕，条纹，重则产品厚薄不均，只能拆模。拆模的时候清除模具的结垢要浪费大量的时间，用到砂轮之类才能磨掉，还要千万小心不能破坏模具的表面。
    三、AC发泡剂分解温度相对较高，在离开模头进入定型模后发气量急剧下降，而这个时候制品芯层还没有完全冷却，会造成泡孔塌陷收缩，如果模唇和润滑体系调整不当的话，制品各部分收缩不一致，造成制品尺寸公差偏大。
 
    针对AC发泡剂的缺陷，市场出现了所谓的白色发泡剂，一个优秀的白色发泡剂不仅仅是作为吸热使用，而要拥有下面三个特点，才是一个合格的白色发泡剂。
    一、吸热，针对AC发泡剂的放热，吸收过多的热量，使得物料内外均衡，制品芯层细腻，不会出现泡孔粗糙，串孔等缺陷。
    二、中和AC发泡剂分解残渣，具有清模作用。在长期生产后（十天以上）模具表面没有结垢。好的白色发泡剂还能带出糊料，延长生产周期，而是糊料在生产中会带出来，有时候板面上会有一小块黄褐色的糊料，由于流动性的原因，基本都是在板材两边裁边的部分，也不影响最终产品的质量。
    三、在定型模中继续分解发气，使得制品还能继续膨胀，保证制品的尺寸稳定性。使用得当的情况下1 米6 宽幅发泡板材，厚度1 英寸（25mm），制品公差不超过10丝。
 
    填料
    填料是厂家最容易忽略的一种原料。其实好的填料与差的填料在PVC 发泡中影响还是很大的。只要生产过程中物料不架桥，还是建议使用活性轻质碳酸钙。注意是真正的活性轻质碳酸钙，有些厂家也号称是轻质活性碳酸钙，实际是重钙或者是掺了相当多的重钙的，有时候生产不稳定，泡孔总是消除不了，说不定换种好一点的活性轻钙就解决了。
 
    好的配方工艺先从混料开始。
    目前大多数厂家都是螺旋上料机来上料的，这一点我是真心不推荐。因为螺旋上料机最大的问题就是慢。经常混一锅料10分钟，上料就要四五分钟，有些原料估计还没有完全熟化就给放到冷混去了，如果在投料的时候不注意顺序，这样每一锅每一锅是有差别的。容易造成工艺上的波动和不稳定。 
  
    解决办法，最简单的就是人工直接投料。工人在投料口直接投料，100公斤料刷刷几下，半分钟内就投的干干净净。劳动强度也没有高多少，就是一个习惯问题。 
 
    如果由于场地有限，真想保证混料工艺稳定的话，建议安装真空上料机，这个速度要比螺旋上料快的多。还有一个投料顺序问题，我的建议是先是树脂粉，然后是稳定剂，润滑剂，混一分钟后加入调节剂，一分钟后加填料，最后加回头料和发泡剂。   

    还有一个南方梅雨天气时节原料吸潮，如果高混抽湿不好的话，水蒸气容易粘附小料在锅盖顶部粘结，等聚结到一定重量，粘附力不足以支撑的时候，会一股脑的砸下来，这样很造成生产莫名其妙的波动，几锅生产好好的，忽然有一锅做的乱七八糟，然后又好了，如此反复。这个时候，往往很可能是高混排湿不好，水气在锅内凝结造成的。  

    解决办法，简单一点的就是锅盖开排气口，适当提高排料温度，让水气尽可能派出去。复杂一点的然是安装一套抽湿装置。
 
    下面就谈谈重点了，润滑剂体系的调解和生产工艺的调整。
    目前国内厂家使用的润滑剂基本上不外乎316，9696等进口润滑剂，还有G60， PE蜡，硬脂酸，石蜡等国产润滑剂。 
    我不建议使用硬脂酸和石蜡。虽然硬脂酸，石蜡在PVC硬质品中许多人使用的得心应手，但是在PVC发泡制品中还是有一点点缺陷的。
    先说硬脂酸，硬脂酸的润滑特性比较奇怪，内外兼具的特性决定了它不太适合用于PVC发泡制品中，还有，就是大家使用的铅盐稳定剂里面往往已经有过量的硬脂酸了，所以，我的建议，在配方体系中尽量使用纯粹的内润滑或者外润滑。
 
     纯粹的内润滑比如单甘酯，纯粹的外润滑比如PE蜡。而316和9696之类的好东西是起到一个自我修正润滑平衡的作用，在一个较小的范围内，它能够自动平衡润滑体系。给工艺调整带来一些便利。  

    还有PE蜡，PE蜡也是很多厂家容易忽略的润滑剂，往往316，9696用起来毫不客气，但是到了PE蜡了反而吝啬起来，选用便宜一些PE蜡，我还是建议大家使用进口的合成PE蜡而不是国产的裂解PE蜡，很多工艺上的毛病，往往换了好的PE蜡就迎刃而解，比如板材两边出料慢，烂边等。
    很多厂家有一个不好的习惯，就是习惯于大量的添加润滑剂，总是觉得塑化不够，G60之类内润滑好像不要钱似的能加到1.5，还有财大气粗的厂家能把316加到1.2。可惜效果往往不好，反而容易出很多问题。   

    厂家一提塑化往往认为我加了那么多碳酸钙，所以润滑剂也要相应的增加很多才能保证塑化，其实，在润滑平衡的情况下，碳酸钙哪怕加到100份，润滑剂也可以保持不动或者稍微增加一点就足够了。     
    UPVC物料的塑化并不是越高越好，而是有一个合理的区间，不足不行，过犹不及。
    举一个比较形象的例子，UPVC发泡就像我们见到的吹糖人，塑化相当于熬糖稀，当糖稀还没有熬好的时候，硬邦邦的，这个时候基本上吹不起来，而糖稀熬到火候刚好，又粘又富有弹性还有光泽，你就可以想怎么吹就怎么吹，那么继续熬下去呢，糖稀没有那么粘，估计稍微一吹，就破掉了。 
    所以塑化不能过，因为你保证了塑化，还要考虑后面板材出模头的平整性，还有泡孔的细腻，产品的密度呢，这些其实和塑化都有非常密的关系。
 
    关于配方调整，我的经验是首先固定稳定剂、调节剂的用量。
    316之类的最好也尽量固定，一般就是调整G60和PE蜡，这么多年，我是从来没有用过316之类的，就靠着单甘酯和PE蜡打天下了。   

    一般稳定剂建议用量是4.5-5份吧。 好的调节剂12份足以。如果要做更低密度的制品，适当增加一些。316的用量固定到0.1-0.15就差不多了。G60 用量0.2-0.3，PE蜡用量0.3-0.6吧，大概就是这个范围。      

    很多年前帮一位朋友调配方，除了换了白发泡剂以外，都是用他原来的原料，然后直接把内润滑砍掉一半，一手料就让他18mm的板材重量从22公斤降到了16公斤。说到底，还是他的内润滑过量了。
 
    下面就一步步来说明UPVC发泡制品润滑体系的判断和调整。
首先，是要保证物料在料筒里面有一个比较适合的塑化度，就是在真空口物料能成团或者缠绕（回收料较多的情况下）在螺杆上。

    这个可以说明，塑化马马虎虎了。如果塑化成团，还要看看塑化团的断面有没有光泽，有没有滋润感，如果没有光泽，塑化还是稍稍欠缺一点的。

    但是仅凭这一点还不能判定塑化度是否合适，还要根据模具的出料情况和制品的发泡情况来判断。但是如果在真空口看不到料，就可以判断外润滑过量了。如果四区或者五区的温度一直降不下来，或者冷却风扇几乎没有停歇的转动时，也可以马上判定，塑化过头了。下一步就是从物料在模口的情况来判断了。   
    从模具出来的发泡物料首先可以是表面来看，如果表面出现密集的直径一公分甚至更大的鼓包，是塑化不够，应该增加内润滑。如果表面出现很细微的小泡破裂，这是塑化过度，应降低内润滑。
    这些都是比较极端的情况。如果表面良好，可用拇指来捏板材表面来判断塑化是否正常。
    如果非常硬，没有弹性， 表面外润滑过量，要降低，如果像泥膏状偏软，没有弹性，说明内润滑过量，要适当降低。
    良好的塑化情况应该是有非常好的回弹性。就是手指一按感觉有弹力，回弹力越大越好，在填充较高的情况下，会按下一个小坑，如果马上会弹的，这时候塑化最好，如果按下一个小坑马上就能回复也算不错，小坑回弹的越慢配方配方越差，如果到出了第一个定型模还不能恢复的，就算比较糟糕了。一般是降低内润滑。这一般是在530用量足够的前提下，或者适当提高530用量。

    还可以通过发泡物料离膜膨胀的情况来判断塑化是否恰当，一般塑化合适的配方应该是离开模具后才开始膨胀发泡，其发泡面角度根据不同厚度大致在60-80度左右。如果物料离开模具后一段距离后才开始膨胀，基本可以判断是外滑过量，造成所谓的延迟发泡。

    如果物料离开口模口立即发泡，发泡角度很大，让人感觉仿佛在模具里面已经开始发泡似的，即所谓的提前发泡，基本判定是塑化过度，内润滑过多。
 
    下面说说润滑剂对板材流动性的影响。内润滑多，中间出料快，外润滑多，两侧除了快。
    就是说中间出料快的时候，可适当降低内润滑，两边不出料的时候，适当提高外润滑。
 
    怎么说呢，PVC加工尤其是PVC发泡加工的原理往往很复杂，还不如经验来的牢靠。

    而且配方调整的结果往往都是走曲线形式的，有时候，同样的一个问题，我减少内润滑，你增加内润滑，都能达到同样的调整效果，这就是所谓的殊途同归。    

    内润滑增加主要是改善物料的流动性，增加内润滑以后，物料整体的流动性加快，中间两侧出料都会加快，但是从高分子流变特性来说，中间流程短，影响更大，就是中间出料会更快一些。  

    外润滑的作用是减轻物料与模具的摩擦，也能改善流动性，外润滑增加后，物料的出料情况也会改善，但是中间物料流程短，两侧的流程长，相对而言，增加外润滑后，两侧流动加快的程度比中间要高一些，所以总体上表现两侧出料的改善。
 
    这里重点谈一下PVC发泡生产中的诱导塑化记忆效应还有生产中的所谓不可思议的活见鬼问题。

    许多厂家都可能遇到这种情况，某个时候在生产中出现了一点小问题，调整了配方，或者在原料工艺更换的时候，忽然，奇迹出现了，后面的板材拉的特别漂亮，什么毛病都没有，而且不是一手料两手料的问题，往往能拉个三四天甚至更长时间。但是当你满心欢喜的以为找到了一个特别好的配方工艺的时候，郁闷的事情来了，以后无论你怎么重复这个配方，重复这个工艺，而却怎么也生产不出来那么好的板材了。还有一种情况，就是如果开机的时候用一个好的配方，那么后面跟上去的配方哪怕差一些也能做的很好，但是如果前面生产的很差，再换一个之前生产的比较好的配方也无济于事。这就是所谓的诱导塑化记忆效应。

   诱导塑化其实还是和润滑剂有莫大的关系，在实际生产中，润滑剂在螺杆料筒与物料之间，还有模具与物料之间都会形成一层很薄的润滑剂薄膜层，这个润滑薄膜层必需达到一个稳定的平衡才能正常生产，如果润滑体系合适的话，这个薄膜层会很稳定，生产也会稳定持续的进行，但是如果不稳定的时候，生产就会出现周期性的波动，就是一会好一会坏，这个周期可能是十几分钟，也可能是几个小时，这个周期和润滑平衡的建立-平衡-破坏-再平衡有关。同时，润滑体系还有一个特点，就是所谓的记忆或者说延迟效应。

    就是当一个配方的物料全部挤出完毕的时候，但是它本身的润滑体系所建立的薄膜层并没有带走，还是附着在生产设备上，等待下一个配方工艺的润滑体系平衡慢慢的取代它。在这个时候，偶尔会发生奇妙的组合，原来的配方的润滑体系与新配方的润滑体系在重新平衡的时候会自动的生成一个新的润滑平衡体系，这个润滑体系就是大家所遇到的不可多得的配方工艺。而实际上呢，这个实际的配方工艺并不是你第一个配方工艺，也不是第二个配方工艺，而是这两个配方工艺自己天雷碰地火产生的新的润滑体系，而这个新的润滑体系是第一个配方体系经过若干时间的平衡，再加上螺杆转速，料筒稳定、模唇间隙调整等等一系列因素和第二个配方之间反复作用产生的，如果不能完全重复这些因素，这个平衡就很难出现，所以，也很难重复这个难得工艺配方了。     

    不过，这也说明了一个问题，就是这套设备，所用的原料、工艺还是可以做出非常好的产品来，就是需要时间慢慢寻找这个工艺了。   

   另外，诱导塑化在生产中的另一个好处就是可以降低生产成本。我们知道，在生产中，我们往往选择综合成本最低，性价比最高的配方，有时候往往在走钢丝。这种配方从开机到稳定生产可能需要三四个小时甚至更长时间，废品较高，这个时候就可以用到诱导塑化效应了。

    开机的时候用一个成本比较高的配方，但是容易操控，可以很快的拉出成品来，我们之前的标准就是当牵引料到切割台的时候，模头出的就已经是正品了。等生产稳定以后再换上正常的成本较低的配方，就能大幅度减少废料的产生。
 
    再举一个例子来说明记忆诱导效应对配方调整工艺的影响。
    很多年前，帮一个朋友调整发泡板材工艺，当时他正在生产中，我就调了一手料，把整个润滑剂砍掉一半，碳酸钙从40份增加到50份，板材竟然拉的相当不错，比原来的板还轻了一公斤。稳定了两个小时后，第二手然后增加60份碳酸钙，润滑剂没有动，还是很好。

    朋友当然开心了，问能不能继续加碳酸钙，我说到80份没有问题吧。朋友比较慎重，说先到70份吧，结果悲剧了，70份碳酸钙的配方根本就不塑化，自然不能开真空，虽然也能生产出板材来，但是表面枯涩没有光泽，尺寸稳定性差一些，板子反而重了一公斤。

    朋友笑了，说加碳酸钙哪有不添加润滑剂的，你的内润滑太少了。我也只好开始增加内润滑，结果一口气拉了十二个小时，内润滑都已经增加到2.0了，还是不塑化，当拉了四个小时不塑化的时候，我就建议朋友停机了，因为生产的都是次品板，怕浪费太大。

    朋友倒是满不在乎，碳酸钙增加到70份只有能拉出来，我调三天三夜都愿意。最后我们都有点支持不下去了，我劝朋友，这个用量还不塑化已经不是配方工艺的问题，而是设备的问题，是记忆效应出来了，你再拉下去也没有用。拆模清机，第二天再说。

    第二天，仍然按照70份碳酸钙，在最早的内润滑用量增加了0.1的G60，上去就塑化了，板子拉的相当不错。这台设备真是非常坚强，记忆效应太强大了。

    后来我分析了一下原因，就是朋友的碳酸钙质量稍微差了一些，活化的不太好。之前减少内润滑后塑化的很好，是因为之前他过量的

    内润滑残留的润滑薄膜层顶着，当这个薄膜层平衡五个小时左右消耗干净以后，我新的润滑体系因为和原来的差别较大，机器一下子没有反应过来，干脆就不塑化，然后无论你怎么去调整，他就死活不认账，整整坚持了十二个小时。  

    所以，有时候生产无论怎么调都调不出来的时候，不妨放松一下心情，把机器停下来，清机拆模，说不定第二天就好了呢。

    工厂经常遇到的工艺波动而找不到问题的原因分析

    一、好不容易调出来一个配方工艺，生产的也不错，结果停机以后再按照这个配方做，无论如何也调不出来了。  这个原因其实就是我上面说的诱导效应。
    二、原先配方原先生产的好好的，忽然就不行了，一会好一会坏。非常不稳定 ，这个原因已经排除了原料、配料的问题。 
 
    那么它的原因不外乎以下几个方面：  
    1、这种境况经常发生在冬季或者春季，比如起雾的天气或者梅雨季节，基本上就是物料潮湿造成高冷混锅盖上面粘附小料，造成实际混料的不均一性，破坏了原来的润滑平衡。   
    2、新近了一批原料后，虽然厂家牌号都是一样的，有可能实际上的产品已经发生了轻微的变化，而很多厂家并没有检验手段，无法判别原料质量的变化，现有配方的润滑平衡其实已经改变，造成工艺不稳定。   

     验证办法：常用的使用正常的原料最好封存一袋做备用，如果发生异常后更换原先没有问题的原料，但是最好是停机重开后再来验证，避免记忆效应的误导。看是否正常。
 
    三、原来生产的好好的，忽然怎么生产都做不出来，怎么调整配方都没有用。混了几十锅料出的都是不合格品。后来莫名其妙的好了，再把原先不过用的混料拿来生产，竟然一切正常。
 
    这个往往是哪里出了点小问题，比如某一锅料工人配错了，但是在之前诱导记忆效应的影响下，这锅料竟然做的还很正常，但是它造成的恶果可能在一两个小时后反应出来，而且很不幸，形成了强大的记忆效应，从而造成后面的连锁反应，哪怕你亲自配料混料，更换原料都无济于事。
    这个时候怎么办？去烧烧香，拜拜佛。停机清机。重开，这不，又一切正常了么。 
 
    补充：这里说一下内外润滑剂对制品表面的影响，很多时候，润滑体系基本上差不多，就是表面还有少许的瑕疵，比如波浪纹，V字水波纹，鲨鱼皮等等。这个时候基本上都是属于润滑剂微调了。    

    一般情况下，波浪纹出现在中间，往往都是内润滑过量，这个时候按照挤出方向来看，波浪纹，V字纹都是箭头朝前的。往往还伴随着芯层中段有大泡孔、串孔等现象。应该降低内润滑。 如果出现在两侧，往往是外润滑过量，这个时候按挤出方向来看，波浪纹，V字纹都是箭头向后的。可适当降低外润滑。 所以，内外润滑的调整往往要根据以上几个方面的影响综合评估来进行调整了。
 
    附板材一些常见问题原因及解决办
 
    一、板面发黄 。
    挤出温度过高或者稳定性不足，解决办法，降低加工温度，如果不见好转可调整配方，适当增加稳定剂和润滑剂，可逐一改变，容易很快找出问题所在，最快的速度解决问题。
 
    二、板材中间发黄。
    主要原因是料筒芯部温度模具温度高有关，润滑剂用量也有关系，再次与白发泡剂有一定关系。
 
    三、板面弯曲。
    料流不均或者冷却不到位，造成料流不均的因素一般有牵引波动大或者配方中内外润滑不均衡，机器的因素容易排除，配方调整一般在外润滑尽量少的前提下调整内润滑会有很好的效果，同时保证冷却均匀到位。
 
    四、横切面出现泡孔或者泡分层。
    原因可归结为一点，就是熔  体强度不够，造成熔体强度不够的原因有：
    1.发泡剂过量或者发泡调节剂不够或者二者比例不协调，或者发泡调节剂质量问题。
    2.塑化不良，加工温度低或者润滑过量

    五、板面厚度不均。
    出料不均，可调整模唇开度，如果流速太大可调整阻流棒，配方调整，一般内润滑多了中间厚，外润滑多了两边走料快
 
    六、交接班时易出现的板材厚薄纹路等的变化。
    主要原因，与混料有关，上一个班混料后，等下班次接班后混料中间间隔时间长，混料桶得到很好地冷却，第一锅混料预塑化好，与之前混料形成差异，在其他条件不变的情况下，易产生波动，可调整牵引、加工温度或通过管理得以解决。

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