塑料异型材TPE密封胶条应用技术

韦群 王中州 王宁

随着环保产业高质量发展，塑料异型材在家居行业开始广泛应用于实践。塑料异型材就是横截面是非圆形的挤出塑料制品。所谓异型材就是横截面是非圆形的挤出塑料制品称为塑料异型材，除了圆、方、板外的型材，如瓦楞、槽、T形等。塑料异型材就是以塑料为主才（如夹铁皮）的异型材，广泛使用于建筑装修等行业。本文阐述了一种塑料异型材自带TPE密封胶条的生产技术。从TPE原料的选用，软硬共挤模具的设计，生产关键技术的突破，相关废品的回收以及在线穿条的实现等方面进行了论述，探索了一套较为成熟的工艺流程，为型材选用胶条带来的更好的选择。

关键词：SEBS/PP 热塑性弹性体 单螺杆挤出机 软硬共挤

作为塑料异型材（以下简称型材）门窗节能中的一环，密封胶条（以下简称胶条）的质量起着相當重要的作用。在门窗闭合时依托胶条与型材部分进行接触挤压变形，并且产生回弹力从而起到密封的作用，更好的密封性对塑料异型材门窗的气密性、水密性、保温效果以及隔声效果都起到关键的作用。

目前市场流行的胶条类型主要有EPDM和PVC胶条两大类，EPDM胶条具有较好的回弹性和耐候性，但价格成本高，且EPDM胶条需要硫化，无法实现随型材共同挤出，需要成窗后靠人工挤压的形式安装在型材的功能槽内，后期加工费时费力。PVC胶条可以和型材共同挤出，但回弹性和耐候性远远达不到要求，且在长时间闭窗时容易出现和型材本身粘连的现象，后期成窗质量风险极大。所以探索一套能适应型材共同挤出无需后续人工挤压，成本相对较低，且耐候和回弹性能达到使用要求的门窗用胶条显得尤为重要。

一、材料选择

TPE是一种热塑性弹性体材料，可挤出加工，环保无毒安全，有优良的着色性，触感柔软，加工性能优越，可以循环使用降低成本。具有良好的物理性能，为胶条的设计提供广阔的空间；力学性能可达到EPDM的级别，而且无须硫化交联 ；硬度范围宽阔，自SHORE-A 0 至SHORE-D 70可调；耐拉伸性能优异，抗张强度最高可达十几个MPa， 断裂伸长率最高可达十倍以上；长期耐温可超过 70 ℃，低温环境性能良好，在-60 ℃温度下仍能保持良好的绕曲性；具有突出的防滑性能、耐候性能和抗冲击性能。

经过反复的试验和摸索，实德科技开发了硬度为邵氏48D的TPE硬料作为胶条的内嵌段和型材的功能槽进行组合互配，在SEBS和PP熔融组合控制硬度的基础上，适当加入轻质碳酸钙来减少硬料部分的尺寸变化率，并且解决在线穿条过程中容易出现胶条缩尺的现象，同时也增加了硬料部分的尺寸稳定性，使其在和型材功能槽进行互配时更加紧密稳定。选择硬度为邵氏68A为的TPE软料作为胶条的回弹部分，此部分实德科技加大了SEBS的用量，使胶条的回弹部分弹性更加优越，在型材闭合时能更好的起到密封作用。软硬料采用一体共挤技术，一次成型，软料和硬料结合更好。

TPE胶条作为型材胶条有以下几个有点：1.无需硫化生产加工简单；2.优越的耐老化性能和回弹性；3.环保无毒且耐腐蚀；4.胶条密度低，满足成窗轻量化的特点；5.后期可焊接进一步加强了胶条的密封效果；6.由于TPE胶条的橡胶特性，与型材完全不融合，彻底解决了PVC胶条和型材长时间接触容易出现迁移的现象。

二、胶条生产技术

选用长径比35/25及以上的单螺杆挤出机作为硬料挤出设备，长径比30/25及以上的单螺杆挤出机作为软料的挤出设备。生产胶条的类型分为K型和O型，其断面设计分别为如图1、图2所示。

其中黑色部分为硬料挤出部分，阴影部分为软料挤出部分。黑色部分作为嵌在型材功能槽的主要组成区域，尺寸控制要求严格，而且由于胶条为软制品，尺寸控制较难，所以挤出模具设计了吹气孔，利用进气量的多少来控制阴影部分尺寸，经过摸索可选用实验室用精密气体转子流量计进行精密的进气量控制，从而控制相应的尺寸。

硬料的挤出工艺温度设定在170～190℃左右，软料的挤出工艺设定在150～160℃左右，软硬料用量比例约为3：1，软硬料一体挤出后经过冷却定型，进牵引机牵引，然后进入卷轮机进行自动收卷缠绕至工型盘上。经过检测尺寸符合要求的成盘TPE胶条用PVC保鲜膜保护待用。

一般情况下要求成品TPE胶条一般要求放置24小时以上在进行上线使用，以便释放TPE胶条在生产过程中产生的应力，避免后续穿条时产生胶条缩尺的现象。

三、在线穿条技术

TPE胶条和型材完全不融合，无法采取传统的前共挤（FCE）和后共挤（PCE）挤出技术，实德科技探索了一种用物理在线穿条的方式实现型材的自带胶条生产模式，这种方式为物理嵌合的方式，相对于传统的共挤模式节省了大量能耗，且成窗后更换胶条极为便利。在型材挤出的同时利用穿条机进行物理压合，压合后的型材断面如图3所示。

四、设备使用情况

单条TPE胶条生产线由2台单螺杆共挤机作为主机，辅助以TPE胶条模具、真空上料设备、冷却定型装置（定型台）、牵引机、卷轮机等设备组成。具体明细见表1。

五、性能与分析

按照橡胶特性的标准试验方法对生产出的TPE胶条进行相关检测，其中软料部分的检测数据见表2，镶嵌在型材功能槽区域的硬料部分的检测数据见表3。

实德科技对成窗后使用TPE胶条的产品和EPDM胶条的产品做了保温以及气密性试验，由于TPE胶条硬料段在型材功能槽内贴合更加紧密，同等规格的门窗产品选用TPE胶条的相关性能可提高5%以上。

六、结论

TPE既具有热塑性塑料的加工性能，又具有硫化橡胶的物理性能，可谓是塑料和橡胶优点的优势组合。采用软硬共挤技术，加工简单，生产速度快，一条产线可供三条型材产线进行在线穿条使用，节省了大量能耗。由于软硬料硬度的控制，使胶条与型材功能槽的组合部分贴合更加紧密不会松动，胶条的回弹部分弹性更好，保温密封效果更佳，是型材密封胶条的更好选择。TPE胶条在线穿条的实现，解决了型材无法自带优质胶条的缺点，为后期成窗节省了大量人力成本。

（本文作者单位为实德科技漯河建材公司）