UPVC管材在使用中會發(fā)生熱脹冷縮現(xiàn)象，國家標(biāo)準(zhǔn)中引用“縱向回縮率”表示。縱向回縮率是指管材在特定溫度(23～150oC)區(qū)域間長度的變化百分率。GB 6671．1—86(硬聚氯乙烯(UPVC)管材縱向回縮率的測定》明確規(guī)定測定方案及標(biāo)準(zhǔn)要求。控制管材縱向回縮率就是控制管材的熱脹冷縮范圍，為了管材的正常使用，就必須依據(jù)GB 6671．1— 86嚴(yán)格控制管材的縱向回縮率。
UPVC管材的縱向回縮率與諸多因素有關(guān)，如何有效地控制縱向回縮率是UPVC管材生產(chǎn)廠家關(guān)心的問題。筆者在本文中分析了影響UPVC管材縱向回縮率的幾個(gè)主要因素。

1 影響因素的機(jī)理分析

1．1UPVC管材配方的影響
1．1．1 PVC樹脂的影響
PVC塑料是由PVC樹脂及輔助材料組成，其中PVC樹脂成分占整個(gè)配方的一半以上；況且PVC塑料的“熱脹冷縮”變化主要來自于PVC樹脂分子的纏結(jié)、扭變、熱脹、冷縮等變化。
PVC分子量大小及分子量分布范圍均影響加工塑化后塑料的團(tuán)聚狀態(tài)，分子量大的PVC樹脂團(tuán)聚變化小，分子量小的PVC樹脂團(tuán)聚變化大。因而PVC樹脂中分子量大對縱向回縮率影響較小，反之，分子量小對縱向回縮率影響較大。分子量分布廣的，說明PVC塑料在加工時(shí)，分子的團(tuán)聚變化范圍大；分子量分布窄的，硬質(zhì)透明PVC粒料在加工時(shí)分子的團(tuán)聚變化范圍小。因而PVC樹脂中PVC分子量分布范圍廣的縱向回縮率大；反之，PVC分子量分布范圍窄的縱向回縮率小。
1．1．2 填料
PVC塑料加工一般都填加不同量的無機(jī)填料，它不只是為降低成本，在填料量加入到一定程度時(shí)，還可以填強(qiáng)基體，提高塑料產(chǎn)品的硬度及相關(guān)物理性能。在UPVC 管材加工配方中，隨著填料(CaCO3)量的增加，管材的縱向回縮率在逐步降低。

1．2 擠出模具的設(shè)計(jì)
擠出模具不僅是定型產(chǎn)品的幾何形狀及相關(guān)尺寸，同時(shí)是輸送從料筒流出的塑化均勻的熔料的通道。擠出模具在設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分考慮熔體流變行為。
1．2．1 擠出模具的壓縮比
從擠出機(jī)機(jī)筒內(nèi)孔擠出熔料為柱形，擠出模具的前端將熔料分成管形，沿料流方向先擴(kuò)張，再向出口漸進(jìn)減小，以形成一定的擴(kuò)張及壓縮。所謂壓縮比，即管材機(jī)頭模具流道內(nèi)較大的截面積與模口的截面積之比。

壓縮比大，塑料熔體流經(jīng)機(jī)頭模具中所受剪切作用力大，分子相互纏繞、壓縮、團(tuán)聚力量大，流出機(jī)頭模具的熱泡管殘余的“應(yīng)力”大，因而其縱向回縮率大；反之，壓縮比小，塑料熔體流經(jīng)機(jī)頭模具中所受剪切作用力小，各項(xiàng)反作用力小，縱向回縮率小。
1．2．2 泡管拉伸比
從擠出機(jī)機(jī)頭出的泡管，經(jīng)過牽引拉伸及定型尺寸后方可成形成管材。因而從機(jī)頭模具擠出的泡管必須經(jīng)過拉伸，由于擠出模具的壓縮，出離口模的泡管不經(jīng)過拉伸便會膨脹。況且模具的壓縮比不同，泡管的膨脹比例也不一致。
管材的拉伸比，是指口模的截面積與成型后管材的截面積之比。上述拉伸比只能從模具上體現(xiàn)拉伸狀況，如若同樣口模截面積，而壓縮比不同，那么它的拉伸比卻相同，而擠出泡管膨脹狀況不一致，泡管的內(nèi)應(yīng)力不同。拉伸比的概念僅能說明模具與管材的關(guān)系。而要說明縱向回縮率，筆者認(rèn)為應(yīng)引出“泡管拉伸比”的概念。“泡管拉伸比”應(yīng)是擠出泡管的截面積與管材成型后的截面積之比。“泡管拉伸比”必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)所得，測量泡管擠離口模后，不經(jīng)過牽引，自由膨脹后的尺寸。“泡管拉伸比”大時(shí)，泡管分子取向大，泡管快速冷卻，內(nèi)存的拉伸應(yīng)力較大，縱向回縮率大；反之，“泡管拉伸比”小時(shí)，泡管分子取向小，縱向回縮率小。

1．3 工藝的控制
擠管生產(chǎn)中，管材的各項(xiàng)機(jī)械物理性能均與擠管過程的工藝控制有關(guān)。合理的工藝設(shè)置方能使PVC混合料形成具有一定塑化度并且塑化均勻的熔體，因而管材的縱向回縮率也與工藝控制有關(guān)。筆者從以下兩方面論述。
1．3．1 口模的溫度控制
熔料流經(jīng)口模，需要補(bǔ)償?shù)臒崃繕O少，因而口模的溫度不宜過高。如果口模溫度過高，使泡管外壁的低分子化合物揮發(fā)，并且泡管膨脹嚴(yán)重，致使縱向回縮率增大；如果V1模溫度過低，泡管外壁的低分子化合物得不到很好的熔化，同時(shí)泡管得不到自由“伸長”，致使縱向回縮率變大。因而口模溫度應(yīng)比料筒較高溫度低10～15~C為佳。
1．3．2 泡管的冷卻速度
一般的擠出設(shè)備加工，泡管的口模擠出后進(jìn)入真空定徑裝置，實(shí)施快速冷卻。然而這樣的加工工藝中，使管材形成的過程變短。快速冷卻是管材溫度的急劇降低，管材的內(nèi)應(yīng)力被“凍結(jié)”，因而管材的縱向回縮率變大。
目前，通過試驗(yàn)將泡管的冷卻改用兩段式，使管材的冷卻時(shí)間變長，實(shí)質(zhì)上將冷卻裝置加長，這樣既滿足了快速生產(chǎn)需要，又實(shí)現(xiàn)了管材縱向回縮率的有效控制。所以，管材的縱向回縮率隨冷卻速度的加快而變大。

2 實(shí)驗(yàn)分析
2．1 填料與管材縱向回縮率的關(guān)系
2．1．1 實(shí)驗(yàn)部分
(1)材料
PVC樹脂，SG-5，青銅峽產(chǎn)符合GB／T 5761—93；輕質(zhì)CaCO3，符合HG 2226—91；其它：穩(wěn)定劑、潤滑劑、改性劑等均不變。
(2)設(shè)備
擠出機(jī)：SJSZ-65，雙螺桿異向擠管機(jī)組，無錫產(chǎn)；φ160管材模具，壓縮比19：1，自制；實(shí)驗(yàn)烘箱，101-3型，長春智能試驗(yàn)機(jī)研究所制。
(3)試樣制備
試驗(yàn)生產(chǎn)配方中穩(wěn)定劑、潤滑劑、改性劑填加量不變，將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種料進(jìn)行試驗(yàn)擠出O160×3．5管材。這樣可以得到6種試樣。
(4)工藝設(shè)定
加工工藝設(shè)定如下(見表1)

(5)縱向回縮率的測定
試驗(yàn)依據(jù)GB 6671．1—86進(jìn)行測定。每次測定三個(gè)試樣，取其平均值，所測的值如表2。

2．1．2 分析
填加CaCO3可減小塑料熔體的膨脹與收縮，因而隨CaCO3的填加量增加，UPVC管材的縱向回縮率是在逐步減小；當(dāng)CaCO3的填加量達(dá)到一定量時(shí)幾乎不再影響UPVC管材的縱向回縮率。
2．2 泡管拉伸比與縱向回縮率的關(guān)系
2．2．1 實(shí)驗(yàn)
(1)材料
PVC樹脂，SG-5，青銅峽產(chǎn)符合GB／T 5761—93；輕質(zhì)CaCO3，符合HG 2226—91；其它：穩(wěn)定劑、潤滑劑、改性劑等均不變。
(2)設(shè)備
擠出機(jī)：SJSZ-65，雙螺桿異向擠管機(jī)組 無錫產(chǎn)；φl10管材模具，壓縮比19：1，自制；實(shí)驗(yàn)烘箱，101—3型，長春智能試驗(yàn)機(jī)研究所制。
(3)試樣制備
試驗(yàn)生產(chǎn)配方中穩(wěn)定劑、潤滑劑、改性劑填加量不變，CaCO3填加量為40份配料進(jìn)行試驗(yàn)擠出ll0管材。模具口模間隙為φl18×3．5mm，加熱泡管壁厚測量為φ121×4．0mm。用此模具分別擠出φl10×3．5、φl10×3．2、φl10×3．0、φl10×2．8四種規(guī)格管材。泡管拉伸比分別為1．11、1．20、1．28、1．37。
(4)工藝設(shè)定
加工工藝設(shè)定如表3。

(5)縱向回縮率的測定
試驗(yàn)依據(jù)GB 6671．1—86進(jìn)行測定。每次測定三個(gè)試樣，取其平均值，所測的值如表4。

表4 泡管拉伸比與縱向回縮率的關(guān)系

2．2．2 分析
根據(jù)表4的分析可知，擠出管材的泡管拉伸比直接影響管材的縱向回縮率。

3 結(jié)語
(1)通過機(jī)理分析，影響UPVC擠出管材縱向回縮率因素很多。其中比較重要的因素有管材的配方中材料因素、擠出管材模具的結(jié)構(gòu)、成型工藝等。
(2)配方中填料的填加量影響較大，以CaCO3的填加量作分析，隨CaCO3的填加量增加管材的縱向回縮率在減小，隨著CaCO3的填加量到一定值時(shí)，CaCO3的填加量不再是影響管材縱向回縮率的主要因素。
(3)泡管拉伸比是管材縱向回縮率影響的主要因素。隨著泡管拉伸比增大，管材的縱向回縮率在變大。

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