PVC异型材加热后尺寸变化率的影响因素.doc

PVC异型材加热后尺寸变化率的影响因素
高永萍

在GB/T8814-1998《门窗框用硬聚氯乙烯（PVC）》技术标准中，对PVC塑料型材的物理、机械性能作了详细具体的规定。有洛氏硬度、拉伸强度、断裂伸长率、弯曲弹性模量、低温落锤冲击、维卡软化点、加热后状态、加热后尺寸变化率、氧指数、高低温反复尺寸变化率、简支梁冲击强度和耐候性等12项指标。其中拉伸强度、断裂伸长率、低温落锤冲击、加热后状态、加热后尺寸变化率五项指标为厂内必检项目。可见加热后尺寸变化率是一个很重要的指标。下面谈谈PVC塑料异型材加热后尺寸变化率的影响因素。
抗冲改性剂
　　用于改进硬质PVC冲击性能的改性剂多为弹性材料，如：CPE、ABS、MBS、ACR等，一般型材生产采用CPE或ACR，改性剂的加入可有效阻止裂纹增长并吸收冲击能使冲击性能提高，但是CPE、ACR的加入也会使PVC的加热后尺寸变化率升高。CPE加入PVC后呈网状结构，ACR加入PVC后呈海岛结构。由于结构有差异，冲击性能也不同。同时，对型材的加热后尺寸变化率的影响也不同。采用ACR抗冲改性剂配方的加热后尺寸变化率比CPE改性配方的加热后尺寸变化率低。即使同是CPE改性，如果加入量不同，对尺寸变化率的影响也不同。CPE的加入量越高，型材的尺寸变化率越高。下面的实验结果可以说明。

NO1
NO2
NO3
PVC
A
A
A

CPE
B
B+2
/
抗冲ACR
/
/
C
ACR
D
D
D-0.5
CaCO3
E
E
E
TiO2
F
F
F
复合稳定剂
G
G
G
其它
H
H
H
尺寸变化率%
80框
2.08
2.21
1.72
80扇
2.18
2.5
2.04
　　表中NO3是ACR抗冲改性的配方，NO1和NO2是CPE改性的配方，NO3的加热尺寸变化率均低于NO1和NO2。
　　NO1和NO2均是CPE改性，但NO2配方与NO1配方相比，其它材料份数都一样，只是CPE增加2份，使NO2的加热尺寸变化率明显高于NO1的加热尺寸变化率。
　　另外，同是CPE改性体系，在配方及工艺条件不变的情况下，采用不同厂家的CPE，其型材的加热后尺寸变化率也不同。下面是两个厂家CPE的比较
厂家
A 
B
尺寸变化率%
2.33 
1.91
CaCO3
　　一般讲，CaCO3的加入会使硬PVC体系的冲击强度下降，但CaCO3的加入，可限制PVC分子链的旋转和移动能力，因而对那些与分子链运动有关的材料性能均有影响。可使材料模量提高，维卡软化点提高，离模膨胀率降低及加热尺寸变化率降低。随着CaCO3加入量的增加，型材的加热尺寸变化率降低即尺寸稳定性越好，下面的实验结果可以验证。

NO4
NO5
PVC
A
A
ACR
B
B
CPE
C
C
TiO2
D
D
复合稳定剂
E
E
CaCO3
F
F+2
其它
G
G
尺寸变化率% 
80扇
2.1
1.99
60扇
2.3
2.0
80B扇
2.42
2.0
　　表中配方NO5比配方NO4多加2份CaCO3，其尺寸变化率NO5比NO4明显降低。
　　另外，CaCO3的处理方法不同对型材的加热尺寸变化率影响也不同，下面实验结果可以证明。

硬脂酸处理的CaCO3
酯类处理的CaCO3
尺寸变化率%
80扇
大面
1.78
2.19
小面
2
2.05
　　可以看出，同样配方，添加采用不同方法处理的CaCO3，型材的加热后尺寸变化率相差很大。
生 产 工 艺
　　1、温度
　　锥形双螺杆挤出机在机筒加热2区后有一个排气口，如果机筒1、2区温度过低，3、4区温度高，物料中的挥发成份及水份在排气口处不能及时排出，就会造成型材的致密度不够，影响加热后尺寸变化率。另外，温度过低，塑化不良，熔体的粘度不够，型坯不密实，型材的加热后尺寸变化率也高。如果温度过高，物料容易分解。生成气泡存在型材内部，也影响型材的加热后尺寸变化率。因此，生产时须控制好各段温度。
　　2、加料速度
　　加料速度过快，易使挤出机给料段和排气段冒料，同时堵塞排气管，使物料中挥发物不易排出，制品中有气体，影响其致密度，加热后尺寸变化率受影响；如果加料速度过慢，熔体压力不够，型坯的密实度不够，型材的尺寸变化率也会高；说明加料对尺寸变化率的影响比其它工艺影响更大。下表是加料量对型材尺寸变化率影响的实验结果，以80B扇为例。

Ⅰ
Ⅱ
工艺温度
机筒
168 165 160 155
过渡体
模头
165 185 190 190 190 190

加料转数rpm
36
37
螺杆转数rpm
20
20
牵引速度m/min
2.45
2.45
尺寸变化率%
3.47
2.29
　　表中Ⅰ和Ⅱ两个工艺只是加料量变了，其它工艺全未变，结果尺寸变化率相差1.18%。可见加料量对尺寸变化率的影响是多大。因此，在挤出生产中一定要控制好加料速度，要与挤出速度相匹配。正常情况下，挤出机加料速度要保证机筒加料段螺槽中物料量在2/3左右为佳。
　　3、定型模的冷却水温、水量
　　型材从口模出来的熔体温度达到180℃以上，经过定型模，冷却到30℃以下。如果定型模的冷却水温过高，冷却水量小，就造成型材冷却不充分。冷却不充分的结果，一是型材容易弯曲，二是型材的后缩率高即尺寸变化率大。
　　4、牵引速度
　　异型材生产过程中，挤出速度与加料速度、牵引速度以及定型模的冷却效率必须匹配。如果不匹配，牵引速度过高，制品的拉伸应力过大，型材的加热后尺寸变化就大。
　　　　　　　　　　　　　　　　　模 具
　　除上述因素外，模具对加热后尺寸变化率的影响也非常大，相同截面、相同配方、同一设备不同厂家制做的模具，生产出的型材尺寸变化率也不同。国外格瑞那的模具加热尺寸变化率都在1.8%以下，而国内模具厂家制作的模具加热尺寸变化率大多数都大于2.0%，这也是我们国内模具厂家需要提高的地方。
　　综上所述，影响型材加热后尺寸变化率的因素很多，但笔者认为，影响因素比较大的有模具、抗冲改性剂（是采用CPE还是ACR）、CaCO3的加入量及加料速度。虽然影响因素很多，但只要多加分析，症结是不难找出的。型材的指标共有12项，它们是相互影响，相互关联的，在解决加热后尺寸变化率时，亦须兼顾到对其它性能的影响，只有这样，才能生产出优质的PVC塑料异型材。