鎂鋁鋅環(huán)保穩(wěn)定劑在壓延工藝中的應(yīng)用

                          徐  軍^①   張  焱^②

         （①廣東森德利環(huán)保新材料科技有限公司 ②廣州宏信塑膠有限公司）

PVC（聚氯乙烯）是目前用量最大的通用塑料之一，在片材行業(yè)中，U-PVC材料因制造成本低、力學(xué)性能優(yōu)良、具有良好加工性能，耐腐蝕，絕緣等良好特點(diǎn)，長久以來U-PVC片材一直在建筑裝修業(yè)、藥品包裝、食品包裝業(yè)中得到廣泛使用。

PVC材料的穩(wěn)定性是影響PVC產(chǎn)品質(zhì)量的一個關(guān)鍵因素，因此通常會在PVC的加工制備過程中添加PVC穩(wěn)定劑使其穩(wěn)定性能得到提高，從而獲得高質(zhì)量、高性能的PVC產(chǎn)品。PVC穩(wěn)定劑主要有鉛鹽類、有機(jī)錫類、金屬皂類和稀土類等^[1]，其中鉛鹽是重金屬化合物，為有毒有害物質(zhì)，已逐漸退出穩(wěn)定劑市場；有機(jī)錫類穩(wěn)定劑其效果尚可，且可用于透明制品，但價格較高^[2]，生產(chǎn)過程對環(huán)境影響大；普通金屬皂類則熱穩(wěn)定性不佳^[3]；稀土類是一類較為新型的穩(wěn)定劑，但受到稀土資源短缺的影響，其價格在不斷上漲。隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，環(huán)保性能高的、以鎂鋁鋅等輕金屬化合物替代鉛、鎘等重金屬的PVC穩(wěn)定劑受到了青睞。

U-PVC壓延片材，指以聚氯乙烯(PVC)樹脂為主要原料以壓延工藝制成的硬片，這種片材加工溫度高，塑化要求高，穩(wěn)定劑的穩(wěn)定性要求特別高，在提高穩(wěn)定性的同時要調(diào)整好內(nèi)外潤滑平衡，保證體系相容性好，保證加工過程中包輥良好，延長連續(xù)生產(chǎn)時間。U-PVC壓延片材所用的穩(wěn)定劑以有機(jī)錫為主，但是錫也是重金屬，而且有機(jī)錫氣味問題一直是行業(yè)內(nèi)的詬病，目前，以沃爾瑪為首，全球的超市包括我們中國，已經(jīng)禁止含有機(jī)錫的PVC制品進(jìn)入超市。近年來，迅速發(fā)展起來的鈣鋅熱穩(wěn)定劑因其無毒、氣味少而被公認(rèn)為環(huán)保熱穩(wěn)定劑。廣東森德利環(huán)保新材料科技有限公司開發(fā)的以鎂鋁鋅等輕金屬元素為主要材料形成的熱穩(wěn)定劑，無毒，無味，符合RoHS，REACH，PAHs，不含17P，通過1年多的努力，鎂鋁鋅環(huán)保穩(wěn)定劑從少量代替有機(jī)錫到目前能全量代替有機(jī)錫，產(chǎn)品的透明度與有機(jī)錫相當(dāng)。

1、壓延工藝綜述

1.1 壓延工藝流程

1.2 操作要點(diǎn)

    （1）熱攪拌

按產(chǎn)品配方計(jì)量各種原料，按配方順序依次投入熱攪拌機(jī)，控制溫度、轉(zhuǎn)速，使物料混合均勻。當(dāng)物料溫度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，自動放料至冷攪拌機(jī)中。

（2）冷攪拌

將熱攪拌結(jié)束所得的混合物轉(zhuǎn)移至冷攪拌機(jī)中，控制攪拌速度，使物料迅速冷卻并進(jìn)一步混勻。

（3）擠出

經(jīng)冷攪拌混勻的物料進(jìn)入螺桿押出機(jī)，控制螺桿溫度和轉(zhuǎn)速，使物料被加熱剪切塑化后押出。

（4）煉塑

混合料從押出機(jī)押出后立即進(jìn)入扎輪機(jī)，控制開煉溫度、扎輪機(jī)轉(zhuǎn)速和輥距，對混合料進(jìn)行進(jìn)一步塑化。

（5）壓延

將上述經(jīng)塑化后的混合料投入延壓機(jī)，將混合料壓成初步定型規(guī)定厚度的薄片。薄片厚度可根據(jù)調(diào)整輥筒間隙和輥速拉伸進(jìn)行引取和壓花調(diào)整。

（6）冷卻

將上步壓延得到的薄片持續(xù)進(jìn)入冷卻機(jī)組進(jìn)行冷卻再定型，然后壓平整。

（7）收卷

將已冷卻定塑的薄片進(jìn)入卷取機(jī)組進(jìn)行收卷，得到半成品。

（8）分裁

將已經(jīng)卷好的半成品轉(zhuǎn)入裁檢機(jī)，分裁成規(guī)定的寬度和支數(shù)重量的成品。

1.3 鎂鋁鋅環(huán)保穩(wěn)定劑粉料的相容性 

鎂鋁鋅穩(wěn)定劑在PVC制品加工過程中，不同于有機(jī)錫類穩(wěn)定劑為液體類與PVC粉混合時吸收性能較優(yōu)，所以必須注意穩(wěn)定劑與體系的相容性，只有相容性好，生產(chǎn)的PVC片材才不會產(chǎn)生細(xì)粒、透光晶點(diǎn)等異常。鎂鋁鋅環(huán)保穩(wěn)定劑CZX系列通過不斷的改進(jìn)，目前能生產(chǎn)0.07mm以下的藥材包裝透明片，所以該穩(wěn)定劑能適合壓延片材的各種用途的片材生產(chǎn)。

2 有機(jī)錫穩(wěn)定劑與鎂鋁鋅穩(wěn)定劑的應(yīng)用差異

2.1 配方差別

   表1  PVC產(chǎn)品中有機(jī)錫穩(wěn)定劑與鎂鋁鋅穩(wěn)定劑配方差異

  由表1在PVC產(chǎn)品中兩種穩(wěn)定劑的應(yīng)用配方比較用量可以看出，環(huán)保配方中使用鎂鋁鋅穩(wěn)定劑比有機(jī)錫穩(wěn)定劑用量增加，同時增加了輔助穩(wěn)定劑用量，可不用滑劑，這主要是由于有機(jī)錫穩(wěn)定劑在PVC產(chǎn)品中初期白度較優(yōu)，而鎂鋁鋅穩(wěn)定劑稍遜，須提高用量和相應(yīng)的一定量輔助穩(wěn)定劑（ESBO）協(xié)同作用下就可達(dá)生產(chǎn)需求，但鎂鋁鋅穩(wěn)定劑本身滑性很好，在生產(chǎn)中可降低滑劑用量或可不用。

2.2 工藝差別

表2  PVC產(chǎn)品中有機(jī)錫穩(wěn)定劑與鎂鋁鋅穩(wěn)定劑生產(chǎn)工藝參數(shù)對比表

從表2可以看出，首先混合溫度相同條件下的混合時間，其鎂鋁鋅粉體穩(wěn)定劑時間較長些，主要由于鎂鋁鋅粉體穩(wěn)定劑屬粉體類，與PVC吸收分散性比有機(jī)錫穩(wěn)定劑的液體較差，只要低速混合時間適當(dāng)延長就可以改善。

   其次主要在擠出機(jī)溫度高約10~20℃，膠布機(jī)輥輪加工溫度高2~7℃，主要鎂鋁鋅粉體穩(wěn)定劑本身滑性好，適當(dāng)提升料筒溫度出料塑化程度就可達(dá)熔融狀態(tài)。鎂鋁鋅粉體穩(wěn)定劑料在膠布機(jī)輥輪上剝離性較好，拉伸適當(dāng)降低，可降低產(chǎn)品收縮性能。另鎂鋁鋅粉體穩(wěn)定劑在其它方面生產(chǎn)工藝很接近有機(jī)錫穩(wěn)定劑的加工。加工溫度，各機(jī)臺膠布機(jī)溫度變化不太相同，主要看前面膠化度，根據(jù)膠化度在做溫度調(diào)整，也有的機(jī)臺要比有機(jī)錫稍低一點(diǎn)。

2.3有機(jī)錫穩(wěn)定劑本身不具有潤滑作用，在PVC-有機(jī)錫穩(wěn)定體系中需加入內(nèi)外滑劑，生產(chǎn)不同厚度PVC制品，可以通過調(diào)整滑劑用量，達(dá)到正常生產(chǎn)的目的。鎂鋁鋅粉體穩(wěn)定劑中自帶潤滑效果，全量使用時可不添加其他滑劑，生產(chǎn)時可以通過調(diào)整粉體穩(wěn)定劑用量，改善料與輥筒之間的剝離性，可以節(jié)約滑劑的使用。

3    鎂鋁鋅穩(wěn)定劑產(chǎn)品的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1、鎂鋁鋅穩(wěn)定劑是一種由鎂、鋁、鋅的籠式結(jié)構(gòu)化合物、潤滑劑、抗氧劑等為主要組成，采用特殊反應(yīng)工藝合成，在PVC樹脂產(chǎn)品中正在不斷廣泛應(yīng)用。鎂鋁鋅穩(wěn)定劑的優(yōu)點(diǎn)有很多，以下說明幾點(diǎn)。

3.1.1 鎂鋁鋅穩(wěn)定劑是一種高效、不含鉛、隔、鋇等重金屬的無毒穩(wěn)定劑。

3.1.2 具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和塑化性能性，生產(chǎn)膠布產(chǎn)品具優(yōu)異的耐候性。

3.1.3 具有優(yōu)良的初期著色性和色澤穩(wěn)定性，可提高制品的色澤鮮艷度，兼具優(yōu)異的電絕緣性。

3.1.4 環(huán)保鎂鋁鋅穩(wěn)定劑在PVC樹脂加工過程中揮發(fā)極少，幾乎不產(chǎn)生油煙，而有機(jī)錫穩(wěn)定劑加工時揮發(fā)多，氣味大，產(chǎn)生較多油煙，所以鎂鋁鋅穩(wěn)定劑對環(huán)境不會產(chǎn)生有害廢氣，有利于工人的身心健康和周邊環(huán)境的改善。

3.1.5 鎂鋁鋅環(huán)保穩(wěn)定劑CZX系列相容好，不容易出現(xiàn)輪面析出。

3.2 鎂鋁鋅穩(wěn)定劑是一種環(huán)保型粉體穩(wěn)定劑，但是在加工過程中還有以下一些缺點(diǎn)。鎂鋁鋅穩(wěn)定劑在PVC粉料混合混料處理不當(dāng)，容易會導(dǎo)致塑化不均勻，然后產(chǎn)生表面晶點(diǎn)。解決方案有：1.確保混合時低速達(dá)到一定的混料時間再轉(zhuǎn)高速和溫度再排料；2.生產(chǎn)過程中保證一定的塑化度，可適當(dāng)增加ACR的用量；3.生產(chǎn)物料120目以上過篩等。

4、結(jié)論

鎂鋁鋅復(fù)合穩(wěn)定劑在PVC壓延片材的生產(chǎn)中，通過與環(huán)氧大豆油搭配使用不僅可提高穩(wěn)定性，而且還可增加塑化效果；通過調(diào)整滑劑和加工助劑用量以及提高壓延前段各設(shè)備溫度可以改善混合料膠化度，在試驗(yàn)室模擬和現(xiàn)場試制中，加工過程均非常順利，得到的產(chǎn)品物性與有機(jī)錫配方產(chǎn)品相當(dāng)，滿足客戶品質(zhì)要求，用鎂鋁鋅復(fù)合穩(wěn)定劑取代有機(jī)錫類穩(wěn)定劑，可以制得透明和不透明的PVC片材，拓寬了PVC片材的使用范圍在醫(yī)藥、食品包裝、玩具、室內(nèi)裝飾等環(huán)保要求很高的領(lǐng)域也得到了更好的應(yīng)用。因?yàn)槭褂面V鋁鋅穩(wěn)定劑，公司周邊的環(huán)境也得到改善，空氣質(zhì)量的到提升，鎂鋁鋅替代有機(jī)錫是關(guān)系國計(jì)民生的一項(xiàng)大事，我們公司也因此減輕了大量的環(huán)保費(fèi)用支出。