塑料共擠出工藝知識簡述
用多種方法可以制取多組分的復(fù)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(dāng)代最先進(jìn)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(shù)臺擠出機(jī)分別供給不同的熔融料流，在一個復(fù)合機(jī)頭內(nèi)匯合共擠出得到多層復(fù)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(fù)合在一起，使制品兼有幾種不同材料的優(yōu)良特性，在特性上進(jìn)行互補(bǔ)，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(qiáng)度、剛度、硬度等機(jī)械性能。這些具有綜合性能的多層復(fù)合材料在許多領(lǐng)域中有極其廣泛的應(yīng)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(shè)備投資，復(fù)合過程不用溶劑、不產(chǎn)生三廢物質(zhì)。因此共擠出技術(shù)被廣泛用于復(fù)合薄膜、板材、管材、異型材和電線電纜的生產(chǎn)。
下面著重討論近年來得到廣泛應(yīng)用的復(fù)合管材、復(fù)合薄膜、平膜和流延膜、PVC芯層發(fā)泡復(fù)合管、板、異型材共擠出技術(shù)。
復(fù)合管材共擠出 鋁塑復(fù)合管集塑料和金屬優(yōu)點(diǎn)為一體，具有無毒、平滑、耐腐蝕、質(zhì)地輕、強(qiáng)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(yōu)點(diǎn)，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(xué)工業(yè)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(yè)中飲料、酒和牛奶等液體的輸送等，在近期內(nèi)有可能逐步取代鍍鋅管、銅管、塑膠管。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，鋁塑復(fù)合管在管材中的占有率約為15%。
該項(xiàng)技術(shù)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(jié)構(gòu)、加工設(shè)備和制造技術(shù)等方面進(jìn)行了改進(jìn)，使其性能不斷得到完善，在20世紀(jì)90年代初開始在歐洲和澳洲進(jìn)行商品化應(yīng)用。我國在20世紀(jì)90年代中期開始引進(jìn)鋁塑復(fù)合管生產(chǎn)線的技術(shù)，開始進(jìn)行鋁塑復(fù)合管的生產(chǎn)和應(yīng)用。
鋁塑復(fù)合管由5層(聚乙烯、熱熔膠、鋁箔、熱熔膠、聚乙烯)組成，以交聯(lián)聚乙烯(XLPE)為內(nèi)外層，中間層為焊接鋁管以增加管材的強(qiáng)度，在鋁管的內(nèi)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(jī)中塑料熔體經(jīng)T型模頭擠出，直接進(jìn)入水溶液或驟冷輥經(jīng)冷卻、牽引后制得流延膜。這種加工方法能夠充分的發(fā)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(shù)熱塑性塑料薄膜都可以用流延法生產(chǎn)。尤其對半結(jié)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(jī)中已經(jīng)塑化均勻的塑料熔體從平膜機(jī)頭擠出，經(jīng)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(jié)構(gòu)可以是對稱的或不對稱的，當(dāng)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(jié)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(jī)頭有三種型式，即多流道共擠出機(jī)頭、帶喂料塊共擠出機(jī)頭以及多流道機(jī)頭和喂料塊組合的共擠出機(jī)頭。
(1)多流道共擠出機(jī)頭：由數(shù)臺擠出機(jī)擠出的熔體從一個擁有多流道的機(jī)頭進(jìn)料端分別流入設(shè)定寬度及厚度的分流道中，各層熔體在機(jī)頭口型內(nèi)復(fù)合成型。采用這種方法人們可以選擇流動性和熔點(diǎn)相差較大的塑料原料制取復(fù)合制品。但復(fù)合層數(shù)不能太多，否則共擠出機(jī)頭過于龐大。
(2)帶共擠出喂料塊的機(jī)頭：由數(shù)臺擠出機(jī)擠出的熔體經(jīng)喂料塊分流道，通過其內(nèi)設(shè)置的熔體流率比調(diào)節(jié)閥和厚度調(diào)節(jié)栓調(diào)節(jié)，然后匯合進(jìn)入衣架機(jī)頭擠出成型。這種方法允許人們生產(chǎn)較多層數(shù)的復(fù)合薄膜，共擠出機(jī)頭小巧而精密。其缺點(diǎn)是只有流動性和加工溫度相近的塑料才能彼此復(fù)合，加工范圍較窄。
(3)多流道機(jī)頭和喂料塊組合的共擠出機(jī)頭。它是由德國Reifenhser公司開發(fā)的專門用來加工五層以上熱敏性物料的共擠出機(jī)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(zhì)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(chǎn)品多樣化或多功能化，以提高產(chǎn)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(tài)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(shí)現(xiàn)復(fù)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(shí)現(xiàn)復(fù)合成型。后共擠的優(yōu)點(diǎn)在于能夠利用廢料，經(jīng)濟(jì)性較好。
按擠出材質(zhì)不同可以分為有機(jī)共擠和無機(jī)共擠兩類。有機(jī)共擠包含同材質(zhì)前共擠(如精細(xì)料與摻加回收料的前共擠)和不同材質(zhì)前共擠(如PMMA與PVC前共擠)以及軟硬PVC的后共擠;無機(jī)共擠可以分為鋁塑復(fù)合共擠和鋼塑復(fù)合共擠。
在此重點(diǎn)介紹后共擠擠出、鋁塑復(fù)合異型材共擠出、鋼塑復(fù)合異型材共擠出以及雙色共擠出技術(shù)。
后共擠(以下簡稱PCE)技術(shù)是20世紀(jì)80年代末期由奧地利人開發(fā)的一項(xiàng)具有革新性的先進(jìn)成型技術(shù)，是共擠技術(shù)的最新發(fā)展。與傳統(tǒng)的前共擠(以下簡稱FCE)技術(shù)比較，具有工藝簡單、應(yīng)用靈活、廢品率低、易于回收、粘接強(qiáng)度可控等顯著特點(diǎn)。目前該技術(shù)主要應(yīng)用于制造帶密封條的門窗用異型材。
傳統(tǒng)的FCE技術(shù)是一次成型技術(shù)。由兩臺以上的擠出機(jī)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(nèi)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(chǎn)生不穩(wěn)定層流，造成復(fù)合界面不規(guī)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(chǎn)生定型困難(如進(jìn)入定型套時容易堵塞)，使得工藝過程較為復(fù)雜和難以控制。因此，如果要保證成型質(zhì)量，就需要設(shè)計(jì)制造復(fù)雜的模具和熟練的操作技術(shù)。
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