PVC发泡板混料设备与生产工艺详解
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PVC发泡板制品混料系统由计量仪器、上料机、热/冷混料机组、除尘装置等设备组成。
1.计量仪器
混料前不同原料应采用不同精度的计量仪器计量。剂量较大的，除树脂是按整袋计量外，碳酸钙、发泡调节剂、再生料等可用精度为10g的电子秤计量，计量偏差±50 g；剂量较小的（如稳定剂、润滑剂、发泡剂等）必须用精度为1g的电子秤计量，计量偏差±5g。
2.上料机结构
PVC发泡板产品一般采用真空上料机。真空上料机由真空泵、滤清器、抽气管、真空料斗、吸料管、储料槽等组成。工作时，真空泵通过滤清器和抽气管，使真空料斗内产生负压。这时储料槽中的物料会在此负压的作用下，经吸料管被吸入真空料斗，当真空料斗内物料达到一定料位时，真空泵停止工作，真空料斗因失去负压而停止进料。这时料斗下部的料门打开，物料落入主料斗。经过一段时间后，料门重新闭合，真空泵又开始工作。如此循环，完成上料工作。国内真空上料机的功率一般为0.75-2.2KW（千瓦），输送能力（吸管长度5米时）为100-600kg/h（千克每小时）。
3.热/冷混料机组
PVC发泡板制品采用的热/冷混料机组主要有SRW500/1000和SRW800/2000两类，现分别将相关技术参数介绍如下：
⊙一次最大投料量：120-150kg/埚
⊙总容积：500L；有效容积：375L
⊙混合时间：PVC塑料制品工艺温度为110℃，6-10 min/埚
⊙主轴转速：430-860r/min（转每分）
⊙搅拌桨数量：3片；加热方式：自摩擦生热
⊙排料压缩空气压力：0.45-0.55MPa
⊙埚壁材质及厚度：不锈钢6mm；埚底材质及厚度：不锈钢10mm
⊙电动机型号及功率：型号：VD280M-8/4-V；功率55/75KW；转速：740-1485r/min；电380V/60HZ。
⊙总容积：1000L；有效容积：620L
⊙一次最大投料量：120-240kg/埚
⊙混合时间：（120 kg/埚，温度从110℃降至45℃），大于10 min（分）。
⊙冷却方式：水冷；冷却水温：小于或等于14℃-20℃；冷却水压力：大于或等于0.1 MPa；冷却水耗量：3-5t/h（吨每小时）；主轴转速：80 r/min。
⊙搅拌桨数量：3组；排气方式：气压；压缩空气压力：0.45-0.55MPa
⊙埚壁材质及厚度：不锈钢6mm；内端盖材质及厚度：不锈钢126mm
⊙压缩空气耗量：4-8m3/h（立方米每小时）；整机重量：约550kg
⊙产量：≤1300kg/h；一次最大投料量：260kg/埚
⊙总容积：800L；有效容积：520L
⊙混合时间：工艺温度为110℃,10-12 min/埚
⊙主轴转速：330-600r/min（转每分）；搅拌桨数量：3片；加热方式：自摩擦生热；排料压缩空气压力：0.35-0.45MPa；电功率83/110KW
⊙总容积：2000（2500）L；有效容积：1200L；一次最大投料量：260-520kg/埚
⊙混合时间：温度从110℃降至45℃，小于10 min（分）
⊙冷却方式：水冷；冷却水温：小于20℃；冷却水压力：小于0.1 MPa；冷却水耗量：5t/h（吨每小时）；主轴转速：80 r/min
⊙搅拌桨数量：3组；排气方式：气压；压缩空气压力：0.35-0.45MPa；
⊙埚壁材质及厚度：不锈钢6mm；内端盖材质及厚度：不锈钢126mm
⊙压缩空气耗量：600L/h（升每小时）；整机重量：约5500kg
4.除尘回收装置
混料除尘装置一般在热混机的上料和冷混机的下料上方配置有除尘罩。除尘罩管道内安装有轴流风机，将加料与排料时冒出的粉尘通过风机排入除尘器，再通过除尘器过滤将粉尘回收回来。
配方是生产塑料发泡板材基础、前提和先决条件。没有一个好配方，难以生产出质量优异的塑料发泡板材产品，但配方也不是生产优质板材的唯一条件。
PVC发泡板材工艺主要有配料、热混、冷混以及废料的回收与掺混等。
混料是生产PVC发泡板材的第1道工序，具有十分重要的作用。在挤出过程中，一般采用锥形双螺杆挤出机，其正位输送作用远大于对物料的混合作用，因此各种助剂的均匀混合和混炼主要由挤出之前的混料来完成。
因此，德国某专家说：“好的混料设备可以补偿塑化性能差的挤出机，但塑化性能再好的挤出机也不能弥补混料设备较差带来的影响。”
配料的技术原理和工作要求
配料就是严格按配方组分、用量的要求，采用不同精度的计量器具，准确对生产所需的各种原料进行称重、配比。由于各种不同原材料在塑料发泡板材生产中发挥不同的作用：有起热稳定性，促进发泡作用的，有促进塑化和减缓塑化、利于脱模的；有起发泡作用，也有抑制制品泡孔破裂的，有起成核作用、增加刚性、降低成本的。这些配方组分、用量是经过多次严格试验得出的，用量过大会增加成本，用量过少会影响PVC板材的性能，因此如果配料工作出现差错，对PVC板材质量影响极大。
⊙工作期间一定要穿戴工作服，严禁携带任何与工作无关的杂物，以免工作时掉入配料桶内。
⊙做好操作前的准备工作，各类助剂应开包检验，原料码放一定要整齐、有序、对号入座。
⊙对各类原料的颜色、粒度、流动性（手感）、用量标准一定要十分清楚。
⊙不同原料要采用不同精度的计量仪器。用量较大的（如树脂粉、发泡调节剂、碳酸钙等）可用精度为10g的电子秤计量；用量较小的（如稳定剂、润滑剂、发泡剂等）必须用精度为1g的电子秤计量。计量偏差：CaCO3≤50g ，其他物料≤5g。
⊙配料时应轻拿轻放，不得将物料泄漏到地面或扬起粉尘，污染环境。
⊙电子秤等计量仪器一定要定期检查、维护和检验，发现问题应及时处理或更换。工作完毕后一定要清理黏附在仪器上的浮料，以免影响计量仪器的准确性。
⊙应不定期复核配料质量，对于计量不合格的原料，应作为废料处理，不可混入已称量合格的原料中。
⊙每班次的配料要有详细记录，包括原料牌号、产地、配料量、操作人员等。特别是新进厂的原料，一定要详细记录，以便验证其性能。
⊙配料工作完成后，各类原料一定要进行封存处理，并核对称量的助剂量及剩余的助剂量是否与助剂总量相符，防止出现漏配或重复配料现象。
热混与冷混
热混技术原理
1、热混过程
热混不是物料简单的混合、搅拌过程，是配方中不同组分与用量的物料，在高速旋转的搅拌桨叶推动下，沿混料机内壁急剧散开，并从机内中心部位落下，形成漩涡状运动的过程。在物料与搅拌桨叶以及混料机内壁相互撞击、磨擦而产生的剪切作用下，物料由固体、单相、不均态向多相、均态、部分凝胶态转化，而且物料温度不断上升， PVC颗粒和其他组分不断相互渗透， PVC颗粒表面逐渐吸收或吸附稳定剂、润滑剂等，可通过表观密度的增加来衡量密实度。通常PVC树脂的表观密度仅为0. 45~0. 55 g/cm3，而热混料表观密度可增大至0. 63~0. 70 g/cm3。
热混过程包括扩散、对流、剪切3种作用过程。扩散作用使物料组分之间的分布更均匀，使组分微粒从较多的区域向较少的区域迁移，从而达到组成均一；对流和剪切都是利用机械力作不规范流动，使物料组分达到均匀分散。
随着温度的不断升高，PVC粒子不断吸收稳定剂、润滑剂等，逐渐被各组分包覆；当物料温度升至100℃左右时，很容易除去PVC树脂及助剂中的水分和其他易挥发物，避免了在挤出过程中产生气泡；当物料升至110~120℃时，可形成均匀、稳定的干混粉料。
2、PVC混合料的凝胶化
热混也是PVC混合料凝胶化的过程。未经混料的PVC树脂在常温状态下颗粒大小不一，小颗粒较多，在挤出成型过程中极易引起塑化不均匀。在热混过程中， PVC树脂逐渐熔融、塑化，再结晶形成网络形态结构。
从常温到50℃以下时， PVC结团粉粒和较大的颗粒被摩擦、冲击后，虽然表观密度变化不大，但大的堆积粒子被剪切破碎后逐渐变成小粒子，并在吸收了热能和机械能后活性增大，逐渐结合其他颗粒，粒径增大。
当料温在90℃以下时，混料机升温速度较快，之后升温较慢，扩散、剪切、对流作用较为剧烈。当料温达到115℃时， PVC树脂小颗粒变得大而均匀，小颗粒逐步消失，且颗粒边缘因部分凝胶化而变成透明和半透明状。
在一定条件下， PVC树脂颗粒部分凝胶化的程度是由出料温度所决定的。当料温达到120℃时， PVC颗粒趋向稳定，且凝胶化程度加剧。
整个热混过程PVC颗粒反复结合和均化，粒径增大，起到致密化作用，使PVC颗粒的表观密度达到最大值，利于提高挤出产量，促进物料的均匀塑化，提高塑料制品产量与焊接、冲击性能及其他性能。均一性和干流性较好的PVC干混粉料，可观察到PVC树脂既有颗粒细化、粒径均匀的形态变化，又表现出表观密度大、部分凝胶化的特点。
3、热混出料温度设定
热混出料温度决定了PVC物料均匀塑化的进程。热混温度过低，未达到预定温度要求便卸料进行冷混，物料在混料罐内捏合不均匀，即PVC颗粒的重新结合和均一化不完全，则会影响到颗粒的表观密度及凝胶化，原料各组分性能未能相互协调与充分发挥，物料水分析出不彻底，影响挤出成型的塑化度。在挤出物料难以塑化，需要当调高挤出设定温度，但有时机筒温度调得很高仍不能良好塑化，致使产品各项物化性能下降；热混温度过高， PVC物料在混料罐内易发生降解，甚至“糊料”，影响生产。
因此一般情况下，采用SG-7或SG-8型树脂粉，生产PVC塑料发泡板制品宜将110℃-115℃作为热混的额定温度指标。当碳酸钙用量较大时，可适当提高热混出料温度，以利于PVC物料及低熔点组分均衡吸附碳酸钙，提高表观密度和流动速度均一性。
4、热混时间
除热混出料温度需要控制外，还需要密切注意热混时间，以便对出料温度控制进行监控。当连续混料时，如果热混达到出料的时间较短（如低于7min），应延长每批料间隔时间；
当混料机长期使用后，如果升温过慢（如超过12min仍达不到出料温度），可及时卸料，认真检查热电偶、温度表是否指示失灵，并进行处理。
当发现混料机桨叶磨损严重时应及时进行更换，以防影响混料质量。一般情况下，当混料时间超过正常混料时间的2倍或桨叶端部的磨损大于15mm时，则应更换叶片。
5、热混加料顺序
热混加料顺序对混料质量及混料罐磨损有一定影响。
加料顺序通常是：
在低速下，将PVC树脂进入热混罐；
在60℃高速条件下，加稳定剂加入树脂中；
在75℃高速条件下，加入内滑剂，黄、白发泡剂；
在90℃高速条件下，加入发泡调节剂、外滑剂；
在100℃高速条件下，加入碳酸钙、再生料、颜料等；
在110℃-115℃下将混合料卸入冷混罐；
在冷混罐混合至45℃下排料。
（一般也可行的热混料加料顺序是：在低速下加入PVC主料，热稳定剂、内滑剂、发泡剂；在60℃高速条件下，加入发泡调节剂、外滑剂、碳酸钙、颜料等）
作用：
先加入热稳定剂可以充分发挥其对PVC树脂的热稳定作用；
较早加入内润滑剂有利于PVC物料的初步凝胶化和分散效果；
过早加入碳酸钙不仅对混料罐磨损较大，而且会优先吸收内润滑剂；
过早加入发泡调节剂，会优先吸收内滑剂与热稳定剂；
过早加入外润滑剂会使混料摩擦热与剪切热降低，影响混料效果，延迟塑化与稳定剂的分散性能；
过早加入钛白粉会影响制品表面光洁度和色泽，且对混料罐磨损较大。
6、混料量
热混料的总量也是不可忽视的。一般每批料应控制在热混罐容积的75%左右，以免混料时间过长（或过短），致使物料过塑化（或塑化不均匀）。
冷混技术原理
冷混与热混的工作原理有所不同。热混一般不设外加热设备，主要靠高速旋转的桨叶带动物料与物料相互碰撞以及物料与料筒的摩擦、剪切产生的热能，使常温物料变成热混料。而冷混机的料筒带夹层，夹层中流动着冷却水；并且一般冷混机的容积是热混机的3倍左右。
进入冷混机的热混料在比较宽敞的环境和旋转桨叶不停地搅拌、翻滚下，其热量被料筒内壁夹层中的冷却水吸收，自身逐渐冷却。PVC物料热混后应立即冷混，以防止热混料长时间在高温下存放而发生降解。同时，热混料如不经过冷混，在自然状态下冷却易重新吸收水分，对挤出造成不良影响。
冷混不仅可以防止PVC物料在高温下冷却的吸水返潮现象，也是PVC物料在放热过程中进一步排出其分子间水分的过程。PVC物料的冷混出料温度对保证干混料的质量有很重要的作用。
一部分技术人员认为： PVC物料是要进入挤出机塑化的，趁热加入即可，不必冷混，因此热混料不经过冷混直接加入挤出机，会导致制品质量不合格。一般冷混出料额定温度为40℃，冷却水温度通常控制在13~15℃。
混合料质量评定方法：
⊙各种原料一定要挂牌，并有序、明码、整齐堆放；原料之间要间隔相应的距离，不得相互混淆。
⊙严格按混料程序与出料温度操作。在混料过程中一定要观察热混罐与冷混罐出料阀门是否泄漏。
⊙热电偶与仪表是显示和监测混料温度的重要仪器，一定要定期校对，始终保持热电偶与仪表处于良好的灵敏状态。混料工作前一定要认真检查热电偶是否安装到位、是否被物料包裹或损坏，仪表是否显示失灵。当热电偶或仪表存在质量问题时不得进行混料操作。
⊙工作前一定要认真检查PVC加料罐过滤网是否完好。
⊙定期检查混料机，如发现混料机盖板、桨叶黏附物料或混料罐死角存在积料，应及时清理。在清理时，应严禁携带钢、铁、铜等硬质物品，严禁任何杂物掉入混料罐内。
⊙混料过程的中后期，一定要定期检查混料罐的排气袋是否阻塞。
⊙混好的原料应及时输送到储料罐，在常温条件下应存放24h进行熟化处理，消除混料过程产生的静电，提高干混料的表观密度和流动性。如混料后静置时间过短，挤出时容易发生型材“发喘”的现象，在靠自重喂料的挤出机上易发生“架桥”现象。
⊙彩色料混料时一定要单独接料，混好的料严禁输送到储料罐，以免污染自动输送料系统。彩色料人工接袋后一定要封闭，不能敞口堆放，以免返潮，影响混料质量。
⊙彩色料混料结束后，一定要认真清理料罐，并用PVC树脂进一步清理，直至干净无杂色为止。用于清理混料罐的PVC树脂，可作配混清洗料使用，不得再作挤出生产料使用。
⊙混料时发生“糊料”故障后，一定要用软金属及时将料罐清理干净。清理时应佩戴防毒面具，以保护人身安全。
⊙停产期间，一定要留工作人员值班，定时启动混料机，以防电脑程序丢失。
高速混合机组操作工艺规程
⊙保持机器各部位整洁，尤其混合器及排料阀内腔应清扫干净，确保无任何硬物、脏物。
⊙详细检查机器各连接部件有无松动，压缩空气及管路的连接有无泄漏，各压力表指示是否正常。
⊙检查各个转动零部件是否有磨刮、卡滞等缺陷，严格按润滑规程润滑各部位。
⊙检查各气动阀门开启及关闭是否灵活、无阻滞。
⊙检查搅拌桨安装是否牢固，刮料器与罐底之间有无磨削现象，并保持一定间隙。
⊙当用手转动时，主轴应轻盈、灵活。“V”形带应均匀拉紧，电机底板螺栓应无松动。
⊙检查电气设备是否安全可靠。
⊙详细查看水、电、气压力指示是否正常；冷却水压力不宜过高，供水阀开启60% ~70%为宜，以免压力过大，造成冷混罐体变形，甚至爆裂。
⊙若采用“自动”程序，必须查看各项温度设定值是否符合生产工艺。
⊙严禁非专业人员操作设备，严禁在工作过程中私自更改设备设定参数，严禁违章操作配电盘各程序开关。
⊙自动、手动切换时要在停机或空载下进行，上下料时起重器下严禁站人。
⊙在运行过程中，应密切注意高速混合机的电流是否在正常范围；高速混合时一般在80~100A之间，冷混时一般在18~20A之间。如电流过低，有可能是投料量不符合要求或皮带轮松弛、打滑，应及时处理；如电流突然增高且不回落，同时电机发热或有噪声，则可能是混料机内有异物或轴承松动，应立即停车，查清原因，排除故障。
⊙设备运行时严禁开动放料阀及气动元件。
⊙主机启动后，用量较小的料应从小盖孔中放入，严禁将硬物等杂质带入混料机内。
⊙生产完毕后，应关闭电、气、水的阀门。
⊙必须定期清理、检查各安全气阀、电磁阀、过滤网等。
⊙检修混料机时，应停机，切断电源。
PVC废料的回收
塑料发泡板材挤出过程中，因各种原因（如质量调试、故障处理、正常开停车等）会出现大量废料；同时，家具和广告板生产过程中也会产生大量的边角废料。这些废料如不进行回收，则会影响企业的经济效益；如回收不当，则会影响板材质量。因此，PVC废料回收是一项重要、不可忽视的工作内容。
附发泡板各类助剂平衡表
| 助剂名称 | 不 足 | 过 量 |
| 稳定剂 | 板面发黄，糊料，制品脆性大 | 发泡剂提前分解，发泡气体从加料孔、真空口逸出 |
| 发泡调节剂 | 熔体强度不足，泡孔不均匀，板材会出现泡孔，密度大 | 熔体强度大，熔体内气泡无法扩展，产品密度高 |
| 发泡剂 | 发泡倍率低，制品发泡较少较大，密度偏大。 黄发泡剂偏多，白发泡剂偏少，易出现发泡不均匀，局部圆形泡孔 | 发泡倍率高，在制品密度过低时，易出现泡孔等现象。超过一定范围板材密度反而变大。黄发泡过量，发气量较大，局部产生较大气泡和空穴，固体残留物也多，对于厚板材可能会因内部过热，产生烧焦现象，发气量超出熔体强度承受范围，泡孔破裂，制品外观出现塌坑，密度增大；白发泡过量，制品泡孔变粗，断面细密度较差 |
| 内、外滑剂 | 熔体黏度较大，塑化扭矩较大，熔体粘壁现象严重，物料表面有黄色的分解线，表面光滑性较差，制品力学性能较低 | 塑化扭矩较小，熔体塑化明显不足，虽然制品光滑度好但压点粘合较差，严重影响制品力学性能 |
| 外滑 | 挤出机5区温度不易控制，易超温，板面出现大泡、串泡、发黄，板材表面粗糙。摩擦剪切热增大引起物料分解，板面发黄、糊料 | 塑化不良，模具内结垢和制品表面析出，也会出现某些症状在表面不定期来回移动 |
| 内滑 | 物料分散性不好，塑化不均，泡孔缺少核芯，泡孔数量减少，发泡率降低。制品厚度难以控制，板材中间厚两边薄，还可能出现粘附和局部过热等现象 | 发泡制品发脆，耐热性能下降，并在一定温度和熔压作用下转化为外润滑，致使润滑失衡 |
| 碳酸钙 | 泡孔缺少核芯，泡孔数量减少，发泡率降低 | 组分中树脂相对含量减少，熔体强度低，板截面容易产生破泡 |
从以上各类原料平衡表可以看出：发泡剂、发泡调节剂、稳定剂、润滑剂、碳酸钙等原材料剂量都有一个度量和相互制约关系，量少不行，也并非量多都好，在生产实践中一定要经过反复试验，充分发挥各类原料协调效应，找到最佳平衡点，实施最优化配比，充分提高熔体强度和发泡效率。
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