彩色塑料异型材加工技术

专家姓名：王 耀　　类别：技术交流

随着门窗产品的推广和普及，人们对成窗质量和型材挤出技术提出了更多、更高的要求，在近二、三年的时间，许多型材厂家打破常规。逐渐在原本柔和、亲切的塑料本色型材基础上，对彩色型材的生产技术作了尝试，并逐步趋上成熟，塑料门窗的个性化和色彩化的发展也正在适应不同建筑环境和不同的消费群体。
目前，彩色型材的生产和挤出工艺的类型也较多，本文就共挤、覆膜、喷涂，木纹、通体彩色、黑色以及铝塑覆合、塑木复合型材的加工技术要领作简单论述。
一、共挤型材
共挤型材又分有机共挤技术和无机共挤技术，作为彩色共挤型材来讲属于有机共挤，其中又包括同材质前共挤、和不同材质前共挤。
1．同材质共挤即PVC与PVC共挤。此种挤出技术就是在型材的大面挤上一层同种材料的厚度为0.4-0.6㎜的彩色表层，（多为木纹色），从而起到装饰作用，此种方法除在口模制作上增开共挤流道外，其他工艺方法与常规PVC本色料挤出没有什么区别，因是相同材质共挤，其亲和能力较强，而且便于操作和生产，其缺陷是要增加共挤设备，增加成本。而且共挤型材一般共挤面在户外应用，所以其防老性能较弱，时间一长会造成色彩转移和褪色。
2． 不同材质共挤
2．1 PMMA与PVC共挤，就是在型材大面表层挤上一层0.25-0.5㎜厚的彩色PMMA材料。（即甲基丙烯酸甲脂俗称有机玻璃）防老化性能优于PVC，有优良的耐候性、热稳定性、抗冲击和防紫外线能力，并具有良好的装饰效果，在生产工艺上可保留原单色型材定型模具，加做机头或机头的一部分来实现共挤彩色层，其缺陷因是不同材质，对挤出工艺的控制较难掌握，存在温度差异、两种材料的粘合能力与温度控制有直接的联系，而且定型时受冷却速度的影响，两种材质的收缩率不同会导致型材弯曲或后期弯曲。
2．2 ASA与PVC共挤。此种方法也是在型材大面表层挤一层0.20-0.4㎜厚的彩色ASA材料。ASA在汽车涂料领域中应用很广，其耐水、耐酸碱、耐化学试剂及溶剂、耐污染性，以及装饰效果来说要优于以上两种型材。近一、二年才在型材挤出技术中进行尝试和应用。虽有所成效，但真正应用的效果还未尽知。国内对其相关的报道也微乎其微，并且因是两种材质共挤其膨胀系数有所差异，型材易出现弯曲和后期弯曲。
3．共挤型材的共性在于有一个共挤模头，有些厂家只是在原有机头的基础上略作改进，加共挤流道，这样，往往会造成漏料或共挤表层厚薄不均匀，而出现的颜色深浅不一致。真正要改变这一难题，首先要从共挤流道考虑。常规的共挤流道与型腔的距离较短，其溶池很小，物料在溶池中的压力分布不均匀，导致共挤层厚薄不一致。而改进后的模头，不但加长了流道，而且加大了溶池，物料在溶池中压力得到均匀分散从而达到皮层厚薄一致。这已经在国内个别模具厂家得到实践和论证。
再要强调的一点是在制作模具的过程中与主材流道结合的厚0.3㎜开口应先保留，在型材厂家将主材调试合格后再进行开凿，这样大大减少了型材厂家原料的浪费，也减轻了共挤模具的调试难度。
二、履膜型材
履膜型材相对于共挤工艺要简单和成熟的多，履膜型材就是通过机械对型材进行涂胶，然后把专用的PVC颜色或木纹改薄膜贴合在型材表面。此法对木纹色彩的选择也非常方便，适用于室内装饰，但不能满足外窗的使用要求。而且要增加辅助设备。相对成本较高。
三、喷涂型材
喷涂型材就是将特种涂料喷涂于型材表面，达到改变塑料门窗表面色彩的目的。涂料与型材本体结合牢固，加工工艺简单，设计颜色随意性大，现在欧、美以及加拿大等国家应用广泛，我国目前采用这种技术的方法多为氟碳喷涂。此法要增加滚涂机、自动喷涂机、烘干机等辅助设备。相对成本也较高。
四、木纹型材
目前国内木纹型材的生产有两种技术。一种是在挤出过程中加入木纹色浆；另一种是用色母料颗粒料与PVC配方料共混的方法来实现。
1．色浆法。色浆法是在型材挤出过程中通过挤出机的排气孔用计量泵按比例加入而获得木纹效果的方法。此种方法的颜色深浅可通过计量泵来实现。木纹效果也较理想。但因此种方法加入色浆后增加了润滑效果物料的流动性会发生变化，对模具和挤出工艺的要求比较苛刻。而且在排气口处填加，主机不能实现抽真空，很容易造成型材内筋或内壁发泡，对加热后状态和型材的尺寸变化率有很大的影响,色彩较易转移。色浆因为容易沉淀而会造成输送管堵塞给生产造成不便。
2．色母料法。色母料法是将色母料通过辅助喂料系统在挤出机加料口与挤出机原喂料系统搭接按比例同时喂料来完成。此法就是利用颗粒料分散性差的特点来达到木纹效果。此法的色母料选用欧美高档颜料，具有优异的耐光性、耐候性、耐热性，有很好的加工性能，型材的防木纹效果清晰逼真、层次感较强，并可提高原有型材的光亮度。而且不加钛白粉、群青、萤光增白剂等颜料。只添加适量的紫外线吸收剂和抗氧剂，能有效提高型材的耐候性延长型材的耐老化寿命。
3．不论是色浆法还是色母料法由于挤出机的大小、及模具不同，当木纹粗细效果有偏差时，可以根据木纹效果通过调节机筒温度进行调节：
3．1若木纹偏细或没有木纹时，可适当降低机筒温度。
3．2若木纹偏粗，可适当升高机筒温度。
3．3调节幅度在±3～5℃
另一种方法是改变多孔板的孔径或不加多孔板来调节。不加多孔板或增大多孔板孔经会使木纹变粗。加多孔板或减小多孔板的孔径会使木纹变细。
目前色母料法有逐渐取代色浆法的趋势。
五、通体彩色型材
通体彩色型材的生产工艺基同于木纹色母料法生产的方法。但通体彩色的色母料是粉状，其分散性强与本体料溶融效果良好。从而得到均匀的色彩。目前市场上常见的有墨绿色、深绿色、古铜色、亮蓝色以及海灰色。
通体彩色和木纹色母料法对挤出工艺和模具的要求与白色型材的挤出工艺基本一致。
六、黑色型材
黑色型材基同于通体彩色型材，本意应在PVC配方体系中加入黑碳黑，但碳黑的飞扬性和吸附性都很强，对配混系统和送料挤出系统以及生产环境会造成较大的污染。为减轻污染可事先将碳黑制备成色母料，并为了杜绝色母料分散性差容易在型材上出现条状花纹等问题，应把色母粒料再经磨粉处理，因其分散性好，且本身已有塑性，减轻了飞扬和吸附，使污染程度降到最低。
此种方法色母料应填加到冷混中进行混合，如在热混中加入，容易再次溶融包敷CaCO3颗粒。型材表面容易出现白色麻点。
黑色型材的配方中紫外线吸收剂是必不可少的，而且量也要比其他彩色型材中添加的要大，才能有效防止其老化。不过黑色型材在软PVC塑料及橡胶件中应用广泛而在门窗领域应用极少。
七、铝塑复合型材
铝塑复合型材是一种铝合金和塑料导型材后期复合（嵌合）的一种型材。之所以将其列入彩色型材之列，是因为与塑材复合的铝合金多为彩色，铝合金型材的色彩通过电泳或粉未喷涂而达到了多彩化，在门窗行业得到应用和推广。并且占有的市场份额仍居包括塑料异型材在内的其他材料之上。
铝塑复合型材几乎包括了铝合金和塑料异型材的所有优点，而又相互弥补了各自的缺点。此种型材适应于建筑外窗。能起到防老化，隔音、隔热、抗风压、防紫外线等等。但唯一的缺陷是门窗的组合方式螺接或45°角拼接，其防水性能较塑窗焊接有所欠缺。
此种型材生产时铝、塑互不影响，只是在后期铝材经开齿机，开齿后再经穿条机与塑材嵌合，再经辊压机复合。其复合后的型材强度要高于单体塑材。
八、塑木共挤
塑木共挤是用锯木粉、高梁杆、玉米杆等废料加入PVC、PE、PP共挤而成。因所填加辅料本体带色，所以要在主料中填加相近似的色母，而达到整体彩色。塑木共挤多用于装饰材料，多为厚壁或实心，有些要加入微发泡和结皮技术。对模具和挤出工艺以及配方工艺的要求比较高，因其良好的可加工性和装饰性逐渐取代木材，在室内装饰和家具加工领域应用的较多。
彩色型材之所以没有深一步推广和应用除其生产工艺复杂、成本增高外，也给门窗制作（比如清角）和废料回收造成一定的难度，而且彩色型材的共同缺陷会或多或少的发生褪色现象，也制约着其市场的发展。
总之，随着先进化工技术的发展，人们还会寻求更多的彩色型材的创新思路。彩色型材也逐渐完成其试验、生产、成熟的过程，从而实现了型材的多元化和多彩化。彩色塑料异型材有广阔的发展前景。我们也相信彩色型材的产生也会带动整个塑料门窗行业的稳步发展。

发表时间：2007-11-16

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