作者：周传恩
门窗用未增塑聚氯乙烯型材新标准即将颁布，新标准将旧标准上加热后尺寸变率指标由原先的２．５％改为２．０％。因冷冲和热变形又有一定的关联性，且两者一般被作为衡量型材物理性能的重要指标，所以引起了众多型材厂家的重视。为此和大家简单探讨一下如何改善型材的冷冲和热变形性能。
两种物理性能的试验方法
低温落锤冲击试验（简称冷冲）是：截取３００ｍｍ±５ｍｍ的试样，每组１０个，将试样置于－１０℃条件下，４小时后取出，然后用１０００ｇ±４０ｇ、半径为２５ｍｍ±２ｍｍ的铁锤从１ｍ高空中向下冲击型材，破裂的个数小于１个为合格。特别要注意的是冲击的位置一定要是型材的中心。冷冲试验的目的是检测型材在低温下的脆性和抗冲强度。
加热后尺寸变化率的试验方法是截取型材长２００ｍｍ±５ｍｍ的试样３个，在中间量取１８０ｍｍＬ０长并划线作标记，放于１００℃的烘箱内，１小时后取出，空冷到室温，再测量标线间的距离（Ｌ１），得出尺寸变化率值为∑＝（Ｌ０－Ｌ１）／Ｌ０×１００％，∑＜２．５％为合格，新国标要求为∑＜２．０％。此试验要注意加热时型材的放置方向，应尽量使被测量面处于自由状态，且应置于洒有滑石粉的玻璃板上。加热后尺寸变化率可反映出型材内应力的大小。
影响冷冲的因素
第一、配方中填料的质量份越小，其冷冲性能一般会越好。但填料太少会对其它物理性能造成不良影响。特别是加热后尺寸变化率，并且使型材成本上升，应权衡各种利弊再对配方作适量调整。另外润滑剂的适量使用也会对改善型材的冷冲性能有益。
第二、从主机角度讲，物料从主机中挤出时，如果塑化不好或塑化不均匀，会使物料中各成份不能完全熔融，甚至聚氯乙稀部分分子间也未能完全熔融，从而造成了分子间的作用力较弱。所以在试验中落锤的冲击力有可能破坏分子间的作用力，使型材破裂。另一方面，主机真空对型材的冷冲性能也有较大影响。如果主机排气系统不好，会使物料在塑化过程中产生的分解气体和挥发物不能很好地从物料中排出，从而大量地残留在物料中，使型材组织不密实，降低型材物理力学性能。当然，这也与配方有一定的关系，如果配方中的稳定剂和改性剂比较适量，工艺温度适当，物料在塑化过程中分解少，能和改善主机的真空性能有同样的益处。
第三、从模具上讲。
Ａ、型材不密实，组织疏松。在模具的设计中适当调整压缩比（一般取３～４）、增加平直段的长度、加大机颈入口或在生产、调试中适当增加主机背压如：在主机和模具间加一个多孔板等。
Ｂ、因模具的原因而使型材产生局部缺陷。例如，大多数的模具都有连接筋起到连接型芯的作用，为了保证强度，一般连接筋的厚度在３～４ｍｍ，这使得物料出了口模后有连接筋的地方其密度比其它地方相对要小，并且在定型冷却中易产生缩松，从而降低型材的力学性能。因此可以减小连接筋厚度来改善缺陷为了保证强度可适当增加连接筋的数量。
Ｃ、对于在冲击点下正好有内筋的情况（如图）。从模具流道上来讲，一般内筋和外壁
有各自单独的供料单元，只是在接近口模的地方有一愈合区域（一般在１０ｍｍ左右），这一短短的愈合区难以使Ｅ点的压力在出口模后和其它地方达到平衡，所以该处物料不密实，易缩松。另外，从能量守恒角度上看，冷冲时，铁锤下落的动能冲击到该点后，由于内筋的支撑使得外壁弹性形变太小，不能完全吸收落锤的动能，从而使外壁破裂。
热变形影响因素
第一、型材的密度。可参考以上对冷冲的论述。如适当的提高工艺温度，加强物料的流动性，以降低模具内流道的变化和过渡段对物料平稳流动带来的不利影响，并且有利于排气。但温度不可太高，要保证物料不会大量分解，否则会适得其反。还可以加大进料螺杆与主机螺杆的转速比，以提高扭矩并加大熔压，使制品密实。
第二、配方。配方中适当加大ＣａＣＯ３填料的质量份，会改善型材的热变形性能。因为分子较小的ＣａＣＯ３能填充在分子较大的聚氯乙烯分子的空穴中，使型材的晶相组织更细密，并且阻碍ＰＶＣ分子在加热、冷却后的变形和迁移；另外，内润滑剂的使用能降低聚氯乙烯的粘度，在挤出过程中使物料熔融的更好，熔坯更加密实。
第三、型材中存在的内应力。设法减小内应力是提高型材热变形性能的最佳方法，可从以下几点考虑：
Ａ、冷却应尽量均匀、缓慢。不均匀的冷却抑或急速的冷却均会使型材内存留很大的内应力。此处所说的冷却包括纵向和横向两个方面。沿牵引方向的纵向冷却不均匀（如急冷）会使因牵引和挤出产生的分子链的拉伸在冷却时得不到完全收缩，产生应力；而沿型材剖切面的横向冷却不均匀也会产生很大的应力，明显的就表现为型材的弯曲；另外，冷却速度与冷模尺寸取值的关系，应附合物料的温度形变特性。
Ｂ、尽量使出料各部位速度一致，如果不一致，则速度慢的地方会因牵引而产生强制性的拉伸，冷却定型后型材内会残留巨大的应力。
Ｃ、适当调整主机的挤出速度与牵引速度比，机头的挤出速度应稍快于牵引速度，使得物料从机头进入定型模内时不会产生大的拉伸，但会使型材的壁厚增加。减小口模缝隙，通过调整挤出和牵引的速度比可以减小牵引产生的拉伸，不能达到要求的产品壁厚。一般国内模具的口模缝隙＝０．９Ｘ产品壁厚，而国外部份模具口模缝隙＝０．８５Ｘ产品壁厚，不妨借鉴一下。
Ｄ、定型模真空度不宜太大，特别是定型模入口部分，仅需保证从机头出来的物料能和定型模贴合即可，过大的真空会使阻力加大，在引牵的作用下产生过大的拉伸。
上列部分方法虽经多次试验，且证明有一定的作用，但单靠某一种方法难以达到理想的效果，需分析各方面原因，多种方法综合使用才能将冷冲和热变形性能得到较大改善。
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