CN102617967B - 一种表面具有磨砂效果的塑料异型材及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种表面具有磨砂效果的塑料异型材及其生产方法，它是由基体聚合物和塑料添加剂混合成基体混合材料、表面层聚合物和添加剂混合成表面层混合材料，将基体混合材料和表面层混合材料复合共挤成型后，经喷砂处理而成，其中表面层聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯等，表面层材料的厚度为0.01-1毫米，基体聚合物为聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、或聚碳酸酯等。本发明产品表面硬度高，附着力强，外观如锦缎一样细腻柔和，在装饰效果上完全可以媲美磨砂面铝型材，可以满足冰箱、空调、洗衣机等家电行业以及建材、汽车等产业的需求。本发明的生产工艺简单，无污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种表面具有磨砂效果的塑料异型材及其生产方法，属于塑料表面涂装及表面装饰技术领域，该发明可为家电、汽车、建材等行业提供具有磨砂效果的新型装饰塑料型材。
背景技术
铝合金型材通过表面装饰可形成各种颜色及多种效果。其中具有磨砂面效果的制品，避免了光亮的型材在一定的条件下会形成光的干扰的缺点，近年来在市场上大受欢迎，广泛应用于家电、建才、汽车等领域。铝合金产品虽外观漂亮，尺寸稳定性好，但密度大，保温效果差，生产过程消耗大量金属，产品价格高。
目前一种趋势是以塑料型材代替铝合金型材，塑料型材生产加工容易，保温效果好，价格低，但其表面效果不如铝合金型材，只能用于建材窗户、护栏等要求较低的场合，但对于如空调装饰条，冰箱玻璃门两边侧饰条等对表面效果要求较高的地方尚达不到使用要求。
塑料型材的彩色表面装饰技术，目前主要有覆膜、烫印、整体着色、喷涂、共挤等方式。其中覆膜和用烫印主要用于表面形状比较规整的板材或管材的生产，而对于表面形状较复杂的异型材，表面装饰主要采用整体着色、喷涂和共挤出方式。
整体着色法表面效果差，成本高，一般只能用于颜料价格便宜的品种。对于具有金属质感的银色或金色等，要使用银粉、铝粉等价格昂贵的金属颜料，加上这些颜料在塑料中的分散十分困难，需要加入大量的偶联剂等，因此整体着色产品不具有市场竞争力。
喷涂法是通过在塑料异型材表面喷涂油漆然后经烘道烘干，或喷涂光固化涂料经紫外光固化的方式，在塑料异型材表面形成涂层。目前在电子、电器等行业该方法应用较广，但喷涂法形成的涂层较薄，并且由于塑料表面极性低，涂层附着力较差、易从塑料表面脱落，同时涂层表面硬度低，一般只能达到HB-1H，抗磨划性差，在生产和使用过程中易挂花，接触摩擦部分容易出现露底现象，同时生产过程中溶剂，废水对环境造成严重污染，不符合国家提倡的节能环保要求，也无法生产具有磨砂面效果的塑料异型材。
复合共挤法是将两种聚合物材料分别通过两台挤出机挤出后在特殊的模具内复合成型，表面装饰层材料与基体材料通过热熔粘结成为一体，产品具有较好的物理机械性能。与喷涂法相比，其最大特点在于表面层可以通过磨具及挤出工艺调整至任意厚度。并且产品表面层与基体之间具有极高的粘结强度，具有不褪色、不脱落、耐磨、耐候性好等特性。但复合共挤产品表面装饰效果较差，达不到喷涂法的水平，目前主要用于门窗等建筑行业，一般不能直接用于空调、冰箱、洗衣机等对表面装饰效果要求较高的家电行业。已知的整体着色、覆膜、烫印、喷涂、共挤等塑料装饰方式都无法生产出表面具有磨砂效果的塑料异型材。因此发明一种表面具有磨砂效果的塑料异型材及其生产方法非常有益。
发明内容
本发明的目的之一就是：提供一种表面具有磨砂效果的塑料异型材，其表面层硬度高，附着力强，外观如锦缎一样细腻柔和，在装饰效果上完全可以媲美磨砂面铝型材，并且使用过程中不宜刮花、露底，满足工业尤其是冰箱、空调、洗衣机等家电行业的需求。
本发明的目的之二，提供一种表面具有磨砂效果的塑料装饰异型材的生产工艺，该工艺能有效克服现有复合共挤塑料异型材表面效果差的缺点，同时生产过程不产生废水、废气等污染物，节能环保。
本明通过以下技术方案实现：它是由基体材料和塑料添加剂混合成基体混合材料、表面层材料和添加剂混合成表面层混合材料，将基体混合材料和表面层混合材料复合共挤混合后，经喷砂处理而成，其中表面层聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯等，表面层材料的厚度为0.01-1毫米，基体聚合物为聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、或聚碳酸酯等。
其中表面层混合材料为重量份数的丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物100、颜料8.5、分散剂0.5、硬脂酸锌1混合组成，或聚甲基丙烯酸甲酯100、润滑母粒1、色母粒8-12混合组成。
其中基体混合材料为重量份数的聚氯乙烯100、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物15、氯化聚氯乙烯8-10、丙烯酸脂共聚物1.5、轻质碳酸钙22、重质碳酸钙8、铝酸酯偶联剂0.5、有机锡稳定剂1.0、硬脂酸钙1.5、硬脂酸锌1.0、聚乙烯钠1.5、颜料0.5混合组成，或聚氯乙烯100、氯化聚乙烯10、丙烯酸酯共聚物1.5、轻质碳酸钙20、重质碳酸钙15、铝酸酯偶联剂0.5、有机锡稳定剂1.0、硬脂酸钙1.5、硬脂酸锌1.0、聚乙烯钠1.5、颜料1.0混合组成，或聚氯乙烯100、氯化聚乙烯8、丙烯酸酯共聚物3.5、轻质碳酸钙18、重质碳酸钙10、铝酸酯偶联剂1.0、有机锡稳定剂1.5、硬脂酸钙1.5、硬脂酸锌1.2、聚乙烯钠1.8、颜料0.8混合组成，或聚氯乙烯/聚碳酸酯共混聚合物100、色母粒1.2混合组成。
其中喷砂处理采用白刚玉砂、树脂砂或玻璃纱为原料。
本发明的生产方法包括以下步骤：
(1)、将基体材料和塑料添加剂混合成基体混合材料，基体材料为聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、或聚碳酸酯；
(2)、将表面层材料和添加剂混合成表面层混合材料，其中表面层材料为聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或聚碳酸酯；
(3)、将基体混合材料和表面层混合材料分别由挤出机挤出后，再复合共挤，使表面层熔体与基体熔体复合，并一起被挤出模外，再定型、冷却、切割，得到塑料异型材，塑料异型材的表面层材料的厚度为0.01-1毫米；若表面层太薄，喷砂时容易出现露底现象，若表面层太厚，一方面成本升高，另一方面由于表面层材料和基体材料在膨胀系数的差异，易导致型材翘曲。
(4)、将切割后的塑料异型材进行喷砂处理，经喷砂处理后，微细砂粒嵌入到表面层材料表面。因此宜选用透明或白色的喷砂材料，所述的微细砂粒为白刚玉砂、树脂砂或玻璃纱。
其中表面层混合材料为重量份数的丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物100、颜料8.5、分散剂0.5、硬脂酸锌1混合组成，或聚甲基丙烯酸甲酯100、润滑母粒1、色母粒8-12混合组成。
其中基体混合材料为重量份数的聚氯乙烯100、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物15、氯化聚乙烯8-10、丙烯酸脂共聚物1.5、轻质碳酸钙22、重质碳酸钙8、铝酸酯偶联剂0.5、有机锡稳定剂1.0、硬脂酸钙1.5、硬脂酸锌1.0、PE钠1.5、颜料0.5混合组成，或聚氯乙烯100、氯化聚乙烯10、丙烯酸脂共聚物1.5、轻质碳酸钙20、重质碳酸钙15、铝酸酯偶联剂0.5、有机锡稳定剂1.0、硬脂酸钙1.5、硬脂酸锌1.0、聚乙烯钠1.5、颜料1.0混合组成，或聚氯乙烯100、氯化聚乙烯8、丙烯酸脂共聚物3.5、轻质碳酸钙18、重质碳酸钙10、铝酸酯偶联剂1.0、有机锡稳定剂1.5、硬脂酸钙1.5、硬脂酸锌1.2、聚乙烯钠1.8、颜料0.8混合组成，或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物/聚碳酸酯共混聚合物100、色母粒1.2混合组成。
本发明中所述的共聚物以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物/聚碳酸酯共混聚合物均为市场上所采购的塑料原料。
在选择基体材料与表面层材料过程中，必需考虑基体材料与表面层材料的相容性：基材与共挤层材料的流变性能；基材与表面层材料的热膨胀系数；基材与共挤层材料的收缩率等多种因素，基体材料与表面层材料的合理匹配是能否生产出合格产品的关键点之一，如以聚氯乙烯为基体材料，丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物为表面层材料，表1为相关数据对比，可以看出二者各项性能指标接近，复合共挤后的产品各项性能较好。
本发明产品表面硬度高，附着力强，外观如锦缎一样细腻柔和，在装饰效果上完全可以媲美磨砂面铝型材，可以满足冰箱、空调、洗衣机等家电行业以及建材、汽车等产业的需求。本发明的生产工艺简单，无污染。
表1聚氯乙烯与丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物相关性能对比
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述：
实施例1空调用金色磨砂面塑料异型材装饰条
表面层材料由重量份数的丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物100、金色色粉8.5、分散剂0.5、硬脂酸锌1.0组成，将上述原料混合好后，在螺杆造粒机种造粒，干燥，得到表面层混合材料备用。
基体材料由重量份数的聚氯乙烯100、氯化聚乙烯10、丙烯酸脂共聚物1.5、轻质碳酸钙20、重质碳酸钙15、铝酸酯偶联剂0.5、有机锡稳定剂1.0、硬脂酸钙1.5、硬脂酸锌1.0
聚乙烯钠1.5、黄色色粉1.0组成，将上述材料在高速混合机中混合均匀，得到基体混合材料待用。
将表面层混合材料和基体混合材料复合共挤出，选用锥形双螺杆为主机，单螺杆为共挤出辅机，挤出时工艺参数如下：
通过磨具控制表面层厚度为0.3mm左右，从口模挤出的型材经过真空定型模，抽真空并冷却定型，真空度0.6-0.8Mpa，经冷却水槽，进一步降低温度，再经过牵引机牵引，切割机切割为规定尺寸的产品。
喷砂处理，用干法喷砂工艺对挤出的产品进行喷砂处理，选用硬度3.5，堆积密度0.95g/cm3，粒度为0.2-0.3mm的树脂砂，使用手工空气压力喷砂机，压缩空气压力控制0.1～0.15mpa，在为提高喷砂效果，在使用前对树脂砂进行冷冻处理。
清洗，将清水加入干净槽中，加热至40℃-50℃，在搅拌下缓缓加入3％～5％比例的塑料清洗剂，搅拌均匀，对喷砂处理后的塑料件进行清洗，干燥，得到成品。
实施例2冰箱玻璃门用银色磨砂面塑料侧立柱
表面层材料由重量份数的聚甲基丙烯酸甲酯100、润滑母粒1.0、银色色母12组成，将上述原料混合好后，干燥，得到表面层混合材料备用。
基体材料由重量份数的聚氯乙烯100、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物15、氯化聚乙烯8、丙烯酸脂共聚物1.5、轻质碳酸钙22、重质碳酸钙8、铝酸酯偶联剂0.5、有机锡稳定剂1.0、硬脂酸钙1.5、硬脂酸锌1.0、聚乙烯钠1.5、灰色色粉0.5组成。将上述材料在高速混合机中混合均匀，得到基体混合材料待用。
将表面层混合材料和基体混合材料复合共挤出，选用锥形双螺杆为主机，单螺杆为共挤出辅机，挤出时工艺参数如下：
通过磨具控制表面层厚度为0.4mm左右，从口模挤出的型材经过真空定型模，抽真空并冷却定型，真空度0.6-0.8Mpa，再经冷却水槽，进一步降低温度，再经过牵引机牵引，切割机切割为规定尺寸的产品。
喷砂处理，用干法喷砂工艺对挤出的产品进行喷砂处理，选用莫氏硬度8，比重3.95g/cm3左右，粒径为0.1-0.5mm的白刚玉砂，使用手工空气压力喷砂机，压缩空气压力控制0.2～0.4mpa，进行喷砂处理。
清洗，将清水加入干净槽中，室温下，边搅拌边缓缓加入5％比例塑料清洗剂，搅拌均匀，对喷砂处理后的塑料件进行清洗，干燥，得到成品。
实施例3洗衣机用香槟色磨砂面塑料异型材装饰条
表面层材料由重量份数的聚甲基丙烯酸甲酯100、润滑母粒1.0、香槟金色色母9组。将上述原料在混合机中混合均匀，干燥，得到表面层混合材料备用。
基体材料由重量份数的、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物/聚碳酸酯共混聚合物粒料100、黄色色母1.2组成，将上述材料在混合机中混合均匀，得到基体混合材料待用。
将表面层混合材料和基体混合材料复合共挤出，选用单螺杆-单螺杆为共挤出主-辅机，挤出时工艺参数如下：
通过磨具控制表面层厚度为0.5mm左右，从口模挤出的型材经过真空定型模，真空度0.6-0.8Mpa，再经冷却水槽，进一步降低温度，再经过牵引机牵引，切割机切割为规定尺寸的产品。
喷砂处理，用干法喷砂工艺对挤出的产品进行喷砂处理，选用莫氏硬度6-7，堆积密度1.5g/cm3左右，粒径为0.1-0.5mm的玻璃砂，将磨料与水混合成砂浆磨料占25％，并不断搅拌以防沉，用压缩空气压入喷嘴喷向型材表面，进行喷砂处理。
清洗，将清水加入干净槽中，室温下，边搅拌边缓缓加入5％比例的塑料清洗剂，搅拌均匀，对喷砂处理后的塑料件进行清洗，干燥，得到成品。
实施例4：橱柜用钛金色磨砂面塑料异型材边条
表面层材料由重量份数的聚甲基丙烯酸甲酯100、润滑母粒1.0、钛金色色母9组成。
将上述原料在混合机中混合均匀，干燥，得到表面层混合材料备用。
基体材料由重量份数的聚氯乙烯100、氯化聚乙烯8、丙烯酸脂共聚物3.5、轻质碳酸钙18、重质碳酸钙10、铝酸酯偶联剂1.0、有机锡稳定剂1.5、硬脂酸钙1.5、硬脂酸锌1.2、聚乙烯钠1.8、黄色色粉0.8组成。将上述材料在混合机中混合均匀，得到基体混合材料待用。
将表面层混合材料和基体混合材料复合共挤出，选用锥形双螺杆为主机，单螺杆为共挤出辅机，挤出时工艺参数如下：
通过磨具控制表面层厚度为0.45mm左右，从口模挤出的型材经过真空定型模，抽真空并冷却定型，真空度0.6-0.8Mpa，再经冷却水槽，进一步降低温度，再经过牵引机牵引，切割机切割为规定尺寸的产品。
喷砂处理，用干法喷砂工艺对挤出的产品进行喷砂处理，选用莫氏硬度8，比重3.95g/cm3左右，粒径为0.1-0.5mm的白刚玉砂，使用手工空气压力喷砂机，压缩空气压力控制0.2～0.4mpa，进行喷砂处理。
清洗，将清水加入干净槽中，室温下，边搅拌边缓缓加入5％比例的塑料清洗剂，搅拌均匀，对喷砂处理后的塑料件进行清洗，干燥，得到成品。
实施例5空调用金色磨砂面塑料异型材装饰条
表面层材料由重量份数的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物100、金色色粉8.5、分散剂0.5、硬脂酸锌1.0组成，将上述原料混合好后，在螺杆造粒机种造粒，干燥，得到表面层混合材料备用。
基体材料由重量份数的聚氯乙烯100、氯化聚乙烯10、丙烯酸脂共聚物1.5、轻质碳酸钙20、重质碳酸钙15、铝酸酯偶联剂0.5、有机锡稳定剂1.0、硬脂酸钙1.5、硬脂酸锌1.0
聚乙烯钠1.5、黄色色粉1.0组成，将上述材料在高速混合机中混合均匀，得到基体混合材料待用。
将表面层混合材料和基体混合材料复合共挤出，选用锥形双螺杆为主机，单螺杆为共挤出辅机，挤出时工艺参数如下：
通过磨具控制表面层厚度为0.3mm左右，从口模挤出的型材经过真空定型模，抽真空并冷却定型，真空度0.6-0.8Mpa，经冷却水槽，进一步降低温度，再经过牵引机牵引，切割机切割为规定尺寸的产品。
喷砂处理，用干法喷砂工艺对挤出的产品进行喷砂处理，选用硬度3.5，堆积密度0.95g/cm3，粒度为0.2-0.3mm的树脂砂，使用手工空气压力喷砂机，压缩空气压力控制0.1～0.15mpa，在为提高喷砂效果，在使用前对树脂砂进行冷冻处理。
清洗，将清水加入干净槽中，加热至40℃-50℃，在搅拌下缓缓加入3％～5％比例的塑料清洗剂，搅拌均匀，对喷砂处理后的塑料件进行清洗，干燥，得到成品。
Claims (6)
1.一种表面具有磨砂效果的塑料异型材，它是由基体聚合物和塑料添加剂混合成基体混合材料，表面层聚合物和添加剂混合成表面层混合材料，将基体混合材料和表面层混合材料复合共挤混合后，经喷砂处理而成，其中表面层混合材料为重量份数的丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物100、颜料8.5、分散剂0.5、硬脂酸锌1混合组成，或聚甲基丙烯酸甲酯100、润滑母粒1、色母粒8－12混合组成，表面层混合材料的厚度为0.01-1毫米，基体材料为聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、或聚碳酸酯。
2.根据权利要求1所述的一种表面具有磨砂效果的塑料异型材，其中基体混合材料为重量份数的聚氯乙烯100、聚氯乙烯15、氯化聚乙烯8－10、丙烯酸酯共聚物1.5、轻质碳酸钙22、重质碳酸钙8、铝酸酯偶联剂0.5、有机锡稳定剂1.0、硬脂酸钙1.5、硬脂酸锌1.0、聚乙烯钠1.5、颜料0.5混合组成，或聚氯乙烯100、氯化聚乙烯10、丙烯酸酯共聚物1.5、轻质碳酸钙20、重质碳酸钙15、铝酸酯偶联剂0.5、有机锡稳定剂1.0、硬脂酸钙1.5、硬脂酸锌1.0、聚乙烯钠1.5、颜料1.0混合组成，或聚氯乙烯100、氯化聚乙烯8、丙烯酸酯共聚物5、轻质碳酸钙18、重质碳酸钙10、铝酸酯偶联剂1.0、有机锡稳定剂1.5、硬脂酸钙1.5、硬脂酸锌1.2、聚乙烯钠1.8、颜料0.8混合组成，或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物/聚碳酸酯共混聚合物100、色母粒1.2混合组成。
3.根据权利要求1一种表面具有磨砂效果的塑料异型材，其中喷砂处理采用白刚玉砂、树脂砂或玻璃纱为原料。
4.一种表面具有磨砂效果的塑料异型材的生产方法，它包括以下步骤：
（1）、将基体材料和塑料添加剂混合成基体混合材料，基体材料为聚氯乙烯、ABS、或PC；
（2）、将表面层材料和添加剂混合成表面层混合材料，其中表面层混合材料为重量份数的丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物100、颜料8.5、分散剂0.5、硬脂酸锌1混合组成，或聚甲基丙烯酸甲酯100、润滑母粒1、色母粒8－12混合组成；
（3）、将基体混合材料和表面层混合材料分别由挤出机挤出后，再复合共挤，使表面层熔体与基体熔体复合，并一起被挤出模外，再定型、冷却、切割，得到塑料异型材，塑料异型材的表面层材料的厚度为0.01-1毫米；
（4）、将切割后的塑料异型材进行喷砂处理，经喷砂处理后，微细砂粒嵌入到表面层材料表面。
5.根据权利要求4所述的一种表面具有磨砂效果的塑料异型材的生产方法，其中基体混合材料为重量份数的聚氯乙烯100、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物15、氯化聚乙烯8－10、丙烯酸酯共聚物1.5、轻质碳酸钙22、重质碳酸钙8、铝酸酯偶联剂0.5、有机锡稳定剂1.0、硬脂酸钙1.5、硬脂酸锌1.0、聚乙烯钠1.5、颜料0.5混合组成，或聚氯乙烯100、氯化聚乙烯10、丙烯酸酯共聚物1.5、轻质碳酸钙20、重质碳酸钙15、铝酸酯偶联剂0.5、有机锡稳定剂1.0、硬脂酸钙1.5、硬脂酸锌1.0、聚乙烯钠1.5、颜料1.0混合组成，或聚氯乙烯100、氯化聚乙烯8、丙烯酸酯共聚物5、轻质碳酸钙18、重质碳酸钙10、铝酸酯偶联剂1.0、有机锡稳定剂1.5、硬脂酸钙1.5、硬脂酸锌1.2、PE钠1.8、颜料0.8混合组成，或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物/聚碳酸酯共混聚合物100、色母粒1.2混合组成。
6.根据权利要求4所述的一种表面具有磨砂效果的塑料异型材的生产方法，其中所述的微细砂粒为白刚玉砂、树脂砂或玻璃纱。
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