0 概述
0.1 平带鼓式硫化机简介
平带鼓式硫化机的结构简图如图1 所示。
与传统的平板硫化机相比, 平带鼓式硫化机的主要优点是可以实现对制品的连续硫化, 且硫化出的制品表面光亮、干净, 厚度均匀一致;硫化出的制品内部致密, 致密性好, 而且不会出现重复硫化的接头, 还可以完成环形无接头的连续硫化。由于硫化可以连续进行, 所以平带鼓式硫化机可以实现自动化作业, 这样就会减少在实际生产过程中所需要的操作人员, 节约劳动成本, 劳动强度也会大大降低。对于一些表面精度要求高或具有连续花纹的板、带制品, 其优越性尤为显著, 在全长上的产品性能能达到均匀一致。
受到平带鼓式硫化机自身结构的限制其缺点在于, 硫化的压力低于平板硫化机上下模板之间的压力;因受到硫化鼓鼓径增大的限制, 其硫化较厚制品的质量和产量都与平板硫化机硫化出的制品存在一定差距。随着近些年平带鼓式硫化机的理论研究和结构设计的日益完善, 必将逐步扩大它的应用范围。
平带鼓式硫化机主要用于硫化橡胶板、带制品, 如光面胶板、花纹胶板、印刷胶板等。近年来, 人们也将它广泛应用在建筑橡胶防水片 (卷) 材及雨布类制品、橡胶地板、墙纸、塑料板以及装饰胶合板、含胶刨花板等的生产上。
0.2 PVC地板简介
PVC地板, 即聚氯乙烯地板, 作为一种新型、环保无污染的地面装饰材料, 在目前的国际市场上备受关注, 并且其关注度日益增加。这种地板在20 世纪8 0 年代初开始被引入中国市场, 随着其质量性能等的不断提升, 时至今日, PVC地板在国内许多城市都得到普遍认可。目前, 该地板被广泛的应用于办公楼、医院、学校等公共场所, 甚至有些家庭也在使用PVC地板。
业内对于PVC地板的分类, 有一些不同的方法。按地板的外形可分为:PVC卷材地板和PVC块状地板;按地板的中间层结构可分为:发泡类PVC地板和致密类PVC地板[2];按地板的整体结构可分为:半同质体PVC地板、同质透心PVC地板[3]及多层复合P V C地板。
1 PVC地板生产成型
1.1 PVC地板成型流程
P V C地板成型流程见图2 。
1.2 PVC地板成型工序说明
(1) 原料。根据实际生产制品所要达到额性能而设计的配方, 按照配方所需的原料 (包括树脂、稳定剂、增塑剂等) 用量, 称取相应的原料, 备用。
(2) 共混、塑化。将PVC树脂、增塑剂等助剂及填充料等在混合机组内进行充分的共混, 也称作捏合共混。在捏合共混的高速状态下, 加入PVC树脂, 当共混室内的共混温度升至80℃左右时, 加入硬脂酸类的稳定剂, 在温度继续升高5~10℃时, 分次注入增塑剂。当温度达到95℃时, 加入余下的其它助剂。继续共混, 温度持续升高, 当温度达到100℃时, 加入填料, 温度达到110℃时, 放料于运转的冷混锅内至40℃以下下料备用。
(3) 造粒破碎。 将经挤出塑化好的不同颜色的P V C料分别破碎, 经破碎的粒料为无规则多棱角碎石状。
(4) 筛选分级。经破碎的多种碎石状粒子按颜色的不同, 分别进行一定规格大小的筛选分级, 常用粒料的目数为10~50 目。根据生产时设计的PVC板材上的花色图案确定分级方案, 分级包装待用。
(5) 配料混合。根据产品设计的花色图案确定分级方案后, 按照一定的质量比从已筛选分级完毕的各种颜色的粒料中称取生产所需的PVC粒料, 然后将粒料投入混合机中, 再次进行配料混合。待占不同比例的各种颜色的粒料充分混合均匀完毕后, 静置待用。
(6) 涂覆、热压成型、冷却。这里所提到的涂覆, 作为一种生产工艺, 指的是将一定大小的固体颗粒在P V C树脂连续基材 (半同质体地板底层) 上的涂覆。由于此工艺是固体的涂覆技术, 在生产地板的过程中, 平带鼓式硫化机连续运转, 因此, 涂覆、热压成型、冷却这三道工艺连续进行。为了确保生产PVC地板的过程中, 地板的厚度均匀一致, 连续热压成型需在稳定的状态下进行。
1.3 平带鼓式硫化机在PVC地板生产中的作用
早在20 世纪30 年代, 平带鼓式硫化机就已经出现, *初它被用来生产平带式的橡胶产品, 常见的平带鼓式硫化机多为三辊一鼓单钢带式[4]。随着科技的发展, 人们开发出平带鼓式硫化机更多的用处, PVC地板的连续热压成型就是在平带鼓式硫化机上实现的。钢带贴在加热鼓上, 加热鼓的直径为700~2 000 mm, 可生产宽度为1 200~3 200 mm的产品。通过控制钢带的转速, 我们可以控制产品在受到压力的情况下的加热时间, 作用在制品上的压力是通过钢带的张力施加。经过多年的生产实践, 平带鼓式硫化机用来生产P V C地板的技术逐渐成熟。其工作原理如下图3 所示。
图3 平带鼓式硫化机工作示意图 下载原图
平带鼓式硫化机的工作示意图如图3 所示。图中, 1 为上辊, 无级变速可调, 通过驱动辊驱动环形压力钢带转动, 起传动作用, 即传动辊, 机器运转的动力由上辊输入, 驱动压力带转动, 进而依靠压力刚带与制品对各辊筒和硫化鼓之间的摩擦作用, 使各辊筒及硫化鼓转动。制品的坯料从3 (下辊) 导入5 (压力钢带) 与4 (硫化鼓) 之间, 依靠压力钢带和制品对各辊与加热鼓之间的磨擦, 传动各辊筒及加热鼓, 生产时半成品与垫布从下辊处导入压力钢带与加热鼓之间, 制品受压力带的作用被紧压在加热鼓的鼓面, 在加热鼓的加热下, 边缓慢转动边加热进行塑化成型, 经加热、加压的半成品从加热鼓上面引出时, 制品硫化成型完毕。
1.4 PVC地板在平带鼓式硫化机硫化成型的机理
当把厚薄均匀、平整并且有固定宽度的粒状PVC颗粒由PVC基材和垫布导入加热鼓与钢带之间时, 在外界施加的压力以及高温的作用下, PVC颗粒被逐渐压实并且将投料时堆积在颗粒与颗粒之间的空气排挤出去, 与此同时, 在加热鼓的加热作用下, 通过热量的传导, 聚合物PVC分子链 (微观结构) 吸收大量的能量, 随着加热的不断进行, 温度升高, 分子吸收的能量不断增大, 使得分子与分子间的活动能力大于分子间固有的作用力时, 聚合物PVC的分子链节及整个P V C大分子可以自由运动。随着聚合物的大分子链吸收能量的增多, 聚合物从玻璃态转变为黏流态。进而在外界压力的持续作用下, PVC的分子链开始流动, 这时, 聚合物从黏流态转变为熔融状态。聚合物的分子链间相互缠结, 随着压力以及热的作用, 分子间的间距缩小, 且分子链间的缠结点增多, 固体颗粒之间融为一体, 聚合物在光滑的加热鼓受热面上形成密实的平面。在这个过程中, 聚氯乙烯树脂基地板基材同样也吸收了能量, 并且在压力作用下, 在固体颗粒融为一体时, 地板基材与融为一体的固体颗粒两相间分子链相互运动, 形成互穿网络, 融为一体[5]。随着加热鼓的不停转动, 包覆在鼓面的聚合物逐渐移出加热鼓, 不再受到热及压力作用, 融为一体的板材与空气接触, 温度逐渐下降, 聚合物分子间作用力逐渐增大, 分子链刚性增大, 随着温度的降低聚合物材料恢复常温态时的玻璃化状态, PVC地板就展现在人们面前。
1.5 平带鼓式硫化机的硫化成型条件 (硫化三要素)
(1) 硫化温度: 加热鼓的温度应控制在1 6 5 ~ 1 8 0 ℃。
(2) 硫化压力:钢带张力油缸压力控制在1 0 ~ 2 0 M P a 。
(3) 硫化时间:应根据理论硫化时间以及产品塑化共混的情况, 由加热鼓的转速来决定, 加热鼓线速度为100~2 000 mm/min。
1.6 硫化成型注意事项
平带鼓式硫化机的加热鼓直径的大小、生产产品的配方、原料粒料颗粒的大小以及产品的厚度等这些因素均制约了平带鼓式硫化机的加热温度、压力和运行速度的设定。当硫化温度过高、硫化压力偏大时, 有利于粒料的塑化, 但这样会导致物料黏度降低, 随钢带转动产品离鼓困难, 成型冷却后因内应力大而出现易翘曲的现象;当硫化温度偏低, 物料黏度相对较大, 即物料的刚性大, 物料较硬, 使得塑化效果差, 不利于颗粒与颗粒之间及颗粒与树脂基材之间的融合。因此, 要使粒料颗粒得到充分的熔融, 使产品的性能符合相关标准要求, 那么一定要较为科学的设置加热鼓的温度、压力和速度。
1.7 平带鼓式硫化机的硫化工艺特点
(1) 能够实现连续热压成型多彩半同质体PVC卷材地板的生产。
(2) 经鼓式硫化机生产出的卷材色彩丰富, 产品表面平整光亮、干净, 内部致密, 性能好。
(3) 制品的厚度均匀, 并且在一定厚度的范围内, 可生产所需任意厚度的产品, 且在全长上的产品性能能达到均匀一致。
(4) 不需增加任何设备和模具, 只需调整颗粒颜色、颜色的品种数量、颗粒大小及特种颗粒等, 即可实现色彩繁多、花色多样、性能各异的PVC卷材地板的生产。
(5) 实现了PVC多彩地板的连续热压成型, 较传统的间歇式热压法生产效率大大提高。
(6) 在产品结构上, 可生产出能与PVC (在加压、加热情况下) 相熔、相粘结合牢固的相同或不同材质的PVC卷材, 可实现高档PVC卷材的生产。
2 结论与展望
使用平带鼓式硫化机连续热压硫化生产PVC地板, 具有成型质量高, 设备投资少, 占地面积小, 生产效率高等优点, 生产出的卷材再经后续处理可生产出高档产品, 相信随着鼓式硫化机在生产PVC卷材地板上的应用必将产生巨大的经济效益和社会效益。