伴随建筑市场的不断发展，个性化楼盘，多彩建筑层出不穷。作为建筑眼睛的门窗，单一白色型材已不能满足现代建筑的多样化需求，色彩缤纷，满足个性化需求的彩色型材逐渐受到建筑市场的青睐。据统计PVC-U彩色型材产量逐年上升，成为门窗型材行业又一发展趋势。由此各厂加大技术投入与彩色产品的研发。目前彩色型材的生产主要有四种方法:分别为通体、覆膜、喷涂、表面共挤。 彩色型材生产方法及复合共挤材料特性 下面简要介绍四种彩色型材的生产方法及各自优缺点: 通体型材:是指将着色颜料混合于PVC型材粉料中进行挤出，得到整体着色的彩色塑钢型材。该方法设备投资小，技术含量不高，生产迅速。但生产中颜色不易控制，不同批次颜色容易产生色差。当通体型材作为外窗时，特别是深色型材，会吸收较多太阳辐射，容易引起型材老化、变形，从而缩短彩色型材的使用寿命。轻工业部的彩色型材标准GB/T2976-2008明确规定，通体着色型材不宜用于建筑外窗。 覆膜:是将预先制成的彩色塑料覆膜，在专用的覆膜机上，经过涂胶、加热或者机械加工的方法，将其贴在PVC型材表面。该方法对加工环境要求较高，对施工工艺和设备要求较复杂，生产成品率不高，主要原料与表面薄膜材料依赖进口等原因，造成成本居高不下， 仅有少数厂家在推广应用。 喷涂:喷涂是在型材表面喷涂有高性能的单组分丙烯酸涂料、双组分聚氨醋涂料、水性聚氨醋涂料以及常温固化的氟碳涂料加工的一种方法，色彩选用样式比较多。不过，该方法需要增加涂装设备，且容易引起污染，型材表面颜色层怕刮蹭，部分涂层有迁析现象，影响型材的美观。 表面共挤:表面共挤是将两种或两种以上不同性质的聚合物分别在两台或两台以上挤出机共同启动挤出到共挤模头中进行复合，形成一个多层单一制品的加工方法。常用的共挤原料有PVC,ASA和PMMA。通常共挤层厚度为0.3-0.5mm。因该技术工艺成熟、易于生产控制、制造成本适宜、制品性能优异等特点而脱颖而出，成为彩色化技术发展的主要手段。 下面主要介绍表面共挤型材特点 表面共挤材料特性 表面共挤各种材料简介: 1,ASA ASA是由丙稀酸脂、丙烯睛和苯乙烯组成的三元聚合物，ASA聚合物分子结构中无双键等不稳定基团，分子结构稳定，具有优异的耐候性能，同时该材料具有很好的力学性能，国外已广泛应用于汽车配件领域。 2,PMMA PMMA即聚甲基丙烯酸甲醋，属无定型聚合物，俗称有机玻璃，它的优点是具有优异的光学性能和光化性能。 3、高耐侯PVC 将着色颜料混合砖PVC型材粉料中并添加耐侯剂与抗氧化剂制成的颗粒料。1、硬度 ASA与高耐侯PVC硬度相当，而PMMA硬度较高，制成型材后共挤表面不耐磕碰。 2、溶解度 ASA,PMMA其溶解度参数与PVC的溶解度参数非常接近，理论分析二者相容性很好。 3、线膨胀系数 高耐侯PVC与ASA, PMMA线膨胀系数较为接近，在温差较大的情况下二者不会扭曲、分层和分离。 4、收缩率 高耐侯PVC与ASA,PMMA收缩率较接近。不会因内力而导致翘曲，能够保证异型材尺寸稳定。 5、可抛光性 ASA与PMMA可进行抛光处理，表面光泽度能够达到85以上，高耐侯PVC型材未抛光可达到50-70。 经过上面分析，表面共挤彩色型材，成为现在彩色型材生产的主要手段。下面着重介绍表面共挤彩色型材性能及生产控制。 彩色异型材与纹彩压花型材生产 生产设备:青岛中科共挤机SJ30 x 25，金湖、金纬锥双挤出机SJZ65-130,65平开框、挺、扇纹彩压花模具。 1、共挤材料的烘干 使用前充分干燥:改性PMMA与ASA为亲水性高分子聚合物。吸水率为0.3%x-0.4%左右，用前必需在温度80℃-90℃的温度条件下充分透风干燥3-4小时，使其含水率<0.1%。否则将造成制品表层无光泽、沙眼、起泡以及波纹等现象，使生产无法正常进 行。使用高耐侯性的PVC，生产前不必进行干燥处理。 以65平开中挺为例，生产牵引速度2.Om/min，共挤表面宽度约为96mm，生产普通彩色与纹彩压花型材表面共挤料温度工艺参数. 工艺温度的设定原则PMMA在升到融点前无明显的软化温度，易造成共挤机扭矩过高需设定较高温度，但温度设定高于280＆#176;时物料分解。ASA从玻璃化温度到粘流温度的范围较大，温度调节范围为180℃一220℃ ,ASA大于250℃即可分解。高耐候性PVC温度控制为185℃(原料厂家建议设定温度)，高于220℃易糊料(不同厂家共挤料，分解温度不同)。 对于表面高耐侯PVC共挤，在反复试验中，工艺温度高于185＆#176;C，易发生物料分解，经常出现停机清模现象，经设定较低的工艺温度后，物料分解现象有所好转。 使用模具须达到的要求 共挤流道设计一般采用衣架结构，接近共挤出口的地方采用均压环设计(图三)。使用加工中心进行仿真加工，加工精度可达0.005mm，粗糙度达到镜面要求，可满足不同材质的共挤料流动需求。 彩色与纹彩压花型材模具:模具机头、定型、水箱板的抛光要求更高(要求流道表面与定型表面、水箱板粗糙度Ra≤0.2um);循环水水质清理;定型真空道进行倒圆角处理，圆角一般控制在RO.1~0.2MM。 纹彩压花辊设计: 1、使用可调节装置，便于调整压花深度(一般深度控制0.3mm左右)。 2、压花辊便于生产中拆卸更换。 3、压花辊设计防粘辊镀层。 4、压花辊须使用冷却装置(分为压缩空气冷却、冷却水冷却)。 模具修整原则: 纹彩压花型材调试时，需要先调试共挤光面，当所有尺寸都达到设计图纸要求再进行压花调整。 彩色模具生产原则: 每次生产彩色共挤时，先开单螺杆挤出机，待物料挤出共挤口模时，再开主机。防止出现基料进人共挤流道，使表面共挤料挤出困难(由于共挤机挤出压力较小)，造成共挤糊料，导致共挤层露底，无法正常生产。 彩色模具生产换料顺序: 为满足客户个性化需求:生产彩色型材时，经常出现同一模具一次上线，不同时段生产不同颜色型材。更换不同颜色共挤料的方法:(1)同种物料不同颜色更换时，不必停机清理模具，待本种颜色完成生产任务时可直接更换不同颜色共挤料，一般换料顺序为深颜色更 换浅颜色，例如绿色更换青白色。 (2)不同物料更换时，共挤工艺温度低的原料更换工艺温度高的原料，一般使用高耐侯PVC更换ASA,ASA更换PMMA。更换时注意共挤温度控制，待设定共挤机温度达到该种物料工艺要求时，再投放共挤料开始生产。 表面共挤型材的物理机械性能(表三) 以65平开中挺为例，5组型材各项物理性能平均值的对比结果 通过上面的性能表与老化性试验，可得出下面的结论:(彩色共挤层0.3mm左右) (1)彩色共挤层PMMA表面质量较好，光泽度较高，有较少的划痕、暗纹;彩色共挤层ASA与PVC经常出现共挤面划痕。纹彩压花型材三种表面共挤层，表 面质量普遍较好。 (2)三种材料力学性能不同:低温落锤冲击性能，高耐侯PVC优于ASA, ASA优于PMMA。对于纹彩型材低冲性能不合格品明显增多;可焊性，ASA与PMMA共挤型材焊接后，焊角强度略有降低，如上面性能表普通PVC型材焊角强度平均50Mpa以上，彩色型材在 43-35Mpa，高耐候性PVC共挤层基本无变化。纹彩压花型材三种材料都有不同程度降低。 (3 )ASA,PMMA,PVC三者相容性很好，加热后共挤不分层，尺寸变化率达到国标GBIT2976-2008标准规定。 (4)通过老化性能试验(图六、图七)可知，PMMA与ASA耐候性能优良，高耐侯性PVC可满足耐侯需求，仍有改进空间。 彩色型材与彩色压花型材缺陷及解决方法 在生产中，由于聚合物的粘度不同，流动性能不同，它们汇合挤出时，会产生流动不稳定现象，使制品表面共挤层不均匀，型材弯曲从而影响复合制品的力学性能、物理性能与表观质量。 在生产过程中出现彩色型材与纹彩型材质量问题及解决方法总结如下: 1、共挤层厚度不均 共挤层厚度不均一般出现在型材拐点或边角部位，出现这种现象主要是两种熔体的挤出压力和流动性不同造成的。解决方法:修整白料压力或加大共挤层压力。 2、表面划痕、麻点 (1)模具调试阶段出现型材彩色面划痕，其主要原因为模具加工制造机头或定型抛光不到位或真空道清洁不彻底(机械加工的小铁屑、抛光导致的细沙粒未清洁干净)造成的。 解决方法:模具上线前整套抛光达到表面粗糙度Ra≤0.2um，并认清理真定型真空道。 (2)正常生产中出现表面划痕、麻点主要为共挤工艺温度过低、物料烘干不到位或主机真空度过低造成的。解决方法:A、设定工艺参数时遵循第二章工艺要求;B、充分干燥共挤料，特别是已经烘干4小时，暂时不用共挤料要做保温处理，防止物料再次受潮;C、主机真空达到0.06Mpa以上，使基料挥发物，正常挥发。 3、共挤型材弯曲 一般彩色共挤型材中容易朝向彩色共挤面弯曲。解决方法:调整定型气路与水路，如果效果不明显，停车修模，较少共挤面阻力或增加非共挤面的阻力，达到各面阻力平衡。 4、共挤压花型材表面纹路较浅或不成形 造成表面纹路较浅的原因有以下几方面:(1)本身压花滚花纹制作较浅，无法达到较明显的花纹效果。(2)压花滚冷却采用气冷，由于模头温度大部分在195＆#176;左右，气冷冷却较慢造成冷却效果较差，难于形成花纹。(3)定型第一段真空道距离定型入口靠前，真空度较大，使压花型材贴附定型较好，导致纹理不明显。 解决方法:压花辊纹路深度设计合理，采用水冷方法。定型设计充分考虑真空吸附设计，避免由于真空设计不合理造成表面纹路达不到设计要求。 纹理表面不成形主要表现在正常生产阶段。主要原因(1)压花辊轴承质量问题，不耐高温，使用一段时间出现转动困难现象(此现象压花辊无冷却装置时突出)。(2)压花辊在生产调整时，左右的高度不同，导致压花辊轴承受力不均，转动不灵活，从而导致压花 纹路深浅不一或纹理不成形。(3)共挤材料粘辊，生产一段时间，粘辊物料将压花辊与模头间隙堵满，导致辊子转动困难，使表面共挤不成形。 解决办法:压花辊轴承选用滚动灵活、耐高温轴承。压花辊在生产调节时，左右均匀调整，避免轴承受力不均。对于共挤料粘辊子的问题，需在制作压花辊时提出相应要求，做表面镀层处理。 5、表面纹路有周期性变化 表面纹路周期性变化主要原因是压花辊制作问题，压花辊转动一周出现同一圆周错位问题，在6米型材表面反映为压花表面纹路周期性错位。 解决方法:更换压花辊。该问题可在压花辊使用前仔细观察就可发现，避免因出现这种情况而耽误生产。 6、表面纹路毛刺现象 出现该现象的原因主要是因为(1)压花辊制作问题，压花辊纹路较窄且深，纹路中有尖点，导致毛刺现象出现。(2)压花辊在存放使用中有磕碰，造成型材生产时出现毛刺现象。 解决方法:制作压花辊时要求花纹圆滑过度;使用时轻拿轻放，专人保管。 7、订购不同厂家共挤压花模具或不同时期订购压花模具的纹路不同 订购不同厂家共挤压花模具，纹路不同时可确定一种纹路样式，由几个模具厂家按照一份图纸制作，从而避免出现几个厂家几种纹路。而不同时期订购的压花模具，参照工厂较成熟的花纹，可将花纹样品直接发到模具制作厂，照版制模。 8、其它原因造成的表面缺陷 (1)设备老化问题: 现象:共挤表面覆盖不全或有连续较大的麻坑，提高工艺参数、加大共挤转速效果都不明显。更换同一厂家另一台挤出设备，问题解决。 现象分析:部分共挤机使用时间较长，螺杆磨损严重，间隙过大，不能满足彩色共挤表面的挤出。 (2)共挤机本身参数设置问题 现象:出现共挤层突然减薄后又自动恢复正常，观察共挤机变频器出现电流突然增高快速下降又缓慢恢复到设定值。该现象经电工检查是共挤机扭矩过高，电流过大共挤机自动采取过热保护所致。 现象分析:部分共挤机本身设定参数较窄，尤其不能满足PMMA的挤出生产。 (3)彩色型材抛光问题 现象:经抛光轮抛光后的型材共挤表面出现亮度不高或细密的麻坑与纵向沟痕。 现象分析:抛光轮与型材表面的距离调整问题。太远易造成抛光面不亮，抛光效果差;太近易将型材表面抛出纵向沟痕，影响外观。所以要对抛光轮进行微调，并及时检查抛光轮的位置才能达到较好的效果。 结论 1,ASA与PMMA是较好的塑料异型材表面彩色化的表面共挤料，耐候性能与机械性能优良，经过高耐侯改良的PVC彩色共挤料，也可满足型材需求。 2、彩色型材的生产:模具加工表面粗糙度与精度要求较高，工艺控制严格，挤出设备要求较高。 3、彩色型材表面质量控制，需从原料、设备、工艺各方面仔细分析，找得合理答案。 4、纹彩压花模具，压花装置需要转动灵活、便于控制纹理深度、保障连续生产。 5、彩色型材与共挤压花型材，共挤流道设计需满足不同表面共挤材料的要求，工艺适用性较广。 由于本人的经验有限，不足欠妥之处，敬请业界同 仁、专家批评、指正。