专利名称：新旧塑料分层相融共挤彩色型材及其成型方法
技术领域：
本发明涉及一种新旧塑料分层相融共挤彩色型材及其成型方法，其适用范围主要是作为塑钢门窗用型材和塑钢装饰用型材。
背景技术：
目前塑钢型材一般采用新塑料或再生的旧塑料单独或混合后成型制成。新塑料的多组分原材料按特定配方配制后，首先要经过物料的混合，使各组分原材料分子之间相互渗透均匀分布，混合后的物料即挤出成型使用的新塑料。新塑料的配制能达到型材表面色泽纯正，光亮细腻，耐紫外光线照射等性能。但各种原材料组分价格较高，全用新塑料制做型材成本较大，造成材料的浪费。旧塑料的型材料头回收后，首先要经过分类清洗，选用合格的料头进行粉碎。粉碎后的粒料即挤出成型使用的旧塑料。旧塑料具有原塑料同样的材质和性能，但在回收使用过程中会含有少量渣滓。含有渣滓的塑料挤出成型会使型材表面出现渣滓黑点或颜色不纯正。所以单独使用旧塑料制做型材或新旧塑料混合使用制做型材，都会使型材外观存在缺陷，不符合使用要求。这种现象成为废旧塑料再生使用的一大难题。综上所述，通用的白色塑料型材存在如下缺点(I)型材内外整体材料性能一致，造成材料的浪费；(2)型材料头再生利用制做型材，只能满足内在质量使用要求，但不能满足外观质量使用要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种新旧塑料分层相融共挤彩色型材及其成型方法，以解决现有技术中型材内外采用一种新材料造成材料的浪费；或采用型材料头再生利用制做型材只能满足内在质量使用要求，但不能满足外观质量使用要求的问题。本发明的技术方案是一种新旧塑料分层相融共挤彩色型材，其特征在于，该型材由新塑料层与旧塑料层分层相融共挤成型，新塑料层包覆在旧塑料层的外表面。该新塑料层采用新的聚氯乙烯塑料，该旧塑料层采用再生的白色聚氯乙烯塑料。所述的新塑料层约占型材总质量的20%，旧塑料层约占型材总质量的80%。一种所述的新旧塑料分层相融共挤彩色型材的成型方法，其特征在于，包括以下两个过程
(I)加热挤出成型过程新旧两种塑料分别在两台挤出机中受热塑化，
成为熔融状态下的粘流态，在挤出机螺杆运转的挤出过程中，两种塑料分别从两台挤出机挤出，分层进入同一成型模具的进料端，并在成型模具内形成相融的分层粘流态热融胚体，然后从成型模具的出料端挤出，完成成型过程；在成型模具中的成型过程中，新塑料层均匀分布包裹覆盖在旧塑料层的外面。(2)冷却真空定型过程在高温状态下从成型模具中挤出的新旧塑料分层相融热胚体，被牵引进入定型模具中，经过定型模具的真空冷却定型，把成型后的新旧塑料分层相融热胚体定型成具有特定形状和规格的常温下玻璃态型材，完成定型过程；定型后的型材表面色泽纯正，光亮细腻，具有一定的强度和柔韧性。所述的成型模具，以现有通用挤出成型模具单独流道作为旧塑料流道，增加了新塑料共挤流道，该新塑料共挤流道由模具主体中部的侧面引入，沿着料流方向逐渐由圆柱形状圆滑过渡为燕尾形状，最后在旧塑料流道的压缩段与成型段的界面形成环形流道，该环形流道包围在旧塑料流道周围，该环形流道的横截面的径向尺寸大于轴向尺寸，其轴向的厚度由外径向内径由厚逐渐变薄，最后与旧塑料流道汇接。所述的定型模具由1-3段对接组成，每段模具的本体由多层叠加组成，在模具的中部设有左右贯通的型腔，在每段的型腔周边设计有多个穿过本体的独立封闭的循环水道和通向型腔的真空道，每一循环水道的两端设有进水 口和出水口，均设有水管接头，用于外接水泵形成循环水流；所述的真空道包括真空腔、真空孔和真空槽，真空腔设在型腔两侧的本体内，真空槽设在型腔的内侧；真空槽与真空腔之间通过多条真空孔相互连接贯通，真空腔通过真空孔与本体外侧的真空管接头连接，该真空管接头用于与真空泵连接，使每段定型模具型腔内的真空槽形成一定的真空度；成型后的高温塑料热胚体被匀速牵引通过定型模具的型腔时，受到真空槽形成的真空吸附，使塑料紧贴定型模具内壁匀速滑动；流过循环水道的循环水通过热传导把塑料的热量带走；真空吸附和循环水流同时进行，使成型后的高温塑料冷却定型为低温型材。每段定型模型腔内的真空槽内的真空度<-O. 07Mpa;使塑料紧贴定型模内壁匀速滑动的速度为I一4m/min。本发明的有益效果是彩色(各种颜色)原材料塑料做为型材的外层，从外表面上看，该型材具有全新塑料的彩色外观质量优势，表面色泽、光亮度和耐光性皆符合型材的使用要求；而白色再生塑料做为型材的内层，从材质角度看，旧塑料经过第二次塑化后性能更加稳定，具有原型材同等的内在质量性能优势，冷冲、焊角、热变等各项性能测试都符合原型材技术指标。本发明分层相融共挤彩色型材的新塑料层具有一定的厚度，在型材组装焊接的使用过程中不会使旧塑料层漏出表面。新塑料覆盖旧塑料，克服了旧塑料回收使用制做型材时出现的外观缺陷，同时也减少了全使用新塑料制做型材造成材料浪费。
图I是本发明新旧塑料分层相融共挤彩色型材的截面结构示意 图2是本发明成型模具出口一侧的结构示意 图3是图2的B-B剖视 图4是图3的A-A剖视 图5是本发明定型模具(一段)的结构示意 图6是图5的C-C剖视图。
具体实施例方式参见图1，本发明一种新旧塑料分层相融共挤彩色型材，其特征在于，该型材由新塑料层2与旧塑料层I分层相融共挤成型，新塑料层2包覆在旧塑料层I的外表面。该新塑料层2采用新的聚氯乙烯塑料，该旧塑料层I采用再生的白色聚氯乙烯塑料。所述的新塑料层2约占型材总质量的20%,旧塑料层I约占型材总质量的80%。本发明的型材可以是现有各种塑钢门窗用型材和塑钢装饰用型材的结构。新塑料层2的原料(简称新塑料)配置按照常规技术进行配置，其多组分原材料按需要配制后，首先要经过物料的混合，使各组分原材料分子之间相互渗透均匀分布。混合后的物料即挤出成型使用的新塑料。新塑料的配制能达到型材表面色泽纯正，光亮细腻，耐紫外光线照射等性能。旧塑料层I的原料(简称旧塑料)采用回收的型材料头， 首先要经过分类清洗，选用合格的料头进行粉碎。粉碎后的粒料即挤出成型使用的旧塑料。旧塑料具有原塑料同样的材质和性能，但在回收使用过程中会含有少量渣滓。含有渣滓的塑料挤出成型会使型材表面出现渣滓黑点或颜色不纯正。所以单独使用旧塑料制做型材或新旧塑料混合使用制做型材，都会使型材外观存在缺陷，不符合使用要求。这种现象成为废旧塑料再生使用的一大难题。本发明新旧塑料分层相融共挤成型方法，是根据热塑性塑料的三态变化特性，合理使用新旧塑料制做型材的一种新型共挤成型方法。新旧塑料分层相融共挤彩色型材的挤出成型方法分为加热挤出成型和冷却真空定型两个过程，分别说明如下。I、加热挤出成型过程
两种材料分别在两台常规的挤出机中受热塑化，成为熔融状态下的粘流态，在挤出机螺杆运转的挤出过程中，两种塑料分别定温、定压、定量(常规工艺参数)从两台挤出机挤出，分别从图2-图4所示的成型模具的旧塑料入口 8和新塑料入口 6进入，形成相融的分层粘流态热融胚体，然后从成型模具的出口 4挤出，完成成型过程。成型后的分层状态是新塑料层2均匀分布在旧塑料层I的外表面。参见图2-图4，本发明的成型模具，是在现有通用挤出成型模具单独流道(作为本发明的旧塑料流道P)的基础上，增加设计了新塑料共挤流道Q。该旧塑料流道P为由模具主体3的一端的旧塑料入口 8开始，沿轴向延伸到模具主体3的出口 4 一端，在该旧塑料流道P的中部设有分流体7 (其尖端位于旧塑料入口 8内)。旧塑料流道P—般由三段同轴连接而成，即入口端的转化段LI、中部的压缩段L2及出口端的成型段L3。新塑料共挤流道Q该新塑料共挤流道由模具主体中部的侧面的新塑料入口 6引入，沿着料流方向逐渐由圆柱形状圆滑过渡为燕尾形状，最后在旧塑料流道P的压缩段L2与成型段L3的界面形成环形流道9，该环形流道9包围在旧塑料流道P的周围，该环形流道9的横截面的径向尺寸大于轴向尺寸(横向扁状)，其轴向的厚度由外径向内径由厚逐渐变薄，最后与旧塑料流道P汇接。本发明分层相融共挤的加热挤出成型的进一步说明挤出机塑化后的新旧两种塑料均属于高温粘流态塑料熔体(温度为185— 195°C)。旧塑料从成型模具的旧塑料入口 8挤入，沿着流道经过转化段LI，由分流体7把圆柱状粘流态塑料分流成与型材形状大体接近的、具有一定厚度的环状(或片状)料流(厚度为5 — 6mm)，转化后的料流经过压缩段L2，沿着渐变流道流动，压缩成更加接近型材形状和厚度的异性环状(或片状)料流(厚度为2—3mm)，然后进入成型段L3与新塑料料流汇合。在旧塑料挤出成型的同时，新塑料从成型模具侧面的新塑料入口 6挤入，沿着共挤流道经过转化段Q1，料流由圆柱形状被分流转变为燕尾形状的片状料流(厚度为I. 5—2. 5mm)，转化后的片状料流被挤压进入环形流道9，环形流道9内的料流方向为径向(流向内径，与旧塑料的料流方向垂直)，形成片状环形料流，经过压缩段Q2，受到环形流道9从外径向内径、由厚变薄的渐变挤压，变为更薄的片状料流(厚度为O. 4-0. 6mm)，然后进入成型段L3与旧塑料汇合。经过压缩段L2的旧塑料和经过压缩段Q2的新塑料，约按4比I的流量比例，沿着对接的流道口同时挤压进入成型模具的汇合流道成型段L3，新旧塑料分层汇合相融，同步经过成型模具的成型段L3，从成型模具的出口 4挤出，完成成型过程。2、冷却真空定型过程
在高温状态下从成型模具中挤出的新旧塑料分层相融热胚体，被牵引进入定型模具中，经过定型模具的真空冷却定型法，把成型后的新旧塑料分层相融 热胚体定型成具有特定规格尺寸形状的常温下玻璃态型材，完成定型过程。定型后的型材表面色泽纯正，光亮细腻，具有一定的强度和柔韧性。具体的冷却真空定型过程说明挤出成型后的分层相融高温粘流态塑料(温度为185— 195°C )，被牵引(牵引方式为常规技术)通过定型模具型腔时，定型模中水的循环流动和真空吸附，把高温塑料冷却定型为常温状态下的玻璃态型材(温度为40°C以下)。参见图5和图6，定型模具以特定长度(图5中左右的长度为300— 500mm)分段设计，一般为1-3段。每段的模具的本体10由多层复合叠加组成，在每段的型腔14周边设计有多个穿过本体10的独立封闭的循环水道(孔)16和通向型腔14的真空道，每一循环水道(孔)16的外端为水道的进水口和出水口，均设有水管接头15，外接水泵形成循环水流。所述的真空道包括真空腔11、真空孔17和真空槽12，真空腔11设在型腔14两侧的本体10内，真空槽12设在型腔14的内侧。真空槽12与真空腔11之间通过多条细真空孔20相互连接贯通，真空腔11通过粗的真空孔17与本体外侧的真空管接头13连接。真空管接头13用于与真空泵连接，使每段定型模具型腔14内的真空槽12形成一定的真空度(真空度(-O. 07Mpa)。成型后的高温塑料热胚体被匀速牵引通过定型模具型腔14时，受到真空槽12的真空吸附，使塑料紧贴定型模内壁匀速滑动(牵引速度一般为I一4m/min);循环水流通过热传导把塑料的热量带走。真空吸附和循环水流同时进行，使成型后的高温塑料冷却定型为低温型材。图5中左端为型腔14的进料口 18，右端为型腔14的出料口 19。本发明新旧塑料分层相融共挤彩色型材的特点
目前国内通用的国标型材为白色的聚氯乙烯塑料型材。国标型材的各项技术指标归结为满足型材两方面的使用要求，即外观质量要求和内在质量要求。对外观质量要求是型材外表面应光洁，色泽应纯正，具有很好的耐紫外光性能；对内在质量要求是型材内部应具有一定的强度和柔韧性。国内通用的白色聚氯乙烯塑料型材，是聚氯乙烯塑料中添加满足外观质量要求和内在质量要求的各种组份材料，混合成一种兼顾型材内外质量的混合塑料，经过挤出成型后的型材质量可靠，内外整体材料性能一致。与新旧塑料分层相融共挤彩色型材相比较，通用的白色塑料型材存在如下缺点(1)型材内外整体材料性能一致，造成材料的浪费；(2)型材料头再生利用制做型材，只能满足内在质量使用要求，但不能满足外观质量使用要求。新旧塑料分层相融共挤彩色型材的优越性在于结合新塑料的外观质量优势和旧塑料的内在质量优势，把两者分层相融共挤成型为同一种型材，解决了以下问题(I)、彩色型材漂亮的外观提高了型材的档次；(2)、彩色型材新塑料层只占总型材质量的20%，减少了新塑料的用量，节约了成本；(3)、彩色型材旧塑料层被新塑料层包裹覆盖，对废旧塑料进行合理回收利用，变废为宝，减少了废旧塑料对自然界的 污染。
权利要求
1.一种新旧塑料分层相融共挤彩色型材，其特征在于，该型材由新塑料层与旧塑料层分层相融共挤成型，新塑料层包覆在旧塑料层的外表面。
2.根据权利要求I所述的新旧塑料分层相融共挤彩色型材，其特征在于，该新塑料层采用新的聚氯乙烯塑料，该旧塑料层采用再生的白色聚氯乙烯塑料。
3.根据权利要求I所述的新旧塑料分层相融共挤彩色型材，其特征在于，所述的新塑料层约占型材总质量的20%,旧塑料层约占型材总质量的80%。
4.一种权利要求I所述的新旧塑料分层相融共挤彩色型材的成型方法，其特征在于，包括以下两个过程 (1)加热挤出成型过程新旧两种塑料分别在两台挤出机中受热塑化，成为熔融状态下的粘流态，在挤出机螺杆运转的挤出过程中，两种塑料分别从两台挤出机挤出，分层进入同一成型模具的进料端，并在成型模具内形成相融的分层粘流态热融胚体，然后从成型模具的出料端挤出，完成成型过程；在成型模具中的成型过程中，新塑料层均匀分布包裹覆盖在旧塑料层的外面； (2)冷却真空定型过程在高温状态下从成型模具中挤出的新旧塑料分层相融热胚体，被牵引进入定型模具中，经过定型模具的真空冷却定型，把成型后的新旧塑料分层相融热胚体定型成具有特定形状和规格的常温下玻璃态型材，完成定型过程；定型后的型材表面色泽纯正，光亮细腻，具有一定的强度和柔韧性。
5.根据权利要求4所述的新旧塑料分层相融共挤彩色型材，其特征在于，所述的成型模具，以现有通用挤出成型模具单独流道作为旧塑料流道，增加了新塑料共挤流道，该新塑料共挤流道由模具主体中部的侧面引入，沿着料流方向逐渐由圆柱形状圆滑过渡为燕尾形状，最后在旧塑料流道的压缩段与成型段的界面形成环形流道，该环形流道包围在旧塑料流道周围，该环形流道的横截面的径向尺寸大于轴向尺寸，其轴向的厚度由外径向内径由厚逐渐变薄，最后与丨日塑料流道汇接。
6.根据权利要求4所述的新旧塑料分层相融共挤彩色型材，其特征在于，所述的定型模具由1-3段对接组成，每段模具的本体由多层叠加组成，在模具的中部设有左右贯通的型腔，在每段的型腔周边设计有多个穿过本体的独立封闭的循环水道和通向型腔的真空道，每一循环水道的两端设有进水口和出水口，均设有水管接头，用于外接水泵形成循环水流；所述的真空道包括真空腔、真空孔和真空槽，真空腔设在型腔两侧的本体内，真空槽设在型腔的内侧；真空槽与真空腔之间通过多条真空孔相互连接贯通，真空腔通过真空孔与本体外侧的真空管接头连接，该真空管接头用于与真空泵连接，使每段定型模具型腔内的真空槽形成一定的真空度；成型后的高温塑料热胚体被匀速牵引通过定型模具的型腔时，受到真空槽形成的真空吸附，使塑料紧贴定型模具内壁匀速滑动；流过循环水道的循环水通过热传导把塑料的热量带走；真空吸附和循环水流同时进行，使成型后的高温塑料冷却定型为低温型材。
7.根据权利要求6所述的新旧塑料分层相融共挤彩色型材，其特征在于，每段定型模型腔内的真空槽内的真空度< -O. 07Mpa ;使塑料紧贴定型模内壁匀速滑动的速度为I一4m/min。
全文摘要
一种新旧塑料分层相融共挤彩色型材及其成型方法，其特征在于，该型材由新塑料层与旧塑料层分层相融共挤成型，新塑料层包覆在旧塑料层的外表面。该新塑料层采用新的聚氯乙烯塑料，该旧塑料层采用再生的白色聚氯乙烯塑料。所述的新塑料层约占型材总质量的20%，旧塑料层约占型材总质量的80%。本发明分层相融共挤彩色型材的新塑料层具有一定的厚度，在型材组装焊接的使用过程中不会使旧塑料层漏出表面。新塑料覆盖旧塑料，克服了旧塑料回收使用制做型材时出现的外观缺陷，同时也减少了全使用新塑料制做型材造成材料浪费。
文档编号B32B27/30GK102765177SQ201210234500
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月9日 优先权日2012年7月9日
发明者张俊芳 申请人:长治市生华商贸有限公司