塑料型材發(fā)脆的原因及分析

　　一方面與模具設(shè)計有關(guān)(這在下面單獨描述)另一方面是與加料比例和溫度設(shè)定有關(guān)，壓力不足時，物料的密實度就差，就會成組織疏松出現(xiàn)型材料脆現(xiàn)象，這時應(yīng)調(diào)整計量加料轉(zhuǎn)速和擠出螺桿轉(zhuǎn)速使機頭壓力控制在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)生一般有兩個途徑，一是在熱混時產(chǎn)生，這在熱混時通過抽濕和排氣系統(tǒng)可以排出。二是部分殘存的和擠出受熱受壓時產(chǎn)生的水份和氯化氫氣體。這一般通過主機排氣段的強制排氣系統(tǒng)來強制排出，真空度一般在-0.05Mpa-0.08Mpa之間，不開或過低，都會在制品中殘存低分子成份，造成型材力學性能下降。

　　4、螺桿轉(zhuǎn)矩太低

　　螺桿的轉(zhuǎn)矩是反應(yīng)機械在受力狀態(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，也就會降低型材的力學性能。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

　　牽引速度太快會造成型材壁薄力學性能下降，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)，也會對型材的力學性能造成影響。

 

　　三、模具設(shè)計不合理

　　1、口模截面設(shè)計不合理，尤其是內(nèi)筋的分布和交界面角度的處理。這樣會造成應(yīng)力集中現(xiàn)象存在，需要改進設(shè)計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度來決定的。模頭的壓縮比太小或平直段太短都會造成制品不致密，影響物理性能。模頭壓力的改變一方面可以通過改變模頭平直段長度來調(diào)整流料阻力；另一方面在模具設(shè)計階段可選擇不同的壓縮比來改變擠出壓力，但必須注意機頭壓縮比要與擠出機螺桿的壓縮比相適應(yīng)；還可以通過改變配方，調(diào)整擠出工藝參數(shù)，增加多孔板來改變?nèi)垠w壓力的大小。

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

　　4、口模出料不均勻，造成型材壁厚薄不一致，或者密實度不一致。這也就造成了型材兩個面之間的力學性能上的差別，我們在實驗時有時冷沖一面合格一面不合格，也恰恰證明了這一點。至于壁薄等非標型材這里就不再多說。

　　5、定型模的冷卻速率。冷卻水溫往往沒有引起足夠的重視，冷卻水的作用是將型材拉伸的大分子鏈及時冷卻定型，達到使用目的。緩慢的冷卻可以使分子鏈有足夠的時間舒展，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。從高分子物理學解釋，PVC大分子鏈在溫度、外力的作用下，發(fā)生卷曲、拉伸過程，當溫度、外力撤出后，大分子鏈沒有及時恢復(fù)自由狀態(tài)而外于玻璃態(tài)，大分子鏈雜亂無序排列，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)力松弛過程。適宜的冷卻水溫有利于這個過程。冷卻水溫過低，制品中的應(yīng)力沒有來得及消除，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方向與型坯運動方向相反而從定型套前排出。這樣也不致于造成因水溫過低造成型坯驟冷、產(chǎn)生過大內(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，在型材取樣試驗時，無論是冷沖、角強度還是加熱后尺寸變化率等都達標，(GB/T8814-2004)，但是在下料時切口還是有輕微不明顯的崩口現(xiàn)象，特別是內(nèi)筋。

 

    一種說法此種現(xiàn)象屬正常現(xiàn)象是受外界因素影響即：

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

　　 ②下料時進鋸速度過快，通常這時切割鋸切割時聲音比較急促且尖銳；

　　 ③切割鋸片老化或有脫齒現(xiàn)象。

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

　　(1)配方體系對剛性指標和柔性指標的影響，配方中要增加或減小剛性指標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。填料過多，型材便會出現(xiàn)冷沖不達標，焊接強度降低。填料過少，型材便會出現(xiàn)尺寸變化率大。相同的是增加或減小柔性指標，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。加工助劑過多，則型材剛性指標下降；加工助劑過少，則型材剛性指標上升，在配方中這兩者是一個既矛盾又統(tǒng)一的相互制約的因素，但不能說要提高剛性指標卻又要保持柔性指標便可以在增加填料的同時又無原則增加加工助劑，這是不合理的。所以在配方體系中要確定一個最佳結(jié)合點，以達到其剛性和柔性的平衡。

　　(2)擠出工藝對型材剛性和柔性指標的影響。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)變化會增大剛性指標和降低柔性指標。物料塑化不足，物料中各組分的分子之間還沒有充分溶合會降低剛性指標，同時柔性指標得到充分展現(xiàn)。螺桿轉(zhuǎn)矩和擠出壓力與型材的剛性指標成正比，隨轉(zhuǎn)矩和壓力升高而增加。柔性指標則與其成反比，隨轉(zhuǎn)矩和壓力的升高而降低。

　　需要補充的是，在剛開機擠出時會偶然發(fā)現(xiàn)個別型材沒有崩口現(xiàn)象，但卻發(fā)現(xiàn)其內(nèi)筋已有輕微氣泡，這又是一個新問題。有三種假設(shè)：

　?、俅硕涡筒臄D出時的加工溫度要高于常規(guī)工藝溫度，如果是則說明前面我們所設(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，則要適當增加穩(wěn)定劑的用量，這當然也與物料的擠出速度即物料在機筒內(nèi)的停留時間有關(guān)。

　　②螺桿芯溫過高，如是這種情況則更好解決，適當降低螺桿芯部溫度便可。

　?、壑鳈C沒有開真空或真空度過低。如是這樣則型材的加熱后狀態(tài)不過關(guān)，如果加熱后狀態(tài)沒有問題則還是要回到前面兩個問題中去。

　　這也就說明，雖然型材試驗各項指標都合格，也不能說明你的配方體系和擠出工藝絕對沒有問題，說不準在哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)小小的紕漏。因此我們在研究任何問題時都要統(tǒng)籌考慮，不能枉下結(jié)論就是哪一點，哪一方面的問題，造成無端的爭辨，我們應(yīng)該本著嚴謹?shù)目茖W態(tài)度逐一排查，逐一斟酌。