孙禹 SUN Yu
（山东省青岛科技大学中德科技学院，青岛 266601）
摘要： 一种成型产品的问世到投入使用，要从设备、工艺、工艺控制、配方设计实验、管理、原料采购、产品宣传、销售、产品利用回收等各个环节都要严格把关，否则影响产品质量和销售，需要的时候还要需要融资，哪个环节都不可或缺。
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关键词 ： 环保；PVC；建筑；模板
中图分类号：TU755.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）23-0127-03
作者简介：孙禹（1993-），男，山东烟台人，在读学生，研究方向为应用化学，拟研究方向为工程管理（准备申请工程管理硕士研究生）。
0 引言
石油资源正面临枯竭，而上世纪末生产的PVC陆续报废，20年后这一数字有可能增加，PVC废旧制品的随意丢弃也造成了严重环境污染，在这种状况下，采用PVC门窗粉碎料作为主料生产的模板代替木胶板将成为不可阻挡的趋势，所以，近几年悄然升起一种新型建筑材料-PVC建筑模板。这一新型材料，体现了环保理念，变废为宝，大大节约了石油资源和森林资源，减少碳排放，而且将PVC废弃物对环境的危害降到最低，更降低建筑成本，是国家扶持项目。
1 “李代桃僵”将是必然的选择
低成本、高性价比是PVC建筑模板代替木胶模板成为可能。
目前普遍使用的木胶板最多使用5-6次，最好的竹胶板最多使用12、13次，而且木胶板变形厉害，吸水膨胀后变形更厉害，性价比较低。
PVC建筑模板因表面结皮，硬度高；中间发泡，有弹性、韧性强、抗冲击、不易损坏；不溶于水、不变形；尺寸根据要求可锯、可刨、可钻，且模板使用后再回收返厂重新加工利用，有效降低建筑成本和生产成本，不难看出那一种模板会成为“上帝的宠儿”。
2 “欲攻其事必利其器”——设备与工艺
好的设备、生产工艺能起到事半功倍的效果。
一条完整的生产线包括一台破碎机、二台磨粉机（含通风除尘设备）、一条凝料搅拌机、一条挤塑机及一台玻璃钢冷却塔。除填料、打键、工艺控制外全部自动化。
2.1 破碎机
将废旧聚氯乙烯塑钢门窗或废旧PVC建筑模板（主要是破碎回收的废旧PVC建筑模板，而废旧PVC塑钢一般直接买小片料）在破碎机中进行破碎成较大片碎料，然后输送到磨粉机中。
注意：不能将杂物特别是金属混进破碎机，否则会影响破碎机的使用，如烧坏电机。
2.2 磨粉机
磨粉机加有通风除尘设备，能够将扬尘收集起来，既避免浪费，又能对人体危害降到最低。在此机中装有动刀和定刀，靠动刀旋转在动刀和定刀中间的空隙里将废旧PVC小片料磨成细粉。
工艺控制：
①磨粉时，小料电流控制在100安，大料电流控制在90安，换料后要及时调节电流，一旦超过，机器就会停止运转、罢工。
②机内含强磁吸铁装置，能够将混入的杂质铁制品分离出来，需要每15min左右清理一遍杂物，否则铁制品会损坏动刀上的刀片。
2.3 凝料机
凝料机俗称搅拌机，将PVC细粉和各种辅料在此机中进行混合，共分两步：热混和冷混。先把物料按一定比例、一定顺序加到热混机，经过高速搅拌机，混合均匀，温度达到115℃左右，这样做的目的是去湿，且混合均匀，否则会导致泡孔不均匀或制品表面破孔。后通过冷凝机冷却，降到48℃左右，经螺旋上料器进挤出主机集料斗。
工艺控制：
①进料不能过快，可调节电流；加料量不能过大，但也不能过少，应控制在混合机容积的50%-70%。
②进行温度控制，高速机115℃左右，冷却机48℃左右。
③进行时间控制，物料在高速机中的捏合时间至少在7-8分钟以上才能得到质量均匀、干流性好的混合料。
2.4 挤塑机
PVC建筑模板是低发泡聚氯乙烯硬质板材，采用Celuka发泡法（结皮发泡法和内发泡法），此法生产的产品表面有一层未发泡的硬皮，表面质硬，产品密度高，需要使用双螺杆挤出专用机，此机优点：有对物料输送效率高，剪切混炼效果好、物料停留时间短、自洁性高，强制输送速度较均匀。
一条挤塑流水线共分四部分：挤出机、定型台、牵引装置、切割装置。
第一部分：挤出机。
挤出机由挤出主机和模头两部分组成；挤出主机是由齿轮箱和螺杆组成。齿轮箱中的电机带动齿轮进行运转；螺杆外包有机筒，此装置低温加压后将物料加热、熔融冶炼、塑化，再通过模头挤出进入定型模具。
工艺控制：
①挤出机开机时先预热1小时（第一次开机2小时）以上。
②要控制螺杆转速、机头压力、物料在挤出机内的滞留时间，否则影响产品质量。
③定期清洁模头，一般每十天一次，消除死角、消除杂质，不能混入金属等坚硬物，否则模头会偏。
④随时检查修改模头出口、模唇间距等。
第二部分：定型台。
定型台分两部分：发泡装置和冷却装置。定型台上下有定型板，定型板上有冷水通道。
物料从模头挤出后，进入定型模具，在物料发泡之前，外表面受到冷水通道的迅速冷却，表面结成一层硬质表皮。板材的好坏取决于水管的水温，所以这里需要冷却塔加大冷却力度。而导热油箱将油加热到170℃，通过导热油在产品内部给熔体加热发泡。板材经过定型台后表面结皮、内部发泡发热，目前温度170℃，经过定型台后，经4次定型冷却得到的板材不变形。
注意：
①水温过高或水箱堵了都影响结皮，所以冷却泵要扬程大、流速快、冷却效果才好。
②表皮的厚度是根据熔体的温度、冷却速度、牵引速度等不而不同；发泡层的密度则随模芯断面积和牵引速度的变化而变化。
由此可见，定型装置不但是控制挤出制品最终断面尺寸的部件，还是控制密实表层的质量和厚度的装置。我们需要通过设计定型模的尺寸、定型模与模头间距、冷却流量来控制结皮层的质量和厚度。
第三部分：牵引装置。
牵引装置共有四组，其中一组可换成印花滚，上下两个专供印花，如印厂名、商标、产品主要用途等，印花滚中内有导热油，用于给板材加热。此项为笔者调研的工厂专有，现在这一技术要正逐步走向成熟。另外3组起牵引作用，带动板材向下一工序运行。
工艺控制：
①定时清理四滚工作面，使其表面达到光滑要求，定时清理四辊机表面，不能混入硬质物。
②控制滚筒内温度
③随时检查四滚高度，应均匀冷却、速度不能过快，减少牵引。
第四部分：切割整形装置。
切边装置：根据用户要求切边加工成用户所需的宽度；切割台：根据用户要求切成用户所需的长度，然后根据用户要求切成所需型号的板材，如，915×1830、940×1830、1220×2400等（单位是mm），最后将50张或75张打成一建。
整个生产工艺流程如图1所示，共九个环节。
3 “千里寻他千百度”——原料的选择和配方的改进
笔者所调研的公司从去年10月份建厂到今年6月份，经历严寒酷暑，中间搬厂一次，几易配方。成功有之，失败有之，可谓酸甜苦辣皆尝遍。
众所周知，PVC建筑模板是使用废旧PVC粉为主料生产的，所以原PVC粉的规格、辅料的含量、使用时间都制约了配方的设计，没有成熟的配方为我们使用；同时寒冷天气要求产品有韧性，夏季太阳暴晒，要求产品有更强的稳定性，不易变形；且PVC制品配方设计的一个重要原则是匹配，它包括配方与设备、工艺之间的匹配，助剂与PVC之间匹配、各种助剂之间的匹配。不同的设备、同样的生产工艺能够影响制品的外观、质量和性能，甚至产生较大差异；同型号的不同设备、同样的配方和相同的生产工艺都不能生产出相同品质的优秀制品，所以只要是更换批次主料或辅料，就要对配方、工艺进行不断地调整、实验。
3.1 原料的选择
首先是PVC主料的选择。主料主要是废旧塑钢门窗粉料、水稻种植地区秧盘料等硬质PVC废料，而因里面含有增塑剂的PVC包装纸料等软质PVC制品则不合适。
注意：废旧塑钢中的密封条应拣出，不能超过5%，且要干，不能湿气太重，否则磨粉时会结块，堵住设备口。
其次辅料的选择，PVC制品在空气中或有铁、锌、锡、铜和镉等离子的存在下，都能对聚乙烯降解起催化作用，加速老化。具体表现为：变形、变色、龟裂、机械性能下降，发脆，因此，PVC制品大都已经加入稳定剂（热稳定剂、光稳定剂）、抗氧剂、润滑剂、抗冲击改性剂，加工助剂、填充剂等。
这些助剂在使用过程中由于受光和热的作用，会有不同程度的损失和挥发，聚氯乙烯也会降解，所以在利用回收料制PVC建筑模板时还要适量增加稳定剂、抗氧剂使因老化产生的自由基活性降低，增强新产品的稳定性；硬质PVC回收料是不均匀的，还要加一些发泡剂、填充剂、和改性剂、偶联剂共用，以保证模板具有较好的物理机械性能。
3.2 配方的改进
因回收的PVC废料的成分差别千变万化，且有不可控制性，所以回收PVC制模板时，应先进行试验、调整。同时更换批次要多观察工艺变化，及时调整改变。下面提供两种配方（这里为实际应用方便，直接用质量，而不用质量比），以供参考。
4 我思故我在
现在，制约PVC建筑模板发展的问题很多，如，建筑单位已有固定的材料来源，不想承担新材料可能带来的各种潜在风险；投入大，回收资金慢等，但最大问题是夏天温度高，光照时间长，PVC建筑模板会有一定程度的变形（比木胶板小），针对这个问题，笔者有以下看法：
①因发泡剂会消耗聚氯乙烯中部分稳定剂，影响其稳定性，为此，配方中应相应增加稳定剂的用量。
②适量增加抗氧剂和稳定剂一起防老化变形。
③适量加光催化剂，炭黑不仅能使模板颜色变黑，而且还能吸收入射光，将其转化为热重新释放而不损坏聚合物正好用于黑色的剪力墙。
④适量增加钙粉，可选用轻质碳酸钙和有活性成分的超微细碳酸钙为添加剂，来提高刚性、耐热性、增加尺寸稳定性，同时可降低成本。
⑤用刚性粒子抗冲击改性剂。
刚性粒子改性改性剂不仅能增加韧性，而且能改变材料的强度，提高热变形温度等，显示了其增韧增强的复合效果。
当然配方和工艺、设备的匹配，还有待于进一步验证、调整，更要考虑降低经济成本。
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参考文献：
[1]杨涛.聚氯乙烯配方设计与制品加工[M].北京：化学工业出版社，2011.6.
[2]薛平，王哲，贾明印，武志怡.木塑复合材料加工工艺与设备的研究[J].人造板通讯，2004（11）.
[3]刘瑞庭，江波，许澍华，张金斌.木塑复合材料的一步法成型技术与装备研究[J].塑料，2004（01）.