塑料異型材TPE密封膠條應(yīng)用技術(shù)

韋群 王中州 王寧

隨著環(huán)保產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，塑料異型材在家居行業(yè)開始廣泛應(yīng)用于實(shí)踐。塑料異型材就是橫截面是非圓形的擠出塑料制品。所謂異型材就是橫截面是非圓形的擠出塑料制品稱為塑料異型材，除了圓、方、板外的型材，如瓦楞、槽、T形等。塑料異型材就是以塑料為主才（如夾鐵皮）的異型材，廣泛使用于建筑裝修等行業(yè)。本文闡述了一種塑料異型材自帶TPE密封膠條的生產(chǎn)技術(shù)。從TPE原料的選用，軟硬共擠模具的設(shè)計(jì)，生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)的突破，相關(guān)廢品的回收以及在線穿條的實(shí)現(xiàn)等方面進(jìn)行了論述，探索了一套較為成熟的工藝流程，為型材選用膠條帶來(lái)的更好的選擇。

關(guān)鍵詞：SEBS/PP 熱塑性彈性體 單螺桿擠出機(jī) 軟硬共擠

作為塑料異型材（以下簡(jiǎn)稱型材）門窗節(jié)能中的一環(huán)，密封膠條（以下簡(jiǎn)稱膠條）的質(zhì)量起著相當(dāng)重要的作用。在門窗閉合時(shí)依托膠條與型材部分進(jìn)行接觸擠壓變形，并且產(chǎn)生回彈力從而起到密封的作用，更好的密封性對(duì)塑料異型材門窗的氣密性、水密性、保溫效果以及隔聲效果都起到關(guān)鍵的作用。

目前市場(chǎng)流行的膠條類型主要有EPDM和PVC膠條兩大類，EPDM膠條具有較好的回彈性和耐候性，但價(jià)格成本高，且EPDM膠條需要硫化，無(wú)法實(shí)現(xiàn)隨型材共同擠出，需要成窗后靠人工擠壓的形式安裝在型材的功能槽內(nèi)，后期加工費(fèi)時(shí)費(fèi)力。PVC膠條可以和型材共同擠出，但回彈性和耐候性遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求，且在長(zhǎng)時(shí)間閉窗時(shí)容易出現(xiàn)和型材本身粘連的現(xiàn)象，后期成窗質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)極大。所以探索一套能適應(yīng)型材共同擠出無(wú)需后續(xù)人工擠壓，成本相對(duì)較低，且耐候和回彈性能達(dá)到使用要求的門窗用膠條顯得尤為重要。

一、材料選擇

TPE是一種熱塑性彈性體材料，可擠出加工，環(huán)保無(wú)毒安全，有優(yōu)良的著色性，觸感柔軟，加工性能優(yōu)越，可以循環(huán)使用降低成本。具有良好的物理性能，為膠條的設(shè)計(jì)提供廣闊的空間；力學(xué)性能可達(dá)到EPDM的級(jí)別，而且無(wú)須硫化交聯(lián) ；硬度范圍寬闊，自SHORE-A 0 至SHORE-D 70可調(diào)；耐拉伸性能優(yōu)異，抗張強(qiáng)度最高可達(dá)十幾個(gè)MPa， 斷裂伸長(zhǎng)率最高可達(dá)十倍以上；長(zhǎng)期耐溫可超過(guò) 70 ℃，低溫環(huán)境性能良好，在-60 ℃溫度下仍能保持良好的繞曲性；具有突出的防滑性能、耐候性能和抗沖擊性能。

經(jīng)過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)和摸索，實(shí)德科技開發(fā)了硬度為邵氏48D的TPE硬料作為膠條的內(nèi)嵌段和型材的功能槽進(jìn)行組合互配，在SEBS和PP熔融組合控制硬度的基礎(chǔ)上，適當(dāng)加入輕質(zhì)碳酸鈣來(lái)減少硬料部分的尺寸變化率，并且解決在線穿條過(guò)程中容易出現(xiàn)膠條縮尺的現(xiàn)象，同時(shí)也增加了硬料部分的尺寸穩(wěn)定性，使其在和型材功能槽進(jìn)行互配時(shí)更加緊密穩(wěn)定。選擇硬度為邵氏68A為的TPE軟料作為膠條的回彈部分，此部分實(shí)德科技加大了SEBS的用量，使膠條的回彈部分彈性更加優(yōu)越，在型材閉合時(shí)能更好的起到密封作用。軟硬料采用一體共擠技術(shù)，一次成型，軟料和硬料結(jié)合更好。

TPE膠條作為型材膠條有以下幾個(gè)有點(diǎn)：1.無(wú)需硫化生產(chǎn)加工簡(jiǎn)單；2.優(yōu)越的耐老化性能和回彈性；3.環(huán)保無(wú)毒且耐腐蝕；4.膠條密度低，滿足成窗輕量化的特點(diǎn)；5.后期可焊接進(jìn)一步加強(qiáng)了膠條的密封效果；6.由于TPE膠條的橡膠特性，與型材完全不融合，徹底解決了PVC膠條和型材長(zhǎng)時(shí)間接觸容易出現(xiàn)遷移的現(xiàn)象。

二、膠條生產(chǎn)技術(shù)

選用長(zhǎng)徑比35/25及以上的單螺桿擠出機(jī)作為硬料擠出設(shè)備，長(zhǎng)徑比30/25及以上的單螺桿擠出機(jī)作為軟料的擠出設(shè)備。生產(chǎn)膠條的類型分為K型和O型，其斷面設(shè)計(jì)分別為如圖1、圖2所示。

其中黑色部分為硬料擠出部分，陰影部分為軟料擠出部分。黑色部分作為嵌在型材功能槽的主要組成區(qū)域，尺寸控制要求嚴(yán)格，而且由于膠條為軟制品，尺寸控制較難，所以擠出模具設(shè)計(jì)了吹氣孔，利用進(jìn)氣量的多少來(lái)控制陰影部分尺寸，經(jīng)過(guò)摸索可選用實(shí)驗(yàn)室用精密氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)行精密的進(jìn)氣量控制，從而控制相應(yīng)的尺寸。

硬料的擠出工藝溫度設(shè)定在170～190℃左右，軟料的擠出工藝設(shè)定在150～160℃左右，軟硬料用量比例約為3：1，軟硬料一體擠出后經(jīng)過(guò)冷卻定型，進(jìn)牽引機(jī)牽引，然后進(jìn)入卷輪機(jī)進(jìn)行自動(dòng)收卷纏繞至工型盤上。經(jīng)過(guò)檢測(cè)尺寸符合要求的成盤TPE膠條用PVC保鮮膜保護(hù)待用。

一般情況下要求成品TPE膠條一般要求放置24小時(shí)以上在進(jìn)行上線使用，以便釋放TPE膠條在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力，避免后續(xù)穿條時(shí)產(chǎn)生膠條縮尺的現(xiàn)象。

三、在線穿條技術(shù)

TPE膠條和型材完全不融合，無(wú)法采取傳統(tǒng)的前共擠（FCE）和后共擠（PCE）擠出技術(shù)，實(shí)德科技探索了一種用物理在線穿條的方式實(shí)現(xiàn)型材的自帶膠條生產(chǎn)模式，這種方式為物理嵌合的方式，相對(duì)于傳統(tǒng)的共擠模式節(jié)省了大量能耗，且成窗后更換膠條極為便利。在型材擠出的同時(shí)利用穿條機(jī)進(jìn)行物理壓合，壓合后的型材斷面如圖3所示。

四、設(shè)備使用情況

單條TPE膠條生產(chǎn)線由2臺(tái)單螺桿共擠機(jī)作為主機(jī)，輔助以TPE膠條模具、真空上料設(shè)備、冷卻定型裝置（定型臺(tái)）、牽引機(jī)、卷輪機(jī)等設(shè)備組成。具體明細(xì)見表1。

五、性能與分析

按照橡膠特性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法對(duì)生產(chǎn)出的TPE膠條進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)，其中軟料部分的檢測(cè)數(shù)據(jù)見表2，鑲嵌在型材功能槽區(qū)域的硬料部分的檢測(cè)數(shù)據(jù)見表3。

實(shí)德科技對(duì)成窗后使用TPE膠條的產(chǎn)品和EPDM膠條的產(chǎn)品做了保溫以及氣密性試驗(yàn)，由于TPE膠條硬料段在型材功能槽內(nèi)貼合更加緊密，同等規(guī)格的門窗產(chǎn)品選用TPE膠條的相關(guān)性能可提高5%以上。

六、結(jié)論

TPE既具有熱塑性塑料的加工性能，又具有硫化橡膠的物理性能，可謂是塑料和橡膠優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)組合。采用軟硬共擠技術(shù)，加工簡(jiǎn)單，生產(chǎn)速度快，一條產(chǎn)線可供三條型材產(chǎn)線進(jìn)行在線穿條使用，節(jié)省了大量能耗。由于軟硬料硬度的控制，使膠條與型材功能槽的組合部分貼合更加緊密不會(huì)松動(dòng)，膠條的回彈部分彈性更好，保溫密封效果更佳，是型材密封膠條的更好選擇。TPE膠條在線穿條的實(shí)現(xiàn)，解決了型材無(wú)法自帶優(yōu)質(zhì)膠條的缺點(diǎn)，為后期成窗節(jié)省了大量人力成本。

（本文作者單位為實(shí)德科技漯河建材公司）