CN1223928A - 一种高密度高光亮带图纹的聚氯乙烯建材的成型制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明是一种高密度高光亮带图纹的聚氯乙烯建材的成型制作工艺,分配料、搅拌、造粒、成型工艺,其中配料,选聚氯乙烯树脂、改性剂、热稳定剂、填充料、润滑剂,搅拌,在高速捏合机内,温控在110℃—115℃搅拌均匀、干燥,造粒,采用高温瞬间密炼法,使粉料在瞬间升到240℃—300℃;成型,在成型挤出机上装有水冷定型专用模具,完成挤出、定型。本工艺制造的建材材质密度高、光亮可达 12,带图纹,成本低,工艺简单易行。成品率高节能。

Description

一种高密度高光亮带图纹的聚氯乙烯建材的成型制作工艺

本发明涉及的是一种塑料挤出成型的工艺--高密度、高光亮、带图纹的聚氯乙烯建材的成型制作工艺及其应用。

现有技术中的塑料挤出成型型材：如塑钢门窗型材、给排水管材、室内外装饰装潢型材等，其成型的工艺分配料、搅拌、成型。其中配料工艺：配方是选用聚氯乙烯树脂、热稳定剂、润滑剂、填充料及其他辅助剂。搅拌工艺：采用高速捏合机，将物料在捏合机内离心旋转进行循环流动，使物料搅拌均匀。成型工艺：挤出成型时，采用真空定型，真空定型是对型材外表面进行单壁吸合冷却定型，然而另一壁面只能靠自然冷却定型，又由于挤出模的挤出阻力小，从而导致型材材质无法紧密，型材表面也无光泽；由于真空定型，产品在成型时需要两付模具，一付挤出模，一付真空定型模，型材经挤出模挤出，要求模具内物料流速均匀，再进入真空定型模定型，挤出模与真空定型模之间衔接有距离，所以产品设计时，结构和造型上受到很大限制，并且成品率低，操作也很不方便。绝大部分生产型材厂家，采用双螺杆挤出，将搅拌后的物料直接加入双螺杆挤出机，然而物料中的气体无法完全排出，并且是直接经粉料到型材，这就无法使聚氯乙烯树脂得到有效冶炼，成型周期长，温度不易控制，物料容易焖坏，型材质量无法保证。另外，它受传统工艺的局限自然图纹制作困难。

本发明的目的在于提出一种高密度、高光亮、带图纹的聚氯乙烯建材的成型制作工艺及其应用，它的配料工艺中对各成份配比要求比较低，改进搅拌、成型工艺，增加造料工艺，从而有效地克服了现有技术存在的各种缺陷。

本发明的技术解决方案：

它包括配料、搅拌、造粒、成型工艺，其中的(一)配料工艺，它的各成份的重量比为聚氯乙烯树脂∶改性剂∶热稳定剂∶填充料∶润滑剂=100∶4-16∶0.5-5∶5-100∶0.5-5，(二)混合搅拌工艺，将上述各成份配比放置在高速捏合机内，机内温度控制在110℃-115℃，同时用压缩机或风机向捏合机锅内施加适量压力，使物料边补气边搅拌，将物料中的水汽不断排出，使物料搅拌均匀，物料的含水量控制在1‰左右，(三)造粒工艺，采用高温瞬间密炼法：将物料均匀地进入螺杆转速为80-300转/分的挤出机内，使物料与物料以及物料与料筒螺杆之间快速摩擦，使常温粉料在瞬间升到240℃-300℃，然后迅速地通过专用造粒模具，每次造料时物料流经高温区的时间控制在1-3秒，使物料达到快速强炼，迅速脱离高温区，将物料降至常温，可根据需要进行多次熔炼，(四)成型工艺，采用在成型挤出机上装有水冷定型专用模具，模具上设有制纹装置、隔温带和特殊水冷装置，模具内的温度控制在140℃-260℃，完成物料的挤出、定型。

造粒工艺中用的专用造粒模具，它的后端设在主机料筒4内，主机料筒4内装有螺杆1，料筒4的前端端面上固定切粒刀具5，模具的内腔2呈喇叭状的压缩区域，模具的前端是有若干个挤出小孔，它们排列成喇叭状。

成型工艺中用的水冷定型专用模具，它的前、后部是压缩区域21、23，其形状呈压缩趋势，前后部间的中部是展开区域22，尾部是挤出区域24，前后呈直线状，根据螺杆27头部形状设计的连接体20紧靠在螺杆的头部，减小流道间隙增加流速，隔温带25设置在模具的成型段，用以控制模具温度，减少模具热量损失，冷却装置28是设在模具成型段的前部。

由于本工艺采用挤出和定型在同一付模具内完成，挤出成型时不存在间段，在模具上设置隔温带和特殊水冷装置，采用水冷定型法，模具挤出成型时阻力大，所以产品材质紧密，高度光亮，不易老化，大大延长了使用寿命。另外，操作方便，产品设计时，结构和造型上也不受限制，而且成品率高。(水冷定型法产品挤出时的阻力比采用真空定型法高3-5倍左右)。本工艺还可以利用流道不均匀流原理，制成自然图纹，从而大大提高型材质量的档次。

可以看出，本发明采用高温瞬间密炼法的特殊成型工艺，这足以使聚氯乙烯物粒达到强制冶炼效果，大大提高了产品的抗冲击强度和韧性，同时，产品表面光亮。

在搅拌混合工艺中，采用高速捏合机进行搅拌。当出现水蒸汽在捏合机内飘浮时，则向锅内用压缩机(风机)施加适量压力，边排气边搅拌，使水汽大量排出，在物料拌匀的同时达到干燥处理。

本发明的优点：

1、运用本发明制造的产品，材质硬密度高(可达1.6-1.9g/cm³)，抗冲击能力强、韧性好、表面光亮如镜(可达12)、不褪色、不褪光、不老化、图纹自然高雅真正做到以塑代木，节约能源，保护环境；

2、型材结构可根据需要设计不受任何限制；

3、投资小，制造成本低；

4、设备设计、制造合理，轻巧灵活，新颖别致；

5、可操作性强，方法简便，性能稳定，便于控制，运用灵活，成品率高；

6、节能效果显著，比传统技术工艺节约能源5-10％左右；

7、可增加填充料的比例15-50％，降低成本10％以上。

附图1是造粒专用机头部结构示意图。

附图2是专用水冷定型模具结构示意图。

对照图1，物料由螺杆1在料筒4内推动向前移动，当经过造料模具3的内腔部分压缩前进，迅速通过分布在模具前端若干的小孔中迅速直线运动，由切粒刀具5切成粒状落下进入内机流通，进入贮存器中，切粒刀具由电机6带动高速旋转，由于在造料工艺中，设计的专用机械和模具，其模具的后机是设在主机料筒4内，料筒4内装有螺杆1，料筒4的前端端面上固定切粒刀具5，模具3的内腔2呈喇叭状压缩区域，在模具3的前端设有若干个挤出小孔排列成喇叭状。模具结构使熔体由原来的旋转运动变成直线运动，从型腔中迅速通过，减少存料，防止焖坏、变质。利用物料混炼剪切时自身摩擦产生的热量，一方面可使物料剪切、熔炼效果好，另一方面又保持原料的原始成份，重复混炼，其物料性能变化微小。

对照图2：设定压缩区域21、23使材质密度获得进一步提高，中部展开部22可使熔体在宽度上均匀分流。减少连接体20和螺杆27头部之间的流道间隙26，可提高熔体在流道中间流速，减少熔体在模具内的停留时间，防止熔体焖坏变质。设置隔温带25可以控制模具温度，减少热量损失。特殊水冷却装置28就是在模具成型段的前部开有若干个水孔，由于工作时，成型模具是浸在循环水箱中，水孔的个数深度是根据产品需要而定，它可保证产品更好的定型。

在专用成型模具上设置隔热带25，它的前部装有连接体20，根据螺杆27头部形状设计的连接体20，紧紧地靠近于螺杆头部，最大限度地减少连接体与螺杆头部之间的流道间隙减少而使流速提高，缩短了熔体在流道内停留的时间。模具前后部压缩区域21、23是根据产品形状呈压缩趋势，中间展开部22扩张角大，可使熔体在宽度方面得以合理分流。尾部挤出区域24仍是根据产品形状，前后呈直线状，防止塑料成型时材质裂变，使材质愈加紧密。

精心的色泽配比，通过巧妙的造粒和模具型腔的上述特殊设计，同时利用流道不均匀流原理和析出凝结理论，使异型材如：塑钢门窗型材、给排水管材、室内外装饰装潢型材等材质紧密，密度高，表面色泽高光亮，不褪色，不老化，可制成自然图纹。

实施例一、

1、配料工艺：取聚氯乙烯树脂二个100kg，改性剂(CPE)4kg和10kg，三盐1kg、5kg，填充料(CACO₃)5kg、50kg，润滑剂0.5kg和5kg，三苯脂取0.4kg和0.1kg，分成二组。

2、混合搅拌工艺：将上述各成份各放置在一台高速捏合机的锅内，物料温度控制在110℃和115℃，用压缩机和风机分别向锅内施加适量压力，边补气边搅拌，使水汽排出，然后将物料放置二台冷拌机内，分别进行冷拌处理，使物料温度降至常温。

3、造粒工艺：先将二台专用造粒机中的料筒和模具预热，各使料筒的五个区和模具的温度分别控制在120℃、140℃、150℃、170℃、200℃、220℃，恒温15分钟左右；将二台冷拌机内的物料，各自通过输料管，送至各自的造料机中的加料抖内。开机时二台主机转速分别设制为140转/分和180转/分，切粒刀转速为2800转/分，物料在短时间内靠自身摩擦得到快速强炼，迅速脱离高温区(其中一组用1秒钟、二组2秒钟时间)，物料经切粒后通过风机强制降温至常温。

4、成型工艺：先将二台成型挤出机料筒和模具的区域进行预热，各使料筒的四个区域的区温度控制在140℃、150℃、180℃、200℃，模具四区的温度控制在160℃、180℃、200℃、240℃，恒温15分钟后开机，经造料工艺后的物料加入各自的挤出成型机内，物料经挤出到专用模具，主机转速为80转/分。当物料挤出模具时，开启特殊水冷却装置28，使产品更好的定型。

实施例二、

1、配料工艺：聚氯乙烯树脂取100kg，改性剂(CPE)取16kg，三盐取0.5kg，填充料(CACO₃)取100kg，润滑剂取1.5kg，三苯脂取0.2kg。

2、混合搅拌工艺：将上述各成份放置在一台高速捏合机的锅内，物料温度控制在110℃左右，用压缩机向锅内施加适量压力，边补气边搅拌，使水汽排出，然后将物料放置在冷拌机内进行冷拌处理，使物料温度降至常温。

3、造粒工艺：先将专用造粒机中的料筒和模具预热，料筒五个区和模具温度分别控制在120℃、140℃、150℃、170℃、200℃、220℃，恒温15分钟左右；将冷拌机内的物料，通过输料管，送至造料机中的加料抖内。开机时主机转速设制为200转/分，切粒刀转速为3400转/分，物料在短时间内靠自身摩擦得到快速强炼，用1.5秒钟时间迅速脱离高温区，经切粒后，通过风机强制降温，使物料降至常温。

4、成型工艺：先将成型挤出机料筒和模具的区域进行预热，使料筒的四个区域和模具的四个区域的温度分别控制在140℃、150℃、180℃、200℃、160℃、180℃、200℃、240℃，恒温15分钟后开机，经造料工艺后的物料加入挤出成型机内，物料经挤出到专用模具，主机转速为80转/分。当物料挤出模具时，开启水冷装置，使产品定型。在挤出成型模具内的分流段与压缩段之间增设凹凸面制图纹装置，它的内腔呈凹状、凸状、平台状、尖状的组合状，物料在模具型腔内产生凹凸不平，产品自然带图纹。

本发明应用前景广阔：

因其制造的产品材质紧密、硬度高、图纹逼真自然，抗冲击能力强、韧性好，使产品的工程应用能力大大提高，延长了使用寿命；又由于密炼和成型过程中，物料内的液态聚合物被挤到产品表面，冷却定型后，结成膜，则特别光亮，而又不含挥发性成份，可使光泽、亮度永久保存；精心的色泽、图纹配比，可使产品达到最佳的视觉效果。能广泛应用在工业、交通、邮电、电力建筑及装饰装潢建材、塑钢门窗、家具和民用等广大领域。使现有的塑料挤出成型工艺发生质变。

Claims (3)

1、一种高密度高光亮带图纹的聚氯乙烯建材的成型制作工艺，它包括配料、搅拌、造粒、成型工艺，其中的(一)配料工艺，它的各成份的重量比为聚氯乙烯树脂∶改性剂∶热稳定剂∶填充料∶润滑剂=100∶4-16∶0.5-5∶5-100∶0.5-5，其特征是(二)混合搅拌工艺，将上述各成份配比放置在高速捏合机内，机内温度控制在110℃-115℃，同时用压缩机或风机向捏合机锅内施加适量压力，使物料边补气边搅拌，将物料中的水汽不断排出，使物料搅拌均匀，物料的含水量控制在1‰左右，(三)造粒工艺，采用高温瞬间密炼法：将物料均匀地进入螺杆转速为80-300转/分的挤出机内，使物料与物料以及物料与料筒螺杆之间快速摩擦，使常温粉料在瞬间升到240℃-300℃，然后迅速地通过专用造粒模具，并降至常温，每次造料时物料流经高温区的时间控制在1-3秒，使物料达到快速强炼，迅速脱离高温区，可根据需要进行多次熔炼，(四)成型工艺，采用在成型挤出机上装有水冷定型专用模具，模具设有隔温带和特殊水冷装置，也可设有制纹装置，模具内的各区域温度分别控制在140℃-260℃，完成物料的挤出、定型。

2、根据权利要求1所述的高密度高光亮带图纹的聚氯乙烯建材的成型制作工艺，其特征是造粒工艺中用的专用造粒模具，它的后端设在主机料筒(4)内，主机料筒(4)内装有螺杆(1)，料筒(4)的前端端面上固定切粒刀具(5)，模具的内腔(2)呈喇叭状的压缩区域，模具的前端是有若干个挤出小孔，它们排列成喇叭状。

3、根据权利要求1所述的高密度高光亮带图纹的聚氯乙烯建材的成型制作工艺，其特征是成型工艺中用的水冷定型专用模具，它的前、后部是压缩区域(21)、(23)，其形状呈压缩趋势，前后部间的中部是展开区域(22)，尾部是挤出区域(24)，前后呈直线状，根据螺杆(27)头部形状设计的连接体(20)紧靠在螺杆的头部，减小流道间隙增加流速，隔温带(25)设置在模具的成型段，用以控制模具温度，减少模具热量损失，冷却装置(28)是设在模具成型段的前部。

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