塑料型材發(fā)脆的原因及分析

　　一方面與模具設(shè)計(jì)有關(guān)(這在下面單獨(dú)描述)另一方面是與加料比例和溫度設(shè)定有關(guān)，壓力不足時(shí)，物料的密實(shí)度就差，就會(huì)成組織疏松出現(xiàn)型材料脆現(xiàn)象，這時(shí)應(yīng)調(diào)整計(jì)量加料轉(zhuǎn)速和擠出螺桿轉(zhuǎn)速使機(jī)頭壓力控制在25Mpa-35Mpa之間。

　　3、制品中的低分子成份未排出

　　制品中的低分子成分產(chǎn)生一般有兩個(gè)途徑，一是在熱混時(shí)產(chǎn)生，這在熱混時(shí)通過(guò)抽濕和排氣系統(tǒng)可以排出。二是部分殘存的和擠出受熱受壓時(shí)產(chǎn)生的水份和氯化氫氣體。這一般通過(guò)主機(jī)排氣段的強(qiáng)制排氣系統(tǒng)來(lái)強(qiáng)制排出，真空度一般在-0.05Mpa-0.08Mpa之間，不開或過(guò)低，都會(huì)在制品中殘存低分子成份，造成型材力學(xué)性能下降。

　　4、螺桿轉(zhuǎn)矩太低

　　螺桿的轉(zhuǎn)矩是反應(yīng)機(jī)械在受力狀態(tài)下的數(shù)值，工藝溫度設(shè)值的高低，喂料比例的多少都直接在螺桿轉(zhuǎn)矩值上得到體現(xiàn)，螺桿轉(zhuǎn)矩太低從某種程度上反應(yīng)出溫度偏低或喂料比例小，這樣物料在擠出程度中同樣得不到充分塑化，也就會(huì)降低型材的力學(xué)性能。根據(jù)不同的擠出設(shè)備和模具，螺桿轉(zhuǎn)矩一般掌握在60%-85%之間就能滿足要求。

　　5、牽引速度與擠出速度不匹配

　　牽引速度太快會(huì)造成型材壁薄力學(xué)性能下降，而牽引速度太慢，型材受到的阻力大，制品處于高拉伸狀態(tài)，也會(huì)對(duì)型材的力學(xué)性能造成影響。

 

　　三、模具設(shè)計(jì)不合理

　　1、口模截面設(shè)計(jì)不合理，尤其是內(nèi)筋的分布和交界面角度的處理。這樣會(huì)造成應(yīng)力集中現(xiàn)象存在，需要改進(jìn)設(shè)計(jì)和消除交界面處的直角和銳角。

　　2、模頭壓力不足。模頭處壓力大小是直接受模具的壓縮比，特別是模具平直段的長(zhǎng)度來(lái)決定的。模頭的壓縮比太小或平直段太短都會(huì)造成制品不致密，影響物理性能。模頭壓力的改變一方面可以通過(guò)改變模頭平直段長(zhǎng)度來(lái)調(diào)整流料阻力；另一方面在模具設(shè)計(jì)階段可選擇不同的壓縮比來(lái)改變擠出壓力，但必須注意機(jī)頭壓縮比要與擠出機(jī)螺桿的壓縮比相適應(yīng)；還可以通過(guò)改變配方，調(diào)整擠出工藝參數(shù)，增加多孔板來(lái)改變?nèi)垠w壓力的大小。

　　3、對(duì)于因分流筋匯合不良造成的性能下降應(yīng)適當(dāng)增加筋與外表面、筋與筋匯流處的長(zhǎng)度，或者增大壓縮比來(lái)解決。

　　4、口模出料不均勻，造成型材壁厚薄不一致，或者密實(shí)度不一致。這也就造成了型材兩個(gè)面之間的力學(xué)性能上的差別，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)時(shí)有時(shí)冷沖一面合格一面不合格，也恰恰證明了這一點(diǎn)。至于壁薄等非標(biāo)型材這里就不再多說(shuō)。

　　5、定型模的冷卻速率。冷卻水溫往往沒(méi)有引起足夠的重視，冷卻水的作用是將型材拉伸的大分子鏈及時(shí)冷卻定型，達(dá)到使用目的。緩慢的冷卻可以使分子鏈有足夠的時(shí)間舒展，有利于定型。而急速冷卻，水溫與擠出型坯的溫差太大，制品受驟冷不利于制品低溫性能的提高。從高分子物理學(xué)解釋，PVC大分子鏈在溫度、外力的作用下，發(fā)生卷曲、拉伸過(guò)程，當(dāng)溫度、外力撤出后，大分子鏈沒(méi)有及時(shí)恢復(fù)自由狀態(tài)而外于玻璃態(tài)，大分子鏈雜亂無(wú)序排列，造成宏觀上制品低溫沖擊性能低。從塑料加工工藝學(xué)解釋PVC異型材在擠出后，制品撤去溫度、外力后有應(yīng)力松弛過(guò)程。適宜的冷卻水溫有利于這個(gè)過(guò)程。冷卻水溫過(guò)低，制品中的應(yīng)力沒(méi)有來(lái)得及消除，造成制品性能下降。所以異型材冷卻采用緩冷方式，并可防止成型后的制品翹曲，彎曲和收縮現(xiàn)象，可以防止由于內(nèi)應(yīng)力作用而使制品沖擊強(qiáng)度降低。一般水溫度控制在20℃。為了使型坯柔和地冷卻而不致驟冷，將連接冷卻定型套的水管接在定型的后部，讓水在定型套中流動(dòng)方向與型坯運(yùn)動(dòng)方向相反而從定型套前排出。這樣也不致于造成因水溫過(guò)低造成型坯驟冷、產(chǎn)生過(guò)大內(nèi)應(yīng)力，使型材脆化，型材的抗沖擊性能下降。

 

　　四、混料設(shè)備和擠出設(shè)備在本章中作為一個(gè)固化因素不再論述

 

　　五、值得我們商討的是有一種情況，在型材取樣試驗(yàn)時(shí)，無(wú)論是冷沖、角強(qiáng)度還是加熱后尺寸變化率等都達(dá)標(biāo)，(GB/T8814-2004)，但是在下料時(shí)切口還是有輕微不明顯的崩口現(xiàn)象，特別是內(nèi)筋。

 

    一種說(shuō)法此種現(xiàn)象屬正?，F(xiàn)象是受外界因素影響即：

　　 ①門窗制作時(shí)，加工環(huán)境溫度低于12℃。這不僅對(duì)下料造成崩口，而且對(duì)焊角強(qiáng)度等都會(huì)造成一系列影響；

　　 ②下料時(shí)進(jìn)鋸速度過(guò)快，通常這時(shí)切割鋸切割時(shí)聲音比較急促且尖銳；

　　 ③切割鋸片老化或有脫齒現(xiàn)象。

　　另一種則認(rèn)為還是型材本身的原因，即配方和擠出工藝等，筆者認(rèn)為這幾個(gè)方面兼而有之，除以上說(shuō)法外。這里面還有一個(gè)剛性指標(biāo)和柔性指標(biāo)的協(xié)調(diào)問(wèn)題。即只要找到其最佳平衡點(diǎn)，那么問(wèn)題就會(huì)迎刃而解。

　　(1)配方體系對(duì)剛性指標(biāo)和柔性指標(biāo)的影響，配方中要增加或減小剛性指標(biāo)必然要增加或減少填料，而增加填料又直接影響其柔性指標(biāo)。填料過(guò)多，型材便會(huì)出現(xiàn)冷沖不達(dá)標(biāo)，焊接強(qiáng)度降低。填料過(guò)少，型材便會(huì)出現(xiàn)尺寸變化率大。相同的是增加或減小柔性指標(biāo)，必然要增加或減小抗沖改性劑或加工助劑，而增加或減小加工助劑又直接影響其剛性指標(biāo)。加工助劑過(guò)多，則型材剛性指標(biāo)下降；加工助劑過(guò)少，則型材剛性指標(biāo)上升，在配方中這兩者是一個(gè)既矛盾又統(tǒng)一的相互制約的因素，但不能說(shuō)要提高剛性指標(biāo)卻又要保持柔性指標(biāo)便可以在增加填料的同時(shí)又無(wú)原則增加加工助劑，這是不合理的。所以在配方體系中要確定一個(gè)最佳結(jié)合點(diǎn)，以達(dá)到其剛性和柔性的平衡。

　　(2)擠出工藝對(duì)型材剛性和柔性指標(biāo)的影響。擠出溫度設(shè)定的高低是影響物料塑化程度的因素之一，物料過(guò)塑化物料中的低分子聚合物分解，揮發(fā)，造成分子間結(jié)構(gòu)變化會(huì)增大剛性指標(biāo)和降低柔性指標(biāo)。物料塑化不足，物料中各組分的分子之間還沒(méi)有充分溶合會(huì)降低剛性指標(biāo)，同時(shí)柔性指標(biāo)得到充分展現(xiàn)。螺桿轉(zhuǎn)矩和擠出壓力與型材的剛性指標(biāo)成正比，隨轉(zhuǎn)矩和壓力升高而增加。柔性指標(biāo)則與其成反比，隨轉(zhuǎn)矩和壓力的升高而降低。

　　需要補(bǔ)充的是，在剛開機(jī)擠出時(shí)會(huì)偶然發(fā)現(xiàn)個(gè)別型材沒(méi)有崩口現(xiàn)象，但卻發(fā)現(xiàn)其內(nèi)筋已有輕微氣泡，這又是一個(gè)新問(wèn)題。有三種假設(shè)：

　　①此段型材擠出時(shí)的加工溫度要高于常規(guī)工藝溫度，如果是則說(shuō)明前面我們所設(shè)定的加工工藝溫度偏低，型材欠塑化，而要提高工藝溫度卻不要讓其內(nèi)筋發(fā)泡，則要適當(dāng)增加穩(wěn)定劑的用量，這當(dāng)然也與物料的擠出速度即物料在機(jī)筒內(nèi)的停留時(shí)間有關(guān)。

　　②螺桿芯溫過(guò)高，如是這種情況則更好解決，適當(dāng)降低螺桿芯部溫度便可。

　?、壑鳈C(jī)沒(méi)有開真空或真空度過(guò)低。如是這樣則型材的加熱后狀態(tài)不過(guò)關(guān)，如果加熱后狀態(tài)沒(méi)有問(wèn)題則還是要回到前面兩個(gè)問(wèn)題中去。

　　這也就說(shuō)明，雖然型材試驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)都合格，也不能說(shuō)明你的配方體系和擠出工藝絕對(duì)沒(méi)有問(wèn)題，說(shuō)不準(zhǔn)在哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)小小的紕漏。因此我們?cè)谘芯咳魏螁?wèn)題時(shí)都要統(tǒng)籌考慮，不能枉下結(jié)論就是哪一點(diǎn)，哪一方面的問(wèn)題，造成無(wú)端的爭(zhēng)辨，我們應(yīng)該本著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度逐一排查，逐一斟酌。