Thesis

鎂鋁鋅環保穩定劑在壓延工藝中的應用

                          徐  軍^①   張  焱^②

         （①廣東森德利環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，在片材行業中，U-PVC材料因制造成本低、力學性能優良、具有良好加工性能，耐腐蝕，絕緣等良好特點，長久以來U-PVC片材一直在建筑裝修業、藥品包裝、食品包裝業中得到廣泛使用。

PVC材料的穩定性是影響PVC產品質量的一個關鍵因素，因此通常會在PVC的加工制備過程中添加PVC穩定劑使其穩定性能得到提高，從而獲得高質量、高性能的PVC產品。PVC穩定劑主要有鉛鹽類、有機錫類、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，已逐漸退出穩定劑市場；有機錫類穩定劑其效果尚可，且可用于透明制品，但價格較高^[2]，生產過程對環境影響大；普通金屬皂類則熱穩定性不佳^[3]；稀土類是一類較為新型的穩定劑，但受到稀土資源短缺的影響，其價格在不斷上漲。隨著人們環保意識的增強，環保性能高的、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，穩定劑的穩定性要求特別高，在提高穩定性的同時要調整好內外潤滑平衡，保證體系相容性好，保證加工過程中包輥良好，延長連續生產時間。U-PVC壓延片材所用的穩定劑以有機錫為主，但是錫也是重金屬，而且有機錫氣味問題一直是行業內的詬病，目前，以沃爾瑪為首，全球的超市包括我們中國，已經禁止含有機錫的PVC制品進入超市。近年來，迅速發展起來的鈣鋅熱穩定劑因其無毒、氣味少而被公認為環保熱穩定劑。廣東森德利環保新材料科技有限公司開發的以鎂鋁鋅等輕金屬元素為主要材料形成的熱穩定劑，無毒，無味，符合RoHS，REACH，PAHs，不含17P，通過1年多的努力，鎂鋁鋅環保穩定劑從少量代替有機錫到目前能全量代替有機錫，產品的透明度與有機錫相當。

1、壓延工藝綜述

1.1 壓延工藝流程

1.2 操作要點

    （1）熱攪拌

按產品配方計量各種原料，按配方順序依次投入熱攪拌機，控制溫度、轉速，使物料混合均勻。當物料溫度達到標準后，自動放料至冷攪拌機中。

（2）冷攪拌

將熱攪拌結束所得的混合物轉移至冷攪拌機中，控制攪拌速度，使物料迅速冷卻并進一步混勻。

（3）擠出

經冷攪拌混勻的物料進入螺桿押出機，控制螺桿溫度和轉速，使物料被加熱剪切塑化后押出。

（4）煉塑

混合料從押出機押出后立即進入扎輪機，控制開煉溫度、扎輪機轉速和輥距，對混合料進行進一步塑化。

（5）壓延

將上述經塑化后的混合料投入延壓機，將混合料壓成初步定型規定厚度的薄片。薄片厚度可根據調整輥筒間隙和輥速拉伸進行引取和壓花調整。

（6）冷卻

將上步壓延得到的薄片持續進入冷卻機組進行冷卻再定型，然后壓平整。

（7）收卷

將已冷卻定塑的薄片進入卷取機組進行收卷，得到半成品。

（8）分裁

將已經卷好的半成品轉入裁檢機，分裁成規定的寬度和支數重量的成品。

1.3 鎂鋁鋅環保穩定劑粉料的相容性 

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

2 有機錫穩定劑與鎂鋁鋅穩定劑的應用差異

2.1 配方差別

   表1  PVC產品中有機錫穩定劑與鎂鋁鋅穩定劑配方差異

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

2.2 工藝差別

表2  PVC產品中有機錫穩定劑與鎂鋁鋅穩定劑生產工藝參數對比表

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

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

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

3    鎂鋁鋅穩定劑產品的優缺點

3.1、鎂鋁鋅穩定劑是一種由鎂、鋁、鋅的籠式結構化合物、潤滑劑、抗氧劑等為主要組成，采用特殊反應工藝合成，在PVC樹脂產品中正在不斷廣泛應用。鎂鋁鋅穩定劑的優點有很多，以下說明幾點。

3.1.1 鎂鋁鋅穩定劑是一種高效、不含鉛、隔、鋇等重金屬的無毒穩定劑。

3.1.2 具有優良的熱穩定性和塑化性能性，生產膠布產品具優異的耐候性。

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

3.1.4 環保鎂鋁鋅穩定劑在PVC樹脂加工過程中揮發極少，幾乎不產生油煙，而有機錫穩定劑加工時揮發多，氣味大，產生較多油煙，所以鎂鋁鋅穩定劑對環境不會產生有害廢氣，有利于工人的身心健康和周邊環境的改善。

3.1.5 鎂鋁鋅環保穩定劑CZX系列相容好，不容易出現輪面析出。

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

4、結論

鎂鋁鋅復合穩定劑在PVC壓延片材的生產中，通過與環氧大豆油搭配使用不僅可提高穩定性，而且還可增加塑化效果；通過調整滑劑和加工助劑用量以及提高壓延前段各設備溫度可以改善混合料膠化度，在試驗室模擬和現場試制中，加工過程均非常順利，得到的產品物性與有機錫配方產品相當，滿足客戶品質要求，用鎂鋁鋅復合穩定劑取代有機錫類穩定劑，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藥、食品包裝、玩具、室內裝飾等環保要求很高的領域也得到了更好的應用。因為使用鎂鋁鋅穩定劑，公司周邊的環境也得到改善，空氣質量的到提升，鎂鋁鋅替代有機錫是關系國計民生的一項大事，我們公司也因此減輕了大量的環保費用支出。