影响PVCU管材纵向回缩率的几个主要因素

1、影响 pv c2u 管材纵向回缩率的几个主要因素马一青(陕西纺织器材研究所 , 陕西 咸阳 712000)摘要 :概述了 pvc2u 配方设计 、管材模具 、制管工艺等对 pvc2u 管材纵向回缩率的影响 ; 并从 caco3 的填加量及泡管拉伸比两大因素进行研究 ,结果表明 ,caco3 填加量在一定范围内直接影响 pvc2u 管材的纵向回缩率 ;泡管拉 伸比的变化直接导致 pvc2u 管材纵向回缩率的变化 。关键词 :纵向回缩率 ; 泡管拉伸比 ; 因素中图分类号 : tu532文献标识码 :b文章编号 :1004 - 1672 (2004) 01 - 0043 - 03several m

2、a in factors inf luencing lengthways shrinkage of pvc2u piping / ma yi2qing / shaanxi research institute oftextile accessoriesabstract :effect s of formulating of recipe , piping mould and p rocess o n lengt hways shrinkage of pvc2u piping were reviewed and st udy was made in t he light of packing c

3、aco3 and piping draf t . testing result s showed t hat packing caco3 to so me extent affecter directly lengt hways shrinkage of pvc2u piping while piping draf t varied in a direct way wit h lengt hways shrinkage of pvc2u piping.key words :lengt hways shrinkage , piping draf t , factorpv c2u 管材在使用中会发

4、生热胀冷缩现象 ,国家标准中引用“纵向回缩率”表示 。纵向回缩率是指 管材在特定温度 ( 23 150 ) 区域间长度的变化百 分率 。gb 6671 . 1 - 86硬聚氯乙烯 ( pv c2u ) 管材纵向回缩率的测定明确规定测定方案及标准要求 。控制管材纵向回缩率就是控制管材的热胀冷缩范 围 ,为了管材的正常使用 ,就必须依据 gb 6671 . 1 -86 严格控制管材的纵向回缩率 。pv c2u 管材的纵向回缩率与诸多因素有关 ,如 何有效地控制纵向回缩率是 pv c2u 管材生产厂家 关心的问题 。笔者在本文中分析了影响 pv c2u 管 材纵向回缩率的几个主要因素 。1 影响因素

5、的机理分析1 . 1 pv c2u 管材配方的影响1 . 1 . 1 pv c 树脂的影响pv c 塑料是由 pv c 树脂及辅助材料组成 , 其 中 pv c 树 脂 成 分 占 整 个 配 方 的 一 半 以 上 ; 况 且pv c 塑料的“热胀冷缩”变化主要来自于 pv c 树脂分子的缠结 、扭变 、热胀 、冷缩等变化1 。pv c 分子量大小及分子量分布范围均影响加 工塑化后塑料的团聚状态 ,分子量大的 pv c 树脂团 聚变化小 ,分子量小的 pv c 树脂团聚变化大 。因而之 ,分子量小对纵向回缩率影响较大 。分子量分布广的 ,说明 pv c 塑料在加工时 ,分子的团聚变化范 围大

6、 ;分子量分布窄的 , pv c 塑料在加工时分子的 团聚变化范围小 。因而 pv c 树脂中 pv c 分子量分布范围广的纵向回缩率大 ; 反之 , pv c 分子量分布范围窄的纵向回缩率小 。1 . 1 . 2 填料pv c 塑料加工一般都填加不同量的无机填料 ,它不只是为降低成本 ,在填料量加入到一定程度时 , 还可以填强基体 ,提高塑料产品的硬度及相关物理 性 能 。在 pv c2u 管 材 加 工 配 方 中 , 随 着 填 料( caco3 ) 量的增加 ,管材的纵向回缩率在逐步降低 。1 . 2挤出模具的设计 挤出模具不仅是定型产品的几何形状及相关尺寸 ,同时是输送从料筒流出的塑

7、化均匀的熔料的通 道 。挤出模具在设计时 ,必须充分考虑熔体流变行为 。1 . 2 . 1挤出模具的压缩比 从挤出机机筒内孔挤出熔料为柱形 ,挤出模具的前端将熔料分成管形 ,沿料流方向先扩张 ,再向出 口渐进减小 ,以形成一定的扩张及压缩 。所谓压缩比 ,即管材机头模具流道内最大的截面积与模口的压缩比大 ,塑料熔体流经机头模具中所受剪切作用力大 ,分子相互缠绕 、压缩 、团聚力量大 ,流出机 头模具的热泡管残余的“应力”大 ,因而其纵向回缩 率大 ;反之 ,压缩比小 ,塑料熔体流经机头模具中所 受剪切作用力小 ,各项反作用力小 ,纵向回缩率小 。1 . 2 . 2 泡管拉伸比从挤出机机头出的泡

8、管 ,经过牵引拉伸及定型 尺寸后方可成形成管材 。因而从机头模具挤出的泡 管必须经过拉伸 ,由于挤出模具的压缩 ,出离口模的 泡管不经过拉伸便会膨胀 。况且模具的压缩比不同 ,泡管的膨胀比例也不一致 。管材的拉伸比 ,是指口模的截面积与成型后管 材的截面积之比3 。上述拉伸比只能从模具上体现拉伸状况 ,如若 同样口模截面积 ,而压缩比不同 ,那么它的拉伸比却相同 ,而挤出泡管膨胀状况不一致 ,泡管的内应力不 同 。拉伸比的概念仅能说明模具与管材的关系 。而 要说明纵向回缩率 ,笔者认为应引出“泡管拉伸比” 的概念 。“泡管拉伸比”应是挤出泡管的截面积与管 材成型后的截面积之比 。“泡管拉伸比”

9、必须经过实验所得 ,测量泡管挤离口模后 ,不经过牵引 ,自由膨 胀后的尺寸 。“泡管拉伸比”大时 ,泡管分子取向大 , 泡管快速冷却 , 内存的拉伸应力较大 , 纵向回缩率 大 ;反之 “, 泡管拉伸比”小时 ,泡管分子取向小 ,纵向 回缩率小 。1 . 3 工艺的控制挤管生产中 ,管材的各项机械物理性能均与挤 管过程的工艺控制有关 。合理的工艺设置方能使 pv c 混合料形成具有一定塑化度并且塑化均匀的 熔体4 ,因 而 管 材 的 纵 向 回 缩 率 也 与 工 艺 控 制 有关 。笔者从以下两方面论述 。1 . 3 . 1 口模的温度控制熔料流经口模 ,需要补偿的热量极少 ,因而口模 的

10、温度不宜过高 。如果口模温度过高 ,使泡管外壁 的低分子化合物挥发 ,并且泡管膨胀严重 ,致使纵向回缩率增大 ;如果口模温度过低 ,泡管外壁的低分子化合物得不到很好的熔化 ,同时泡管得不到自由“伸 长”,致使纵向回缩率变大 。因而口模温度应比料筒 最高温度低 1015 为佳 。1 . 3 . 2 泡管的冷却速度一般的挤出设备加工 ,泡管的口模挤出后进入 真空定径装置 ,实施快速冷却 。然而这样的加工工 艺中 ,使管材形成的过程变短 。快速冷却是管材温 度的急剧降低 ,管材的内应力被“冻结”,因而管材的 纵向回缩率变大 。目前 ,通过试验将泡管的冷却改用两段式 ,使管 材的冷却时间变长 ,实质上

11、将冷却装置加长 ,这样既 满足了快速生产需要 ,又实现了管材纵向回缩率的 有效控制 。所以 ,管材的纵向回缩率随冷却速度的加快而变大 。2 实验分析2 . 1 填料与管材纵向回缩率的关系2 . 1 . 1 实验部分(1) 材料pv c 树脂 , s g25 , 青铜峡产符合 gb/ t 5761 -93 ;轻质 caco3 ,符合 h g 2226 - 91 ; 其它 : 稳定剂 、 润滑剂 、改性剂等均不变 。(2) 设备挤出机 : sj sz265 , 双 螺 杆 异 向 挤 管 机 组 , 无 锡 产 ;160 管材模具 , 压缩比 19 1 , 自制 ; 实验烘箱 ,10123 型 ,

12、长春智能试验机研究所制 。(3) 试样制备试验生产配方中稳定剂 、润滑剂 、改性剂填加量 不变 ,将 caco3 填加量以 (a) 、10 份 , ( b) 、20 份 , (c) 、25 份 , ( d) 、30 份 , (e) 、35 份和 (f ) 、40 份配 6 种料进 行试验挤出160 3 . 5 管材 。这样可以得到 6 种试 样 。(4) 工艺设定 加工工艺设定如下 (见表 1) :(5) 纵向回缩率的测定试验依据 gb 6671 . 1 - 86 进行测定 。每次测定三个试样 ,取其平均值 ,所测的值如表 2 。表 2caco3 填加量与纵向回缩率的关系pv c 树脂 ,s

13、g25 ,青铜峡产符合 gb/ t 5761 -93 ;轻质 caco3 ,符合 h g 2226 - 91 ; 其它 : 稳定剂 、 润滑剂 、改性剂等均不变 。(2) 设备挤出机 : sj sz265 , 双 螺 杆 异 向 挤 管 机 组 , 无 锡 产 ; 110 管 材 模 具 , 压 缩 比 19 1 , 自 制 ; 实 验 烘 箱 ,10123 型 ,长春智能试验机研究所制 。(3) 试样制备试验生产配方中稳定剂 、润滑剂 、改性剂填加量 不变 , caco3 填 加 量 为 40 份 配 料 进 行 试 验 挤 出110 管材 。模具口模间隙为118 3 . 5 mm ,加热

14、泡管壁厚测量为121 4 . 0 mm 。用此模具分别挤出110 3 . 5 、110 3 . 2 、110 3 . 0 、110 2 . 8四种 规 格 管 材 。泡 管 拉 伸 比 分 别 为 1 . 11 、1 . 20 、1128 、1137 。(4) 工艺设定 加工工艺设定如表 3 。序号编号caco3 填加量 (份)纵向回缩率 ( %)1a106 . 312b205 . 423c255 . 154d304 . 625e353 . 986f403 . 832 . 1 . 2分析填加 caco3 可减小塑料熔体的膨胀与收缩 ,因而随 caco3 的填加量增加 , pv c2u 管材的纵

15、向回缩 率是在逐步减小 ; 当 caco3 的填加量达到一定量时 几乎不再影响 pv c2u 管材的纵向回缩率 。2 . 2 泡管拉伸比与纵向回缩率的关系2 . 2 . 1 实验(1) 材料(5) 纵向回缩率的测定试验依据 gb 6671 . 1 - 86 进行测定 。每次测 定三个试样 ,取其平均值 ,所测的值如表 4 。向回缩率在减小 ,随着 caco3 的填加量到一定值时 ,caco3的填加量不再是影响管材纵向回缩率的主要因素 。(3) 泡管拉伸比是管材纵向回缩率影响的主要 因素 。随着泡管拉伸比增大 ,管材的纵向回缩率在 变大 。参考文献 :12罗河胜. 实用聚氯乙烯m . 广州 :广东科技出版社 ,1990 .成都科技大学. 塑料成型模具 m . 北京 : 中国轻工业出版社 ,1983 .塑料模具设计手册编写组. 塑料模具设计手册 m . 北京 : 机械 工业出版社 ,1999 .2 . 2 . 2分析根据表 4 的分析可知 ,挤出管材的泡管拉伸比 直接影响管材的纵向回缩率 。3结语(1) 通过机理分析 ,影响挤出管材纵向回缩率 因素很多 。其中比较重要的因素有