硬聚氯乙烯结皮低发泡钢塑复合挤出异型材加工技术.docx

硬聚氯乙烯结皮低发泡钢塑复合挤出异型材加工技术吴德珍1 ,方 平1 ,刘宝山2(1 . 华通发技术开发公司 ,北京 100077 ;2 . 北京众和门窗有限公司 ,北京 100018) 关键词 PVC - U ;结皮发泡 ;复合挤出 ;加工 摘 要 介绍了硬质聚氯乙烯结皮低发泡钢塑复合挤出异型材的优异特点 ,阐述了其生产技术 、配方 、 加工工艺 、生产中常见问题及性能指标 。 中图分类号 TQ325 . 3 文献标识码 A 文章编号 1009 - 7937 (2002) 01 - 0030 - 03Processing technology of coextruded prof iled material sf rom lo w - f oa med skinn ing PVC - U steel - reinf orced pla sticsW U De - z hen 1 , FA N G Pi n g1 , L I U B ao - s ha n 2(1 . Huato ngf a Co . of Technological Develop ment ,Beijing 100077 , China ;2 . Beijing Zho nghe Doo r and Window Co . ,L t d. , Beijing 100018 , China)Key words :PV C - U ; skinning and foaming ;coext rusio n ;p rocessingAbstract : The excellent characteristics of coext ruded p rofiled materials made f ro m low - foamed skinning PV C - U steel - reinfo rced plastics are int ro duced. It s p ro ductio n technology , co mpo sitio n ,p rocessing p rocess ,co mmo n p ro blems existing in p ro ductio n and technical indexes arealso elabo rated.前 言塑料门 窗 型 材 一 般 是 以 聚 氯 乙 烯 为 主 要 原 料 ,加入一定比例的稳定剂 、润滑剂 、抗冲改性剂 、流动改性剂 、紫外线吸收剂 、着色剂和填料等多种 加工助剂 ,经混配 、挤出而成的 。塑料门窗型材是 继木 、钢 、铝合金之后发展起来的第 4 代新型门窗 材料 。应用塑料门窗 ,不仅可以节约能源 ,保护环 境 ,还可改善居住条件 ,提高建筑物功能 。此外 , 塑窗还具有易于着色 、造型美观 、防火防潮 、耐腐蚀 、寿命长和维护方便等优良性能 。硬质聚氯乙 烯 ( PV C - U) 塑料门窗虽然具有一些天然材料所 没有的独特性能 ,但也存在着强度 、耐热性和线膨 胀较差的缺陷 。尽管在 PV C - U 型材型腔中可 加入钢衬二次增强 ,也仍然难以做到真正的“塑钢门窗”。北京众和门窗有限公司研制开发的硬质聚氯乙烯结皮低发泡钢塑复合挤出型材 ( 以下简称为 “J F G 型材”) ,为日新月异的塑料门窗行业增添了 一个全新的产品 。J F G 型材采用国际国内首创的钢塑复合挤出 技术和 PV C - U 结皮低发泡工艺 ,将 PV C - U 结皮低发泡塑料层巧妙地包覆在精心轧制的异型钢 衬上 ,成为一种新型的“钢塑一体”的复合异型材 , 具有强度高 、成本低 、节能 、仿天然木纹 、易组装等 特点 。1生产流程和主要设备1 . 1生产流程J F G 型材生产工艺流程见图 1 。1 . 2主要设备J F G 型材主要生 产 设 备 与 一 般 PV C - U 塑 收稿日期 2001 - 09 - 16302002 年第 1 期No . 1 ,2001吴德珍等 :硬聚氯乙烯结皮低发泡钢塑复合挤出异型材加工技术加工与应用料门窗型材的主要生产设备相近 ,在关键技术部分采用了目前国内外最先进的技术 。2 . 1 . 3 热稳定剂 (活化剂)由于 PV C 树脂在受热时容易发生分解反应 , 在加工过程中必须要加入热稳定剂 。常用的热稳 定剂有铅盐类 、金属皂类 、有机锡类和新开发的稀 土复合稳定剂等 。在 PV C - U 结皮低发泡过程中 ,热稳定剂除了在加工过程中起到 PV C 树脂的 热稳定剂作用外 ,同时还兼作 AC 发泡剂的活化 剂 ,用来降低 AC 发泡剂的分解温度和调节发泡 速度 。2 . 1 . 4 润滑剂常用的润 滑 剂 品 种 和 用 量 与 一 般 PV C - U门窗型材应用的品种和用量相同 。主要应注意体 系内 、外润滑剂的平衡 。2 . 1 . 5 改性剂为了提高 PV C - U 混合料的熔体强度 ,改善 熔体 的 流 动 性 和 发 泡 成 型 特 性 , 必 须 添 加 少 量 ACR 或 CP E 作为加工改性剂与 PV C 进行共混 。2 . 1 . 6 填料 (成核剂)在 PV C - U 塑料型材中 ,填料的适量加入可 以大大降低制品的成本 ,改善熔体的流动性 ,增加 制品的力学性能 。对于 PV C - U 发泡制品来说 , 填料在发泡熔体中还可起到形成泡核的成核剂作 用 。2 . 2 配方设计J F G 型材配方的设计原则是 : 有利于物料塑 化 ,有利于熔体发泡 ,有利于钢塑复合挤出 。J F G 型材的生产配方见表 1 。图 1 J F G 型材生产工艺流程图1 . 2 . 1挤出机生产 J F G 型材的挤出机采用一步法 PV C 结 皮低发泡单螺杆挤出成套设备 。这种设备可以满 足两方面的工艺要求 : 一是可以直接用粉料挤出 PV C - U 结皮低发泡塑料 ;二是经过塑化后 ,在型 材挤出时可同时在型材表面形成仿天然木纹的纹 络 。1 . 2 . 2复合挤出机头 采用芯层发泡和型钢复合挤出机头模具设计和制造新技术加工制成 。1 . 2 . 3真空定型模 采用真空冷却定型结皮发泡塑料模具设计和制造新技术加工制成 。1 . 2 . 4薄壁钢板 32 辊精密轧机 采用精整镀锌钢板 ,经过剪切 ,由意大利引进的 32 辊精密轧制机轧制而成各种规格尺寸的异 型钢衬 。表 1J F G 型材的生产配方质量份数2原辅材料选用和配方设计组分配方 1配方 22 . 1原辅材料选用2 . 1 . 1PV C 树脂J F G 型材的加工 过 程 主 要 是 PV C -PVCAC 发泡剂改性剂稳定剂 ( 活化剂)填料 ( 成核剂)润滑剂着色剂1000 . 10 . 58106810适量适量1000 . 10 . 58105710适量适量U 结 皮低发泡过程 。因此 ,应当选用悬浮法疏松型 PV C树脂 ,以利于加工过程中的塑化 。同时 ,挤出发泡 工艺要求 PV C 树 脂 的 分 子 质 量 小 、熔 体 流 动 性好 ,一般要求采用 K 值在 58 65 之间的低粘度PV C 树脂 。2 . 1 . 2发泡剂J F G 型材表层是 PV C - U 结皮低发泡塑料 ,其发泡倍率在 5 倍以下 ,密度为 0 . 7 g/ cm3 左右 。 在生产中选用无毒 、无臭 、无污染 、不助燃 、发气量高的 AC 发泡剂 (偶氮二甲酰胺) 作为发泡剂 。3加工工艺3 . 1混料工艺在 J F G 型材工艺中 ,混料工序是一个主要环 节 。混料工艺包括两个方面 :一是加料顺序 ;二是混料温度 。混料工艺的优劣 ,也是影响产品质量 的一个重要因素 。应当注意 : 为 保 证 J F G 型 材 的 质 量 , 混 好 的 干混料应当在室温下密闭放置 16 h 以上再供型31聚 氯 乙 烯2002 年第 1 期加工与应用 Polyvi nyl Chlo ri de No . 1 ,2002 材挤出车间使用 。3 . 2 挤出工艺3 . 2 . 1 挤出控温为使物料在挤出机内塑化均匀 ,熔体致密 ,获 得良好的发泡体 ,挤出温度的控制十分重要 。具体挤出温度控制为 : 机筒 H1 区 ,140160 ; 机 筒 H2 区 ,160180 ;机筒 H3 区 ,165185 ; 机筒 H4 区 , 165 188 ; 法兰 H5 区 , 160 180;法兰 H6 区 , 160 180 ; 模具 H7 区 , 170 190 ;模具 H8 区 ,170190 。3 . 2 . 2 形成木纹J F G 型材采用本体着色直接挤出的方法形成 木纹 。3 . 2 . 3 钢塑复合挤出在 J F G 型 材 生 产 过 程 中 , 为 保 证 钢 衬 与PV C - U 结皮低发泡体的复合挤出质量 , 通常采 用两项措施 :一是将钢衬表面涂上专用粘合剂 ,以 保证在使用温度变化的情况下伸缩一致 ,真正做 到钢塑一体 ;二是将涂布好粘合剂的钢衬预热后 再进入共挤机头与 PV C - U 结皮发泡体复合 。3 . 2 . 4 冷却定型由于 PV C - U 结皮低发泡过程是放热反应 , 加上发泡体散热不易 , 在 J F G 型材生产时 , 强化 冷却定型对提高产品质量是十分有利的 。通常采 用干法和湿法相结合的方式进行冷却 。3 . 2 . 5 牵 引在 J F G 型材生产中 ,牵引速度与挤出速度同 步调整 。结构泡沫塑料 ,目前 ,J F G 型材发泡密度为0 . 70 . 8 g/ cm3 , 因 而 在 许 多 性 能 方 面 会 有 一 定 的 差 异 。另外 ,对 J F G 型材发泡层的性能检测也有很 大困难 。如从 J F G 型材上取样 ,由于钢衬和发泡 体之间通过专用粘合剂粘合得十分牢固 ,要取得合格的样条也十分困难 ; 如从 J F G 型材干混料模 塑制样 ,由于加入了发泡剂 ,打片和压制工艺不同 时样片的发泡倍率和密度也各不相同 ,样条的均 一性和可比性较差 ;最好的方法是对 J F G 型材整 体进行检测 ,但在制样和检测仪器上也会遇到一定困难 。通过我公司技术人员的共同努力 ,现已 较好地解决了上述问题 。下面将 J F G 型材的钢 衬性能和 PV C - U 结皮低发泡塑料的性能分别 列于表 2 、3 中 。表 2J F G 型材钢衬的性能项目指标拉伸屈服强度/ M Pa断裂伸长率/ %弯曲弹性模量/ GPa36030196206表 3 J F G 型材 PVC - U 结皮发泡塑料的性能项目指标密度/ ( kg/ m3)邵氏硬度 ( HD) 维卡软化温度/ 弯曲弹性模量/ M Pa 氧指数/ %煮沸试验 ( 100 ,1 h)简支梁冲击强度/ ( kJ / m2) 加热后状态 ( 120 ) 加热后尺寸变化率/ %低温落锤冲击 ( - 20 ,4 h) 破裂个数 高低温反复尺寸变化率/ %1 000 h 老化后简支梁冲击强度/ ( kJ / m2)1 000 h 老化后颜色白度保留率/ %70055751 00038不剥离15无气泡 、裂痕 、麻点2 . 510 . 21060生产中常见问题及解决方法J F G 型材生产过程中 ,要同时解决物料塑化 、 结皮发泡 、形成木纹和钢塑复合挤出 4 个方面的 技术问题 。解决相应的矛盾 ,在技术上有一定的难度 ,此外由于设备和模具都是新开发的加工技 术 ,难免存在一些问题和缺陷 ,使技术上更增加了 难度 。所以 , 在 J F G 型材生产过 程 中 , 应 当 认 真 调查研究 ,采取排除法逐个分析问题 ,实事求是地 认真加以解决 。46结 语J F G 型材是将 PV