一种百叶窗用暖边框型材及其制造方法与流程

1.本发明属于pvc型材制造领域，尤其涉及一种百叶窗用暖边框型材及其制造方法。


背景技术：

2.以pvc(聚氯乙烯树脂)为原料的暖边框型材,它具有美观、环保节能、隔热隔音、气密性好、防潮防腐耐候、质优价廉等优点，在建筑门窗领域有着广泛应用。
3.目前市场上生产的pvc暖边框型材产品质量参差不齐，主要因为其制造属于原料、设备、工艺一体化的精细化生产，对配方的设计、设备性能和工艺指标要求较高，各项工序和指标参数都会影响最终的产品性能。
4.在配方组分和配方比中，原材料的选取和优化组合直接关系到型材的平稳生产和质量。例如：cpe等改性剂的适当的添加可改善产品耐冲击性能、落锤冲击强度，添加过少，提升幅度不大，过量则拉伸强度和弯曲强度会下降；填料加入能增加稳定性和力学性能，降低成本，但过多会降低各项力学强度，外润滑剂可减少原料对模具表面的粘附，使其具有良好的脱模性，内润滑剂能降低物料之间的内摩擦，防止过热，加入量过少产生粘附焦化，过多不仅影响外观光泽,也会而使产品力学性能下降；稳定剂种类及组分的选择，会影响早期、中期以及后期的热稳定性，以及产品在长期使用中的耐候性，过多的稳定剂加入则会对原料熔体的塑化程度和塑化均匀性产生明显影响。
5.在制造过程中，制备工序，加料顺序，混合时加料温度时机，挤压时的挤压参数，均会影响最终成品的质量。例如：混料时，干混料的分散性、均匀性、预塑化程度将直接影响后续挤压速度和挤压效果；加料顺序、加料混合温度时机是保证干混料的质量关键，如稳定剂宜在温度早期加入，有助于pvc混合物凝胶化和均一化，cpe易吸附稳定剂，不宜与稳定剂同时加入等等。挤压时，螺杆转数影响拉伸强度，过大过低都会降低，螺杆转速调整时，牵引速度和冷却速度也应调整，否则易变形弯曲；挤压温度过高，型材内部存在气泡，温度过低，会导致成品表面粗糙泽差；真空冷却时，真空度大小影响成型效果，冷却水温度过低增强脆性，过高易变形。


技术实现要素：

6.基于上述情况，在原料配方稳定、混料程序严格、挤压等工艺参数合理的原则上，本发明提供了一种百叶窗用暖边框型材及其制造方法。该百叶窗用暖边框型材包含以下重量份数的原料：pvc树脂100份、超细轻质活性钙25-32份、钙锌稳定剂5.1-6.2份、聚乙烯蜡1.5-2.4份、硬脂酸0.9-1.5份、acr(聚丙烯酸酯)2-4份、cpe(氯化聚乙烯)11-14份、mbs抗冲改性剂2-4份、钛白粉4-7份、紫外吸收剂0.3-0.6份、硅烷偶联剂0.2-0.8份、群青0.1-0.3份、抗氧剂0.1-0.19份。
7.优选地、所述pvc树脂为sg-5型，所述cpe含氯量为34-37％，所述钛白粉为金红石型，所述群青为耐酸群青。
8.最佳的原料组份和配方比为：sg-5型pvc树脂100份、超细轻质活性钙30份、钙锌稳
定剂5.5份、聚乙烯蜡2份、硬脂酸1.2份、3份acr-201、12份含氯量为36％的cpe、2.5份mbs抗冲改性剂、金红石型钛白粉6份、uv329型紫外吸收剂0.5份、硅烷偶联剂0.4份、耐酸群青0.2份、抗氧剂0.15份。
9.一种百叶窗用暖边框型材的制造方法，包括以下步骤：
10.s1、混料：将pvc树脂原料加入高速热混机的高温混料仓中作为底料，开始高速混合搅拌，当物料因为摩擦生热温度快速上升至55-60℃时，加入钙锌稳定剂和活性钙填料，80-90℃时，依次加入硬脂酸内润滑剂、硅烷偶联剂、cpe和mbs改性剂，当温度上升至105-115℃时，再加入其他助剂，包括紫外吸收剂、钛白粉、群青和抗氧剂，再搅拌混合搅拌5-10min；降低高速热混机的搅拌速度，打开高温混料仓的气动阀门，将高温混料仓内的物料缓慢放料至低速冷混机的低温混料仓内，进行冷却混合搅拌，依次加入acr和外润滑剂聚乙烯蜡，待低温混料仓内物料冷却至30-43℃时，打开低温混料仓的气动阀门进行卸料，得到干混料。
11.s2、筛选和造粒：s1步骤所述干混料经筛分机筛选，筛选去除干混料中的硬块和大尺寸颗粒，即得到品质合格的干混料；造粒机165-175℃预热1-2h，再将品质合格的干混料送至造粒机进行造粒,到得到具有良好塑化性的料粒，再送到挤出工序上料。
12.s3、挤出成型：s2所述料粒在挤出机上料，在挤出机内熔融、塑化、通过模头挤出，所述挤出机的机筒温度为160-165℃，螺杆温度为130-135℃，主螺杆转数为22-27r/min，模头温度为190-195℃，挤出速度为1.72-2.14m/min，牵引速度为1.84-2.47m/min。
13.s4、冷却定型：型材模头挤出后，进入真空定型模初步冷却，并抽真空，真空度为54-61kpa，使型材紧贴模具内壁进行塑形，再送入水槽进一步冷却，水槽内冷却水温为15-18℃。
14.s5、后处理：冷却定型并切割后,将型材堆放库房1-3周经应力逐渐释放，进一步消除收缩与弯曲，所述库房温度20-27℃，相对湿度45-55％rh。
15.优选地、所述高速热混机在高速混合搅拌时转速为1000-1300r/min，所述低速冷混机在低速混合搅拌时转速为300-400r/min，所述低温混料仓通过循环冷却水进行冷却，冷却水温度为5-10℃。
16.优选地、所述筛分机采用振动方式进行筛选。
17.优选地、所述真空定型模冷却方式为湿式喷淋：水以雾状方式进行喷淋冷却，水温20-25℃。
18.本发明的有益效果在于：
19.1、本发明提供的配方采用无毒、化学性质稳定的超细轻质活性钙作为填料，较一般的碳酸钙和其他填料能有效提高制品的力学性能，减小制品的热膨胀变形，acr、cpe和mbs共同协作改性，提高了制品的抗冲击强度，增加韧性，钙锌复合热稳定剂较一般的铅盐稳定剂更环保，长时间使用不易变色，优选的耐酸群青较普通群青有更好的着色能力，少量使用便具有明显的颜色效果，金红石型钛白粉较锐钛型钛白粉具有更好的耐候性，加入了少量硅烷偶联剂可以防止混料捏合时各物质的挥发。同时本发明对配方比进行了优化，在此配方比例下，制品型材外观光滑有光泽，长期使用也不会出现明显变色现象。
20.2、本发明采用“混料和筛选 先造粒再挤压 真空辅助定型”的制造技术，降低了对挤压设备的要求，能适用各种厂商的不同挤压设备。通过严格的混料工序，即根据混料仓内
温度的变化和各物质之间的互相影响因素，不同温度下精准有序地分批次加入各重量分数的原料助剂，优选的振动式筛分机能将干混料中的硬块和大尺寸颗粒筛除，避免硬块对挤压设备造成损坏和避免大颗粒影响挤出型材的挤出效果，经造粒工序的粒料，具有更好的塑化性，塑炼效果更好，挤出工序优化了各项温度和速度参数，加上优选的湿式真空辅助定型，能保证暖边框型材的成型和冷却效果，能避免各种弯曲翘曲，使制品型材具有优异性能的同时保证了质量的稳定。
具体实施方式
21.实施例1
22.本实施例为按本发明内容所述的一种实施方式，原料组份及各组份配比见表1。制造过程中所用pvc混料机组为常用设备，包含高低速混合机和高低温混料仓，高温混料仓可装料150kg，低温混料仓可装料350kg，采用气动升降仓盖和气动阀门，便于加料和卸料。采用振动筛分机，筛选去除混料中的硬块和大尺寸颗粒，这些筛出物均是会对设备造成损坏。所用造粒机以挤出和旋转刀切的形式进行造粒。本实施例单螺杆挤出机和双螺杆挤出机均可适用，为最佳的实施效果，采用了双螺杆挤出机。
23.具体步骤如下：
24.s1混料：将pvc树脂原料加入高速热混机的高温混料仓中作为底料，开始高速混合搅拌，搅拌转速为1200r/min，当物料因为摩擦生热温度快速上升至57℃时，加入钙锌稳定剂和活性钙填料、85℃时依次加入硬脂酸内润滑剂、硅烷偶联剂、cpe和mbs改性剂，当温度上升至110℃时，再加入其他助剂，包括紫外吸收剂、钛白粉、群青和抗氧剂，再搅拌混合搅拌8min；降低高速热混机的搅拌速度，打开高温混料仓的气动阀门，将高温混料仓内的物料缓慢放料至低速冷混机的低温混料仓内，低温混料仓通过循环冷却水进行冷却，冷却水温度为7℃，再依次加入acr和外润滑剂聚乙烯蜡，进行冷却混合搅拌时，搅拌转速为350r/min，待低温混料仓内物料冷却至35℃时，打开低温混料仓的气动阀门进行卸料，得到干混料。
25.s2筛选和造粒：s1步骤所述干混料经筛分机筛选，筛分机采用振动方式进行筛选去除干混料中的硬块和大尺寸颗粒，即得到品质合格的干混料；造粒机170℃预热1.5h，再将品质合格的干混料送至造粒机进行造粒,到得到具有良好塑化性的料粒，再送到挤出工序上料。
26.s3挤出成型：s2所述料粒在挤出机上料，在挤出机内熔融、塑化、通过模头挤出，所述挤出机的机筒温度为163℃，螺杆温度为133℃，主螺杆转数为25r/min，模头温度为192℃，挤出速度为1.85m/min，牵引速度为2.02m/min。
27.s4冷却定型：型材模头挤出后，进入真空定型模初步冷却，并抽真空，真空度为58kpa，使型材紧贴模具内壁进行塑形，真空定型模冷却方式采用湿式喷淋，水以雾状方式进行喷淋冷却，水温23℃。湿式真空辅助定型后再送入水槽进一步冷却，水槽内冷却水温为16℃。
28.s5后处理：冷却定型并切割后,将型材堆放库房2周经应力逐渐释放，进一步消除收缩与弯曲，所述库房温度24℃，相对湿度50％rh。
29.实施例2
30.本实施例为按本发明内容所述的一种实施方式，原料组份及各组份配比见表1，制造过程中采用单螺杆挤出机，较对比例1采用了不同工艺参数，制造方法如下：
31.s1混料：将pvc树脂原料加入高速热混机的高温混料仓中作为底料，开始高速混合搅拌，搅拌转速为1000r/min，当物料因为摩擦生热温度快速上升至60℃时，加入钙锌稳定剂和活性钙填料，90℃时依次加入硬脂酸内润滑剂、硅烷偶联剂、cpe和mbs改性剂，当温度上升至115℃时，再加入其他助剂，包括紫外吸收剂、钛白粉、群青和抗氧剂，再搅拌混合搅拌10min；降低高速热混机的搅拌速度，打开高温混料仓的气动阀门，将高温混料仓内的物料缓慢放料至低速冷混机的低温混料仓内，低温混料仓通过循环冷却水进行冷却，冷却水温度为10℃，再依次加入acr和外润滑剂聚乙烯蜡，进行冷却混合搅拌时，搅拌转速为300r/min，待低温混料仓内物料冷却至30℃时，打开低温混料仓的气动阀门进行卸料，得到干混料。
32.s2筛选和造粒：s1步骤所述干混料经筛分机筛选，筛分机采用振动方式进行筛选去除干混料中的硬块和大尺寸颗粒，即得到品质合格的干混料；造粒机165℃预热2h，再将品质合格的干混料送至造粒机进行造粒,到得到具有良好塑化性的料粒，再送到挤出工序上料。
33.s3挤出成型：s2所述料粒在挤出机上料，在挤出机内熔融、塑化、通过模头挤出，所述挤出机的机筒温度为160℃，螺杆温度为130℃，主螺杆转数为22r/min，模头温度为190℃，挤出速度为1.72m/min，牵引速度为1.84m/min。
34.s4冷却定型：型材模头挤出后，进入真空定型模初步冷却，并抽真空，真空度为54kpa，使型材紧贴模具内壁进行塑形，真空定型模冷却方式采用湿式喷淋，水以雾状方式进行喷淋冷却，水温25℃。湿式真空辅助定型后再送入水槽进一步冷却，水槽内冷却水温为18℃。
35.s5后处理：冷却定型并切割后,将型材堆放库房1周经应力逐渐释放，进一步消除收缩与弯曲，所述库房温度20℃，相对湿度45％rh。
36.实施例3
37.本实施例为按本发明内容所述的一种实施方式，原料组份及各组份配比见表1，制造过程中采用单螺杆挤出机，较对比例1采用了不同工艺参数，制造方法如下：
38.s1混料：将pvc树脂原料加入高速热混机的高温混料仓中作为底料，开始高速混合搅拌，搅拌转速为1300r/min，当物料因为摩擦生热温度快速上升至55℃时，加入钙锌稳定剂和活性钙填料，80℃时依次加入硬脂酸内润滑剂、硅烷偶联剂、cpe和mbs改性剂，当温度上升至105℃时，再加入其他助剂，包括紫外吸收剂、钛白粉、群青和抗氧剂，再搅拌混合搅拌5min；降低高速热混机的搅拌速度，打开高温混料仓的气动阀门，将高温混料仓内的物料缓慢放料至低速冷混机的低温混料仓内，低温混料仓通过循环冷却水进行冷却，冷却水温度为5℃，再依次加入acr和外润滑剂聚乙烯蜡，进行冷却混合搅拌时，搅拌转速为400r/min，待低温混料仓内物料冷却至43℃时，打开低温混料仓的气动阀门进行卸料，得到干混料。
39.s2筛选和造粒：s1步骤所述干混料经筛分机筛选，筛分机采用振动方式进行筛选去除干混料中的硬块和大尺寸颗粒，即得到品质合格的干混料；造粒机175℃预热1h，再将品质合格的干混料送至造粒机进行造粒,到得到具有良好塑化性的料粒，再送到挤出工序
上料。
40.s3挤出成型：s2所述料粒在挤出机上料，在挤出机内熔融、塑化、通过模头挤出，所述挤出机的机筒温度为165℃，螺杆温度为135℃，主螺杆转数为27r/min，模头温度为195℃，挤出速度为2.14m/min，牵引速度为2.47m/min。
41.s4冷却定型：型材模头挤出后，进入真空定型模初步冷却，并抽真空，真空度为61kpa，使型材紧贴模具内壁进行塑形，真空定型模冷却方式采用湿式喷淋，水以雾状方式进行喷淋冷却，水温20℃。湿式真空辅助定型后再送入水槽进一步冷却，水槽内冷却水温为15℃。
42.s5后处理：冷却定型并切割后,将型材堆放库房3周经应力逐渐释放，进一步消除收缩与弯曲，所述库房温度27℃，相对湿度55％rh。
43.对比例1
44.该对比例是常规的百叶窗用暖边框型材和制造方法。较实施例1没有筛选工序和造粒工序，也没有严格的混料工序，干混料塑化性不好，只能采用用双螺杆挤出机，挤出后采用普通方式进行冷却定型。原料中没有添加mbs抗冲改性剂，用石蜡代替聚乙烯蜡作为外润滑剂，铅盐稳定剂代替钙锌稳定剂，重质碳酸钙取代超细轻质活性钙作为填料，锐钛型钛白粉代替金红石型钛白粉，没有加入硅烷偶联剂和抗氧剂，用普通群青代替耐酸群青，还加入了环氧大豆油和荧光增白剂。原料配方组份及各组份配比见表1。
45.按“原料和助剂配料称重
→
混料
→
挤出成型
→
冷却定型
→
切割
→
堆放时效处理”步骤进行制造。具体的简易混料工序为：先向混料仓内加入sg-5型pvc树脂和硬脂酸铅、二盐亚磷酸铅稳定剂，待温度升至65℃，加入含氯量为36％的cpe和acr-201，95℃加入配方中的其他组份，搅拌15min后进行冷混。挤出工序参数为：挤出机的机筒温度170℃，螺杆温度为140℃，模头温度200℃，主螺杆转数15r/min。
46.对比例2
47.本案例是同实施例1的配方组份和制作方法，参考对比例1和生产行业经验改变配方的各组份配比和制备工艺的参数，为一个可实施配方比和工艺参数，用于阐述本发明提供的配方比和制造工艺参数的合理和优异性。具体配方重量份数见表1，制造方法和工艺参数如下：
48.s1混料：将pvc树脂原料加入高速热混机的高温混料仓中作为底料，开始高速混合搅拌，搅拌转速为1400r/min，当物料因为摩擦生热温度快速上升至65℃时，加入钙锌稳定剂和活性钙填料，95℃时依次加入硬脂酸内润滑剂、硅烷偶联剂、cpe和mbs改性剂，当温度上升至120℃时，再加入其他助剂，包括紫外吸收剂、钛白粉、群青和抗氧剂，再搅拌混合搅拌15min；降低高速热混机的搅拌速度，打开高温混料仓的气动阀门，将高温混料仓内的物料缓慢放料至低速冷混机的低温混料仓内，低温混料仓通过循环冷却水进行冷却，冷却水温度为15℃，再依次加入acr和外润滑剂聚乙烯蜡，进行冷却混合搅拌时，搅拌转速为200r/min，待低温混料仓内物料冷却至45℃时，打开低温混料仓的气动阀门进行卸料，得到干混料。
49.s2筛选和造粒：s1步骤所述干混料经筛分机筛选，筛分机采用振动方式进行筛选去除干混料中的硬块和大尺寸颗粒，即得到品质合格的干混料；造粒机160℃预热0.5h，再将品质合格的干混料送至造粒机进行造粒,到得到具有良好塑化性的料粒，再送到挤出工
序上料。
50.s3挤出成型：s2所述料粒在挤出机上料，在挤出机内熔融、塑化、通过模头挤出，所述挤出机的机筒温度为170℃，螺杆温度为140℃，主螺杆转数为17r/min，模头温度为200℃，挤出速度为1.65m/min，牵引速度为1.75m/min。
51.s4冷却定型：型材模头挤出后，进入真空定型模初步冷却，并抽真空，真空度为65kpa，使型材紧贴模具内壁进行塑形，真空定型模冷却方式采用湿式喷淋，水以雾状方式进行喷淋冷却，水温15℃。湿式真空辅助定型后再送入水槽进一步冷却，水槽内冷却水温为15℃。
52.s5后处理：冷却定型并切割后,将型材堆放库房5天经应力逐渐释放，进一步消除收缩与弯曲，所述库房温度30℃，相对湿度58％rh。
53.表1：
54.[0055][0056]
对上述各实施例和对比例得到的制品，观察外观质量和测量表面平整度，并按以下方式进行性能测试，其结果均为多个试样的平均值，见表2。
[0057]
拉伸强度：依据gb/t 1040.1-2018进行测试。
[0058]
弯曲强度：依据astm d790-03进行测试。
[0059]
维卡软化温度：依据gb/t1633-2000，检测环境温度为24℃，相对湿度为50％rh，在微机控制热变形维卡软化点试验机上，使用50n的力，加热速率为50℃/h。
[0060]
落锤冲击试验和加热后尺寸变化率试验：依据gb/t8814-2017，落锤试验各实施例和对比例的测试样品数量均为10个，加热后尺寸变化率试验的尺寸变化采用游标卡尺测量并计算。
[0061]
挥发性有机化和物测试：依据gb/t8814-2017，采用exc-v60s(4)小型voc环境测试舱设备。
[0062]
表2：
[0063][0064]
紫外加速老化试验：依据gb/t16422.3-2014在quv紫外加速老化试验机上暴露循环，总时间300h。并对老化后的试样进行拉伸强度和弯曲强度试验，其结果均为多个试样的平均值，见表3。
[0065]
表3：
[0066][0067]
由表2和表3可知，按本发明提供内容制得的一种百叶窗用暖边框型材，其外观光滑有光泽，没有自然弯曲，具有良好的平直度，经紫外加速老化试验，也没有出现明显变色现象，各项力学强度也得到了保证。维卡软化温度越高，表明材料受热时的尺寸稳定性越好，热变形越小，即耐热变形能力越好，落锤冲击强度主要考核型材的韧性，在落锤冲击试验和加热后尺寸变化率试验中，按本发明内容的实施例较对比例，其制品均得到优异的表现，尤其是实施例1，其制得产品的各项性能均更优秀。