塑料異型材TPE密封膠條應用技術

韋群 王中州 王寧

隨著環保產業高質量發展，塑料異型材在家居行業開始廣泛應用于實踐。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。本文闡述了一種塑料異型材自帶TPE密封膠條的生產技術。從TPE原料的選用，軟硬共擠模具的設計，生產關鍵技術的突破，相關廢品的回收以及在線穿條的實現等方面進行了論述，探索了一套較為成熟的工藝流程，為型材選用膠條帶來的更好的選擇。

關鍵詞：SEBS/PP 熱塑性彈性體 單螺桿擠出機 軟硬共擠

作為塑料異型材（以下簡稱型材）門窗節能中的一環，密封膠條（以下簡稱膠條）的質量起著相當重要的作用。在門窗閉合時依托膠條與型材部分進行接觸擠壓變形，并且產生回彈力從而起到密封的作用，更好的密封性對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鍵的作用。

目前市場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，但價格成本高，且EPDM膠條需要硫化，無法實現隨型材共同擠出，需要成窗后靠人工擠壓的形式安裝在型材的功能槽內，后期加工費時費力。PVC膠條可以和型材共同擠出，但回彈性和耐候性遠遠達不到要求，且在長時間閉窗時容易出現和型材本身粘連的現象，后期成窗質量風險極大。所以探索一套能適應型材共同擠出無需后續人工擠壓，成本相對較低，且耐候和回彈性能達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，環保無毒安全，有優良的著色性，觸感柔軟，加工性能優越，可以循環使用降低成本。具有良好的物理性能，為膠條的設計提供廣闊的空間；力學性能可達到EPDM的級別，而且無須硫化交聯 ；硬度范圍寬闊，自SHORE-A 0 至SHORE-D 70可調；耐拉伸性能優異，抗張強度最高可達十幾個MPa， 斷裂伸長率最高可達十倍以上；長期耐溫可超過 70 ℃，低溫環境性能良好，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。

經過反復的試驗和摸索，實德科技開發了硬度為邵氏48D的TPE硬料作為膠條的內嵌段和型材的功能槽進行組合互配，在SEBS和PP熔融組合控制硬度的基礎上，適當加入輕質碳酸鈣來減少硬料部分的尺寸變化率，并且解決在線穿條過程中容易出現膠條縮尺的現象，同時也增加了硬料部分的尺寸穩定性，使其在和型材功能槽進行互配時更加緊密穩定。選擇硬度為邵氏68A為的TPE軟料作為膠條的回彈部分，此部分實德科技加大了SEBS的用量，使膠條的回彈部分彈性更加優越，在型材閉合時能更好的起到密封作用。軟硬料采用一體共擠技術，一次成型，軟料和硬料結合更好。

TPE膠條作為型材膠條有以下幾個有點：1.無需硫化生產加工簡單；2.優越的耐老化性能和回彈性；3.環保無毒且耐腐蝕；4.膠條密度低，滿足成窗輕量化的特點；5.后期可焊接進一步加強了膠條的密封效果；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膠條和型材長時間接觸容易出現遷移的現象。

二、膠條生產技術

選用長徑比35/25及以上的單螺桿擠出機作為硬料擠出設備，長徑比30/25及以上的單螺桿擠出機作為軟料的擠出設備。生產膠條的類型分為K型和O型，其斷面設計分別為如圖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域，尺寸控制要求嚴格，而且由于膠條為軟制品，尺寸控制較難，所以擠出模具設計了吹氣孔，利用進氣量的多少來控制陰影部分尺寸，經過摸索可選用實驗室用精密氣體轉子流量計進行精密的進氣量控制，從而控制相應的尺寸。

硬料的擠出工藝溫度設定在170～190℃左右，軟料的擠出工藝設定在150～160℃左右，軟硬料用量比例約為3：1，軟硬料一體擠出后經過冷卻定型，進牽引機牽引，然后進入卷輪機進行自動收卷纏繞至工型盤上。經過檢測尺寸符合要求的成盤TPE膠條用PVC保鮮膜保護待用。

一般情況下要求成品TPE膠條一般要求放置24小時以上在進行上線使用，以便釋放TPE膠條在生產過程中產生的應力，避免后續穿條時產生膠條縮尺的現象。

三、在線穿條技術

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

四、設備使用情況

單條TPE膠條生產線由2臺單螺桿共擠機作為主機，輔助以TPE膠條模具、真空上料設備、冷卻定型裝置（定型臺）、牽引機、卷輪機等設備組成。具體明細見表1。

五、性能與分析

按照橡膠特性的標準試驗方法對生產出的TPE膠條進行相關檢測，其中軟料部分的檢測數據見表2，鑲嵌在型材功能槽區域的硬料部分的檢測數據見表3。

實德科技對成窗后使用TPE膠條的產品和EPDM膠條的產品做了保溫以及氣密性試驗，由于TPE膠條硬料段在型材功能槽內貼合更加緊密，同等規格的門窗產品選用TPE膠條的相關性能可提高5%以上。

六、結論

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點的優勢組合。采用軟硬共擠技術，加工簡單，生產速度快，一條產線可供三條型材產線進行在線穿條使用，節省了大量能耗。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松動，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膠條在線穿條的實現，解決了型材無法自帶優質膠條的缺點，為后期成窗節省了大量人力成本。

（本文作者單位為實德科技漯河建材公司）