影響PVC-U型材焊角強度的研究

王永兵,胡海金,李本立

(西安高科建材科技有限公司,西安 710075)

影響PVC-U型材焊角強度的研究

王永兵,胡海金,李本立

(西安高科建材科技有限公司,西安 710075)

通過實驗對PVC-U型材配方中碳酸鈣、ACR等成分的變化,配方體系中的潤滑平衡以及同一配方下不同工藝調(diào)整,從而得出影響PVC-U型材焊角強度的關(guān)鍵點。

型材焊角強度; ACR; 碳酸鈣; 潤滑平衡; 擠出工藝

PVC-U型材焊角強度能反映產(chǎn)品的綜合性能,產(chǎn)品的焊角強度提高,對于成窗使用壽命有較大幫助。該文通過配方中碳酸鈣、ACR等原材料的成分變化[1,2],配方體系中潤滑平衡及同一配方不同工藝的調(diào)整的實驗,找出影響型材焊角強度的幾個關(guān)鍵控制點,以提高PVC-U型材焊角強度。

1 PVC-U型材配方中不同原料用量變化對型材焊角強度影響

1.1 不同ACR用量對型材焊角強度的影響

試驗用特性粘數(shù)在7 m L/g的ACR,在配方其他成分用量不變的情況下,ACR用量按照每0.1份用量逐步遞增,在相同的工藝條件下進行試驗取樣。從表1實驗結(jié)果可以看出,隨著ACR用量的增加,型材焊角強度明顯提高,但是增加到一定量后,再增加用量對焊角強度的影響就不明顯。

表1 不同ACR用量的焊角強度檢測結(jié)果

1.2 不同碳酸鈣用量對型材焊角強度的影響

在配方其他成分用量不變的情況下,碳酸鈣用量按照每2份用量逐步遞增,從10～24份,在相同的工藝條件下進行試驗取樣。從表2可以看出,隨著碳酸鈣用量的增加,型材焊角強度明顯降低[3]。

表2 不同碳酸鈣用量的焊角強度檢測結(jié)果

2 內(nèi)、外潤滑平衡對于型材焊角強度的影響

PVC-U型材配方中潤滑平衡體系,對于型材產(chǎn)品的穩(wěn)定擠出及焊角強度等產(chǎn)品性能影響較大,對照物料在轉(zhuǎn)矩流變儀上的轉(zhuǎn)矩流變曲線與實際生產(chǎn)過程中物料的表現(xiàn)特征,可以判斷潤滑體系是否符合平衡狀態(tài)的標準。

潤滑平衡的標準是從生產(chǎn)實際出發(fā)制定的,在生產(chǎn)過程和試驗中總結(jié)以下四點來考察潤滑平衡。

1)內(nèi)、外潤滑均不足:特點是熔體粘度較大,塑化扭矩較大,熔體粘壁現(xiàn)象嚴重,表現(xiàn)在“轉(zhuǎn)子”上熔融試驗料不好清理。嚴重的有可能提前熱分解,試樣表面光滑性較差,制品力學性能較低。表現(xiàn)在生產(chǎn)過程中就是樹脂混合物提前塑化、分解,主機真空觀察口處樹脂混合物表面不光滑,主機真空缸里小分子物質(zhì)多,有時會堵塞主機真空設(shè)備。型材內(nèi)腔發(fā)泡嚴重,焊角強度值低。

2)內(nèi)、外潤滑劑均過量:塑化扭矩較小,有析出現(xiàn)象,表現(xiàn)在生產(chǎn)過程中,型材表面光滑度很好,嚴重時用手擦拭型材表面有油樣感覺,型材焊角強度值低。

3)內(nèi)潤滑劑較少、外潤滑劑較多,塑化時間明顯地延長,塑化扭矩有所增大,生產(chǎn)中型坯較硬,長時間得不到塑化,產(chǎn)生的廢料較多,生產(chǎn)出的型材表面有涂油的感覺,型材變脆,焊角強度值低。

4)內(nèi)潤滑劑較多,外潤滑劑較少,塑化時間明顯地縮短,有較嚴重粘附模具現(xiàn)象,生產(chǎn)中經(jīng)常會出現(xiàn)模具糊料、粘料等現(xiàn)象,型材表面有黃線產(chǎn)生,焊角強度值很低。

總之,在生產(chǎn)過程中,配方的設(shè)計要根據(jù)生產(chǎn)的實際情況來確定內(nèi)、外潤滑劑的用量,達到潤滑體系的平衡,才能生產(chǎn)出焊角強度值高的型材[4]。

3 同一配方下不同工藝對于焊角強度的影響

在同一配方情況下,塑料型材的擠出工藝如主機轉(zhuǎn)速、喂料轉(zhuǎn)速及主機融溫、融壓、扭矩和電流等對于型材焊角強度也會有所影響[5]。

3.1 擠出機主機低轉(zhuǎn)速、高扭矩對焊角強度的影響

3.1.1 擠出工藝情況

在杰亦斯65雙螺桿擠出機上進行試驗,產(chǎn)品為單腔80框,擠出工藝見表3,試驗以主機轉(zhuǎn)速不變,各區(qū)溫度設(shè)定不變,逐步提高喂料轉(zhuǎn)速,每次提高1 r/min,每次試驗調(diào)整喂料轉(zhuǎn)速后,穩(wěn)定生產(chǎn)24 h,取樣測量顏色,記錄各項工藝參數(shù)。

表3 型材擠出工藝

從表3可以看出,主機轉(zhuǎn)速不變,隨著喂料轉(zhuǎn)速增加,保證型材壁厚前提下,牽引速度隨著喂料的增加而增加,融溫、融壓、扭矩和電流隨著喂料轉(zhuǎn)速的增加而上升,料筒4區(qū)溫度前期隨著主機轉(zhuǎn)速增加而升高。

3.1.2 型材力學性能檢測情況

從表4可以看出,在主機轉(zhuǎn)速不變時,喂料轉(zhuǎn)速從30 r/min增加到40 r/min時,焊角強度平均值是逐漸增加的,其他指標都合格。

表4 型材力學性能檢測結(jié)果

3.1.3 結(jié)論和說明

在擠出機轉(zhuǎn)速較低時,型材焊角強度會隨著主機喂料轉(zhuǎn)速增加而升高;工藝參數(shù)一般控制在:熔融溫度: 185～195℃,融壓:25～35 MPa,扭矩:65%～85%;完全滿足生產(chǎn)需要和理化檢測要求。

3.2 擠出機主機高轉(zhuǎn)速、低扭矩對焊角強度的影響

3.2.1 擠出工藝情況

在杰亦斯65雙螺桿擠出機上進行試驗,產(chǎn)品為單腔80框,擠出工藝見表5,試驗以喂料轉(zhuǎn)速不變,各區(qū)溫度設(shè)定不變,逐步提高主機轉(zhuǎn)速,每次提高1 r/min,每次試驗調(diào)整主機轉(zhuǎn)速后,穩(wěn)定生產(chǎn)24 h,取樣測量顏色,記錄各項工藝參數(shù)。

表5 不同主機轉(zhuǎn)速情況下的擠出工藝參數(shù)的變化

從表5可以看出,喂料轉(zhuǎn)速不變,隨著主機轉(zhuǎn)速增加,牽引速度是不變的,融溫、融壓、扭矩和電流隨著主機轉(zhuǎn)速的增加而下降,料筒4區(qū)溫度前期隨著主機轉(zhuǎn)速增加而升高,后期隨著主機轉(zhuǎn)速增加而降低。

3.2.2 型材力學性能檢測情況

從表6可以看出,主機轉(zhuǎn)速從20 r/min增加到26 r/min時,焊角強度平均值是逐漸增加的,但是主機轉(zhuǎn)速從27 r/min增加到30 r/min時,隨著主機轉(zhuǎn)速的增加,干混料在螺桿中出現(xiàn)過塑化現(xiàn)象,型材內(nèi)筋發(fā)泡情況嚴重,焊角強度下降。

表6 型材力學性能檢測結(jié)果

3.2.3 焊角強度趨勢圖

3.2.4 結(jié)論和說明

結(jié)論:在喂料轉(zhuǎn)速不變,提高主機轉(zhuǎn)速對型材的各項理化指標都有促進作用,但是隨著主機轉(zhuǎn)速提高是有一定的范圍,喂料和主機配比控制在1.35～1.45之間,電流控制在40 A左右,扭矩控制在64%左右,熔融溫度:185℃左右,融壓:30 MPa左右,型材的焊角強度值高,其他各項理化指標優(yōu)良。

4 結(jié) 論

a.在配方中增加ACR用量,減少碳酸鈣含量,都能夠有效地提高型材焊角強度值。

b.在配方設(shè)計中內(nèi)、外潤滑平衡能生產(chǎn)出焊角強度值高的型材。

c.同一配方采用低轉(zhuǎn)速、高扭矩工藝調(diào)整方法或者高轉(zhuǎn)速、低扭矩工藝調(diào)整方法都能起到提高型材焊角強度值的作用。

[1] 魏幫勞,杜精風.提高PVC-U異型材焊角強度的配方研究[J].化學建材,2001(1):10-12.

[2] 宋方海.提高PVC門窗焊角強度應(yīng)注意的幾個問題[J].化學建材,1999(4):37.

[3] 黃克偉,李 平.影響PVC門窗焊角強度的因素[J].科技致富向?qū)?2013(5):11.

[4] 童吉瓊.影響塑料門窗焊角強度的因素分析[J].門窗,2014(5):44-46.

[5] 田 萍.淺析影響型材焊角強度的因素及解決措施[J].太原科技,2007(10):21-22.

Impact Strength of Welding Angular Profile of PVC-U

WANG Yong-bing,HU Hai-jin,LI Ben-li
(Xi'an Gaoke Building Materials Technology Co,Ltd,Xi'an 710075,China)

Through the experiment of PVC-U profile formula of the change of the composition such as calcium carbonate,ACR,formula of lubricating balance and adjust the same formulation under different process,this paper calculated the impact angle of welding strength profile of PVC-U key points.

profile angle of welding strength; ACR; calcium carbonate; the lubrication balance; extrusion process

10.3963/j.issn.1674-6066.2015.05.017

2015-08-14.

王永兵(1970-),工程師.E-mail:bingyw284@sohu.com