專利名稱：一種高密度高光亮帶圖紋的聚氯乙烯建材的成型制作工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種塑料擠出成型的工藝--高密度、高光亮、帶圖紋的聚氯乙烯建材的成型制作工藝及其應(yīng)用。
現(xiàn)有技術(shù)中的塑料擠出成型型材如塑鋼門窗型材、給排水管材、室內(nèi)外裝飾裝潢型材等，其成型的工藝分配料、攪拌、成型。其中配料工藝配方是選用聚氯乙烯樹脂、熱穩(wěn)定劑、潤滑劑、填充料及其他輔助劑。攪拌工藝采用高速捏合機(jī)，將物料在捏合機(jī)內(nèi)離心旋轉(zhuǎn)進(jìn)行循環(huán)流動，使物料攪拌均勻。成型工藝擠出成型時，采用真空定型，真空定型是對型材外表面進(jìn)行單壁吸合冷卻定型，然而另一壁面只能靠自然冷卻定型，又由于擠出模的擠出阻力小，從而導(dǎo)致型材材質(zhì)無法緊密，型材表面也無光澤；由于真空定型，產(chǎn)品在成型時需要兩付模具，一付擠出模，一付真空定型模，型材經(jīng)擠出模擠出，要求模具內(nèi)物料流速均勻，再進(jìn)入真空定型模定型，擠出模與真空定型模之間銜接有距離，所以產(chǎn)品設(shè)計時，結(jié)構(gòu)和造型上受到很大限制，并且成品率低，操作也很不方便。絕大部分生產(chǎn)型材廠家，采用雙螺桿擠出，將攪拌后的物料直接加入雙螺桿擠出機(jī)，然而物料中的氣體無法完全排出，并且是直接經(jīng)粉料到型材，這就無法使聚氯乙烯樹脂得到有效冶煉，成型周期長，溫度不易控制，物料容易燜壞，型材質(zhì)量無法保證。另外，它受傳統(tǒng)工藝的局限自然圖紋制作困難。
本發(fā)明的目的在于提出一種高密度、高光亮、帶圖紋的聚氯乙烯建材的成型制作工藝及其應(yīng)用，它的配料工藝中對各成份配比要求比較低，改進(jìn)攪拌、成型工藝，增加造料工藝，從而有效地克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的各種缺陷。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案它包括配料、攪拌、造粒、成型工藝，其中的(一)配料工藝，它的各成份的重量比為聚氯乙烯樹脂∶改性劑∶熱穩(wěn)定劑∶填充料∶潤滑劑=100∶4-16∶0.5-5∶5-100∶0.5-5，(二)混合攪拌工藝，將上述各成份配比放置在高速捏合機(jī)內(nèi)，機(jī)內(nèi)溫度控制在110℃-115℃，同時用壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)向捏合機(jī)鍋內(nèi)施加適量壓力，使物料邊補(bǔ)氣邊攪拌，將物料中的水汽不斷排出，使物料攪拌均勻，物料的含水量控制在1‰左右，(三)造粒工藝，采用高溫瞬間密煉法將物料均勻地進(jìn)入螺桿轉(zhuǎn)速為80-300轉(zhuǎn)/分的擠出機(jī)內(nèi)，使物料與物料以及物料與料筒螺桿之間快速摩擦，使常溫粉料在瞬間升到240℃-300℃，然后迅速地通過專用造粒模具，每次造料時物料流經(jīng)高溫區(qū)的時間控制在1-3秒，使物料達(dá)到快速強(qiáng)煉，迅速脫離高溫區(qū)，將物料降至常溫，可根據(jù)需要進(jìn)行多次熔煉，(四)成型工藝，采用在成型擠出機(jī)上裝有水冷定型專用模具，模具上設(shè)有制紋裝置、隔溫帶和特殊水冷裝置，模具內(nèi)的溫度控制在140℃-260℃，完成物料的擠出、定型。
造粒工藝中用的專用造粒模具，它的后端設(shè)在主機(jī)料筒4內(nèi)，主機(jī)料筒4內(nèi)裝有螺桿1，料筒4的前端端面上固定切粒刀具5，模具的內(nèi)腔2呈喇叭狀的壓縮區(qū)域，模具的前端是有若干個擠出小孔，它們排列成喇叭狀。
成型工藝中用的水冷定型專用模具，它的前、后部是壓縮區(qū)域21、23，其形狀呈壓縮趨勢，前后部間的中部是展開區(qū)域22，尾部是擠出區(qū)域24，前后呈直線狀，根據(jù)螺桿27頭部形狀設(shè)計的連接體20緊靠在螺桿的頭部，減小流道間隙增加流速，隔溫帶25設(shè)置在模具的成型段，用以控制模具溫度，減少模具熱量損失，冷卻裝置28是設(shè)在模具成型段的前部。
由于本工藝采用擠出和定型在同一付模具內(nèi)完成，擠出成型時不存在間段，在模具上設(shè)置隔溫帶和特殊水冷裝置，采用水冷定型法，模具擠出成型時阻力大，所以產(chǎn)品材質(zhì)緊密，高度光亮，不易老化，大大延長了使用壽命。另外，操作方便，產(chǎn)品設(shè)計時，結(jié)構(gòu)和造型上也不受限制，而且成品率高。(水冷定型法產(chǎn)品擠出時的阻力比采用真空定型法高3-5倍左右)。本工藝還可以利用流道不均勻流原理，制成自然圖紋，從而大大提高型材質(zhì)量的檔次。
可以看出，本發(fā)明采用高溫瞬間密煉法的特殊成型工藝，這足以使聚氯乙烯物粒達(dá)到強(qiáng)制冶煉效果，大大提高了產(chǎn)品的抗沖擊強(qiáng)度和韌性，同時，產(chǎn)品表面光亮。
在攪拌混合工藝中，采用高速捏合機(jī)進(jìn)行攪拌。當(dāng)出現(xiàn)水蒸汽在捏合機(jī)內(nèi)飄浮時，則向鍋內(nèi)用壓縮機(jī)(風(fēng)機(jī))施加適量壓力，邊排氣邊攪拌，使水汽大量排出，在物料拌勻的同時達(dá)到干燥處理。
本發(fā)明的優(yōu)點1、運用本發(fā)明制造的產(chǎn)品，材質(zhì)硬密度高(可達(dá)1.6-1.9g/cm3)，抗沖擊能力強(qiáng)、韌性好、表面光亮如鏡(可達(dá)12)、不褪色、不褪光、不老化、圖紋自然高雅真正做到以塑代木，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境；2、型材結(jié)構(gòu)可根據(jù)需要設(shè)計不受任何限制；3、投資小，制造成本低；4、設(shè)備設(shè)計、制造合理，輕巧靈活，新穎別致；5、可操作性強(qiáng)，方法簡便，性能穩(wěn)定，便于控制，運用靈活，成品率高；6、節(jié)能效果顯著，比傳統(tǒng)技術(shù)工藝節(jié)約能源5-10％左右；7、可增加填充料的比例15-50％，降低成本10％以上。
附

圖1是造粒專用機(jī)頭部結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2是專用水冷定型模具結(jié)構(gòu)示意圖。
對照圖1，物料由螺桿1在料筒4內(nèi)推動向前移動，當(dāng)經(jīng)過造料模具3的內(nèi)腔部分壓縮前進(jìn)，迅速通過分布在模具前端若干的小孔中迅速直線運動，由切粒刀具5切成粒狀落下進(jìn)入內(nèi)機(jī)流通，進(jìn)入貯存器中，切粒刀具由電機(jī)6帶動高速旋轉(zhuǎn)，由于在造料工藝中，設(shè)計的專用機(jī)械和模具，其模具的后機(jī)是設(shè)在主機(jī)料筒4內(nèi)，料筒4內(nèi)裝有螺桿1，料筒4的前端端面上固定切粒刀具5，模具3的內(nèi)腔2呈喇叭狀壓縮區(qū)域，在模具3的前端設(shè)有若干個擠出小孔排列成喇叭狀。模具結(jié)構(gòu)使熔體由原來的旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動，從型腔中迅速通過，減少存料，防止?fàn)F壞、變質(zhì)。利用物料混煉剪切時自身摩擦產(chǎn)生的熱量，一方面可使物料剪切、熔煉效果好，另一方面又保持原料的原始成份，重復(fù)混煉，其物料性能變化微小。
對照圖2設(shè)定壓縮區(qū)域21、23使材質(zhì)密度獲得進(jìn)一步提高，中部展開部22可使熔體在寬度上均勻分流。減少連接體20和螺桿27頭部之間的流道間隙26，可提高熔體在流道中間流速，減少熔體在模具內(nèi)的停留時間，防止熔體燜壞變質(zhì)。設(shè)置隔溫帶25可以控制模具溫度，減少熱量損失。特殊水冷卻裝置28就是在模具成型段的前部開有若干個水孔，由于工作時，成型模具是浸在循環(huán)水箱中，水孔的個數(shù)深度是根據(jù)產(chǎn)品需要而定，它可保證產(chǎn)品更好的定型。
在專用成型模具上設(shè)置隔熱帶25，它的前部裝有連接體20，根據(jù)螺桿27頭部形狀設(shè)計的連接體20，緊緊地靠近于螺桿頭部，最大限度地減少連接體與螺桿頭部之間的流道間隙減少而使流速提高，縮短了熔體在流道內(nèi)停留的時間。模具前后部壓縮區(qū)域21、23是根據(jù)產(chǎn)品形狀呈壓縮趨勢，中間展開部22擴(kuò)張角大，可使熔體在寬度方面得以合理分流。尾部擠出區(qū)域24仍是根據(jù)產(chǎn)品形狀，前后呈直線狀，防止塑料成型時材質(zhì)裂變，使材質(zhì)愈加緊密。
精心的色澤配比，通過巧妙的造粒和模具型腔的上述特殊設(shè)計，同時利用流道不均勻流原理和析出凝結(jié)理論，使異型材如塑鋼門窗型材、給排水管材、室內(nèi)外裝飾裝潢型材等材質(zhì)緊密，密度高，表面色澤高光亮，不褪色，不老化，可制成自然圖紋。
實施例一、1、配料工藝取聚氯乙烯樹脂二個100kg，改性劑(CPE)4kg和10kg，三鹽1kg、5kg，填充料(CACO3)5kg、50kg，潤滑劑0.5kg和5kg，三苯脂取0.4kg和0.1kg，分成二組。
2、混合攪拌工藝將上述各成份各放置在一臺高速捏合機(jī)的鍋內(nèi)，物料溫度控制在110℃和115℃，用壓縮機(jī)和風(fēng)機(jī)分別向鍋內(nèi)施加適量壓力，邊補(bǔ)氣邊攪拌，使水汽排出，然后將物料放置二臺冷拌機(jī)內(nèi)，分別進(jìn)行冷拌處理，使物料溫度降至常溫。
3、造粒工藝先將二臺專用造粒機(jī)中的料筒和模具預(yù)熱，各使料筒的五個區(qū)和模具的溫度分別控制在120℃、140℃、150℃、170℃、200℃、220℃，恒溫15分鐘左右；將二臺冷拌機(jī)內(nèi)的物料，各自通過輸料管，送至各自的造料機(jī)中的加料抖內(nèi)。開機(jī)時二臺主機(jī)轉(zhuǎn)速分別設(shè)制為140轉(zhuǎn)/分和180轉(zhuǎn)/分，切粒刀轉(zhuǎn)速為2800轉(zhuǎn)/分，物料在短時間內(nèi)靠自身摩擦得到快速強(qiáng)煉，迅速脫離高溫區(qū)(其中一組用1秒鐘、二組2秒鐘時間)，物料經(jīng)切粒后通過風(fēng)機(jī)強(qiáng)制降溫至常溫。
4、成型工藝先將二臺成型擠出機(jī)料筒和模具的區(qū)域進(jìn)行預(yù)熱，各使料筒的四個區(qū)域的區(qū)溫度控制在140℃、150℃、180℃、200℃，模具四區(qū)的溫度控制在160℃、180℃、200℃、240℃，恒溫15分鐘后開機(jī)，經(jīng)造料工藝后的物料加入各自的擠出成型機(jī)內(nèi)，物料經(jīng)擠出到專用模具，主機(jī)轉(zhuǎn)速為80轉(zhuǎn)/分。當(dāng)物料擠出模具時，開啟特殊水冷卻裝置28，使產(chǎn)品更好的定型。
實施例二、1、配料工藝聚氯乙烯樹脂取100kg，改性劑(CPE)取16kg，三鹽取0.5kg，填充料(CACO3)取100kg，潤滑劑取1.5kg，三苯脂取0.2kg。
2、混合攪拌工藝將上述各成份放置在一臺高速捏合機(jī)的鍋內(nèi)，物料溫度控制在110℃左右，用壓縮機(jī)向鍋內(nèi)施加適量壓力，邊補(bǔ)氣邊攪拌，使水汽排出，然后將物料放置在冷拌機(jī)內(nèi)進(jìn)行冷拌處理，使物料溫度降至常溫。
3、造粒工藝先將專用造粒機(jī)中的料筒和模具預(yù)熱，料筒五個區(qū)和模具溫度分別控制在120℃、140℃、150℃、170℃、200℃、220℃，恒溫15分鐘左右；將冷拌機(jī)內(nèi)的物料，通過輸料管，送至造料機(jī)中的加料抖內(nèi)。開機(jī)時主機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)制為200轉(zhuǎn)/分，切粒刀轉(zhuǎn)速為3400轉(zhuǎn)/分，物料在短時間內(nèi)靠自身摩擦得到快速強(qiáng)煉，用1.5秒鐘時間迅速脫離高溫區(qū)，經(jīng)切粒后，通過風(fēng)機(jī)強(qiáng)制降溫，使物料降至常溫。
4、成型工藝先將成型擠出機(jī)料筒和模具的區(qū)域進(jìn)行預(yù)熱，使料筒的四個區(qū)域和模具的四個區(qū)域的溫度分別控制在140℃、150℃、180℃、200℃、160℃、180℃、200℃、240℃，恒溫15分鐘后開機(jī)，經(jīng)造料工藝后的物料加入擠出成型機(jī)內(nèi)，物料經(jīng)擠出到專用模具，主機(jī)轉(zhuǎn)速為80轉(zhuǎn)/分。當(dāng)物料擠出模具時，開啟水冷裝置，使產(chǎn)品定型。在擠出成型模具內(nèi)的分流段與壓縮段之間增設(shè)凹凸面制圖紋裝置，它的內(nèi)腔呈凹狀、凸?fàn)?、平臺狀、尖狀的組合狀，物料在模具型腔內(nèi)產(chǎn)生凹凸不平，產(chǎn)品自然帶圖紋。
本發(fā)明應(yīng)用前景廣闊因其制造的產(chǎn)品材質(zhì)緊密、硬度高、圖紋逼真自然，抗沖擊能力強(qiáng)、韌性好，使產(chǎn)品的工程應(yīng)用能力大大提高，延長了使用壽命；又由于密煉和成型過程中，物料內(nèi)的液態(tài)聚合物被擠到產(chǎn)品表面，冷卻定型后，結(jié)成膜，則特別光亮，而又不含揮發(fā)性成份，可使光澤、亮度永久保存；精心的色澤、圖紋配比，可使產(chǎn)品達(dá)到最佳的視覺效果。能廣泛應(yīng)用在工業(yè)、交通、郵電、電力建筑及裝飾裝潢建材、塑鋼門窗、家具和民用等廣大領(lǐng)域。使現(xiàn)有的塑料擠出成型工藝發(fā)生質(zhì)變。
權(quán)利要求
1.一種高密度高光亮帶圖紋的聚氯乙烯建材的成型制作工藝，它包括配料、攪拌、造粒、成型工藝，其中的(一)配料工藝，它的各成份的重量比為聚氯乙烯樹脂∶改性劑∶熱穩(wěn)定劑∶填充料∶潤滑劑=100∶4-16∶0.5-5∶5-100∶0.5-5，其特征是(二)混合攪拌工藝，將上述各成份配比放置在高速捏合機(jī)內(nèi)，機(jī)內(nèi)溫度控制在110℃-115℃，同時用壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)向捏合機(jī)鍋內(nèi)施加適量壓力，使物料邊補(bǔ)氣邊攪拌，將物料中的水汽不斷排出，使物料攪拌均勻，物料的含水量控制在1‰左右，(三)造粒工藝，采用高溫瞬間密煉法將物料均勻地進(jìn)入螺桿轉(zhuǎn)速為80-300轉(zhuǎn)/分的擠出機(jī)內(nèi)，使物料與物料以及物料與料筒螺桿之間快速摩擦，使常溫粉料在瞬間升到240℃-300℃，然后迅速地通過專用造粒模具，并降至常溫，每次造料時物料流經(jīng)高溫區(qū)的時間控制在1-3秒，使物料達(dá)到快速強(qiáng)煉，迅速脫離高溫區(qū)，可根據(jù)需要進(jìn)行多次熔煉，(四)成型工藝，采用在成型擠出機(jī)上裝有水冷定型專用模具，模具設(shè)有隔溫帶和特殊水冷裝置，也可設(shè)有制紋裝置，模具內(nèi)的各區(qū)域溫度分別控制在140℃-260℃，完成物料的擠出、定型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高密度高光亮帶圖紋的聚氯乙烯建材的成型制作工藝，其特征是造粒工藝中用的專用造粒模具，它的后端設(shè)在主機(jī)料筒(4)內(nèi)，主機(jī)料筒(4)內(nèi)裝有螺桿(1)，料筒(4)的前端端面上固定切粒刀具(5)，模具的內(nèi)腔(2)呈喇叭狀的壓縮區(qū)域，模具的前端是有若干個擠出小孔，它們排列成喇叭狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高密度高光亮帶圖紋的聚氯乙烯建材的成型制作工藝，其特征是成型工藝中用的水冷定型專用模具，它的前、后部是壓縮區(qū)域(21)、(23)，其形狀呈壓縮趨勢，前后部間的中部是展開區(qū)域(22)，尾部是擠出區(qū)域(24)，前后呈直線狀，根據(jù)螺桿(27)頭部形狀設(shè)計的連接體(20)緊靠在螺桿的頭部，減小流道間隙增加流速，隔溫帶(25)設(shè)置在模具的成型段，用以控制模具溫度，減少模具熱量損失，冷卻裝置(28)是設(shè)在模具成型段的前部。
全文摘要
本發(fā)明是一種高密度高光亮帶圖紋的聚氯乙烯建材的成型制作工藝,分配料、攪拌、造粒、成型工藝,其中配料,選聚氯乙烯樹脂、改性劑、熱穩(wěn)定劑、填充料、潤滑劑,攪拌,在高速捏合機(jī)內(nèi),溫控在110℃—115℃攪拌均勻、干燥,造粒,采用高溫瞬間密煉法,使粉料在瞬間升到240℃—300℃;成型,在成型擠出機(jī)上裝有水冷定型專用模具,完成擠出、定型。本工藝制造的建材材質(zhì)密度高、光亮可達(dá) 12,帶圖紋,成本低,工藝簡單易行。成品率高節(jié)能。
文檔編號B29C47/00GK1223928SQ9811162
公開日1999年7月28日 申請日期1998年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月21日
發(fā)明者包赟元 申請人:包赟元