擠出成型是指在擠出機(jī)中通過加熱、加壓而使物料以流動狀態(tài)連續(xù)通過口模成型的方法，即熔融狀態(tài)最終需按設(shè)定的形狀成型以后冷卻到固態(tài)狀態(tài)，即成為最終產(chǎn)品，見圖9-2。

 

擠出成型的模頭主要有四種類型。

（1）環(huán)形口模

主要用于生產(chǎn)管狀薄膜、管材（軟管，硬管）、電線電纜、中空成型的管狀擠出等。

（2）圓孔口模

用于紡絲及單絲擠出、棒狀材料擠出等。

（3）扁平口模（T型模）

用于生產(chǎn)厚度小于0.25mm的薄膜以及薄片、薄板材。

（4）異型口模

異型材（門、窗型材，裝飾壓條和轉(zhuǎn)角，中空隔板等）的擠出。

用來制造上訴產(chǎn)品的聚合物大多數(shù)是熱塑性樹脂。

 

2.1 環(huán)形口模

（1）吹膜成型工藝

塑料薄膜具有質(zhì)輕、柔軟、透明。制成的包裝材料美觀大方，適用范圍廣；與傳統(tǒng)包裝材料相比，塑料薄膜能彌補(bǔ)金屬和紙包裝材料的不足；塑料薄膜成型筒單，能耗低，可再生，價格低廉，是一種環(huán)保型可持續(xù)發(fā)展的包裝材料，已成為包裝領(lǐng)域一支不可或缺的主力軍。

吹塑薄膜是將塑料原理用擠出機(jī)擠出，通過口模把熔融體樹脂形成煲管，然后趁用壓縮空氣將它吹脹，經(jīng)冷卻定型后即得到環(huán)形薄膜制品。在吹塑薄膜成型過程中，根據(jù)擠出和牽引方向的不同，可分為平吹、上吹、下吹三種。

①平擠出上吹法

使用直角機(jī)頭，即機(jī)頭出料方向與擠出機(jī)垂直，擠出排管向上，牽引至一定距離后，由人字板收攏，所擠管狀由底部引入噁壓縮空氣將它吹脹成泡管，并以壓縮空氣氣量多少來控制它的橫向吹脹尺寸，以牽引速度控制縱向拉伸尺寸，泡管經(jīng)冷卻定型就可以得到環(huán)狀吹塑薄膜，如圖9-3所示。適用于上吹法的主要樹脂種類有PVC、PE、PS、HDPE。

②平擠下吹法

使用直角機(jī)頭，與上吹法相反，泡管從機(jī)頭下方引出吹塑成型。該法特別適宜黏度較低的樹脂原料以及透明度要求比較高的塑料薄膜，如PP、PA、PVDC（偏二氯乙烯）等。設(shè)備布置如圖9-4所示。

③平擠平吹法

使用與擠出機(jī)螺桿同軸的平直機(jī)頭，泡管與機(jī)頭中心線在同一水平面上。該法只適用于吹制小口徑薄膜的產(chǎn)品，如LDPE、PVC、PS膜，平吹法也適用于吹制熱收縮薄膜。圖9-5顯示了其設(shè)備排布方式。

吹塑薄膜成型的主要設(shè)備有擠出機(jī)、機(jī)頭（口模）、冷卻風(fēng)環(huán)、空壓和吹脹系統(tǒng)，人字板收攏以及牽引卷取機(jī)組等。塑料薄膜擠出溫度根據(jù)所用樹脂材料不同而各異，見表9-2。

顏料應(yīng)用于塑料薄膜應(yīng)特別關(guān)注顏料的分散性、耐熱性、耐遷移性、使用安全性等。

①分散性

由于大多數(shù)薄膜制品為透明的，因顏料的分散性不佳而顯現(xiàn)的顆粒色點會影響制品的外觀品質(zhì)；另外分散顆粒存留于薄膜包裝袋制品的封口性能會產(chǎn)生不良后果，也會在包裝液體無指示產(chǎn)生滲漏等問題；更嚴(yán)重的是，過大顆粒可能是導(dǎo)致吹膜過程中產(chǎn)生破泡現(xiàn)象，影響正常生產(chǎn)。

②耐熱性

擠出吹膜是高溫加工工藝，根據(jù)不同的樹脂和吹塑要求，一般的操作溫度都會在180~240℃，使用的著色劑必須能夠在此溫度下經(jīng)過數(shù)十秒至數(shù)分鐘的操作時間，因此，顏料的耐熱性能是必須具備的重要特性指標(biāo)之一。

③耐遷移性

塑料薄膜的主要應(yīng)用是作為包裝材料，如果其中所使用的顏料有遷移性，那么遷移出的顏料會遷移至于相接觸的物品上，造成沾污，甚至?xí)廴舅b的內(nèi)容物，尤其對食品包裝而言，將引發(fā)食品安全問題。

④安全性

作為食品的包裝材料必須符合一些公認(rèn)的國際或國內(nèi)的食品接觸安全規(guī)定和指令，例如FDA，AP-89-1和中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB9685-2009等，這已成為一個普通的共識。用于塑料包裝的著色劑同樣必須遵守這個規(guī)范。

（2）電線電纜成型工藝

電線電纜最基本的性能是有效地傳播電流或各種電信號。通常它包含一根或躲根絕緣線芯，以及線芯各自具有的包覆層以及它的總保護(hù)層（電纜護(hù)套）。在此討論的主要是包含有塑料絕緣層和護(hù)套的線纜，包括絕緣線纜、電力電纜、通訊電纜等。

以市話通信電纜為例，它是將聚乙烯包覆的銅線制成通信線束，用于室內(nèi)電話通訊和長途電話網(wǎng)絡(luò)通信。塑料作為絕緣層包在銅線外，一根市話通信電纜往往高達(dá)千對以上線束，為了區(qū)別每一根線的功能必須對每根線的塑料包覆層進(jìn)行著色。

根據(jù)電線電纜應(yīng)用的特點，顏色的標(biāo)準(zhǔn)型是非常重要的一個指標(biāo)，行業(yè)所規(guī)范的各種線纜的標(biāo)準(zhǔn)色和允許誤差值是必須遵守的硬性標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，所添加的其他化學(xué)品包括顏料必須最大限度地保持塑料包覆材料應(yīng)有的電性能如導(dǎo)電性等，以確保電線電纜的安全正常使用。

市話通信電纜擠出成型工藝在擠出階段與其他擠出成型大同小異，僅在擠出口模處不一樣：所附加的防線輸入定位裝置幫助金屬線芯的準(zhǔn)確加入，并與塑料絕緣層共同擠出成為一體。其生產(chǎn)工藝如圖9-6所示

電線電纜絕緣層和護(hù)套層所用樹脂主要有低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等；特殊線纜也有的使用聚酰胺、氟塑料（聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯）、聚酰亞胺等。

顏料用于電線電纜絕緣和護(hù)套層的著色還必須符合相關(guān)線纜應(yīng)用的特定質(zhì)量要求。以國際公認(rèn)的美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)村電氣化管理局REA PE-200標(biāo)準(zhǔn)為例，其中對顏色的要求必須符合一系列專門的測試指標(biāo)。

 

顏料應(yīng)用于電線電纜上，除了對色彩的要求以外，需要特別關(guān)注分散性、耐熱性、純凈度（雜質(zhì)含量）、耐遷移性、安全性等。

①分散性? 通常電線絕緣層的厚度較薄（0.2~0.4mm），擠出速度快，尤其是現(xiàn)金的高速線纜生產(chǎn)線的基礎(chǔ)線速度高達(dá)2000m/min。基礎(chǔ)層的質(zhì)量要求非常高，以導(dǎo)電線纜為例：每20km長電纜線的火花擊穿點≤3個。如果顏料在擠出的絕緣層有不良分散點，將會引起火花擊穿，致使產(chǎn)品不合格或嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。因此電線電纜對顏料分散性的要求是非常高的。

②耐熱性? 由表9-3和表9-4可知，顏料在用于電線電纜中時，首先必須耐受加工過程的溫度，此外，也還需要通過制成品的一系列耐溫測試要求以及實際應(yīng)用的環(huán)境溫度的考驗。

③純凈度（雜質(zhì)含量） 顏料在生產(chǎn)反應(yīng)和磨粉加工過程中可能會帶入或殘留一些雜質(zhì)。一旦這些雜質(zhì)隨顏料混進(jìn)線纜絕緣層，尤其是一些具有導(dǎo)電性的雜質(zhì)，如金屬微粒、殘留的鹽類等，都有可能引起電線電纜的擊穿率上升。

④耐遷移性? 電纜中所有的線的功能是以規(guī)定的顏色區(qū)別的，如果所使用的顏料有遷移性的問題，它們之間的顏色因遷移而相互沾污，會降低線纜的識別度，給安全留下隱患；另外，為了提高通話質(zhì)量，在各色通信電纜和護(hù)套之間會充填石油管，一旦有遷移發(fā)生，也會給安裝使用制造麻煩。因此，顏料在電線電纜的應(yīng)用上一定要強(qiáng)調(diào)耐遷移性。

⑤安全性? 根據(jù)《電子電器設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令》（簡稱《RoHS指令》），美國國會提出H.R.2420法案（電器設(shè)備環(huán)保設(shè)計法案），其均質(zhì)材料中鉛（Pb）、六價格（Cr⁶⁺）、汞（Hg）、多溴聯(lián)苯（PBB）和多溴苯醚（PBDE）的含量不得超過重量明確設(shè)定了相關(guān)的指標(biāo)，限定了包括電線電纜在內(nèi)的電子電器應(yīng)用中，所使用的原材料對受限制如特定的金屬，鹵素，以及其他化學(xué)品的限量控制。

（3）擠管成型工藝

所謂塑料管材是指用于輸送氣體或液體的，由塑料制成的，具有一定長度的空心圓形制品。這類制品的厚度與長度之比一般都很小。塑料管材是高科技復(fù)合而成的化學(xué)建材，是繼鋼材、木材、水泥之后，當(dāng)代新興的第四大新型建筑材料。塑料管材與傳統(tǒng)的金屬管和水泥管相比,重量輕，一般僅為金屬管的1/10~1/6;有較好的耐腐蝕性、抗沖擊和抗拉強(qiáng)度；塑料管內(nèi)壁表面比鑄鐵管道光滑得多，摩擦系數(shù)小，且運輸方便，安裝簡單；使用壽命長達(dá)30~50年，因此綜合性能非常優(yōu)越。塑料管材目前廣泛應(yīng)用于建筑給排水、城鎮(zhèn)給排水以及燃?xì)夤艿馈⒐I(yè)輸送和農(nóng)業(yè)排灌等領(lǐng)域，已經(jīng)成為新世紀(jì)城建管網(wǎng)的主力軍。

塑料管材所用的主要樹脂原料有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、ABS尼龍、聚碳酸酯等。

塑料管材擠出生產(chǎn)線的擠出部分與其他擠出工藝差不多，擠出物料經(jīng)口模成型后由下列配套輔機(jī)進(jìn)行定型、冷卻、切割（硬管）或卷軟（軟管）等工序。具體配套及功能如下。

①口模型（成型裝置）? 是制品成型的主要成型部件

②定型裝置? 進(jìn)一步固定制品的形狀尺寸，修正熱變形；保證制品的光澤度。

③冷卻裝置? 充分冷卻，固定制品形狀。

④牽引裝置? 勻速引出制品，可通過調(diào)整速度而改變制品尺寸。

⑤切割裝置? 將連續(xù)擠出的制品按標(biāo)準(zhǔn)裁切成一定的長度。

⑥堆放或卷取裝置? 用來將切成一定長度的硬管制品整齊地堆放，或?qū)④浌苤破肪砝@成卷。

塑料管材擠出生產(chǎn)流程配制見圖9-7。

塑料管材擠出溫度隨所使用材料不同而不同，擠出管材溫度控制范圍見表9-5。

應(yīng)用于塑料管材著色的顏料應(yīng)該注意分散性、耐熱性、耐遷移性、安全性等特征指標(biāo)。

①分散性? 一些城市給水管道所要求的使用壽命長達(dá)50年以上，在使用中必須承受長時間、長距離的泵送，因此這些塑料管道須經(jīng)過嚴(yán)格的耐壓測試，比如：GB/T6111-2003《流體輸送用熱塑料管材內(nèi)壓實驗方法》等。如果顏料分散性有問題或制品中含有較大的顆粒就會導(dǎo)致嚴(yán)中后果的發(fā)生，以黑色聚乙烯給水管為例，其中添加的炭黑量大（約2.5%），分散要求高，如果分散不好，大顆粒點存在的位置上會產(chǎn)生應(yīng)力集中，在耐壓測試或高壓泵送過程中，這一點位極易產(chǎn)生和爆裂。

②耐熱性? 首先，顏料必須能夠承受擠出成型的加工溫度；其次，塑料管道在使用中需要經(jīng)過熱熔焊接或配以各種管件進(jìn)行電熔連接方能組成管網(wǎng)，因此，顏料在溶接過程中，保持原有的顏色和特性就需要具備至少在220℃、30min以上長時間的耐熱性能。

③安全性? 對于生活用水的給水管而言，需符合GB/T 17219-1998《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料的安全性評價標(biāo)準(zhǔn)》。另外還要考慮使用的原材料不帶異味或不因高溫分解而產(chǎn)生異味，以確保引水管放出的水沒有氣味。

④耐光/候性? 許多建筑用塑料管材會安裝在戶外，且一般的使用年限要求不同。因此，相關(guān)產(chǎn)品中使用的顏料必須具有同等的耐光/候性。

 

（4）中空吹塑成型

中空吹塑成型是在閉合的模具內(nèi)，利用壓縮空氣將擠出或注射成型得到的半熔融狀態(tài)的塑料型坯吹脹，然后經(jīng)冷卻而得到中空制件的一種工藝方法。整個工藝過程主要分為三個步驟，即型坯的制造、型坯的熱熔吹脹和制品的冷卻成型。由型坯的制作方法不同可分為擠出吹塑和注塑兩大類；此外，在熱熔型坯吹脹前加上縱向拉伸又可派生出：擠-拉-吹工藝和注-拉-吹工藝。

中空吹塑成型加工工藝簡單，能耗低，生產(chǎn)效率高，可大批量生產(chǎn)；產(chǎn)品具有多樣性，可以生產(chǎn)薄壁容器如飲料瓶等。中空成型制品的主要應(yīng)用市場是作為包裝材料運用于食品、飲料、聚酯、聚氯乙烯和聚丙烯等。

擠出吹塑成型工藝的主要設(shè)備配套和架構(gòu)分為：擠出機(jī)、型坯擠出口模、制品模具及開合模裝置等[見圖9-8（a）]；主要加工成型過程可細(xì)分為6個步驟[見圖9-8（b）]。

圖9-8（a）

圖9-8（b）

①由擠出機(jī)擠出半熔融狀態(tài)坯

②型坯擠出達(dá)到要求長度后將模具移到機(jī)頭下方閉合，模具抱住管坯，切刀將管坯切割。

③模具移到吹塑工位，吹起桿/針進(jìn)入模具并開始吹入壓縮空氣使型坯逐漸脹大，直至緊貼模具內(nèi)壁而成型為制品。控制吹氣氣壓在0.2~1MPa為宜。

④冷卻降溫使制品定型。

⑤開啟模具，取出制品。

⑥修整制品。

常規(guī)的擠吹工藝中，擠出的型坯一般為兩端開口的管狀熔融樹脂。對于擠-拉-吹加工工藝尤其是內(nèi)定式拉伸來說，在對型坯進(jìn)行拉伸吹塑之前，必須將型坯（下端）預(yù)先封口；或在較小模具內(nèi)先做預(yù)吹脹，然后再移至制品模具內(nèi)進(jìn)行拉伸吹脹至定型。拉伸吹塑的優(yōu)點主要在于：最大限度地保持縱向和橫向的拉伸程度，降低制品的應(yīng)力破裂，提高制品的物理機(jī)械性能；還能提升容器的氣密性能。

改變單一擠出為多層擠出型坯，就可以吹制成多層復(fù)合共擠吹的塑料容器。與單一層容器相比共擠吹制品可以改善許多方面的性能，如阻隔（透）性、隔熱性、降低與內(nèi)容物的反應(yīng)可能性、降低制造成本等。塑料中空吹塑成型的工藝溫度依據(jù)所用樹脂的不同而不同。

 

顏料應(yīng)用中空成型吹塑工藝中應(yīng)注意耐化學(xué)藥品性、耐光/候性、耐熱性、安全性等主要性能。

①安全性? 眾多的塑料容器被用于食品、飲料及其他用于人體接觸或洗滌等用品的包裝。所有這些塑料容器生產(chǎn)中被使用的原材料，包括顏料都必須符合相關(guān)的化學(xué)品安全規(guī)定和使用許可。

②耐化學(xué)藥品性? 凡用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中原材料和制成品尤其是化學(xué)制劑類產(chǎn)品包裝的塑料容器，必須要確保容器本身所含有的物質(zhì)不能與被包裝物質(zhì)有化學(xué)反應(yīng)。因此，應(yīng)針對所包裝的內(nèi)容關(guān)注顏料的耐受性能，如耐酸/堿性、耐溶劑性、耐水性、耐油脂性等。

③耐熱性? 顏料必須在不同樹脂中空吹塑成型的工藝溫度條件下保持顏色的穩(wěn)定性和應(yīng)有的使用性能。

④耐光/候性? 中空吹塑產(chǎn)品很多用于室外，所以注意顏料耐光性。

 

2.2圓孔口模

圓孔口模適用于熔融紡絲加工以及塑料棒材的制造。鑒于塑料棒材的擠出成型工藝相對比較簡單，僅需在擠出管線上改環(huán)形口模為圓孔口模即可。因此不再論述了、本節(jié)只討論熔融紡絲工藝。

熔融紡絲又稱熔體紡絲，它是指將高分子聚合物加熱熔融至具有特定黏度的紡絲熔體后，經(jīng)紡絲泵連續(xù)均勻地泵送到噴絲頭，通過噴絲孔壓出成為熔體細(xì)絲流，然后在空氣或水中降溫并凝固，再通過牽伸而成絲的加工過程。該工藝流程短、無化學(xué)反應(yīng)、設(shè)備簡單、生產(chǎn)能耗低，可實現(xiàn)高速生產(chǎn)。

熔融紡絲可分為直接紡絲法和切片紡絲法。

①直接紡絲法? 把聚合反應(yīng)后的聚合熔體直接泵送至紡絲機(jī)進(jìn)行紡絲作業(yè)。

②切片紡絲法? 固體聚合物經(jīng)熔融后再泵送進(jìn)行紡絲的工藝。

與其他紡絲工藝比較，熔融紡絲的紡絲原液為成纖高聚物本身的熔融液體，沒有溶劑的參與；纖維的成型和收取過程僅有能量的轉(zhuǎn)移，根本不存在排出和回收溶劑，因此完全可以采用高速卷取以獲得最佳的生產(chǎn)效率。

通常，熔點低于分解溫度、且可以被熔融而形成穩(wěn)定熔體的成纖高分子聚合物，都能夠通過熔融紡絲成型加工為紡絲制品。為了確保紡絲過程的穩(wěn)定性以及保持制品應(yīng)有的理化性能，所常用的樹脂熔點溫度與分解溫度的差值最好能大于30℃。常見成纖高聚物的熱性能見表9-7.

 

由表9-7可知，能夠被用于熔融紡絲的樹脂為聚丙烯（丙綸）、聚對苯二甲酸乙二醇（滌綸），和聚酰胺（錦綸，或尼龍）。

熔融紡絲的主要工藝步驟包括：紡絲熔體制備、熔體經(jīng)噴絲孔壓出成細(xì)絲流、熔體細(xì)絲流牽伸變細(xì)同時被冷卻凝固、絲條上油及卷繞等。

細(xì)絲流牽伸拉長變細(xì)操作的主要作用有：改變初生纖維的內(nèi)部機(jī)構(gòu)，提高纖維的斷裂強(qiáng)度和耐磨性，降低纖維產(chǎn)品的拉長率。

絲條上油可以增加絲的集數(shù)性（抱團(tuán)性），保持絲束不散亂；賦予絲束順滑性，降低對絲的損傷，減少毛絲、斷頭的發(fā)生，保證后續(xù)卷繞、拉伸、干燥等工序順暢；消除因摩擦而產(chǎn)生的靜電電荷的積聚，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，確保安全生產(chǎn)等。

根據(jù)最終產(chǎn)品的不同應(yīng)用，熔融紡絲產(chǎn)品也分為長絲和短纖，它們的加工工藝也存在著一定的差異。圖9-9和圖9-10分別是滌綸長絲和短纖的生產(chǎn)設(shè)備配置示意圖。

圖9-9

圖9-10

把合成纖維熔融紡絲歸于圓孔口模成型的工藝類別基于工藝發(fā)展之初的纖維噴絲孔的形狀。隨著行業(yè)不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，當(dāng)今纖維的截面形狀已經(jīng)不再只是圓形一種了，異型纖維應(yīng)運而生。所謂異性纖維是指在轄內(nèi)成型過程中，采用異型噴絲孔紡制的具有非圓形橫截面的纖維或中空纖維，這種纖維稱為異型截面纖維，簡稱異型纖維。常見的異型孔和成絲橫截面見圖9-11。

異型纖維能夠呈現(xiàn)出特殊的光澤；具有蓬松、耐污和抗起球等性能；此外纖維的回彈性和覆蓋性也得到很大的改善。

復(fù)合纖維的面世更使化纖的應(yīng)用進(jìn)入了一個更高更新的境界。復(fù)合纖維是指在纖維橫截面上存在兩種以上不相混合的聚合物，也稱為雙組分纖維。多組分的結(jié)合使得纖維產(chǎn)生許多特有的性能：或能具有類似羊毛的彈性和蓬松性；或能提升染色性；或能獲得特別的手感和柔韌性；或能作為超細(xì)纖維和光導(dǎo)纖維等。

 

顏料應(yīng)用于熔融紡絲應(yīng)注意：分散性、耐熱性、耐光/候性、耐水性、耐油性、耐化學(xué)品性、耐遷移性和安全性等。

①分散性

噴絲過程中含有顏料粒子的熔體需通過直徑為0.1~0.4mm的噴絲孔，如有粗大顆粒存在，必會堵塞噴絲孔。初生纖維要經(jīng)過牽伸拉長變細(xì)，常規(guī)的拉伸長度為初生纖維的百倍，而單絲直徑也相應(yīng)十倍級別地變小。一般普通絲的細(xì)度在20~30μm，異型絲乃至超細(xì)絲的直徑就更加細(xì)小了。為此，行業(yè)對顏料的分散性一直采取最為嚴(yán)格的管控要求，化纖行業(yè)對顏料分散性的測試標(biāo)準(zhǔn)依循通用的國際標(biāo)準(zhǔn)：BS EN 13900-2005《過濾壓力升值測試》。

②耐熱性

由表9-7可知，熔融紡絲是愛非常高的加工溫度條件下進(jìn)行的，因此，所選擇使用的顏料產(chǎn)品也必須能夠承受相應(yīng)的耐熱要求。在織物后整理加工以及日常使用過程中，不可避免地會經(jīng)理高溫水洗、蒸汽或熨燙等的處理，作為日常應(yīng)用的耐溫需求也是應(yīng)該加以考慮的因素。

③耐水性

織物在后整理和日常洗滌時都不可避免與睡接觸，所用的著色劑應(yīng)當(dāng)確保具有耐水穩(wěn)定性。

④耐光/候性

織物制品在日常使用時都不同程度地會受到陽光的輻射，尤其像窗簾、篷布、遮陽傘等制品更需要具有良好的耐光、耐候性能。因此，應(yīng)該根據(jù)不同的應(yīng)用要求選擇所使用的著色劑，確保制品的色牢度。

⑤耐油性

熔融紡絲過程中必不可少的一個步驟是在紡出的絲上加上紡絲油劑。這些油劑將伴隨后續(xù)加工的整個過程。如果著色用的著色劑的耐油性能不符合要求，那么很有可能著色劑會被油所抽提而形成對油、設(shè)備以及制品的沾污。

⑥耐化學(xué)穩(wěn)定性

PA等樹脂具有一定的反應(yīng)特性或還原性，在高溫下極易與體系中的其他化學(xué)組成發(fā)生反應(yīng)，所以有必要嚴(yán)判顏料在這些應(yīng)用中反應(yīng)的可能性。織物在后整理過程中會接觸相關(guān)的化學(xué)制劑，在使用過程中也會接觸各類洗滌機(jī)、干洗劑等。因此，必須保證所使用的著色劑不會與這些化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)或被溶解抽出等。

⑦耐遷移性

必須確保織物在使用中不因著色劑選擇不當(dāng)而造成對其他織物或接觸物體的沾污。

⑧安全性

根據(jù)國際紡織品生態(tài)化學(xué)研究和檢測協(xié)會（Oeko-Tex）制定的《Oeko-Tex Standard 100 通用及特別技術(shù)條件》以及我國GB/T18885-2002《生態(tài)紡織品技術(shù)要求》的規(guī)定，合成纖維不能含有對人體有致癌性或?qū)θ梭w有害的24種芳香胺物質(zhì)。

 

2.3扁平口模

流延膜、片材、板材等扁平片狀塑料制品的成型工藝中具有一個共同的特點：擠出后的熔體經(jīng)由一個T型扁平口模機(jī)頭成型，只是根據(jù)T型膜唇的開合度（厚度）以及制品的軟硬度的不同而被劃分成膜、片、板等制品類型。

 

(1)擠出流延成型

流延膜是由熔體流延聚冷而生產(chǎn)的一種無拉伸、非定向的平擠薄膜。膜的流延和定型過程是一個連續(xù)的過程：熱塑性樹脂熔融并通過狹縫T型模頭擠出在聚冷輥上，急速冷卻固化成膜，最后流延膜在輥上分離，經(jīng)卷取裝置成卷。

流延膜有單層流延和多層共擠流延兩種方式。與吹塑薄膜相比，其特點是生產(chǎn)速度快。產(chǎn)量高，薄膜的透明性、光澤性、厚度均勻性等極為出色。

流延膜具有許多應(yīng)用方面的優(yōu)越特性，廣泛運用于包裝材料，尤其是多層復(fù)合膜，依托其不同材料的組合體現(xiàn)出的特殊性能，已經(jīng)成為軟包裝領(lǐng)域不可替代的主要材料。

生產(chǎn)裝置包含一臺擠出機(jī)、一平模機(jī)頭、聚冷輥、牽引裝置、修邊切割裝置和卷取裝置等。以聚丙烯流延膜（CPP）為例，其工藝流程無圖9-14所示。

多層共擠復(fù)合膜生產(chǎn)需要配置多臺擠出機(jī)共同擠出。對于兩功能層材料間結(jié)合性能不夠的，則在器件加一層粘合材料。粘合材料應(yīng)選擇對兩層需粘合的材料都具有良好相容性的熱熔性聚合物。高阻隔多層共擠復(fù)合膜的工藝流程圖見圖9-15。

 

除了多層共擠復(fù)合膜還有流延膜易材基地復(fù)合（淋膜）工藝；以流延膜工藝為基礎(chǔ)，成膜與其他底材料在線復(fù)合獲得成品的工藝，在業(yè)內(nèi)稱為“淋膜”，見圖9-16。淋膜的襯底材料多種多樣，如紙、無紡布、紡織品、塑料編織布等。

經(jīng)淋膜工藝復(fù)合后的材料防水、防潮，被廣泛用作一次性水杯、快餐盒、利樂包、食品包裝袋、化工粉料包裝、篷布和其他包裝材料。

就市場應(yīng)用而言。彩色流延膜的生產(chǎn)和應(yīng)用并不是很多。然而，從應(yīng)用要求的角度來說，無論是從技術(shù)難度和安全性級別都是非常高的。因此，顏料應(yīng)用流延膜必須要注意的耐熱性能有：耐熱性、分散性、耐遷移性、安全性等。

①耐熱性? 流延工藝需要樹脂熔體具有良好的流動性，通常加工溫度比較高，根據(jù)擠出樹脂和設(shè)備大小，尤其是流延幅寬的不同，最高的溫度點可高達(dá)300℃左右。如果是淋膜工藝與棉布復(fù)合，則操作溫度將更高。由此可見，顏料用于流延工藝必須具備極好的耐熱性能，否則將會帶來顏色變化、應(yīng)用性能下降的嚴(yán)重后果。

②分散性? 一般流延膜的厚度都比較薄，尤其對于多層共擠流延膜的著色層就更薄。在如此薄的著色層要體現(xiàn)一定的色澤深度和鮮艷度，就只有增加顏料添加量。這就一定要確保顏料具有良好的分散性，從而保證加工的順暢和良好的產(chǎn)品質(zhì)量。

③耐遷移性

從生產(chǎn)的角度要求顏料無遷移是為了確保產(chǎn)品間以及制品與設(shè)備間沒有相互的污染；從產(chǎn)品應(yīng)用的方面講，作為一般包裝材料，沒有對包裝物污染的可能是基本的要求；對于食品包裝而言，遷移就代表了不安全。

④耐光/候性

如果流延膜/淋膜制品是戶外使用的（篷布，遮陽傘，圍欄彩條布等），顏料的耐光/候性必須要根據(jù)制品的實際使用要求而選擇。

⑤安全性

很大比例的流延膜/淋膜制品被用于飲食品、飲料、乳制品的包裝，因此，必須符合由衛(wèi)生部、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會于2009年發(fā)布的GB9685-2008的規(guī)定；用于出口的食品包裝制品需遵循美國FDA，歐盟AP89-1及中國GB9685-2009的要求。

 

(2)塑料片（板）材成型和吸塑

塑料片材是指將塑料原料在擠出機(jī)加熱熔化后通過T型模頭擠壓出厚度在0.2~2mm的軟質(zhì)平面材料，或厚度0.5mm以下的硬質(zhì)平面材料。

塑料板材是指厚度大于1mm（最后可達(dá)40mm）的硬質(zhì)平面材料。塑料片材耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性能好，機(jī)械強(qiáng)度高，電絕緣性能可靠，衛(wèi)生性好，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性。用于擠出塑料片（板）材的主要樹脂有PVC、PE、PP 、HIPS、 ABS、 PC等。

塑料片（板）材擠出成型工藝相對簡單：從排氣式單螺桿擠出機(jī)擠出，經(jīng)扁平口模成型，三輥亞光機(jī)組壓光，由牽引輥過渡至坑卻成型，成為片（材），最后被兩坤牽引機(jī)引至卷筒包裝或切割堆疊裝置。板材擠出裝置見圖9-17。

塑料材生產(chǎn)擠出見表9-9

要使片材、板材發(fā)揮更大的作用，拓展更多的應(yīng)用領(lǐng)域，就需要對它們進(jìn)行二次加工，也就是熱成型加工。

所謂熱成型就是將一定尺寸和形狀的熱塑性塑料片/板材夾持在框架上，加熱到T_g（玻璃化溫度）Tf（高彈態(tài)溫度）之間，并對片材施加壓力（氣動或機(jī)械力），使其貼合在模具性面上，取得與模具型面相仿的形狀，經(jīng)冷卻定型和修整最終得到制品的工藝過程。常見的熱成型分為：氣動方式，包括真空吸塑成型（圖9-18）和壓縮空氣加壓成型（圖9-19）；以及機(jī)械力方式，如對模成型等。

常見樹脂熱成型溫度見表9-10。

塑料片材、板材中使用的顏料產(chǎn)品應(yīng)關(guān)注：分散性、耐光/候性、耐遷移性、安全性等。

①分散性? 用于文具、裝飾材料、廣告材料的片材和板材等需要很好的色彩展現(xiàn)、透明性，不能有色點的瑕疵，因而分散性直接會影響這些特性的體現(xiàn)。

②耐光/候性? 對于燈箱廣告、裝飾材料，以及建筑材料如塑料瓦、外墻掛板等所選用的顏料，色彩的耐光、耐候穩(wěn)定性是非常重要的指標(biāo)之一。應(yīng)嚴(yán)格篩選，不容忽視。

③耐遷移性? 遷移會導(dǎo)致顏色的沾污，如用于裝飾品則嚴(yán)重影響美觀，有礙形象；如用于食品接觸或玩具等，則對產(chǎn)品安全構(gòu)成威脅。

④安全性? 片材經(jīng)二次加工后大多數(shù)的應(yīng)用于食品包裝、餐飲等直接關(guān)聯(lián)，因而必須嚴(yán)格遵循中國食品容器、包裝材料用助劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB9685-2009、FDA等國際國內(nèi)的指令法規(guī)的要求。

 

2.4異型口模

塑料異型材是指具有復(fù)雜截面形狀和構(gòu)造的塑料擠出制品。異型材的主要應(yīng)用領(lǐng)域為建筑材料，如：塑料門窗的框架、雨水槽、走線槽、裝飾壓條、棚欄等；此外，異型材料的其他用途還有畫框、辦公家具封邊條、電冰箱門邊封條等。

用作塑料異型材料生產(chǎn)的主要塑料原料有PVC，其次為PMMA、ASA、PE、PP、ABS等。

塑料異型材擠出成型的主要設(shè)備是錐形雙螺桿擠出機(jī)或異向旋轉(zhuǎn)的平行雙螺桿擠出機(jī)；擠出的機(jī)頭模具是制品成型的主要部件，它的作用是將擠出機(jī)提供的熔體以穩(wěn)定的壓力連續(xù)、均勻地塑性為塑化良好、與通道截面幾何尺寸相似的型坯，型坯隨即經(jīng)過冷卻定型等工序最終得到性能良好的異型材質(zhì)品。以PVC門窗異型材的生產(chǎn)流程為例，主要的工藝過程為：混合料由擠出機(jī)通過型材口模擠出，進(jìn)入銜接擠出機(jī)和冷卻槽的定型裝置定型，之后的冷卻水槽完全凝固定型，再由牽引裝置送至計量切割成為定長的成品，見圖9-20。

作為型材的特定配方，PVC混合料中添加了較高含量填料（碳酸鈣）以及作為主要抗老化成分的二氧化鈦。而這些成分的加入，給型材著色帶來了極大的限制，這也就是為什么PVC型材沒有鮮艷色彩的主要原因。這一現(xiàn)狀在共擠型材技術(shù)面試后得以改觀。

共擠型材是以PVC作為型材的主題結(jié)構(gòu)，以另一種耐光、耐候性能更優(yōu)而且材料表面性能更好的樹脂作為表面共擠層，一般只對表面共擠層進(jìn)行著色，見圖9-21。目前比較常用的供給組合是PVC/PMMA和PVC/ASA。共擠工藝的運用使得型材色彩更豐富、顏色更鮮艷成為可能，同時也使顏料的選擇變得更加靈活和多樣化，所要特別關(guān)注的僅為耐光、耐候性能。

顏料用于異型材著色，尤其對于建筑用異型材需特別關(guān)注其耐光、耐候性；此外，耐熱性能和遮蓋力等也是非常重要的指標(biāo)。

①耐光、耐候性? 用于建筑的異型材是戶外使用的塑料制作，必須承受長時間的紫外輻射和雨水，濕度等侵蝕，因而使用的顏料需要具有極高的耐光、耐候特性。

②分散性? 對于直接使用顏料進(jìn)行混配在擠出成型的工藝來說，整個工藝過程并沒有十分強(qiáng)有力的潤濕分散步驟，即使有擠出程序，為了確保持續(xù)穩(wěn)定的基礎(chǔ)壓力，一般都會采用異向旋轉(zhuǎn)的錐形雙螺桿，這種螺桿劑機(jī)對顏料的分散作用十分有限。因此，分散性好的顏料有助于保證產(chǎn)品的質(zhì)量；共擠符合型材的彩色復(fù)合層通常都非常薄（0.2~0.3mm）,裝飾用型材因其應(yīng)用的特殊性，比較重視顏色的準(zhǔn)確性、良好的分散性、能夠確保顏色的重現(xiàn)性。

③遮蓋力? 共擠復(fù)合型材的彩色復(fù)合層通常都非常薄（0.2~0.3mm），箱PMMA這樣透明的樹脂，如果著色配方不能體現(xiàn)足夠的遮蓋力，那么就會產(chǎn)生透底現(xiàn)象；另外，共擠層的厚度均勻性因型材結(jié)構(gòu)的原因不可能做到均勻一致，這也會導(dǎo)致著色層顏色的深淺不一，影響型材的整體質(zhì)量。

④耐熱性? 異型材的生產(chǎn)與其他擠出成加工一樣，都是在高溫條件下進(jìn)行的，共擠層的擠出溫度更高。所以，顏料的耐熱性能也是需要考慮的因素。

對于顏料用于建筑型材的選擇，有一個問題需要著重說明。我們都知道：不同的顏色對于陽光輻射能量的吸收是不一樣的，越是深色調(diào)吸收輻射能轉(zhuǎn)化成溫度上升的程度就越大，從而致使隨輻射時間的增加著色材料的溫度上升越高。黑色是輻射致溫升最為明顯的顏色，其中又以炭黑著色的溫升最高，有實驗表明：當(dāng)環(huán)境溫度為27℃時，因陽光輻射所致的最終溫升可高達(dá)85℃以上，而PVC的玻璃化溫度為87℃，維卡軟化溫度為85℃，可見此時的材料已經(jīng)很容易變形了，即使以較低添加量作為調(diào)色的炭黑，它能達(dá)到溫升也是十分明顯的。其次，高溫也容易加速樹脂材料的熱氧化降解。因此，要想制品具有真正意義上的“長久抗老化”功能，對于彩色型材來說，避免用炭黑作為調(diào)色劑是必須要認(rèn)真考慮的。解決的方法之一是選用對紅外線具有反射功能的黑色顏料；其次是選用耐候性能優(yōu)異的其他彩色顏料進(jìn)行配色。