彩色塑料異型材加工技術

專家姓名：王 耀　　類別：技術交流

隨著門窗產品的推廣和普及，人們對成窗質量和型材擠出技術提出了更多、更高的要求，在近二、三年的時間，許多型材廠家打破常規。逐漸在原本柔和、親切的塑料本色型材基礎上，對彩色型材的生產技術作了嘗試，并逐步趨上成熟，塑料門窗的個性化和色彩化的發展也正在適應不同建筑環境和不同的消費群體。
目前，彩色型材的生產和擠出工藝的類型也較多，本文就共擠、覆膜、噴涂，木紋、通體彩色、黑色以及鋁塑覆合、塑木復合型材的加工技術要領作簡單論述。
一、共擠型材
共擠型材又分有機共擠技術和無機共擠技術，作為彩色共擠型材來講屬于有機共擠，其中又包括同材質前共擠、和不同材質前共擠。
1．同材質共擠即PVC與PVC共擠。此種擠出技術就是在型材的大面擠上一層同種材料的厚度為0.4-0.6㎜的彩色表層，（多為木紋色），從而起到裝飾作用，此種方法除在口模制作上增開共擠流道外，其他工藝方法與常規PVC本色料擠出沒有什么區別，因是相同材質共擠，其親和能力較強，而且便于操作和生產，其缺陷是要增加共擠設備，增加成本。而且共擠型材一般共擠面在戶外應用，所以其防老性能較弱，時間一長會造成色彩轉移和褪色。
2． 不同材質共擠
2．1 PMMA與PVC共擠，就是在型材大面表層擠上一層0.25-0.5㎜厚的彩色PMMA材料。（即甲基丙烯酸甲脂俗稱有機玻璃）防老化性能優于PVC，有優良的耐候性、熱穩定性、抗沖擊和防紫外線能力，并具有良好的裝飾效果，在生產工藝上可保留原單色型材定型模具，加做機頭或機頭的一部分來實現共擠彩色層，其缺陷因是不同材質，對擠出工藝的控制較難掌握，存在溫度差異、兩種材料的粘合能力與溫度控制有直接的聯系，而且定型時受冷卻速度的影響，兩種材質的收縮率不同會導致型材彎曲或后期彎曲。
2．2 ASA與PVC共擠。此種方法也是在型材大面表層擠一層0.20-0.4㎜厚的彩色ASA材料。ASA在汽車涂料領域中應用很廣，其耐水、耐酸堿、耐化學試劑及溶劑、耐污染性，以及裝飾效果來說要優于以上兩種型材。近一、二年才在型材擠出技術中進行嘗試和應用。雖有所成效，但真正應用的效果還未盡知。國內對其相關的報道也微乎其微，并且因是兩種材質共擠其膨脹系數有所差異，型材易出現彎曲和后期彎曲。
3．共擠型材的共性在于有一個共擠模頭，有些廠家只是在原有機頭的基礎上略作改進，加共擠流道，這樣，往往會造成漏料或共擠表層厚薄不均勻，而出現的顏色深淺不一致。真正要改變這一難題，首先要從共擠流道考慮。常規的共擠流道與型腔的距離較短，其溶池很小，物料在溶池中的壓力分布不均勻，導致共擠層厚薄不一致。而改進后的模頭，不但加長了流道，而且加大了溶池，物料在溶池中壓力得到均勻分散從而達到皮層厚薄一致。這已經在國內個別模具廠家得到實踐和論證。
再要強調的一點是在制作模具的過程中與主材流道結合的厚0.3㎜開口應先保留，在型材廠家將主材調試合格后再進行開鑿，這樣大大減少了型材廠家原料的浪費，也減輕了共擠模具的調試難度。
二、履膜型材
履膜型材相對于共擠工藝要簡單和成熟的多，履膜型材就是通過機械對型材進行涂膠，然后把專用的PVC顏色或木紋改薄膜貼合在型材表面。此法對木紋色彩的選擇也非常方便，適用于室內裝飾，但不能滿足外窗的使用要求。而且要增加輔助設備。相對成本較高。
三、噴涂型材
噴涂型材就是將特種涂料噴涂于型材表面，達到改變塑料門窗表面色彩的目的。涂料與型材本體結合牢固，加工工藝簡單，設計顏色隨意性大，現在歐、美以及加拿大等國家應用廣泛，我國目前采用這種技術的方法多為氟碳噴涂。此法要增加滾涂機、自動噴涂機、烘干機等輔助設備。相對成本也較高。
四、木紋型材
目前國內木紋型材的生產有兩種技術。一種是在擠出過程中加入木紋色漿；另一種是用色母料顆粒料與PVC配方料共混的方法來實現。
1．色漿法。色漿法是在型材擠出過程中通過擠出機的排氣孔用計量泵按比例加入而獲得木紋效果的方法。此種方法的顏色深淺可通過計量泵來實現。木紋效果也較理想。但因此種方法加入色漿后增加了潤滑效果物料的流動性會發生變化，對模具和擠出工藝的要求比較苛刻。而且在排氣口處填加，主機不能實現抽真空，很容易造成型材內筋或內壁發泡，對加熱后狀態和型材的尺寸變化率有很大的影響,色彩較易轉移。色漿因為容易沉淀而會造成輸送管堵塞給生產造成不便。
2．色母料法。色母料法是將色母料通過輔助喂料系統在擠出機加料口與擠出機原喂料系統搭接按比例同時喂料來完成。此法就是利用顆粒料分散性差的特點來達到木紋效果。此法的色母料選用歐美高檔顏料，具有優異的耐光性、耐候性、耐熱性，有很好的加工性能，型材的防木紋效果清晰逼真、層次感較強，并可提高原有型材的光亮度。而且不加鈦白粉、群青、螢光增白劑等顏料。只添加適量的紫外線吸收劑和抗氧劑，能有效提高型材的耐候性延長型材的耐老化壽命。
3．不論是色漿法還是色母料法由于擠出機的大小、及模具不同，當木紋粗細效果有偏差時，可以根據木紋效果通過調節機筒溫度進行調節：
3．1若木紋偏細或沒有木紋時，可適當降低機筒溫度。
3．2若木紋偏粗，可適當升高機筒溫度。
3．3調節幅度在±3～5℃
另一種方法是改變多孔板的孔徑或不加多孔板來調節。不加多孔板或增大多孔板孔經會使木紋變粗。加多孔板或減小多孔板的孔徑會使木紋變細。
目前色母料法有逐漸取代色漿法的趨勢。
五、通體彩色型材
通體彩色型材的生產工藝基同于木紋色母料法生產的方法。但通體彩色的色母料是粉狀，其分散性強與本體料溶融效果良好。從而得到均勻的色彩。目前市場上常見的有墨綠色、深綠色、古銅色、亮藍色以及海灰色。
通體彩色和木紋色母料法對擠出工藝和模具的要求與白色型材的擠出工藝基本一致。
六、黑色型材
黑色型材基同于通體彩色型材，本意應在PVC配方體系中加入黑碳黑，但碳黑的飛揚性和吸附性都很強，對配混系統和送料擠出系統以及生產環境會造成較大的污染。為減輕污染可事先將碳黑制備成色母料，并為了杜絕色母料分散性差容易在型材上出現條狀花紋等問題，應把色母粒料再經磨粉處理，因其分散性好，且本身已有塑性，減輕了飛揚和吸附，使污染程度降到最低。
此種方法色母料應填加到冷混中進行混合，如在熱混中加入，容易再次溶融包敷CaCO3顆粒。型材表面容易出現白色麻點。
黑色型材的配方中紫外線吸收劑是必不可少的，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。不過黑色型材在軟PVC塑料及橡膠件中應用廣泛而在門窗領域應用極少。
七、鋁塑復合型材
鋁塑復合型材是一種鋁合金和塑料導型材后期復合（嵌合）的一種型材。之所以將其列入彩色型材之列，是因為與塑材復合的鋁合金多為彩色，鋁合金型材的色彩通過電泳或粉未噴涂而達到了多彩化，在門窗行業得到應用和推廣。并且占有的市場份額仍居包括塑料異型材在內的其他材料之上。
鋁塑復合型材幾乎包括了鋁合金和塑料異型材的所有優點，而又相互彌補了各自的缺點。此種型材適應于建筑外窗。能起到防老化，隔音、隔熱、抗風壓、防紫外線等等。但唯一的缺陷是門窗的組合方式螺接或45°角拼接，其防水性能較塑窗焊接有所欠缺。
此種型材生產時鋁、塑互不影響，只是在后期鋁材經開齒機，開齒后再經穿條機與塑材嵌合，再經輥壓機復合。其復合后的型材強度要高于單體塑材。
八、塑木共擠
塑木共擠是用鋸木粉、高梁桿、玉米桿等廢料加入PVC、PE、PP共擠而成。因所填加輔料本體帶色，所以要在主料中填加相近似的色母，而達到整體彩色。塑木共擠多用于裝飾材料，多為厚壁或實心，有些要加入微發泡和結皮技術。對模具和擠出工藝以及配方工藝的要求比較高，因其良好的可加工性和裝飾性逐漸取代木材，在室內裝飾和家具加工領域應用的較多。
彩色型材之所以沒有深一步推廣和應用除其生產工藝復雜、成本增高外，也給門窗制作（比如清角）和廢料回收造成一定的難度，而且彩色型材的共同缺陷會或多或少的發生褪色現象，也制約著其市場的發展。
總之，隨著先進化工技術的發展，人們還會尋求更多的彩色型材的創新思路。彩色型材也逐漸完成其試驗、生產、成熟的過程，從而實現了型材的多元化和多彩化。彩色塑料異型材有廣闊的發展前景。我們也相信彩色型材的產生也會帶動整個塑料門窗行業的穩步發展。

發表時間：2007-11-16

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