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门窗用通体彩色塑料异型材老化变色与防治

来源:中国幕墙网收集整理  作者:*  日期:2012-8-9
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  近几年,彩色塑料门窗发展很快,通体着色,双色共挤、腹膜、氟碳喷涂等工艺方法生产的塑料门窗 色彩纷呈,各显神通,深得社会不同阶层广大用户和房地产商欢迎。2006年1月1日开始实施的JB/T180-2005未增塑聚氯乙稀(PVC-U)塑料门和JB/T140-2005未增塑聚氯乙稀(PVC-U)塑料窗“新标准”在材料一项规定:通体着色型材不宜用于建筑外门窗。由于在彩色塑料门窗中,通体彩色塑料门窗生产成本最低,在一些地区仍在广泛应用。
  部分加工助剂与改性剂等均有润滑作用,如ACR、CPE;促进PVC挤塑塑料体系塑化、共混、更便于促进PVC塑料使用色料的扩散,使PVC塑料的染色度有所增加,便于色相的稳定。而添加的耐侯性助剂,如抗氧剂、抗紫外线剂均有利于色度的增强和长期稳定性。

  碳酸钙的填充量或粒度过大,会阻遏或影响着色剂的扩散作用,影响产品的色相及色度要求。在生产通体彩色塑料异性材时,经实践验证达到制品色泽和光洁度要求的碳酸钙填充量和粒度,一定要严格控制,不得再轻易变更。

  3.3 混料和挤出工艺的影响
  即使配方各种组分、剂量不变,熔体塑料酸碱度随加工温度、时间、次数而变化,而不是一成不变的。PVC塑料在不同的加工温度和时间区间可能呈现酸性或碱性。任何酸性或碱性变化都对颜料有一定的分解作用。如果酸性或碱性超过一定值域,会使着色剂失色或色相转换。

  混料过程的投料程序、混料时间和出料温度对通体彩色塑料制品色泽影响很大。

  着色剂染色的主要对象是PVC树脂,其次分别为热稳定剂、抗冲改性剂、钛白粉、加工助剂、内外润滑剂、填料等其它助剂。着色剂的投料程序,决定着着色剂受热历程。在不同温度条件下投料,挤出的通体彩色塑料型材的染色深浅程度往往有很大差别。

  一般色样(即参照样),均是用少量原始混合料和着色剂仅经冷混后挤出生产的。不同企业批量生产通体彩色型材时,有将着色剂和PVC物料一同直接投入热混罐的,也有在PVC-U物料经热混后排至冷混冷混罐,再在冷混罐内投入着色剂。由于着色剂受热历程不同,两种不同加入方法,导致塑料异型材染色深浅程度不同。着色剂经热混后,挤出的型材颜色较深,甚至发生色相变化;不经热混,仅经过冷混,挤出的型材颜色较浅,基本等同于色样。因此为保证挤出型材颜色要求,也为了节省试验原料,一般企业都采用冷混添加着色剂方法进行生产的。但这种混料方法,未能使着色剂在混合料中充分分散或扩散,不利于着色剂的充分利用,导致着色剂添加量增多,生产成本升高,很不经济。同时彩色塑料门窗颜色类别较多,不同用户根据自己的爱好会选择不同颜色。每个工程不同颜色的框、扇、挺、拼管、拼条、玻璃压条等品种数量不多,开机、停机频繁,且都会产生一定数额的废料。如采取冷混生产,这些废料经粉碎,再经历一次受热历程,型材颜色会再次变深,和混合料生产的主型材装配会出现色差。正确的做法是:在原色样着色剂添加剂量的基础上先应适当减量,经热混后根据色泽深浅变化趋向,再经两三次调整,直至颜色基本达到要求为止或在冷混选择色样时,混合料中不加钛白粉。采用热混正式生产时,混合料中添加一定剂量的钛白粉进行调色。由于着色剂的分散是有限度的,经几次受热历程后,颜色变化达到一定饱和度时,色差会逐渐变小。这样做一般回收废料仅会产生微量色差,对挤出辅助型材的色泽影响不会太大。

  不是所有着色剂都可以在热混罐直接加入的。对于易分散的软质颜料,例如络黄或络红,在热混罐叶片的高速剪切和摩擦下,分子结构极易被破坏,使本身色调改变,着色牢度降低。如在热混温度达100℃时加入或将其直接添加到冷混罐中,也能达到优异的分散性。对于含有重金属的氧化颜料,直接在热混罐中加入,不仅会磨损设备,且会致使色调改变,并通过生成金属氯化物,导致PVC发生催化降解,降低其老化性能。如在热混的后期加入,则可以避免。

  配混时间是指PVC塑料体系在热、冷混料罐中搅拌的时间。搅拌时间越长,PVC树脂、内润滑、与着色剂分散的越充分、越均匀。着色剂的添加剂量一般是混合料的1%~3%,着色剂的粒度越小,加入量偏小或偏大时,配混的时间应较长,一则利于着色剂的充分扩散,另一则利于着色剂不会形成色相斑缺陷。在长期稳定生产条件下,受投料温度和出料温度的影响与制约,热混时间一般不能单独调整,只能用延长冷混时间来调整。

  热混出料温度偏低,着色料剂在混合材料中分散效果不好。热混出料温度应在115~120℃左右,冷混出料温度为40℃左右。具体应依据气候条件和着色剂种类而定,如有的着色剂在某一温度遇酸或碱有失色的危险,应尽早避免。

  塑料异型材挤出机筒温度一般设定在175~185℃温度区域,挤出温度、加料、挤出速度对于控制彩色塑料异型材的色泽是否稳定极为重要。大部分着色剂颜料在不同温度区域会发生变异,如肽青兰在170℃以后变为绿色,而且有的着色剂随温度的升高而失色。因此所选择的着色剂应有良好的耐热性,在PVC成型加热条件下,不分解变色。同时所设置的机筒温度不要轻易变动,以免影响着色剂的有关性能,使之不能正常着色。一般塑料物料塑化效果越好,着色剂越易扩散。PVC塑料在非适应温度(高温度)加工时便产生大量的HCI气体,随着温度的升高HCI气体量增大。大部分色料承受耐酸度有限,随酸度的增加,色料的失色量增加。

  锥形双螺杆挤出机1、2区螺筒物料温度主要由加热圈设定温度所决定,3、4区螺筒物料温度,由螺杆剪切作用转化的内热所决定,往往不受加热圈设定温度的制约。当采用低剪切锥形双螺杆挤出机生产时,加料/挤出速度比不宜过大,以有利于色泽的控制。如果过大,导致挤出机内3、4区剪切热偏高,不利于色料色泽的稳定,会使型坯色泽变深。同时机头温度也不宜偏高,温度过高不仅会使型坯色泽变化,也会使熔体物料中的润滑剂润析出,导致熔体物料粘模,甚至出现“糊料”症状。

  机头的流道越长,PVC塑料滞留时间长,着色剂分解的机会越大。在不存在影响产品成型的情况下,机头的设计越短越好。

  3.4 防治通体彩色型材在生产中色差的相关措施
  塑料着色大致可分为分内着色及表面着色。通体彩色门窗所用的塑料异型材属于内着色。着色剂是直接加入到PVC物料中,直接经过挤出加工成通体彩色制品。PVC复合材料由多种组分构成,首先确认着色的要求,因为PVC复合材料中各种组分中具有不同的作用,其中稳定剂的种类及剂量,制约着着色剂的种类及剂量。辅助材料具有一定的色相,填加种类及剂量也是影响着色剂属性的主要因素。润滑剂的种类及剂量影响着着色剂的扩散效果,分散程度及色度。因此PVC型材与着色剂配方设计应适宜,采用的原材料应利于着色剂的扩散,利于着颜料的选择等。

  配料是挤出生产的第一步,PVC塑料异型材的各个组分配比,经过试验符合使用要求后,确定出各个组分(包括着色剂)和剂量。在生产时,配料员责任心要强,工作要细致,一定要准确称量,即不能多称也不能少称。特别是紫外线吸收剂、抗氧剂、着色剂、润滑剂等微量组分,应采用精密天平严格计量。

  混料是将配方中不同组分和剂量的物料,在混料罐高速旋转与物料产生的剪切和摩擦热作用下由固体、单相、不均态向多相、均态、部分凝胶态转化与析出水分的过程。对于通体彩色型材而言,也是将着色剂充分分散,均匀混合的过程。着色剂的分散主要是靠载体的分散。在PVC塑料体系中,分散的载体是PVC树脂、内、外润滑剂等。试验和理论均证明着色剂单纯在PVC树脂中分散比在PVC与辅助材料的混合体中分散效果要好。为了增加所填加各类助剂的协同效应,充分发挥着色剂的分散和最佳染色效果。应首先将着色剂与PVC树脂、内润滑剂加入热混罐中进行搅拌,混合至50℃~60℃后,再依次加入其它助剂,混合料热混至115℃~120℃,排至冷混罐。以便使润滑剂促进色料的分散,以有利于提高制品的色泽度,有利于着色剂的充分利用,从而将着色剂添加剂量下降至最低程度。

  通体彩色塑料异型材挤出过程不仅是PVC-U物料塑化、熔融、成型、定型的关键工序,也是保证型材通体彩色基本恒定的关键工序。在挤出过程容易产生色差的主要因素是挤出温度(包括螺杆温度)、喂料/挤出速度比和挤出时间等。在挤出生产中,已制定好的各项工艺参数一般不要轻易变动,以免因挤出温度和剪切热的变化而导致挤出制品产生色差。生产通体彩色型材最好采用同一机型或剪切性能接近的挤出机挤出。

  废料有效回收是提高塑料异型材经济效益的有效措施,对于通体彩色塑料异型材而言,每经历一次受热过程,都会产生不同程度色差,如果挤出废料回收使用不当,不仅会影响型材内在质量,还会影响型材外观色泽。通体彩色也同白色塑料异型材生产一样,开机、停机废料一定要“分类”、“分次”回收。所谓分类回收,即开机和停机及故障处理废料要严格区分,千万不能混在一起。开机废料回收后,只能用于开机,不得作为生产料使用;所谓分次回收,即一次回收废料和再次挤出废料也要严格区分。一次回收废料经粉碎后,最好用剪切热较低的单螺杆挤出机,生产拼管、拼条、压条辅型材;二次、三次回收料,经粉碎后还需经磨粉,视色泽变化程度,再微量添加到原始混合料中,供生产各类型材使用。【完】
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