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淺述塑料共擠出工藝的幾種技術

  威海華恩橡塑新材料有限公司  

    用多種方法可以制取多組分的復合材料制品,采用共擠出工藝是最簡便易行的一種方法。它已成為當代最先進的塑料成型加工方法之一。高聚物共擠出工藝是一種使用數臺擠出機分別供給不同的熔融料流,在一個復合機頭內匯合共擠出得到多層復合制品的加工過程。它能夠使多層具有不同特性的物料在擠出過程中彼此復合在一起,使制品兼有幾種不同材料的優良特性,在特性上進行互補,從而得到特殊要求的性能和外觀,如防氧和防濕的阻隔能力、著色性、保溫性、熱成型和熱粘合能力,及強度、剛度、硬度等機械性能。這些具有綜合性能的多層復合材料在許多領域中有極其廣泛的應用價值。此外,它可以大幅度的降低制品成本、簡化流程、減少設備投資,復合過程不用溶劑、不產生三廢物質。因此共擠出技術被廣泛用于復合薄膜、板材、管材、異型材和電線電纜的生產。

    近年來得到廣泛應用的復合管材、復合薄膜、平膜和流延膜、PVC芯層發泡復合管、板、異型材共擠出技術。

    復合管材共擠出

    鋁塑復合管集塑料和金屬優點為一體,具有無毒、平滑、耐腐蝕、質地輕、強度高、耐熱性能好、脆化溫度低、安裝方便、外觀大方、使用壽命長等優點,可用于冷熱水及飲用水管道、地面及地下暖氣管道、煤氣管道、石油化學工業中的腐蝕液體和腐蝕氣體的輸送,壓縮空氣輸送以及食品工業中飲料、酒和牛奶等液體的輸送等,在近期內有可能逐步取代鍍鋅管、銅管、塑膠管。在工業發達國家,鋁塑復合管在管材中的占有率約為15%。該項技術1974年由英國工程師ItzhakBarnoach提出申請專利,而后荷蘭Kitech公司、德國Unicor公司和克勞勃公司等對管材結構、加工設備和制造技術等方面進行了改進,使其性能不斷得到完善,在20世紀90年代初開始在歐洲和澳洲進行商品化應用。我國在20世紀90年代中期開始引進鋁塑復合管生產線的技術,開始進行鋁塑復合管的生產和應用。

    鋁塑復合管由5層(聚乙烯、熱熔膠、鋁箔、熱熔膠、聚乙烯)組成,以交聯聚乙烯(XLPE)為內外層,中間層為焊接鋁管以增加管材的強度,在鋁管的內外表面涂以膠粘劑與塑料層粘接,通過共擠工藝成型。

    平膜和流延膜共擠出

    流延膜成型原理是將在擠出機中塑料熔體經T型模頭擠出,直接進入水溶液或驟冷輥經冷卻、牽引后制得流延膜。這種加工方法能夠充分的發揮被加工材料的性能,而同時又能保持最佳的尺寸精度。大多數熱塑性塑料薄膜都可以用流延法生產。尤其對半結晶型熱塑性塑料更為合適。

    平膜擠出的成型原理是:將在擠出機中已經塑化均勻的塑料熔體從平膜機頭擠出,經冷卻輥接觸而冷卻固化,最后剪裁成一定寬度的膜,卷取成卷。共擠膜各層的結構可以是對稱的或不對稱的,當兩層膜之間的粘附性能不佳時,就需要在兩層之間加入一層很薄的粘結層,以提高熱封性能和邊界粘附性能。

    用于平膜和流延膜的共擠出機頭有三種型式,即多流道共擠出機頭、帶喂料塊共擠出機頭以及多流道機頭和喂料塊組合的共擠出機頭。

    (1)多流道共擠出機頭:由數臺擠出機擠出的熔體從一個擁有多流道的機頭進料端分別流入設定寬度及厚度的分流道中,各層熔體在機頭口型內復合成型。
    采用這種方法人們可以選擇流動性和熔點相差較大的塑料原料制取復合制品。但復合層數不能太多,否則共擠出機頭過于龐大。
    (2)帶共擠出喂料塊的機頭:由數臺擠出機擠出的熔體經喂料塊分流道,通過其內設置的熔體流率比調節閥和厚度調節栓調節,然后匯合進入衣架機頭擠出成型。這種方法允許人們生產較多層數的復合薄膜,共擠出機頭小巧而精密。其缺點是只有流動性和加工溫度相近的塑料才能彼此復合,加工范圍較窄。

    (3)多流道機頭和喂料塊組合的共擠出機頭。它是由德國Reifenh?ser公司開發的專門用來加工五層以上熱敏性物料的共擠出機頭。

    異型材共擠出

    塑料異型材共擠出的目的就是要將不同性質的高聚物擠到同一型材的不同部位從而賦予型材特殊功能要求或是獲得最佳的性能、價格比,從而使產品多樣化或多功能化,以提高產品檔次,并降低成本。

    異型材共擠工藝按共擠材料的成型狀態可以分為前共擠和后共擠兩類。前共擠是指兩種材料在未完全成型的過程中實現復合成型;后共擠是指一種材料已完全成型之后,再與另一種材料實現復合成型。后共擠的優點在于能夠利用廢料,經濟性較好。

    按擠出材質不同可以分為有機共擠和無機共擠兩類。有機共擠包含同材質前共擠(如精細料與摻加回收料的前共擠)和不同材質前共擠(如PMMA與PVC前共擠)以及軟硬PVC的后共擠;無機共擠可以分為鋁塑復合共擠和鋼塑復合共擠。

    在此重點介紹后共擠擠出、鋁塑復合異型材共擠出、鋼塑復合異型材共擠出以及雙色共擠出技術。

    后共擠(以下簡稱PCE)技術是20世紀80年代末期由奧地利人開發的一項具有革新性的先進成型技術,是共擠技術的最新發展。與傳統的前共擠(以下簡稱FCE)技術比較,具有工藝簡單、應用靈活、廢品率低、易于回收、粘接強度可控等顯著特點。目前該技術主要應用于制造帶密封條的門窗用異型材。

    傳統的FCE技術是一次成型技術。由兩臺以上的擠出機向同一成型模具擠出具有不同流變行為或不同顏色的熔融物料,這些熔體在成型模具中各自的流道內流動,然后在口模處匯合擠出,并在定型套中抽真空,冷卻定型。在此過程中,由于熔體粘度和壓力不同及流速的差異,各層物料在口模中匯合時,易產生不穩定層流,造成復合界面不規則、不均勻,出模后各層容易分離。此外,熔體粘度的差異還會使擠出熔體在真空冷卻定型時,產生定型困難(如進入定型套時容易堵塞),使得工藝過程較為復雜和難以控制。因此,如果要保證成型質量,就需要設計制造復雜的模具和熟練的操作技術。



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