当共挤出技术现状及发展趋势3

共挤出技术现状及发展趋势(3)

异型材共挤出

塑料异型材共挤出的目的就是要将不同性质的高聚物挤到同一型材的不同部位从而赋予型材特殊功能要求或是获得最佳的性能、价格比，从而使产品多样化或多功能化，以提高产品档次，并降低成本。

异型材共挤工艺按共挤材料的成型状态可以分为前共挤和后共挤两类。前共挤是指两种材料在未完全成型的过程中实现复合成型 ；后共挤是指一种材料已完全成型之后，再与另一种材料实现复合成型。后共挤的优点在于能够利用废料，经济性较好。

按挤出材质不同可以分为有机共挤和无机共挤两类。有机共挤包含同材质前共挤（如精细料与掺加回收料的前共挤）和不同材质前共挤（如PMMA与PVC前共挤）以及软硬PVC的后共挤；无机共挤可以分为铝塑复合共挤和钢塑复合共挤。

在此重点介绍后共挤挤出、铝塑复合独特的胎面设计则进1步提高了轮胎的防滑性能异型材共挤出、钢塑复合异型材共挤出以及双色共挤出技术。

后共挤(以下简称PCE)技术是20世纪80年代末期由奥地利人开发的一项具有革新性的先进成型技术，是共挤技术的最新发展。与传统的前共挤(以下简称FCE)技术比较，具有工艺简单、应用灵活、废品率低、易于回收、粘接强度可控等显著特点。目前该技术主要应用于制造带密封条的门窗用异型材。

传统的FCE技术是一次成型技术。由两台以上的挤出机向同一成型模具挤出具有不同流变行为或不同颜色的熔融物料，这些熔体在成型模具中各自的流道内流动，然后在口模处汇合挤出，并在定型套中抽真空，冷却定型。在此过程中，由于熔体粘度和压力不同及流速的差异，各层物料在口模中汇合时，易产生不稳定层流，造成复合界面不规则、不均匀，出模后各层容易分离。此外，熔体粘度的差异还会使挤出熔体在真空冷却定型时，产生定型困难(如进入定型套时容易堵塞)，使得工艺过程较为复杂和难以控制。因此，如果要保证成型质量，就需要设计制造复杂的模具和熟练的操作技术对新兴国家出口比重也将大为提升。

PCE工艺则是一种全新的概念，其实质是将FCE的一次成型过程分解为两个单一的成型过程。首先挤出普通型材(基材)，待其定型后，再挤出辅材与基材复合成型。这种工艺构思将FCE中复杂的多层熔体的一次成型过程变成主、辅材分别成型和复合的二次成型过程。在各次成型中，模具流道只有单一物料的流动，从而简化了工艺条件，使成型全过程更容易控制，复合制品的形状尺寸更加精确，使模具的设计制造更为简单。

在PCE成型中，是冷与热、软与硬的材料结合过程，保证各种物料粘接强度是其必须解决的关键问题。此外，如何获得高质量的外观也是值得引起关注的重要问题。

铝塑复合型材是将外部的铝合金框与内部的塑料异型材框复合在一起的新型型材。它将两种材料的性能优势结合在一起，不仅在结构强度和抗老化性能上满足了对门窗的使用要求，而且具有隔热、保温性能优良、着色容易、装饰效果好、组装简易方便等优点。此外，从环保节能角度看，铝塑复合型材减少了铝型材的使用量，可节约国有资源，减少对外界环境的污染。

钢塑共挤微发泡PVC型材兼备了钢窗、铝窗的刚性，同时向右取格通过微发泡技术提高了门窗的保温、节能、隔音、密闭特性，其外观酷似高级木材，组装工艺简单。因此，这种型材将会被越来越多的人所认识。

生产PVC钢塑共挤异型材对配方、工艺、模具等要求非常严格，要生产出优质产品，必须解决好以下几个问题 ：型材表面要有一定硬度、厚度的结皮 ；型材各面的包覆塑料厚度必须均匀；型材的发泡孔必须细腻均匀 ；包覆塑料与钢衬之间要有良好的粘接强度。

PVC钢塑共挤型材采用内部钢衬与外部PVC塑料一次共挤成型，使高分子材料与钢材有机结合成一体化复合型材，既保证了隔声、隔热性能，又大大提高了型材的杆件强度。

近年来，研制成功的硬聚氯乙稀结皮低发泡钢塑复合挤出型材（以下简称JFG型材）采用钢塑共挤出和PVC-U结皮低发泡相结合的工艺，将PVC-U结皮低发泡塑料层包覆在精轧的异型钢衬上，成为一种新型的“钢塑一体”的复合异型材。

双色共挤型材成型通过不同的彩色原料赋予塑料型材以不同的外观色彩和特殊性能，它的技术特点是：

(1)充分发挥各种塑料的固有特性，改变塑钢型材的质量，如改变颜色，提高表面光亮度，提高表面硬度。同时增加了芯部材料的可选择余地，降低配方成本。

(2)多种塑料一起成型的整体技术，勿需粘结或贴合，勿需再对产品喷漆、喷涂等表面处理，效率高，成本低。

(3)可构成品种多、花样新、性能优的各种型材，以满足特殊场合使用的材料。

双色共挤需要两种不同型号规格的挤出机共用一套模具，由于挤出量、挤出速度差别大，加热区域多，必须进行最佳的优化配合，因此对工艺、设备及模具提出了很高的要求。我们国家的多色共挤加工起步较晚，已有的多色异型材大多是引进发达国家和地区的设备和工艺生产的。

此项技术的关键是共挤出机头设计和彩色料物化性能的有机配合。共挤出机头的结构随着型材截面的不同，可选用不同的共挤方式，通常采用模内复合共挤方式，即来自两台挤塑机的两种熔体经独立的流道在离开口模前处交汇，彩色熔体以极薄的厚度与PVC熔体大面积复合，并一起被挤出模外，再经定型模及水箱冷却成型。

总结

根据现有文献资料总结，我们认为共挤出技术理论研究有以下三点发展趋势：

(1)近年来的理论研究大多集中在等温流动的研究上，这是由于聚合物本身性质的复杂性所决定的，另外由于复合过程是在口型出口处很小的范围内进行的，等温假设是可行的。

(2)粘性流体有限元(FEM)分析方法和迭代算法具有很大的优越性，被广泛地用来模拟共挤出流动。

(3)对共挤出界面的位置、稳定性的影响因素的研究一直是该关停背法背规新增电解铝产能近900万吨领域理论研究的核心。（完）

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信息来源：国际塑料商情 北京化工大学 江波、周宏志和许澍华