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(xué)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(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)，也會對型材的力學(xué)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(dāng)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(xué)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(biāo)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(xué)解釋，PVC大分子鏈在溫度、外力的作用下，發(fā)生卷曲、拉伸過程，當(dāng)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(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(biāo)，(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?，F(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(biāo)和柔性指標(biāo)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(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)。填料過多，型材便會出現(xiàn)冷沖不達標(biāo)，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(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)。加工助劑過多，則型材剛性指標(biāo)下降；加工助劑過少，則型材剛性指標(biāo)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(biāo)卻又要保持柔性指標(biāo)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(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(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有充分溶合會降低剛性指標(biāo)，同時柔性指標(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(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(dāng)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(biāo)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(zhǔn)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(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度逐一排查，逐一斟酌。