異型材

異型材是一種根據建築物設計要求，製作成不是平板形而是各種形狀，或具各種表面雕飾的材料。長期以來，塑膠異型材擠出成型加工，在我國塑膠加工工業中一直是相對薄弱的一個門類，所使用的是單螺桿擠出機，擠出模在較低的速率下(1 m/ min 左右) 生產截面相對簡單的異型材。

基本介紹

• 中文名：異型材
• 外文名：irregular stone
• 學科：冶金工程
• 形狀：不是平板形而是各種形狀
• 加工方式：擠出成型加工
• 設備：單螺桿擠出機

行業發展迅猛

十多年來，我國塑膠門窗行業發展雖有過幾次大起落，但在同仁們的共同努力下,始終處於技術不斷地進步和市場不斷拓展之中。近幾年，由於國情的需要和國家政策導向，又一次獲得了迅猛發展的機遇，現已形成了相當的行業規模。據有關統計報導,1999 年全年消耗的塑膠異型材在30 萬t 以上，生產塑膠門窗3000～4000 萬m²，比1998 年增加50 %以上。現國內進口和國產塑膠異型材生產線的總數超過2500條，異型材生產能力已突破100 萬t ，已建成十餘家10 000 t以上的大型或超大型塑膠異型材生產廠。門窗生產能力超過1. 2 億m² 。塑膠異型材擠出模(以下簡稱擠出模) 是塑膠門窗的關鍵技術之一。我國擠出模的生產正是隨著塑膠門窗行業的發展而發展。

發展歷程

長期以來,塑膠異型材擠出成型加工，在我國塑膠加工工業中一直是相對薄弱的一個門類，所使用的是單螺桿擠出機，擠出模在較低的速率下(1 m/ min 左右) 生產截面相對簡單的異型材。自80 年代中期開始，為加速發展塑膠門窗工業，我國開始大量進口國外先進的雙螺桿異型材擠出成型生產線。這樣，花費數十億美元，把我國塑膠異型材的生產水平提高了一個檔次。然而，發展塑膠異型材門窗生產對擠出模的需求量大。而隨擠出機組引進的幾付或十幾付擠出模，遠遠滿足不了建築門窗市場變化和發展的需要。當時，能適應這些先進擠出機組要求的擠出模，國際市場價格每付約3～4萬美元，甚至更貴。而國內不能很好地配套，成了制約進一步發展的主要因素之一。這一狀況及其形成的商機促進了擠出模的研究與開發工作。也正因為如此,國內關於擠出模的研究和開發工作，基本以進口擠出模為樣本開展，測繪仿製的多，實驗性研究的少，機理性研究和探索更少。而擠出模的實踐性很強，至今還沒有形成嚴格的理論和固定的模式。我國擠出模的設計與製造在引進的國外先進擠出模和一些大學積極的參與下，獲得了迅速的發展。

現狀

但是，擠出模的設計要解決模塑膠流動的非牛頓特性以及模塑型坯離模膨脹、牽引變形和冷卻收縮等綜合作用的問題，並受到擠出機組(主要為螺桿、螺筒)，模塑膠配方(包括配方組分和混合狀況) 和操作工藝(溫度、速度、冷卻水和真空度) 等多方面的影響。因此，僅僅簡單的測繪仿製是很難真正設計出高質量擠出模的。尤其面對複雜的異型材和原料配方的不斷改進和發展，以及對異型材產品質量和生產效率要求的不斷提高，就更加顯現出理論和實驗的缺乏。另外，局限於感性的經驗，過多地依賴於反覆的調試修模，所造成的必然是較多的失敗和調試修模過程中大量的人力、能源和原材料浪費，也很難穩定地獲得高質量的擠出模。然而，市場需求有著巨大的推動力，十多年來，我國的擠出模隨著塑膠門窗行業的發展，已形成了相當大的生產能力。據了解，目前國內每年擠出模實際交付使用超過200 套的製造商已不止五六家，此外還有更多的模具廠提供了大量的擠出模。1999 年，國內生產的擠出模實際交付使用的總數已超過3000 套。並且除單一熔體擠出的單腔擠出模之外，還製造出了一模多腔、雙色共擠、軟硬共擠、後共擠、再生料共擠出和低發泡鋼塑共擠等各類擠出模。擠出模的塑膠異型材生產速度也不斷地得到提高，國內領先的擠出模已經實現了主型材2. 5 m/ min 以上的擠出速度。計算機高技術手段的套用進一步促進了我國擠出模的發展，現已開發成功了實用的擠出模CAD 系統，並和線切割數控工具機連線，實現了CAD/ CAM 集成，使用了慢走絲四坐標線切割工具機(其中進口十多台) 和進口的磨料流擠壓研磨拋光工具機加工擠出模模腔，大大地提高了生產效率和製造精度。模具行業於1998 年制定並發布實施了塑膠擠出模行業標準———JB/ T 8744 - 8746 - 1998 ，這更是成熟的表現。

出模的差距

雖然我國的擠出模已形成了相當大的生產能力，但與進口的先進擠出模相比，還存在著一定的差距。因此，儘管進口擠出模的價格高出國產擠出模五六倍，甚至十多倍，每年還是有上百套擠出模進口。國產擠出模與進口先進擠出模的差距主要表現在以下幾個方面：

(1) 進口的先進擠出模的異型材擠出速度高於國產擠出模。異型材擠出速度除受到擠出模的影響外，還受擠出機組、型材配方和一些工藝條件的影響，由於進口的擠出模都和進口的塑膠異型材生產系統相配套，所以能保證穩定高速擠出。進口擠出模主型材的擠出速度從80 年代的2 m/ min ，到90 年代的2. 5 m/ min ，直到目前的3 m/ min ，一直在不斷地提高(據有關資料介紹，國外單孔擠出模主型材的擠出速度在不採用內冷卻的情況下，已達到了5 m/ min) 。國產擠出模則是從1. 5 m/ min 左右提高到2 m/ min ，領先的國產擠出模主型材的擠出速度已達到了2. 5 m/ min 以上，但將其作為一個可保證的穩定水平還有待進一步努力。

(2) 進口的先進擠出模所生產的塑膠異型材截面的規整程度比較高。這不僅是指型材的外形，整個壁厚的均勻程度、內筋和功能結構的規整程度都較高。國產擠出模雖然所生產的型材基本上符合GB 8814 - 98 的要求，但不少在保證型材穩定的高規整程度方面還不理想。

(3) 進口的先進擠出模工藝調整較方便也較穩定可靠，因而便於實現較低的廢品率。這是與進口塑膠異型材生產系統的配套分不開的。

(4) 進口擠出模有較合理的材質選用，標準件、專用件都比較講究，外觀顯得更精製，操作起來顯得更方便和穩定。

出模的改進

實際上，十多年來進口擠出模也是處於不斷的改進之中。我國前後引進了許多國家不同的擠出模產品，所涉及的國家主要有德國、奧地利、義大利、美國,還有加拿大、西班牙、日本、韓國以及我國台灣地區等，所涉及的公司更有幾十家之眾。這些進口的模具之間，不但在性能上，而且在結構方面都有很大的差異，因而造成國內不同廠家製造的擠出模之間也具有不同的結構特點。受到近期進口擠出模的影響，國產擠出模結構也出現了一些明顯的變化。例如，在擠出模頭設計方面:模腔多數從縱向分塊改為橫向分塊，內筋從連線外壁一起供料，多數改為型芯內單獨供料，多數增加了局部結構的單獨供料和阻流筋設計等。在定型模設計方面，很少而且乾式定型套的長度越來越短，水箱的設計曾出現過噴淋式、渦流式、直流式等多種結構形式。這些變化在很大程度上反映了國產擠出模的技術進步，但也進一步說明了擠出模至今並沒有固定的模式。對於進口擠出模的各種結構和製造方法，不宜不加分析、不講條件地仿製。

例如，對於擠出模頭模腔的縱向分塊,雖然製造過程相對複雜一些，但卻方便試模調整，更適宜於構造內部有複雜結構的異型材模頭。單獨供料雖然增加了局部料流調節的穩定性，但也增加了更換模頭時清料的難度，對於內筋或交叉內筋較多的一淚型材，採用鑲件結構可能更適宜。再例如,關於減少乾式真空定型套，這有利於定型模的設計與製造和提高冷卻效率。但是定型套冷卻型材，對避免冷卻水直接接觸型材可能造成的急冷和冷卻不均現象,也不是沒有益處的，關鍵是合理確定所需長度以及定型模的總長度。

總之,十多年來大量引進的許多國家的擠出模，給我們學習國外先進的擠出模技術提供了極好的機會，但由於缺少理論和實驗研究,加之配套條件不充分，國產的擠出模和進口的先進擠出模相比，始終存在著一定差距。

行業協作

目前，我國快速發展的塑膠門窗行業，已經形成了十分激烈的競爭局面。在全國市場多樣化及個性化發展的大趨勢中，建築物的地區差異更是對建築門窗提出了特彆強烈的多樣化和個性化要求，這些對擠出模無論在數量上還是質量上都提出了更高的要求。另一方面，國內擠出模通過十多年的發展，已經形成了不少有相當實力的企業，他們已經有能力投資於擠出模技術的深入研究和開發。而且國內已建成的十多家萬噸以上的大型或超大型型材生產廠，出於企業發展的安全性考慮，也已經開始了對擠出模技術的投入。因此,深入開展有關擠出模技術的理論和實驗研究，進一步消化吸收進口擠出模的先進技術，從基礎上提高國產擠出模的水平，從而全面提高我國塑膠異型材及其門窗製品的整體水平，真正開發出中國體系的塑膠門窗，應該提到整個行業繼續發展的議事日程上來。

這裡有兩方面的問題，一方面，作為專業的擠出模生產廠家，有必要開展對擠出物流變學測試和實驗研究。應該建立完善的擠出模實驗系統，這不同於一般的擠出生產線，而應在擠出生產線基礎上配備有全面的模頭壓力和溫度、冷卻水溫和水壓及真空數據等測試手段的專用擠出模實驗系統，通過在流變學和傳熱學等理論指導下的擠出模實驗研究，將感性的經驗數據化，這樣才能正確地消化吸收進口擠出模的先進技術，合理地運用成功的經驗，穩定地提高擠出模的設計水平，更好地為塑膠異型材生產廠家服務。

另一方面，我們發現國外大部分塑膠異型材生產商，都是將擠出模作為自身產品體系的一部分加以發展的，有時也向外部公司購置部分擠出模，那只是作為自身不足的一種補充。而且，不但大公司如此，一些中小公司也是這樣。例如義大利一家擁有18 條異型材生產線，年產400 多個不同品種，3000 t 異型材的公司，擠出模均由本公司模具車間加工製作(該車間僅30 m² 左右，3 名模具工人，效率極高) 。可能是因為我國塑膠門窗行業依靠引進，發展得過於迅猛，目前我國的塑膠異型材生產廠家，不但中、小型企業，就是一些大型企業也幾乎都未能形成自我發展的完整體系。卻形成了一個完全依附於塑膠異型材門窗行業發展，又完全獨立的擠出模分支行業。這種情況在行業的進一步發展中應該，也必然會有所改變。因為擠出模不但是塑膠異型材門窗企業發展的基礎，而且擠出模與整個塑膠異型材生產體系中的各個方面(截面設計、原材料配方、擠出機組等) 之間的相互影響都非常強烈，以至在塑膠異型材的擠出生產中，擠出模對原材料成本、擠出能耗、生產效率,產品廢品率、型材外觀質量和內在品質等方面都會產生不同程度的影響，只有綜合考慮，合理安排才能取得最佳效益。這就需要擠出模與型材生產企業有更加密切的關係。有一定規模的型材企業應該考慮或者發展自己的擠出模生產廠，或者讓擠出模企業以一定的形式加入到自身企業中來。在日趨激烈的市場競爭中，我們會越來越清楚地看到這一改變的重要性，更加全面深刻地體會到擠出模水平對塑膠異型材門窗行業發展的決定作用。

在我國即將加入WTO 之際，世界頂尖級的塑膠門窗企業已紛紛進軍我國市場，他們或在我國設立視窗企業或派人駐點設立聯絡處。他們都具有完整的產品開發體系，推出的是完善的門窗系統或房屋建築系統。我們面臨的將是更高層次的競爭，需作出更大的努力。