【摘要】本文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)。 【關(guān)鍵詞】塑料共擠出工藝 發(fā)展趨勢 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)臺擠出機分別供給不同的熔融料流,在一個復(fù)合機頭內(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,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,及強度、剛度、硬度等機械性能。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)點為一體,具有無毒、平滑、耐腐蝕、質(zhì)地輕、強度高、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,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%。該項技術(shù)1974年由英國工程師Itzhak Barnoach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,通過共擠工藝成型鋼塑復(fù)合管的結(jié)構(gòu)與鋁塑復(fù)合管基本相同,由五層組成,其內(nèi)外層原料一般采用HDPE,鋼層與內(nèi)外層HDPE之間為熱熔膠層。直徑為50-110mm的鋼塑復(fù)合管較多采用鋼板網(wǎng)骨架增強復(fù)合塑料管,它是以冷軋帶鋼和熱塑性塑料為原料,以氬弧對接焊成型的多孔薄壁鋼管為增強體,外層和內(nèi)層雙面復(fù)合熱塑性塑料的一種新型復(fù)合壓力管材。由于多孔薄壁鋼管增強體被包覆在熱塑性塑料連續(xù)體中,因此,這種復(fù)合管克服了鋼管和塑料管的缺點,而又具有鋼管和塑料管的共同優(yōu)點。目前輸氣、輸水用的大口徑管較多采用以鋼絲纏繞為骨架的聚乙烯管,鋼絲骨架纏繞和焊接速度慢,生產(chǎn)效率較低。 鋼塑復(fù)合管生產(chǎn)的關(guān)鍵是五層共擠復(fù)合機頭的設(shè)計,它要求在一個共擠出機頭內(nèi)實現(xiàn)內(nèi)外塑料層,熱熔膠粘接層及中間鋼層的完全復(fù)合。復(fù)合工藝的關(guān)鍵是采用物理復(fù)合和化學(xué)復(fù)合相結(jié)合的方法,在設(shè)定的溫度下,在鋼絲與內(nèi)外層HDPE之間擠入一層親和助劑,形成五層結(jié)構(gòu)的管體,在高溫高壓下,處于熔融狀態(tài)的親和助劑通過共擠出機頭均勻地涂覆在鋼管的內(nèi)外表面,然后接枝于HDPE帶極性的活化官能團,并與鋼管表面形成鍵合的粘界面。經(jīng)過這樣有物理和化學(xué)復(fù)合作用共同產(chǎn)生的共擠出過程,制取的鋼塑復(fù)合管才能同時具備塑料和鋼管的共同特性,使它具有高強度、長壽命、高氣密性、高耐腐蝕性和高耐候性能。 復(fù)合薄膜共擠出 多層復(fù)合薄膜的特點為:對氧和水汽的阻隔性好;薄膜的強度和耐穿刺性高;熱封性好;粘結(jié)性強;有良好的防霧性、防滑性、著色性,因此,在包裝領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。 共擠吹膜法主要用于生產(chǎn)高阻隔性包裝膜、收縮膜、中空保鮮膜、土工膜等,在食品、藥品、日化產(chǎn)品包裝、農(nóng)用大棚、水利工程、環(huán)境工程等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。 采用共擠吹膜法生產(chǎn)工藝,通過厚度的有效調(diào)整使膜的功能得到量化控制,膜的各層結(jié)構(gòu)組合方便靈活,基材選用范圍更加廣泛。從而使復(fù)合膜的成本降低、強度提高、阻隔性增加,附加值增加而市場適應(yīng)性增強。共擠吹膜法的技術(shù)難點在于復(fù)合機頭的流道設(shè)計,流道設(shè)計應(yīng)保證各層熔料的流速均勻、結(jié)合層剪切應(yīng)力一致,各層機頭的料溫應(yīng)能獨立控制。為此,加拿大Brampton Engineering、美國Battenfeld Gloucester、加拿大Marco Engineering、意大利Amut、美國MA等公司分別研究成功多層圓盤式環(huán)形共擠出機頭、同心螺旋芯軸式共擠出機頭和多層圓錐盤環(huán)形共擠出機頭等,其每層流道的結(jié)構(gòu)形狀有環(huán)形流道、心型包絡(luò)式流道、螺旋支管式流道等數(shù)種型式。 目前共擠出吹膜機頭的最新技術(shù)為多層圓錐盤環(huán)形共擠出機頭和螺旋支管式流道的組合型式,相鄰層間溫差可達(dá)80℃,制品厚度誤差在5%以內(nèi)。在此用已二醇制冷機組來替代冷卻水機,冷卻采用模體內(nèi)冷和風(fēng)環(huán)外冷結(jié)合,提高冷卻和結(jié)晶速度,以增加薄膜的透明度、強度和韌性。復(fù)合膜的最多層數(shù)為十一層,大棚膜最大幅寬達(dá)24米。 共擠吹膜法不足之處有: 1、層數(shù)不允許有較多的變化 ; 2、各層膜的比率不允許有大幅的波動; 3、隨著層數(shù)的增加,機頭外徑的增加,外層膜的熔體在機頭內(nèi)停留時間增加,有分解的危險; 4、當(dāng)相鄰層樹脂熔點、粘度相差較大時,若各層溫度控制不當(dāng),對某些熱穩(wěn)定性較差的樹脂,有可能形成分解層。中國包裝論文網(wǎng)
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