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碳酸鈣應(yīng)用在PVC中，哪些因素會(huì)影響產(chǎn)品的性能？
來(lái)源：www.394j.com 發(fā)布時(shí)間：2025年01月20日
碳酸鈣作為PVC中的填料,是所有填料中用量最 大、使用最普遍的一種材料。由于碳酸鈣具有價(jià)格低廉,無(wú)毒,無(wú)刺激性,無(wú)氣味,色白,折光率低,易于著色,柔軟(莫氏硬度為3),原材料供應(yīng)充足,以及可以減少制品的收縮率的特點(diǎn)。
因此，碳酸鈣作為填料廣泛應(yīng)用在PVC制品中。行業(yè)人士普遍認(rèn)為，造成PVC型材制品性能差的因素主要有以下幾種：
一、混料工藝及配方不合理
1、填料過(guò)多，由于目前市場(chǎng)上型材的價(jià)格低，原材料價(jià)格又在上漲，很多型材廠家都在降低成本上著手。而正規(guī)的型材廠家都是在不降低質(zhì)量的前提下，通過(guò)配方的優(yōu)化組合降低了成本;有些廠家卻在降低成本的同時(shí)也降低了制品質(zhì)量。
2、抗沖擊改性劑的數(shù)量及添加種類，在應(yīng)力作用下，抗沖擊改性劑能夠提高聚氯乙烯破裂的總能量。目前，CPE、ACR、MBS、 ABS、EVA等是硬質(zhì)聚氯乙烯的抗沖擊改性劑的主要品種，其中CPE、EVA、ACR改性劑的分子結(jié)構(gòu)中不含雙鍵，耐候性能好，適宜做戶外建筑材料，它們與PVC共混，能有效的提高硬聚氯乙烯的抗沖擊性能、加工性、耐候性及在一定范圍內(nèi)提高焊角強(qiáng)度。
3、穩(wěn)定劑過(guò)多或過(guò)少，穩(wěn)定劑的作用是抑 制降解，或與釋放出的氯化氫反應(yīng)以及防止聚氯乙烯加工時(shí)變色。穩(wěn)定劑用量多少也會(huì)對(duì)型材的抗沖擊強(qiáng)度造成影響，過(guò)多或過(guò)少都會(huì)造成型材強(qiáng)度降低引起型材發(fā)脆現(xiàn)象。
4、外潤(rùn)滑劑用量過(guò)多，外潤(rùn)滑劑與樹(shù)脂相溶性較低，能夠促進(jìn)樹(shù)脂粒子間的滑動(dòng)，從而減少摩擦熱量并推遲熔化過(guò)程，潤(rùn)滑劑的這種作用在加工過(guò)程早期(也就是在外部加熱作用和內(nèi)部產(chǎn)生的摩擦熱使樹(shù)脂完全熔化和熔體中樹(shù)脂失去識(shí)別特征之前)是最 大的。
5、熱混加料順序，溫度設(shè)值以及熟化時(shí)間對(duì)型材的性能也有決定性的因素。PVC-U配方的組分很多，所選擇加料順序應(yīng)有利于發(fā)揮每種助劑的作用，并有利于提高分散速度，而避免其不良的協(xié)同效應(yīng)，助劑的加料順序應(yīng)有助于提高助劑的相輔相成效果，克服相克相消的作用，使應(yīng)在PVC樹(shù)脂中分散的助劑，充分進(jìn)入PVC樹(shù)脂內(nèi)部。
二、擠出工藝不合理
1、物料塑化過(guò)度或不足，這與工藝溫度設(shè)定和喂料比例有關(guān)，溫度設(shè)定過(guò)高會(huì)造成物料過(guò)塑化，其組分中部分分子量較低的成份會(huì)分解、揮發(fā);溫度過(guò)低其組份中各分子間沒(méi)有完全熔合，分子結(jié)構(gòu)不牢固。而喂料比例太 大造成物料受熱面積和剪切增大，壓力增大，易引起過(guò)塑化;喂料比例太小造成物料受熱面積和剪切減小，會(huì)造成欠塑化。無(wú)論是過(guò)塑化還是欠塑化都會(huì)造成型材切割崩口現(xiàn)象。
2、機(jī)頭壓力不足，一方面與模具設(shè)計(jì)有關(guān)(這在下面單獨(dú)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(shí)，物料的密實(shí)度就差，就會(huì)成組織疏松出現(xiàn)型材料脆現(xiàn)象，這時(shí)應(yīng)調(diào)整計(jì)量加料轉(zhuǎn)速和擠出螺桿轉(zhuǎn)速使機(jī)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(gè)途徑，一是在熱混時(shí)產(chǎn)生，這在熱混時(shí)通過(guò)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(shí)產(chǎn)生的水份和氯化氫氣體。這一般通過(guò)主機(jī)排氣段的強(qiáng)制排氣系統(tǒng)來(lái)強(qiáng)制排出，真空度一般在-0.05Mpa-0.08Mpa之間，不開(kāi)或過(guò)低，都會(huì)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(jī)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(huì)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(huì)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(huì)對(duì)型材的力學(xué)性能造成影響。
三、模具設(shè)計(jì)不合理
1、口模截面設(shè)計(jì)不合理，尤其是內(nèi)筋的分布和交界面角度的處理。這樣會(huì)造成應(yīng)力集中現(xiàn)象存在，需要改進(jìn)設(shè)計(jì)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(zhǎng)度來(lái)決定的。模頭的壓縮比太小或平直段太短都會(huì)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(guò)改變模頭平直段長(zhǎng)度來(lái)調(diào)整流料阻力;另一方面在模具設(shè)計(jì)階段可選擇不同的壓縮比來(lái)改變擠出壓力，但必須注意機(jī)頭壓縮比要與擠出機(jī)螺桿的壓縮比相適應(yīng);還可以通過(guò)改變配方，調(diào)整擠出工藝參數(shù)，增加多孔板來(lái)改變?nèi)垠w壓力的大小。
3、對(duì)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(zhǎng)度，或者增大壓縮比來(lái)解決。
4、口模出料不均勻，造成型材壁厚薄不一致，或者密實(shí)度不一致。這也就造成了型材兩個(gè)面之間的力學(xué)性能上的差別，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)時(shí)有時(shí)冷沖一面合格一面不合格，也恰恰證明了這一點(diǎn)。至于壁薄等非標(biāo)型材這里就不再多說(shuō)。
5、定型模的冷卻速率，冷卻水溫往往沒(méi)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(shí)冷卻定型，達(dá)到使用目的。緩慢的冷卻可以使分子鏈有足夠的時(shí)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。
四、切口有崩口現(xiàn)象值得我們商討的是有一種情況，在型材取樣試驗(yàn)時(shí)，無(wú)論是冷沖、角強(qiáng)度還是加熱后尺寸變化率等都達(dá)標(biāo)，(GB/T8814-2004)，但是在下料時(shí)切口還是有輕微不明顯的崩口現(xiàn)象，特別是內(nèi)筋。
因此，碳酸鈣作為填料廣泛應(yīng)用在PVC制品中。行業(yè)人士普遍認(rèn)為，造成PVC型材制品性能差的因素主要有以下幾種：
一、混料工藝及配方不合理
1、填料過(guò)多，由于目前市場(chǎng)上型材的價(jià)格低，原材料價(jià)格又在上漲，很多型材廠家都在降低成本上著手。而正規(guī)的型材廠家都是在不降低質(zhì)量的前提下，通過(guò)配方的優(yōu)化組合降低了成本;有些廠家卻在降低成本的同時(shí)也降低了制品質(zhì)量。
2、抗沖擊改性劑的數(shù)量及添加種類，在應(yīng)力作用下，抗沖擊改性劑能夠提高聚氯乙烯破裂的總能量。目前，CPE、ACR、MBS、 ABS、EVA等是硬質(zhì)聚氯乙烯的抗沖擊改性劑的主要品種，其中CPE、EVA、ACR改性劑的分子結(jié)構(gòu)中不含雙鍵，耐候性能好，適宜做戶外建筑材料，它們與PVC共混，能有效的提高硬聚氯乙烯的抗沖擊性能、加工性、耐候性及在一定范圍內(nèi)提高焊角強(qiáng)度。
3、穩(wěn)定劑過(guò)多或過(guò)少，穩(wěn)定劑的作用是抑 制降解，或與釋放出的氯化氫反應(yīng)以及防止聚氯乙烯加工時(shí)變色。穩(wěn)定劑用量多少也會(huì)對(duì)型材的抗沖擊強(qiáng)度造成影響，過(guò)多或過(guò)少都會(huì)造成型材強(qiáng)度降低引起型材發(fā)脆現(xiàn)象。
4、外潤(rùn)滑劑用量過(guò)多，外潤(rùn)滑劑與樹(shù)脂相溶性較低，能夠促進(jìn)樹(shù)脂粒子間的滑動(dòng)，從而減少摩擦熱量并推遲熔化過(guò)程，潤(rùn)滑劑的這種作用在加工過(guò)程早期(也就是在外部加熱作用和內(nèi)部產(chǎn)生的摩擦熱使樹(shù)脂完全熔化和熔體中樹(shù)脂失去識(shí)別特征之前)是最 大的。
5、熱混加料順序，溫度設(shè)值以及熟化時(shí)間對(duì)型材的性能也有決定性的因素。PVC-U配方的組分很多，所選擇加料順序應(yīng)有利于發(fā)揮每種助劑的作用，并有利于提高分散速度，而避免其不良的協(xié)同效應(yīng)，助劑的加料順序應(yīng)有助于提高助劑的相輔相成效果，克服相克相消的作用，使應(yīng)在PVC樹(shù)脂中分散的助劑，充分進(jìn)入PVC樹(shù)脂內(nèi)部。
二、擠出工藝不合理
1、物料塑化過(guò)度或不足，這與工藝溫度設(shè)定和喂料比例有關(guān)，溫度設(shè)定過(guò)高會(huì)造成物料過(guò)塑化，其組分中部分分子量較低的成份會(huì)分解、揮發(fā);溫度過(guò)低其組份中各分子間沒(méi)有完全熔合，分子結(jié)構(gòu)不牢固。而喂料比例太 大造成物料受熱面積和剪切增大，壓力增大，易引起過(guò)塑化;喂料比例太小造成物料受熱面積和剪切減小，會(huì)造成欠塑化。無(wú)論是過(guò)塑化還是欠塑化都會(huì)造成型材切割崩口現(xiàn)象。
2、機(jī)頭壓力不足，一方面與模具設(shè)計(jì)有關(guān)(這在下面單獨(dú)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(shí)，物料的密實(shí)度就差，就會(huì)成組織疏松出現(xiàn)型材料脆現(xiàn)象，這時(shí)應(yīng)調(diào)整計(jì)量加料轉(zhuǎn)速和擠出螺桿轉(zhuǎn)速使機(jī)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(gè)途徑，一是在熱混時(shí)產(chǎn)生，這在熱混時(shí)通過(guò)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(shí)產(chǎn)生的水份和氯化氫氣體。這一般通過(guò)主機(jī)排氣段的強(qiáng)制排氣系統(tǒng)來(lái)強(qiáng)制排出，真空度一般在-0.05Mpa-0.08Mpa之間，不開(kāi)或過(guò)低，都會(huì)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(jī)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(huì)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(huì)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(huì)對(duì)型材的力學(xué)性能造成影響。
三、模具設(shè)計(jì)不合理
1、口模截面設(shè)計(jì)不合理，尤其是內(nèi)筋的分布和交界面角度的處理。這樣會(huì)造成應(yīng)力集中現(xiàn)象存在，需要改進(jìn)設(shè)計(jì)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(zhǎng)度來(lái)決定的。模頭的壓縮比太小或平直段太短都會(huì)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(guò)改變模頭平直段長(zhǎng)度來(lái)調(diào)整流料阻力;另一方面在模具設(shè)計(jì)階段可選擇不同的壓縮比來(lái)改變擠出壓力，但必須注意機(jī)頭壓縮比要與擠出機(jī)螺桿的壓縮比相適應(yīng);還可以通過(guò)改變配方，調(diào)整擠出工藝參數(shù)，增加多孔板來(lái)改變?nèi)垠w壓力的大小。
3、對(duì)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(zhǎng)度，或者增大壓縮比來(lái)解決。
4、口模出料不均勻，造成型材壁厚薄不一致，或者密實(shí)度不一致。這也就造成了型材兩個(gè)面之間的力學(xué)性能上的差別，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)時(shí)有時(shí)冷沖一面合格一面不合格，也恰恰證明了這一點(diǎn)。至于壁薄等非標(biāo)型材這里就不再多說(shuō)。
5、定型模的冷卻速率，冷卻水溫往往沒(méi)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(shí)冷卻定型，達(dá)到使用目的。緩慢的冷卻可以使分子鏈有足夠的時(shí)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。
四、切口有崩口現(xiàn)象值得我們商討的是有一種情況，在型材取樣試驗(yàn)時(shí)，無(wú)論是冷沖、角強(qiáng)度還是加熱后尺寸變化率等都達(dá)標(biāo)，(GB/T8814-2004)，但是在下料時(shí)切口還是有輕微不明顯的崩口現(xiàn)象，特別是內(nèi)筋。
