PVC建筑模板的生产技术与应用

王英，黄东

(新疆天业股份有限公司塑料制品总厂，新疆 石河子 832000)

目前，我国建筑业每年消耗优质木材约1.66亿m3，约占全国木材总消费量的1/3，木材进口依存度已超过50%。国家《林业“十三五”发展规划》明确提出2017年全面停止天然林的商业性采伐，势必会对木材的使用产生一定的影响，进一步加剧木材资源供需矛盾。而我国塑料资源丰富，尤其是当前PVC产能相对过剩，在国家倡导绿色建材应用的背景下，推进“以塑代木”工作正当其时。建筑业作为木材消耗大户，大力推广使用塑料模板既可以减少优质木材资源的消耗，又有利于发挥我国塑料产业的技术优势，化解PVC产能过剩的问题[1-5]。

“中国制造2025”把绿色发展摆在了突出的位置，《“十三五”工业绿色发展规划》《促进绿色建材生产和利用行动方案》等文件将加快实施建材绿色改造升级、推进资源高效循环利用作为重点工作，对推进塑料模板的生产应用将产生积极的促进作用。“以塑代木”是绿色环保的必然途径，在产品设计开发阶段应综合考虑原材料选用、制造、销售、使用、回收等各个环节，以实现资源科学利用和环境保护的目标。因此，开发PVC建筑模板对保护森林资源意义重大[6-8]。

1 PVC建筑模板的性能特点

PVC建筑模板是以PVC树脂为原料，加入添加剂经挤出成型得到的塑料制品，相关的国家标准为GB/T 29500—2013《建筑模板用木塑复合板》。用PVC建筑模板替代传统的木胶板、竹胶板、钢模板具有如下优点。

(1)综合利用率高,使用成本低。PVC建筑模板使用寿命长，周转使用次数可达20次以上，使用报废后可二次回收再利用，即降低了成本，又能保护环境。

(2)工程质量佳，脱模性能佳，无须二次抹灰。PVC建筑模板表面平整光滑，与混凝土接触面无须涂刷脱模剂。混凝土凝固后，模板会与浇筑的混凝土自动脱离，脱模快速、容易，效果极佳，减少了清洁、保养费用，方便拆除，破损较少，降低了工人的劳动强度。 拆模后混凝土表面干净、平整，平整度误差可控制在4 mm以内。由于混凝土墙面无须二次抹灰，节省了抹灰的人工费用(12元/m2)，并节省了抹灰的砂灰料(砂90元/m3，水泥300元/t)，也缩短了工期。在房屋的精装修过程中，墙面裂缝是很大的弊病，而墙面裂缝多是抹灰层出现裂缝，由于采用PVC建筑模板成型的混凝土墙面不需要抹灰，也就不存在墙面裂缝问题，提高了工程质量。

(3)防水、防火。PVC建筑模板耐水性好，在水中长期浸泡也不分层、不起泡、不开裂，尺寸稳定性好。由于PVC建筑模板不吸收水分，可以保存与混凝土接触面的水分，抑制混凝土表面出现裂缝，有利于混凝土早期的养护，且在成型的混凝土表面呈现浆料饱满、平整光洁等良好的观感。此外，由于PVC建筑模板不吸收水分，就不存在木质模板在干湿交替的情况下出现的翘曲、鼓胀等问题，在模板支设时能更好地与龙骨接触，保证混凝土的成型质量。PVC建筑模板能有效阻燃，防火等级达到B1级，遇火自熄，不产生有毒气体，安全系数高，施工现场没有火灾隐患。

(4)PVC建筑模板与其他模板的性能比较如表1所示。

表1 PVC建筑模板与其他模板的性能比较Table 1 Comparison of performance between PVC concrete-forms and other concrete-forms

2 PVC建筑模板生产技术和工艺

2.1 生产设备配置

生产PVC建筑模板的基本设备配置如表2所示。

表2 生产PVC建筑模板的基本设备配置Table 2 Basic equipment for producing PVC concrete-forms

2.2 生产原理及工艺流程

PVC建筑模板是以PVC-SG5或SG7型树脂为主料，添加热稳定剂、冲击改性剂、加工改性剂、发泡剂、发泡调节剂、润滑剂、填料等辅料，经过挤出、冷却定型加工而成的低发泡PVC制品。

生产工艺流程为：PVC、辅料→高速混合→低混冷却→双螺杆挤出→冷却定型→牵引→切割→检验→包装→成品入库。

2.3 基本配方

常见的PVC建筑模板基本配方见表3。

表3 PVC建筑模板基本配方Table 3 Basic formula of PVC concrete-form

2.4 主要工艺控制点

2.4.1 混料

在PVC制品的加工成型过程中，在配方、加工工艺确定以后，混料质量对制品性能的影响就显得非常重要。混料是很重要的一步工序，好的干混料能够弥补性能较差的挤出设备带来的不良影响，而即使是最好的挤出设备也不能弥补不良干混料带来的不利影响。混料的主要目的是使物料预塑化，使助剂能充分被PVC粉料均匀吸收，同时排出低分子挥发物。混料分为高速热混和低速冷混两部分，高速热混不是简单的物理混合，是依靠剪切作用的混合操作，是使组分聚集尺寸减小和均化的操作。

混料工序需要着重注意以下4点。

(1)高速热混的放料必须及时，放料温度必须准确，不能超过工艺指标的要求。高速热混温度一般控制在120～125 ℃，高速热混时间一般控制在7～10 min，若高速热混10 min后仍达不到110 ℃，则表明高速搅拌锅的桨叶磨损严重，需要更换。

(2)低速冷混时间最好控制在5～10 min，放料温度一般控制在45 ℃以下。放料温度过高时，物料会结块，影响干混料质量。

(3)如果高速搅拌锅是连续混料，即使是优质的桨叶也应该每半年就进行更换，以避免磨损的桨叶改变物料的流动行为，影响干混料质量。

(4)混合好的PVC干混料宜熟化24 h后再使用。

2.4.2 挤出温度

挤出温度包括机筒温度、机头温度、口模温度等。每台挤出机的温度设置都是不同的，应以挤出物料的实际情况而定，而不是机械地照搬。挤出温度制定得合理与否，会直接影响产品质量。如机筒温度过低，物料会塑化不良，产品无法成型，而且会导致机头压力过大，设备将超负荷运转；机筒温度过高会引起物料的发泡分解，降低熔体强度，口模处严重粘料，造成模具糊料，产品稳定性差。因此，制定出合理的挤出温度，是保证正常生产的前提。

(1)机筒温度的设定。

在PVC建筑模板的生产配方确定后，机筒温度就对熔体温度有着重要影响。熔体温度对气泡结构、制品密度、制品质量影响较大。熔体温度过低时，则熔体黏度高、塑化困难、发泡不完全；熔体温度过高时，则熔体黏度低，发泡提前，容易产生并泡或大泡，制品密度小，性能下降。如果机筒温度设置合理，则在观察口处的物料应呈豆渣状。如果观察口处的物料含有粉料，则表明机筒温度设定偏低，应提高温度；如果观察口处的物料呈带状，则表明机筒温度设定过高，应降低温度。机筒的实际温度和设定温度的偏差应控制在±2 ℃。如果机筒4区的温度过高则会产生糊料，影响正常生产，而机筒4区的温度比较难控制，仅靠风机来降温不能满足工艺要求，需要定制4区带强制水冷却功能的特殊钢筒螺杆。

(2)机头温度的设定。

机头温度直接影响发泡程度和质量，一般略高于偶氮二甲酰胺的发泡点温度。两侧侧板的温度相对较高，以补充热量损失，便于物料流动。

(3)口模温度。

通过调节口模温度可调节发泡程度和结皮质量，对制品性能影响较大。

以80锥形双螺杆挤出机为例，根据生产经验，给出了PVC建筑模板的挤出温度设定(仅供参考)，见表4。但挤出温度的设定不是一成不变的，应根据原材料厂家、批次、配方、模具、挤出机、季节等影响因素进行调节。

表4 PVC建筑模板的挤出温度设定Table 4 Temperature setting for extruding PVC concrete-form

2.4.3 其他工艺参数

同样以80锥形双螺杆挤出机为例，根据生产经验，其他工艺参数的设定如下：主机转速18～20 r/min，主机电流105～115 A，熔体压力14～18 MPa。

2.5 PVC建筑模板生产过程中的常见问题及处理方法

在PVC建筑模板的生产过程中，影响产品质量的各个因素都是相互制约和关联的，单独调整某个因素不一定能达到预期效果，应该综合考虑，有针对性地对多个因素进行综合调整，一般按照设备、材料、工艺参数、配方这个顺序进行排查。下面列举一些PVC建筑模板生产过程中常见的问题及解决方法，见表5。

表5 PVC建筑模板生产加工中常见的问题及解决方法Table 5 Common problems in production and processing of PVC concrete-forms and solutions

3 PVC建筑模板的性能指标

PVC建筑模板的性能应满足GB/T 29500—2013中的要求，外观质量及主要性能指标见表6。

表6 PVC建筑模板的外观质量及主要性能指标 Table 6 Appearance of PVC concrete-form and its property indexes

但是，在PVC建筑模板的实际应用中，要保证工程质量并保证能重复使用20次以上，部分指标要严于GB/T 29500—2013，具体如下。

(1)外观：除GB/T 29500—2013中的要求外，还要求断面无明显缺陷，长度、宽度和对角线长度的偏差≤1 mm，厚度偏差≤0.1 mm。由于尺寸偏差过大会影响PVC建筑模板的大面积拼接质量，产生过大的拼缝，会使水泥浆侵入，影响拆模和建筑物表面的平整性，因此PVC建筑模板的长度、宽度、厚度、对角线的尺寸偏差必须更严格。

(2)密度：0.65～0.70 g/cm3。

(3)表面硬度：邵氏D硬度，75～85。

(4)静曲强度：≥24 MPa。

(5)弯曲弹性模量：≥1 800 MPa。

(6)简支梁冲击强度：≥20 kJ/m2。

(7)抗冻融性能：静曲强度保留率≥85%。

(8)高温试验性能：静曲强度保留率≥85%。

(9)握钉力：≥1 500 N。

4 PVC建筑模板施工时的注意事项

(1)在卸车吊装时须使用专业呢绒吊装带，以免造成破损。

(2)龙骨木方一定要平整，木方与钢管的间距不应大于240 mm。

(3)加固铁钉应距离板边10 mm以上，以防板边破损、胀裂。

(4)穿墙螺栓应穿在专用条板上，可有效预防PVC建筑模板损坏。

(5)拆模时须轻拿、轻放、轻撬，不得用大锤硬砸或用撬杠硬撬。

(6)拆模时切忌让PVC建筑模板边角对着地面垂直下落，以防边角破裂。

(7)PVC建筑模板的热膨胀系数稍大，早晨和晚上铺设时须预留1 mm左右伸缩缝，以防墙柱垂直度和水平度超标。

(8)长时间电焊施工时，可在PVC建筑模板表面喷洒少量的水或用物体隔离，以防焊渣灼伤表面。

(9)施工缝处可用铲刀、小扫帚等进行清理，也可用软毛磨光机打磨，以便重复使用。

5 结语

PVC建筑模板具有工程质量佳、周转次数多、易脱膜、防水、防火等优势，可以替代现用的木胶板、竹胶板和钢模板，是以塑代木、以塑代钢的绿色环保产品，也是建筑施工首选的绿色环保建材产品。PVC建筑模板正处在成长期，仍需要在加工及应用的各个环节不断提高和改进。

[参考文献]

[1] 业界推进“以塑代木”工作 助力塑料模板应用[J].橡塑技术与装备，2016(14)：56.

[2] 以塑代木大热复合材料建材年复合增长率可达12.6%[J].橡塑机械时代，2016(4)：33-34.

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[4] “以塑代木”已成为建筑模板使用的新趋势[J].塑料科技，2013(11)：68.

[5] 复合塑料板成塑料模板重要研究方向[J].橡塑机械时代，2015(11)：28.

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[7] 李明东，刘星伟，赵玉亮.建筑复合塑料模板的国内外研究现状[J].科技创新与应用，2012(24)：230.

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