CN101492987A - 耐候仿木纹pvc塑料异型材及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及PVC塑料异型材，尤其涉及一种耐候色彩PVC塑料异型材及其制造方法。耐候仿木纹PVC塑料异型材，该异型材包括通体仿木纹着色的PVC异型材，PVC异型材的外表面通过共挤复合有高耐候性的透明材质层，所述的高耐候性的透明材质层为具有透明的光学效果，且适合塑化挤出的材质。作为优选，上述的高耐候性的透明材质层为PMMA或ASA。本发明还提供了上述的PVC塑料异型材的制造方法。本发明的PVC塑料异型材长期具有鲜艳的色彩和花纹、生产工艺成熟的特点。

Description

耐候仿木纹PVC塑料异型材及其制造方法

技术领域

本发明涉及PVC塑料异型材，尤其涉及一种耐候色彩PVC塑料异型材及其制造方法。

背景技术

PVC塑料异型材发展至今日，已经是一个很成熟的产品：产品包括PVC塑料门窗异型材、PVC外墙挂板、PVC合成树脂瓦、PVC护栏等户外制品。随着人们个性化需求的日益增加，PVC塑料异型材彩色化逐渐受到人们的青睐。PVC塑料异型材彩色化发展至今日，历经多种形式。彩色PVC塑料异型材包括：通体色异型材、仿木纹异型材、覆膜异型材、氟碳喷涂异型材、彩色PMMA共挤异型材、彩色ASA共挤异型材、仿木纹ASA共挤异型材等。

最初，通体色异型材、仿木纹异型材走入人们的视线，一度被人们所接受。但随着时间推移，二者耐候性差的缺陷逐步体现出来，主要表现为产品的色牢度差：当它受日光照射时，着色颜料受紫外光影响容易发生老化，经过一段时间就会发生颜色变淡(特别是鲜艳的颜色，如红色)、木纹消失等明显变化，大大影响视觉美观。此外，PVC本身也会随着时间的推移，发生老化，颜色变黄。这种现象在日光长时间照射下(主要是紫外光的影响)，会变得尤为明显。

为了解决这一问题，相继开发了覆膜型材、喷涂型材、PMMA共挤型材、ASA共挤型材、仿木纹ASA共挤型材等。它们通过覆膜、喷涂、共挤等技术，在PVC塑料异型材受日光照射的一侧增加一层具有耐候功能的特殊材质保护层，同时，保护层具有鲜艳的色彩。具体如下：

覆膜异型材：是在已经成型的异型材表面，再次贴覆一层0.2mm左右的薄膜。该膜具有极佳耐候性，同时膜可以做成各种色彩和花纹，并且因为薄膜材质本身的特殊结构，使其具有极佳的耐候性和色彩保持能力。膜的结构是一种双层结构，表层是一种透明性很好的PMMA树脂(聚甲基丙烯酸甲酯，俗称有机玻璃、亚克力)，底层是着色的软质PVC材质。PMMA具有极佳的耐候性，是已知树脂中非常好的一种。根据朗姆敦特定理，日光每透过0.005mm的PMMA层时，紫外光强度会衰减50％，当PMMA层厚度达到0.05mm时，日光中的紫外光会被衰减99％，故对底部着色的软质PVC层不会产生较大影响。(注：德国雷诺丽特是目前国际上做这种膜最好的厂家，其相关产品约占全球90％市场份额。雷诺丽特膜的PMMA层为0.05mm，该公司对出产的所有色彩均作过耐候测试，完全达到彩色型材耐候性指标)。

喷涂异型材：是在已经成型的异型材表面，再次喷涂一层极薄的氟碳材料。众所周知，氟碳材料的耐候性非常好。经过处理的氟碳材料可以制作出多种色彩和纹理。

彩色ASA(PMMA)共挤异型材，则采用一次成型技术，在异型材挤出过程中，直接在表面共挤一层0.2mm左右的彩色ASA(PMMA)。实践证明，这种材料较好的色彩保持能力，大大优于PVC的色彩保持能力。在单色ASA基础上，仿木纹ASA共挤型材正在得到开发。仿木纹ASA的机理是：ASA木纹共挤料由两种或多种塑化速度、流动性不同的材料混合而成，其中作为主料的彩色ASA起到提供基色的作用，用量占绝大多数，而用量较少的另一种颜色ASA料起到提供木纹的作用；两者在共挤出机中塑化，理论上，由于两者的塑化速度、流动性差异(一般用量少的彩色ASA料塑化速度慢，流动性也差一些)，会导致一种材料的不均匀分散，在制品表面形成一层带有木纹效果的彩色ASA薄层。

也有如中国发明专利(申请号为：200620147757.4)公开了一种工业、民用建筑用的外表面具有木纹包覆层的纳米PVC门窗异型材，它由包覆层和基体材组成，包覆层为木纹色彩的PVC包覆层，基体为纳米PVC门窗异型材，通过共挤，包覆层包覆于基体材上，包覆层的厚度范围为0.05-0.30mm。中国发明专利(申请号为：03232616.5)公开了一种彩色异型材，它包括PVC型材基体，在该PVC型材基体的外表面上，采用共挤法复合有一层聚甲基丙烯酸甲酯材料。中国发明专利(申请号为：200720113960.4)公开了一种双色覆膜PVC门窗型材，所述型材包括PVC型材主体，PVC型材主体上通过双色共挤一体成型方式接合有一通体为彩色的PVC型材外壁，型材外壁的外表面上覆有一层颜色相近的保护膜。他们实质上均为彩色PMMA共挤异型材。

仿木纹技术：就是两种或两种以上的具有不同塑化速度和流动性的材料按一定比例混合，通常用来生成木纹效果的原料都是以颗粒状存在的，它的塑化速度和流动性要相对差一些。混合料进入挤出机塑化后，在合适的工艺条件下，在产品上形成不规则的花纹，调以合适的颜色，就会给人以强烈的木质感。目前，这种技术在PVC材质上比较容易实现。如中国发明专利申请(申请号为01114980.9)公开了一种在双螺杆塑料异型材挤出生产线上，采用计量方法注入不同颜色的特制木纹色浆，按照一定的工艺路线，挤出带有不同木纹颜色的塑料异型材。

共挤技术：是使用两台或两台以上的挤出机，分别挤出两种或两种以上物料；塑化的物料通过一个特殊设计的模具，被融合在一起，最终形成产品。

现有背景技术存在的结构、功能等方面的缺陷和不足：

1、覆膜技术属于二次成型技术，即在成品成型后在产品表面贴覆一层耐候膜，中间经过祛杂质、上胶等过程工序；并且覆膜只能够在比较规整的表面，在异型材的特殊部位，很难实现较好的粘贴。因此，目前尚未见到整个异型材表面完全覆膜的产品，制品表面的颜色不一致，只能做到表面部分彩色化。

2、仿木纹技术属一次成型技术，该技术在PVC材质中，应当是一项成熟的技术，但在ASA材质上并不完全成熟，特别是在共挤机内的塑化过程对工艺要求严格；不同机台的产品容易出现明显色差，甚至木纹效果消失等状况。在搭配共挤技术使其在制品表面形成一个耐候层时(通常在受日光照射的表面有共挤层)，使异型材具有彩色效果，但仍难以实现通体一致的颜色和木纹效果；如果为此在PVC异型材上另外着色，很难做到与ASA材质的颜色和木纹保持一致。并且ASA材质在生产中，容易产生划伤等缺陷，这种现象在带有颜色的料上表现的更明显，划伤部位的颜色会偏淡偏浅。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术缺陷，本发明的目的是提供一种耐候仿木纹PVC塑料异型材，该PVC塑料异型材长期具有鲜艳的色彩和花纹、生产工艺成熟的特点。

为了实现上述的技术目的，本发明采用了以下的技术方案：

耐候仿木纹PVC塑料异型材，该异型材包括通体仿木纹着色的PVC异型材，PVC异型材的外表面通过共挤复合有高耐候性的透明材质层，所述的高耐候性的透明材质层为具有透明的光学效果，且适合塑化挤出的材质。作为优选，上述的高耐候性的透明材质层为PMMA或ASA。

作为优选，上述的高耐候性的透明材质层的厚度为0.05～0.5mm。作为再优选，上述的高耐候性的透明材质层的厚度为0.1～0.3mm。

作为优选，上述的通体仿木纹着色的PVC异型材由干混粉料添加木纹色母粒通过双螺杆挤出机中塑化挤出构成，其中干混粉料按重量份计配方如下：

PVC 100份                    CPE 6～15份，

加工助剂ACR 0.5～4份         稳定剂2～6份，

碳酸钙3～20份                基色色粉0.1～3份，

钛白粉0.5～2份        润滑剂0.1～1份；

所述的木纹色母粒添加量为干混粉料总重量的1～8％。

作为再优选，上述的干混粉料按重量份计配方如下：

PVC 100份             CPE 8～10份，

加上助剂ACR 1～2份    稳定剂4～4.5份，

碳酸钙8～12份         基色色粉0.2～2份，

钛白粉0.5～1份        润滑剂0.1～0.5份；

所述的木纹色母粒添加量为干混粉料总重量的3～5％。

本发明另外还提供上述的耐候仿木纹PVC塑料异型材的制造方法，该方法包括以下的步骤：

a)干混粉料的制备，干混粉料包括PVC、加工助剂和基色色粉，将PVC、加工助剂和基色色粉，经过高速混合后再低速混合制得干混粉料；

b)通过小喂料机添加木纹色母粒，干混粉料与木纹色母粒在双螺杆挤出机中塑化挤出；并另设辅助挤出机，高耐候性的透明材质在辅助挤出机中塑化挤出；在摸头口模处，塑化好的高耐候性的透明材质均匀地覆盖在已经具有仿木纹效果的基体PVC异型材表面，二者很好的融合在一起；

c)通过真空定型、水冷定型、牵引、切割步骤，得到最终产品。

本发明的产品相对于现有技术具有以下的特点：

1、利用了雷诺丽特耐候膜的机理，即共挤一层具有高透明性的耐候材料来保护下面耐候性差的材质，使其长期具有鲜艳的色彩和花纹。与覆膜异型材相比，此发明的成型过程简单(属于一次成型)，使用中不会出现分离现象，而覆膜产品就可能出现边角翘曲。并且此发明产品具有通体一致的色彩和木纹效果等优点，与单面覆膜(或者双面覆膜)相比具有更好的美观效果。

2、将利用共挤技术生产的ASA仿木纹异型材中的木纹，转移到PVC材质中产生。在ASA中制造仿木纹效果，其难度远高于在PVC材质中制造仿木纹效果，后者的技术要明显成熟的多；并且在PVC材质中的木纹效果要相对容易控制色差。

3、改变了普通PVC通体仿木纹异型材的色彩持久力差的难点。共挤的耐候层将大大提高仿木纹效果的持久耐候能力。并且，从理论上讲，本发明的色彩持久能力，将高于彩色PMMA共挤异型材和彩色ASA共挤异型材；因为，彩色PMMA和ASA粒子是通过在PMMA或ASA中加入颜料色粉以及其他的一些辅助成分，混合后再造粒得到的；该粒子塑化挤出后，颜料色粉必然在表面形成一层薄膜，这层颜料并不能得到PMMA或ASA的完整保护，因此彩色PMMA共挤异型材和彩色ASA共挤异型材也会变色，只是比PVC材质的变色慢。

4、省去清角后补色这一步骤。现有的各种耐候型彩色型材都不能避开一个问题，即异型材焊接后需要清角，这势必会出现白色底料。而该新型仿木纹异型材具有通体着色木纹效果，清角后仍为木纹效果，因此不必进行补色处理。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中A-A的剖面图。

图3为本发明的生产工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。

实施例1

如图1、图2所示的耐候色彩PVC塑料异型材，以透明的PMMA作为高耐候性的透明材质层2，原料无色，在辅挤出机中进行塑化挤出，高耐候性的透明材质层2的厚0.2mm左右。使用胡桃木基色色粉配制干混料，同时配合胡桃木色母粒作为PVC异型材1。干混粉料按重量份计配方如下：PVC 100份，氯化聚乙烯CPE 9份，加工助剂ACR 1.5份，稳定剂4.5份，碳酸钙10份，胡桃木基色色粉0.8份，钛白粉0.6份，润滑剂0.3份；胡桃木色母粒添加量为干混粉料总重量的4％。

如图3所示，本发明的生产工艺如下：

①将PVC、CPE、加工助剂、稳定剂、碳酸钙、钛白粉、润滑剂和胡桃木基色色粉，经过高速混合后再低速混合制得干混粉料；

②通过小喂料机添加胡桃木色母粒，干混粉料与胡桃木色母粒在双螺杆挤出机中塑化挤出；并另设辅助挤出机，高耐候性的透明材质在辅助挤出机中塑化挤出；在摸头口模处，塑化好的高耐候性的透明材质均匀地覆盖在已经具有仿木纹效果的基体PVC异型材表面，二者很好的融合在一起；

③通过真空定型、水冷定型、牵引、切割步骤，得到最终产品。

自然老化试验是将其置于大自然的恶劣环境中，风吹雨淋、太阳曝晒，看其能够坚持多少年。上述得到的最终产品的自然老化参考数据

实施例2

使用橡木基色色粉配制干混料，同时配合橡木色母粒作为PVC异型材1。干混粉料按重量份计配方如下：PVC 100份，氯化聚乙烯CPE 12份，加工助剂ACR 2份，稳定剂6份，碳酸钙5份，橡木基色色粉1.2份，钛白粉1.5份，润滑剂0.8份；橡木色母粒添加量为干混粉料总重量的5％。本实施例的其他技术特征如实施例1所述。

当然本发明还可以产品的要求选用其他的实施例。具体的要求如下：

耐候透明层：要求选择透明性及耐候性好的材料，具有特殊的光学效果，且该材料要适合塑化挤出；例如PMMA或者是经过改性的得到的其他材料，但不能对底层PVC产生污染。

基体PVC仿木纹异型材：可以根据客户需求，设计出各种木纹效果；例如，胡桃木、樱桃木、橡木等等，或者为单色型材。

透明层覆盖的位置，一般情况下，视该产品受日光照射的位置来确定，可能是全覆盖或部分覆盖。

Claims (7)

1.耐候仿木纹PVC塑料异型材，其特征在于：该异型材包括通体仿木纹着色的PVC异型材(1)，PVC异型材(1)的外表面通过共挤复合有高耐候性的透明材质层(2)，所述的高耐候性的透明材质层(2)为具有透明的光学效果，且适合塑化挤出的材质。

2.根据权利要求1所述的耐候仿木纹PVC塑料异型材，其特征在于：高耐候性的透明材质层(2)为PMMA或ASA。

3.根据权利要求1或2所述的耐候仿木纹PVC塑料异型材，其特征在于：高耐候性的透明材质层(2)的厚度为0.05～0.5mm。

4.根据权利要求3所述的耐候仿木纹PVC塑料异型材，其特征在于：高耐候性的透明材质层(2)的厚度为0.1～0.3mm。

5.根据权利要求1或2所述的耐候仿木纹PVC塑料异型材，其特征在于：通体仿木纹着色的PVC异型材由干混粉料添加木纹色母粒通过双螺杆挤出机中塑化挤出构成，其中干混粉料按重量份计配方如下：

PVC            100份       CPE         6～15份，

加工助剂ACR    0.5～4份    稳定剂      2～6份，

碳酸钙         3～20份     基色色粉    0.1～3份，

钛白粉         0.5～2份    润滑剂      0.1～1份；

所述的木纹色母粒添加量为干混粉料总重量的1～8％。

6.根据权利要求5所述的耐候仿木纹PVC塑料异型材，其特征在于：干混粉料按重量份计配方如下：

PVC            100份      CPE         8～10份，

加工助剂ACR    1～2份     稳定剂      4～4.5份，

碳酸钙         8～12份    基色色粉    0.2～2份，

钛白粉    0.5～1份    润滑剂    0.1～0.5份；

所述的木纹色母粒添加量为干混粉料总重量的3～5％。

7.根据权利要求5所述的耐候仿木纹PVC塑料异型材的制造方法，其特征在于该方法包括以下的步骤：

①干混粉料的制备，干混粉料包括PVC、加工助剂和基色色粉，将PVC、加工助剂和基色色粉，经过高速混合后再低速混合制得干混粉料；

②通过小喂料机添加木纹色母粒，干混粉料与木纹色母粒在双螺杆挤出机中塑化挤出；并另设辅助挤出机，高耐候性的透明材质在辅助挤出机中塑化挤出；在摸头口模处，塑化好的高耐候性的透明材质均匀地覆盖在已经具有仿木纹效果的基体PVC异型材表面，二者很好的融合在一起；

③通过真空定型、水冷定型、牵引、切割步骤，得到最终产品。

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