三層鋁塑型材共擠工藝的制作方法
【專利摘要】一種三層鋁塑型材共擠工藝，包括步驟：（1）共擠成型：由一臺鋁襯型材輸送機將鋁襯型材輸送到成型模具的中心孔內(nèi)；同時用兩臺擠出機分別擠出硬質(zhì)塑料和微發(fā)泡塑料，并分別送入到成型模具的外層入口和中間層入口，在成型模具內(nèi)完成鋁襯型材被兩層塑料層包裹的三層復合結構。（2）合層定型：復合結構受牽引拉力進入定型模體進行冷卻定型。本發(fā)明的優(yōu)點是：擠出成型過程中通過微發(fā)泡塑料中間填充，緩解硬質(zhì)塑料對鋁襯的壓力。解決了硬質(zhì)聚氯乙烯塑料直接與金屬鋁襯型材結合難以擠出成型的問題；把現(xiàn)有的微發(fā)泡塑料與金屬鋁襯直接結合成型后，既解決了現(xiàn)有復合型材表面硬度不夠和發(fā)脆的問題，又使得外層硬質(zhì)塑料與鋁型材內(nèi)襯牢固結合。
【專利說明】三層鋁塑型材共擠工藝【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種三層鋁塑型材共擠工藝，主要用于生產(chǎn)門窗框架使用的型材。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有技術中早先主要采用塑鋼型材或鋁型材，后來為了克服塑鋼型材存在的強度不夠和鋁型材存在隔熱性能差的的缺點，采用了共擠的鋁塑復合型材，這種復合型材以鋁型材為內(nèi)襯，在其外面復合一層微發(fā)泡外表面結皮塑料層(聚氯乙烯塑料)。這種復合型材存在的主要缺點是，微發(fā)泡外表面結皮塑料層不可能做得很厚，所以其表面硬度不能滿足使用的要求。另外，微發(fā)泡塑料外表面結皮會導致塑料層發(fā)脆，切割時掉塊，所以采用微發(fā)泡結皮塑料層與鋁型材內(nèi)襯復合不是理想的復合結構。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是提供一種三層鋁塑型材共擠工藝，以解決現(xiàn)有技術存在的塑鋼型材強度不夠，鋁型材隔熱性能較差，鋁塑復合型材表面硬度不夠和發(fā)脆問題。
[0004]本發(fā)明的技術方案是:
本發(fā)明的優(yōu)點是:
1、擠出成型過程中通過微發(fā)泡塑料中間填充，緩解硬質(zhì)塑料對鋁襯的壓力。解決了現(xiàn)有的硬質(zhì)聚氯乙烯塑 料直接與金屬鋁襯型材結合難以擠出成型的問題。
[0005]2、外層硬質(zhì)塑料包裹了型材內(nèi)層，具有一定的硬度。把現(xiàn)有表面被硬質(zhì)塑料包裹了的微發(fā)泡塑料與金屬鋁襯直接結合成型后，既解決了現(xiàn)有復合型材表面硬度不夠和發(fā)脆的問題，又使得外層硬質(zhì)塑料與鋁型材內(nèi)襯牢固結合。
[0006]3、新型鋁塑填充共擠多層型材的成型工藝生產(chǎn)的型材，綜合了兩種不同材質(zhì)的塑料型材和鋁合金型材各自單獨具有的優(yōu)缺點，合二為一，既包含了硬質(zhì)塑料型材優(yōu)點，又包含了鋁合金型材的優(yōu)點。是理想的新型多層門窗專用型材。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖；
圖2是本發(fā)明生產(chǎn)的三層鋁塑復合型材的剖面圖。
【具體實施方式】
[0008]參見圖1和圖2，本發(fā)明一種三層鋁塑型材共擠工藝，采用該工藝生產(chǎn)的三層鋁塑型材，是在塑料型材和鋁合金型材的基礎上，采用復合擠出成型新工藝技術生產(chǎn)出來的新型共擠多層型材。該型材在擠出成型過程中，結合硬質(zhì)塑料型材的擠出成型技術、結皮微發(fā)泡鋁塑型材共擠成型技術，研發(fā)了硬質(zhì)塑料擠出成型和微發(fā)泡塑料擠出填充成型有效結合包裹鋁型材擠出成型新技術，順利完成了硬質(zhì)聚氯乙烯塑料和金屬鋁型材緩沖連接的成型過程。[0009]參見圖2，三層鋁塑型材由鋁襯型材3、微發(fā)泡塑料填充層2和硬質(zhì)塑料層I組成，在鋁襯型材3與硬質(zhì)塑料層I之間填充有微發(fā)泡塑料填充層2。
[0010]所述的外層硬質(zhì)塑料層I為一定厚度的硬質(zhì)聚氯乙烯塑料，中間的微發(fā)泡塑料填充層2為微發(fā)泡聚氯乙烯填充塑料，內(nèi)層為一定厚度的鋁襯型材3。該型材的成型原理是:在成品鋁合金內(nèi)襯上采用硬質(zhì)塑料型材擠出成型方法進行包裹時，在兩者之間對接擠出填充微發(fā)泡塑料層，使三者合三為一成型為多層共擠型材。
[0011]所述的硬質(zhì)塑料外層I采用硬質(zhì)聚氯乙烯塑料(即未增塑的聚氯乙烯塑料)，具有一定強度和隔熱性能，對型材起到保護的作用。
[0012]所述的微發(fā)泡塑料填充層2采用微發(fā)泡聚氯乙烯塑料，比普通的發(fā)泡材料的強度高，能夠很好地支撐硬質(zhì)塑料外層1，并具有良好的隔熱性能。
[0013]在所述的鋁內(nèi)層型材3的外表面設有多個燕尾槽4，所述的微發(fā)泡塑料填充層2充滿該燕尾槽4以實現(xiàn)兩層之間的牢固結合。而微發(fā)泡塑料填充層2與硬質(zhì)塑料外層I之間本身具有良好的結合性能，在擠出的過程中便牢固地連結為一體。
[0014]在所述的鋁內(nèi)層型材3內(nèi)設有多個腔體5，既保證了具有較高的強度，又利用空腔提聞保溫性能。
[0015]參見圖1，本發(fā)明的成型工藝主要包括共擠成型和合層定型兩個過程:
1、共擠成型過程的成型方法是:兩種不同材質(zhì)的塑料(硬質(zhì)塑料和微發(fā)泡塑料)粉料，各自從兩臺擠出機中塑化后擠出，兩種料流從不同流道同步擠進同一成型模體，沿流道分層包裹在同步速度牽引運行的鋁合金內(nèi)襯上，共同擠出成型模頭，完成共擠成型過程。
[0016]2、合層定型過程的定型方法是:兩種材質(zhì)不同的塑料分層包裹在鋁襯上，在進入定型模時，硬質(zhì)塑料層不能進行空間壓縮，只能通過微發(fā)泡塑料中間填充，緩解硬質(zhì)塑料對鋁襯的壓力，然后使成型后的復合層順利進入定型模體內(nèi)冷卻定型。
[0017]新型鋁塑填充共擠多層型材成型工藝技術:
新型鋁塑填充共擠多層型材采用如下的填充共擠成型工藝技術和合層定型工藝技術生產(chǎn)制做。
[0018]1、填充共擠成型的方法:由兩臺擠出機加一臺鋁襯型材輸送機，配合成型模具共同完成填充共擠成型。兩種不同材質(zhì)的塑料分別用兩臺擠出機進行擠出，兩臺擠出機中的一臺為主、一臺為輔，分別以一定角度擺放在型材擠出運行直線的兩邊，主擠出機完成硬質(zhì)聚氯乙烯塑料的塑化擠出，輔擠出機完成微發(fā)泡聚氯乙烯塑料的塑化擠出。該型材的成型模具分為共擠成型模頭和合層定型模體兩個部分，成型模頭有三個進口，兩擠入塑料進口分別與兩臺主輔擠出機出料口對接；鋁襯型材進口設計在成型模頭的后面，與型材擠出運行方向成一直線。招襯型材輸送機相應地擺放在擠出模頭的后面，與型材擠出方向成一直線。鋁襯型材沿擠出運行直線方向從后向前輸送，進入并通過成型模頭。在成型模頭出口鋁襯型材被共擠層塑料包裹，完成填充擠出成型過程。
[0019]2、合層定型工藝方式:填充擠出后，鋁襯型材被共擠雙層塑料包裹后被牽引進入定型模體冷卻定型。因成型后的高溫塑料粘流體進入定型模體型腔內(nèi)，受到的真空吸附和循環(huán)水流冷卻，會與定型模腔壁產(chǎn)生摩擦阻力，所以需要牽引拉出。成型后的型材被牽引機履帶夾緊，以一定速度沿擠出方向、勻速牽引拉出定型模體，完成定型過程。
[0020]3、填充共擠成型工藝操作步驟及原理、特點:第一步:擠出硬質(zhì)聚氯乙烯塑料:
成型工藝原理:按照現(xiàn)有技術的硬質(zhì)聚氯乙烯塑料的擠出工藝操作步驟，操作擠出主機，擠出硬質(zhì)聚氯乙烯塑料。因主擠出機擺放與型材擠出成型模頭出口方向為成一定角度(一般為135° )。拐彎模頭通過法蘭用螺栓與擠出機頭緊固連接。主料流在擠出模頭內(nèi)，沿成型流道分流、壓縮、成型。在成型段與另一單獨流道擠入的填充微發(fā)泡塑料分層相溶結合，共同擠出成型模頭。擠出成型速度一般為l.(Tl.5米/分鐘。模頭的內(nèi)部形狀根據(jù)型材的斷面結構(如圖2)進行設計，屬于現(xiàn)有技術。
[0021]成型工藝特點:硬質(zhì)塑料擠出速度與型材擠出運行牽引速度成正比，與型材用料量成反比。型材擠出運行牽引速度取決于型材用料量，當型材用料量多時，真空冷卻定型慢，擠出速度就需要慢點；當型材用量少時，真空冷卻定型快，擠出速度就可以快點。型材的用料量由型材截面大小和厚度決定。型材截面大小根據(jù)不同型材(框、梃、扇等)斷面形狀而定，型材硬質(zhì)塑料厚度一般為1~2毫米。硬質(zhì)塑料的擠出量決定主擠出機的擠出速度。
[0022]成型工藝操作:設定控制好主擠出機各區(qū)段的工藝溫度。根據(jù)型材擠出運行牽引速度的快慢，調(diào)節(jié)主擠出機的螺桿轉(zhuǎn)速控制調(diào)整硬質(zhì)塑料料流擠出速度，達到塑料料流擠出速度與型材擠出牽引速度相匹配。
[0023]第二步:擠出微發(fā)泡聚氯乙烯塑料
成型工藝原理:按照現(xiàn)有技術的微發(fā)泡聚氯乙烯塑料的擠出工藝步驟，操作輔擠出機，擠出微發(fā)泡塑料。因微發(fā)泡塑料是用來填充空間的，流道為支流道。擠出輔機沿型材擠出運行直線、相對主擠出機的另一側放置。輔機機頭與模頭共擠流道，通過過度流道連接體連接。來自輔擠出機的微發(fā)泡高溫粘流體料流，從成型模頭的共擠流道擠入，沿共擠流道導向分布料流后，在模頭出口前的成型段與主流的硬質(zhì)塑料高溫粘流體匯合為內(nèi)外層，復合層料流從模頭口擠出。
[0024]成型工藝特點:微發(fā)泡塑料填充擠出速度應與硬質(zhì)塑料擠出成型速度相匹配。因為微發(fā)泡塑料是用以填充空間的填充料，在擠出成型過程中控制擠出填充量的大小是擠出成型的關鍵。填充擠出速度過快，填充量就會過大，進入定型模體時，會造成堵?，F(xiàn)象；填充擠出速度過慢、填充量就會不足，進入定型模體后，會造成缺料現(xiàn)象。堵模和缺料都不能正常擠出成型。
[0025]成型工藝操作:設定控制好輔擠出機各區(qū)段的工藝溫度。根據(jù)型材擠出運行牽引速度的快慢，結合主擠出機擠出硬質(zhì)塑料的擠出速度，調(diào)節(jié)輔擠出機的螺桿轉(zhuǎn)速控制調(diào)整微發(fā)泡塑料料流擠出速度，使微發(fā)泡塑料填充量既要填滿又不多余。
[0026]第三步:輸送鋁襯
成型工藝原理:在共同擠出硬質(zhì)塑料和微發(fā)泡塑料的同時，開啟鋁襯輸送機。因鋁襯型材的順長方向與擠出方向一致，招襯型材經(jīng)輸送機主動輪表面的橡膠材料夾緊，輸送速度調(diào)至與型材牽引速度相同(1.(Tl.5米/分鐘)，勻速進入并通過成型模頭的單獨直線通道。鋁襯型材一般以6米長度為一節(jié)，每兩節(jié)中間以一個尼綸連接件連接，依次連接用于擠出成型。
[0027]成型工藝特點:鋁襯型材被塑料粘流體包裹，在定型模腔內(nèi)，鋁襯型材會受到擠壓造成阻力，為保證分段連接的后段鋁襯不會與前段鋁襯脫接，所以需要輸送。擠出成型過程中，鋁襯的輸送速度應與擠出速度同步。鋁襯輸送速度快，擠出速度慢時，鋁襯會頂著型材受到阻力，與輸送輪打滑，損壞輪子；鋁襯輸送速度慢，擠出速度快時，鋁襯前后兩節(jié)會脫接。鋁襯型材是通過輸送輪夾緊后輸送的，輪對鋁襯型材的夾緊力要適宜，不能太大，也不能太小。夾緊力太大，鋁襯型材會變形；夾緊力太小，鋁襯型材會打滑滯停。
[0028]成型工藝操作:合理調(diào)整輸送輪對鋁襯型材的轉(zhuǎn)速和夾緊力。通過調(diào)節(jié)輸送機主動輪轉(zhuǎn)速，調(diào)整鋁襯型材的輸送速度，使鋁襯型材輸送速度與牽引速度同步。根據(jù)擠出運行需要，調(diào)節(jié)輸送輪對鋁襯型材的夾緊力的大小。
[0029]第四步:牽引、切割
成型工藝原理:在共同擠出硬質(zhì)塑料、微發(fā)泡塑料和鋁襯成型和定型的同時，開啟共擠型材牽引機。牽引方向為型材擠出方向，牽引速度為型材擠出速度。型材擠出和定型是個連續(xù)過程，定型后的型材部分經(jīng)牽引機履帶表面的橡膠塊夾緊，以一定的力量傳遞，牽引正在定型的型材部分。牽引就是克服定型時模腔對型材表面產(chǎn)生的摩擦阻力，將共擠型材連續(xù)體順利從定型模體牽引拉出，實現(xiàn)型材定型后連續(xù)不斷運行。牽引速度應與型材擠出速度相同(1.(Tl.5米/分鐘)。牽引后連續(xù)運行的型材，按照鋁襯長度(一般為6米/支)，在鋁襯連接處分段切割，按段集中儲備。
[0030]工藝特點:牽引是為了克服定型時定型模腔和型材表面的阻力，使型材正常擠出運行；切割是對連體型材進行分段，方便運輸和滿足使用要求。牽引速度應當與擠出速度相匹配。牽引速度快，擠出速度慢時，會造成型材塑料層缺料；牽引速度慢，擠出速度快時，會造成堵模。牽引速度應與擠出速度相匹配，才能順利擠出成型和定型。牽引夾緊力應適宜，不能過大，也不能過小。夾緊力過大時，型材易變形；夾緊力過小時，型材易打滑。切割時，切縫應選在鋁襯與鋁襯之間的尼綸連接處。
[0031]工藝操作:根據(jù)擠出速度調(diào)牽引速度，使牽引速度與型材擠出速度同步。根據(jù)型材運行狀態(tài)調(diào)整牽引型材的夾緊力，夾緊力要調(diào)到最佳狀態(tài)，不能太大，也不能太小。
[0032]4、填充共擠成型工藝技術難點及解決方法:
技術難點一:硬質(zhì)聚氯乙烯塑料和微發(fā)泡聚氯乙烯塑料塑化溫度有一定的差異，是填充共擠成型工藝的一大難點。
[0033]硬質(zhì)聚氯乙烯塑料和微發(fā)泡聚氯乙烯塑料，單獨擠出成型時，各自塑化工藝溫度不同。硬質(zhì)塑料塑化溫度在175— 185°C，而微發(fā)泡塑料塑化溫度在155— 165°C。若各自按常規(guī)擠出設定塑化溫度，使兩種塑料共同擠入同一模頭分層相融結合，塑化溫度較低的微發(fā)泡塑料會受塑化溫度較高的硬質(zhì)塑料影響，導致溫度過高分解，使熔體破碎甚至碳化，影響正常擠出。
[0034]這就需要改變微發(fā)泡塑料的原有配方，增加熱穩(wěn)定助劑的用量(重量比由4%增加到6%)，減少發(fā)泡劑的用量(重量比由4%減少到3.5%)。重新設計新配方份額比例，該比例使微發(fā)泡塑料的塑化溫度提高(發(fā)泡率幾乎不變)，與硬質(zhì)塑料的塑化溫度非常接近，以達到共擠成型的目的，有效解決了不同塑料共擠成型的難題。
[0035]技術難點二:合理調(diào)整微發(fā)泡塑料填充量是填充共擠成型工藝的另一大難點。
[0036]填充微發(fā)泡塑料是多層共擠成型的關鍵。合理調(diào)整微發(fā)泡塑料填充量是填充共擠成型的難點。微發(fā)泡塑料的發(fā)泡程度在單一擠出時，可根據(jù)發(fā)泡程度相應調(diào)整擠出速度，達到型材最佳成型狀態(tài)。微發(fā)泡塑料用于共擠填充時，因塑化溫度要求與硬質(zhì)塑料塑化溫度接近，發(fā)泡密度還需控制在0.7?0.8 (克/立方厘米)范圍內(nèi)。這就對輔擠出機微發(fā)泡塑料的成型工藝溫度、速度和壓力有了較高的要求。微發(fā)泡塑料填充量過大時，會對硬質(zhì)塑料和鋁造成過大壓力，硬質(zhì)塑料層面會凸起，鋁襯會被壓陷；微發(fā)泡塑料填充量不足時，會因缺料形成空隙，導致硬質(zhì)塑料外層和鋁襯內(nèi)層分離。
[0037]這就需要根據(jù)新配比用料，精準控制微發(fā)泡塑料的塑化溫度(175- 185°C )，精確控制微發(fā)泡塑料的擠出速度(1.0 — 1.5米/分鐘)，精細控制進入共擠模頭時的塑料熔體壓力。使擠出的微發(fā)泡塑料既能填充滿型材中間空隙，又不多余。
[0038]綜上，本發(fā)明采用了一系列組合技術措施(包括增加熱穩(wěn)定助劑的用量，減少發(fā)泡劑的用量；微發(fā)泡塑料的發(fā)泡密度和擠出速度，等)，解決了三層結構成型工藝的諸多技術難題，是本發(fā)明的重要技術創(chuàng)新。
[0039]本發(fā)明與常規(guī)技術的比較以及研發(fā)思路:
1、通用的塑料型材和鋁合金型材，用于門窗制作有各自的優(yōu)缺點。塑料型材易成型，表面堅硬光亮，具有一定的焊接強度，不導熱，但強度不足易變形；鋁合金型材具有一定的強度，但不隔熱保溫，成型后需要表面處理。
[0040]2、現(xiàn)有采用微發(fā)泡聚氯乙烯塑料表面結皮技術共擠的鋁塑型材，具有良好的隔熱保溫性能、塑料易成型和較好的金屬強度，但存在三大缺點。
[0041](I)、表面結皮層硬度不足，易劃傷、損傷；
(2)、結皮后的塑料層難以應力消除，使塑料層發(fā)脆，在切割使用時崩裂掉塊；
(3 )、微發(fā)泡塑料焊接強度低，不能滿足門窗制作要求。
[0042]3、硬質(zhì)塑料和金屬鋁兩者結合起來做型材是比較完美的，但硬質(zhì)塑料和鋁合金不能直接包裹擠出成型。因為硬質(zhì)塑料擠出模頭后為一定厚度的環(huán)狀塑料層，周邊料流不可能完全分配均勻，如果直接包裹鋁合金內(nèi)襯成型、定型時，會導致兩種不合理現(xiàn)象:
其一、料流多的地方會在進入定型模時堵積，造成堵?，F(xiàn)象；
其二、料流少的地方會在進入定型模后缺料，造成表面溝壕。
[0043]綜合分析以上情況，研發(fā)出填充微發(fā)泡塑料共擠多層型材成型技術。
[0044]填充微發(fā)泡塑料共擠多層型材成型技術，采用了現(xiàn)有塑料異型材擠出成型技術；結合了現(xiàn)有表面結皮微發(fā)泡包裹鋁襯共擠成型方式，克服了結皮微發(fā)泡包裹鋁襯共擠型材存在的三大缺點。解決了硬質(zhì)塑料層不能直接結合金屬鋁成型的難題。
[0045]微發(fā)泡塑料填充擠入硬質(zhì)塑料外層和鋁合金內(nèi)襯中間，可以通過調(diào)節(jié)填充量的大小，來緩解硬質(zhì)塑料和鋁合金內(nèi)襯之間的相互壓力，使包裹在鋁襯外面的雙層塑料，既能充滿定型模內(nèi)腔，成型平整光滑的型材表面，又不因料流過量而堵模，順利成型和定型。
【權利要求】
1.一種三層鋁塑型材共擠工藝，其特征在于，包括以下步驟: (1)共擠成型:由一臺鋁襯型材輸送機將鋁襯型材輸送到成型模具的中心孔內(nèi)；同時用兩臺擠出機分別擠出硬質(zhì)塑料和微發(fā)泡塑料，并分別送入到成型模具的外層入口和中間層入口，在成型模具內(nèi)完成鋁襯型材外包裹微發(fā)泡塑料填充層和硬質(zhì)塑料層的三層復合結構； (2)合層定型:從成型模具輸出的三層復合結構，受牽引拉力進入定型模體進行冷卻定型。
2.根據(jù)權利要求1所述的三層鋁塑型材共擠工藝，其特征在于，所述的鋁襯型材經(jīng)輸送機主動輪表面的橡膠材料夾緊，輸送速度與型材牽引速度為1.(Tl.5米/分鐘。
3.根據(jù)權利要求1所述的三層鋁塑型材共擠工藝，其特征在于，所述的硬質(zhì)塑料層和微發(fā)泡塑料填充層分別采用硬質(zhì)聚氯乙烯塑料和微發(fā)泡聚氯乙烯塑料，成型溫度為175—185。。。
4.根據(jù)權利要求3所述的三層鋁塑型材共擠工藝，其特征在于，所述的微發(fā)泡聚氯乙烯塑料內(nèi)加入的熱穩(wěn)定助劑的重量比為6%，加入的發(fā)泡劑的重量比為4%。
5.根據(jù)權利要求3所述的三層鋁塑型材共擠工藝，其特征在于，所述的微發(fā)泡聚氯乙烯塑料的發(fā)泡密度為0.7-0.8克/立方厘米。
6.根據(jù)權利要求3所述的三層鋁塑型材共擠工藝，其特征在于，所述的微發(fā)泡聚氯乙烯塑料成型時的熔體壓力為20-25wpa，填充量為型材塑料用量的70-80%重量比，溫度為175—185° Co
7.根據(jù)權利要求1所述的三層鋁塑型材共擠工藝，其特征在于，所述的三層鋁塑型材包括鋁襯型材、微發(fā)泡塑料填充層和硬質(zhì)塑料層，在鋁襯型材與硬質(zhì)塑料層之間填充有微發(fā)泡塑料填充層。
8.根據(jù)權利要求7所述的三層鋁塑型材共擠工藝，其特征在于，在所述的鋁襯型材的外表面設有多個燕尾槽，所述的微發(fā)泡塑料填充層充滿該燕尾槽實現(xiàn)牢固結合。
9.根據(jù)權利要求7所述的三層鋁塑型材共擠工藝，其特征在于，在所述的鋁內(nèi)層型材內(nèi)設有多個腔體。
【文檔編號】B29C47/06GK103786323SQ201410065057
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權日:2014年2月26日
【發(fā)明者】王志國, 孟慶林, 楊仕超, 張俊芳 申請人:山西華鵬新型建筑材料科技研發(fā)有限公司