CN102850690B - 一种装饰天花用软膜及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种装饰天花用软膜及其制造方法，其特征在于包括聚氯乙烯100重量份。非邻苯二甲酸酯增塑剂20-60重量份，液体钡锌稳定剂0.4-4.5重量份，粉体钡锌稳定剂0.5-3.0重量份，复配阻燃剂4-20重量份，可反应有机硅 1-10重量份，复配阻燃剂由三氧化二锑、磷酸酯、三聚氰胺构成，其中三氧化二锑占 10-40 wt %，磷酸酯占20-60 wt %，三聚氰胺占20-40 wt%，制造方法依次包括计量、高速搅拌、密炼机制备初步熔体、1#开炼机塑炼、2#开炼机精炼、过滤、压延成型、引取、冷却、收卷，在压延成型工序中拉伸比在1.0-1.5间。本发明与已有技术相比，具有能满足室内装饰所需要的包括阻燃在内的各种性能要求的且成本低的优点。

Description

一种装饰天花用软膜及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种塑料膜。

背景技术

软膜天花（装饰天花用软膜）又称为柔性天花，拉展天花，拉膜天花与拉蓬天花等，二十世纪后期，经法国人费兰德.斯科尔先生研究完善并成功推广到欧洲及美洲国家的天花市场，柔性天花已日趋成为吊顶材料的首选材料，是取代了传统吊顶天花和墙面的新型材料，这种革命性的柔性材料能配合设计师超前的艺术构思造成多种平面和立体形状的设计效果，而且有超过一百种颜色的选择。柔性天花突破了传统固体天花的形状固定缺陷和小块拼装缺陷，可大块使用，造成多种平面和立体形状，使装饰设计具有完美的整体效果和无限的创造力，完全可以适应当代多层次、高品味的审美要求。

由于柔性天花是一种装饰材料，多用于室内的装饰，因此它必须符合多个严格的要求，如：阻燃要求、外观要求、性能要求和无毒要求等，国内厂家生产的产品难以同时满足各种要求。尤其是阻燃性能指标，作为室内装饰材料的柔性天花阻燃性能必需采用国家建筑材料的燃烧标准，然而国内生产厂家生产的柔性天花只是外观上达到要求，而在性能上，特别是阻燃指标上达不到客户要求的燃烧标准，即使有个别厂家能达到客户要求的燃烧标准，但成本很高，因此要在没有大幅提高成本的前提下达到建筑材料燃烧标准B级或以上是目前国内柔性天花生产需要突破的技术瓶颈。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种能满足室内装饰所需要的包括阻燃在内的各种性能要求的且成本低的装饰天花用软膜及其制造方法。

本发明的装饰天花用软膜是这样实现的，包括

聚氯乙烯（PVC）              100

非邻苯二甲酸酯增塑剂          20-60

液体钡锌稳定剂               0.4-4.5

粉体钡锌稳定剂               0.5-3.0

复配阻燃剂                   4-20

可反应有机硅                 1.0-10

，复配阻燃剂由三氧化二锑、磷酸酯、三聚氰胺构成，其中三氧化二锑占10-40wt%，磷酸酯占20-60wt %，三聚氰胺占20-40wt %。

相对于传统的配方：

① 本项目的配方改用非邻苯二甲酸酯类增塑剂，符合欧盟REACH指令，是环保的产品。

②针对粉体钡锌稳定剂自身润滑性较强的特点，引入液体钡锌与之并用，两者有明显的协同效应，可以减少剪切传递差，塑化不均匀的产生。

③ 阻燃剂是通过若干机理发挥其阻燃作用，如吸热作用、覆盖作用、抑制链反应、不燃气体的窒息作用等。配方中添加单一种阻燃剂能够满足普通阻燃PVC产品的阻燃要求，而柔性天花装饰材料必需符合国家建筑材料的阻燃标准B级或以上。

本项目采用三氧化二锑、磷酸酯、三聚氰胺三元协同复配作为阻燃体系，三种材料的作用机理和优缺点如下：

三氧化二锑(Sb₂O₃)属于添加型阻燃剂，通过物理混合分散到PVC制品当中，阻燃效果比较好。其颗粒大小和形态对PVC性能和阻燃效果影响较大，粒度小，达到同样阻燃效果的三氧化二锑用量也越小。三氧化二锑本身没有阻燃作用，在与卤素并用时才体现其作用，其阻燃机理归结为隔断热传导和热辐射、壁面效应、与卤系树脂组合的协同效应及促进不燃性化合物生成等四种原因。在高温状态下，三氧化二锑被气化，PVC降解释放出HCl，与气化的Sb₂O₃反应生成SbOCl，然后SbOCl进行热分解，在吸取大量热的同时生成SbCl₃。SbCl₃为高沸点液体，覆盖在表面，可起隔绝作用。SbCl₃在火焰温度下，分解出Cl.游离基，与火焰中的活性.H、.OH等结合，起到抑制火焰的作用。同时，SbOCl、SbCl ₃蒸汽比重大，附于物料表面，起到隔绝空气的作用，并在火焰上空凝结成液滴或者固体微粒，能量在固体表面被消耗，使燃烧速度减慢或停止。

然而建筑材料的阻燃标准B级相对较高，如果配方中只添加三氧化二锑做阻燃剂来达到建筑材料的阻燃标准B级，那么添加量需要达到15份。但是由于三氧化二锑实色度较高,价格也高，大量添加不仅导致产品的成本大幅提高2000元/吨以上，而且会导致产品透光率严重下降。而根据客户要求，柔性天花装饰材料必须有合适的透光率，一方面柔性天花需要具有一定实色度，对光源充分均匀扩散，达到柔和的面光源效果，不能出现可见的线状或点状光源；但另一方面必须要有足够的光线透过柔性天花装饰材料，以达到照明或展示的效果。因此大量添加三氧化二锑所导致的透光率严重下降无法符合产品要求。

由于磷酸酯类阻燃剂是传统的阻燃剂，阻燃效果尚可，而且磷酸酯能兼备增塑剂的作用，加入磷酸酯能对应减少增塑剂的用量。磷酸酯系阻燃剂具有阻燃效果持久，与聚合物基材相容性好，耐水、耐候、耐热以及耐迁移等特点，磷酸酯属于有机磷系阻燃剂，在燃烧过程中产生了磷酸酐或磷酸，促使可燃物脱水炭化，形成了一层炭化层，阻止其内部的热分解产生物进入气相参与燃烧过程。磷酸酐在热解时还形成了类似玻璃状的熔融物覆盖在可燃物表面，也起到阻燃作用。实验结果显示，单用磷酸酯作为阻燃剂达到30份时，柔性天花产品阻燃性能较好，可是由于磷酸酯为液体，与PVC的相容性并不理想，在30份这种高量使用情况下，出现严重渗出现象。

三聚氰胺属于氮系阻燃剂，分子中含有6个氮原子，遇高温分解放出氮气，这个是惰性气体，能够稀释空气中氧的浓度，另一方面，由于氮气的存在，能协助产品在燃烧时产生泡沫状炭层，而且比较致密，这能隔绝燃烧物与氧气接触，起到阻燃作用。同时实验结果显示，阻燃剂中随着三聚氰胺比例增大，燃烧时熔体滴落现象明显缓解，能使我司柔性天花装饰材料燃烧时燃烧滴落物附加等级达到d0级，600秒内没滴落。但三聚氰胺阻燃效果不理想，在PVC体系中单用三聚氰胺需达到80份以上的高添加量，严重降低了产品的机械强度和透光率。

因此，我们尝试采用三聚氰胺与磷酸酯、三氧化二锑三者复配使用。它们之间协同作用如下：

氮磷协同效应：三聚氰胺在燃烧过程中分解出惰性气体，提供了惰性气源；磷酸酯在燃烧过程中促进PVC体系脱水产生炭化层，提供了炭源；形成膨胀型阻燃体系，另外，磷的存在可以促进三聚氰胺的分解，使得分解出的惰性气体量更大，致使泡沫状炭层更致密，隔绝可燃气体的扩散的效果更好。因此磷酸酯和三聚氰胺并用是通过利用不同的作用机理，互相补充，产生协同作用，阻燃效果得到提高。

锑卤协同效应：在高温状态下，三氧化二锑被气化，PVC降解释放出HCl，与气化的Sb₂O₃反应生成SbOCl，然后SbOCl进行热分解，在吸取大量热的同时生成SbCl₃。SbCl₃为高沸点液体，覆盖在表面，可起隔绝作用。SbCl₃在火焰温度下，分解出Cl.游离基，与火焰中的活性.H、.OH等结合，起到抑制火焰的作用。同时，SbOCl、SbCl ₃蒸汽比重大，附于物料表面，起到隔绝空气的作用，并在火焰上空凝结成液滴或者固体微粒，能量在固体表面被消耗，使燃烧速度减慢或停止。

本项目采用三元协同复配体系，以吸取热量、抑制俘获自由基、形成致密泡沫碳化隔离层、SbCl ₃液体隔离层、惰性气体如氮气、SbOCl、SbCl ₃蒸汽等的气态隔离层等机理起作用，从燃烧各环节加以抑制阻断，达到一个高效、低添加量、透光率适当、价格较低廉的效果。

这样，采用磷酸酯、三聚氰胺和三氧化二锑复配作为阻燃剂，不仅克服单用三氧化二锑等的缺点，而且复配阻燃剂的添加量比只添加单一阻燃剂时大大减少，本项目阻燃剂添加量只需添加12份。另外，由于磷酸酯兼备增塑作用，添加磷酸酯后能减少增塑剂的用量，进一步降低了产品的成本，使用复配阻燃剂的产品成本只需增加700元/吨。

④由于生产工艺上要求柔性天花装饰材料的拉伸比＜1.5，膜片受到的牵引力较少，若熔体的润滑性和流动性不够好，会导致刚成型的膜片出现包辊，不能顺利脱离辊面。添加常用的润滑剂，要使熔体润滑性符合工艺要求，添加量相对较大，但是，常规润滑剂加入量较大时润滑效果极不稳定，极易出现小分子润滑剂大量析出而出现润滑过度，甚至会导致熔体脱辊，生产无法进行。我们采用可反应有机硅作为润滑剂，它能很好的提高熔体的流动性和表面润滑性。由于可反应有机硅经过改性，有机硅链段端基具有官能团，加工时端基官能团可参与聚合反应，成为聚合物的一部分，使得有机硅只有中间部分的分子链迁移到表面以起到润滑作用，这样润滑剂不会有持续表面迁移，不会对加工造成不利影响，也不会导致产品出现喷霜现象。

本发明的上述装饰天花用软膜的制造方法是这样实现的，依次包括计量、高速搅拌、密炼机制备初步熔体 、1#开炼机塑炼、2#开炼机精炼、 过滤、压延成型、引取 、冷却 、收卷，其特别之处在于在压延成型工序中拉伸比在0.8—1.5间。

采用传统的压延法压延成型，产品普遍存在比较严重的料柱痕，料柱痕的出现严重影响产品的外观，而柔性天花（装饰天花用软膜）作为装饰材料，对外观要求高。我们需要通过改进工艺来减少产品上的料柱痕。我们在工艺上采用控制柔性天花装饰材料的拉伸比＜1.5的方法，能使柔性天花装饰材料表面的料柱痕大大减少。

① 由于PVC的Tg点为78℃，开始分解温度点为80℃，成型加工范围极窄，通常需要加入大量的增塑剂以降低压延加工温度。增塑剂是在高速搅拌工序中与PVC混合，混合物的均匀、干爽程度对产品的质量有非常大的影响。普遍情况下，高速搅拌时间长能使润滑剂、改性剂、填料等分散效果更好，物料混合更均匀。高速搅拌的时间越长，物料的温度越高，然而实际生产中要求在高速搅拌工序中物料温度不能过高，温度过高会使PVC树脂提前塑化，物料结团，导致混合物料不能下卸到密炼机，生产无法继续。那只能缩短搅拌时间以防止混合物料温度过高。因此，我们必需确定最佳的搅拌时间，270—330s左右在物料温度不过高、不提前塑化的前提尽可能让各助剂在体系中分散更均匀。

我们通过设备改造，在高速搅拌工序、密炼机制备初步熔体工序中的高速搅拌机和密炼机的夹套中分别通入冷却水冷却。在高速搅拌机夹套通入冷却水，可延长搅拌时间，保证了物料混合均匀，而且混合物料不会产生局部过热，有利于选择并确定最佳的搅拌时间；同样的，密炼机的夹套内通入冷却水，生产出来的初步熔体的均一性有了提高，大大减少了局部过热的情况。混合物料没有局部过热，体系温度也不会过高，这保证了在高速搅拌工序中，作为润滑剂的可反应有机硅不会在没有分散均匀的情况下提前反应。

② 料柱痕是产品在生产过程中，由于料柱熔体不均匀导致的材料表面光泽度不一致，或者透光观察时材料透光率不一致的缺陷，它的出现严重影响产品的外观。料柱痕是压延生产方法中普遍存在的问题，在生产过程中，由于在压延辊轮间有一定量塑料熔体存在，而且辊轮间存在的塑料熔体越靠近辊轮外侧存在量越少，导致跟随辊轮旋转的料柱熔体出现转速不一致，靠近辊轮外侧的料柱熔体与中间的料柱熔体出现不等速旋转，最终导致成型产品表面出现明显料柱痕。我们采用控制柔性天花装饰材料的拉伸比＜1.5的工艺，就是压延生产时压延辊轮与引取轮的线速度比＜1.5。一般情况下，压延产品的拉伸比是2.5-4，拉伸比比较大的时候，料柱熔体的不等速旋转情况越明显，产品的料柱痕也越明显。我们控制柔性天花装饰材料的拉伸比＜1.5，这使得通过压延间隙出来的膜片所受的压延平均化作用得到最大化和减少料柱熔体不等速旋转的影响，产品表面料柱痕也大大减少。

由于柔性天花装饰材料生产时拉伸比由普通产品生产时的2.5-4降到1.5以下，这使得生产效率下降。我们采用提高压延主机的速度，使得生产效率下降程度不大。

本发明与已有技术相比，所制造的产品具有能满足室内装饰所需要的包括阻燃在内的各种性能要求的且成本低的优点。

具体实施方式：

现结合实施例对本发明做进一步详细描述：

本发明的装饰天花用软膜是这样实现的，包括

聚氯乙烯（PVC）              

非邻苯二甲酸酯增塑剂           

液体钡锌稳定剂                

粉体钡锌稳定剂                

复配阻燃剂                    

可反应有机硅                  

颜料

，聚氯乙烯（PVC）的聚合度在800—1700，复配阻燃剂由三氧化二锑、磷酸酯、三聚氰胺构成。上述各种组分的用量如下表所示：（单位为重量用量）

本发明的上述装饰天花用软膜的制造方法是这样实现的，依次包括计量、高速搅拌、密炼机制备初步熔体、1#开炼机塑炼、2#开炼机精炼、过滤、压延成型、引取 、冷却、收卷，其特别之处在于在压延成型工序中拉伸比在1.0-1.5间。

与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较

（1）       物理性能指标比较

 

（2）       阻燃性能指标与等级

Claims (5)

1.一种装饰天花用软膜的制造方法，依次包括计量、高速搅拌、密炼机制备初步熔体、1#开炼机塑炼、2#开炼机精炼、过滤、压延成型、引取、冷却、收卷

，其特征在于在压延成型工序中拉伸比在1.0-1.5间，装饰天花用软膜的成分包括

聚氯乙烯                    100重量份

非邻苯二甲酸酯增塑剂        20-60重量份

液体钡锌稳定剂            0.4-4.5重量份

粉体钡锌稳定剂            0.5-3.0重量份

复配阻燃剂                 4-20重量份

可反应有机硅               1-10重量份

，复配阻燃剂由三氧化二锑、磷酸酯、三聚氰胺构成，其中三氧化二锑占 10-40 wt %，磷酸酯占20-60 wt %，三聚氰胺占20-40  wt%。

2.根据权利要求1所述的装饰天花用软膜的制造方法，其特征在于聚氯乙烯（PVC）的聚合度在800—1700。

3.根据权利要求1或2所述的装饰天花用软膜的制造方法，其特征在于在高速搅拌中的搅拌时间为270—330s。

4.根据权利要求1或2所述的装饰天花用软膜的制造方法，其特征在于在高速搅拌工序、密炼机制备初步熔体工序中的高速搅拌机和密炼机的夹套中分别通入冷却水冷却。

5.根据权利要求3所述的装饰天花用软膜的制造方法，其特征在于在高速搅拌工序、密炼机制备初步熔体工序中的高速搅拌机和密炼机的夹套中分别通入冷却水冷却。