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在塑鋼門窗生產(chǎn)和使用量突飛猛進(jìn)的同時(shí),人們也發(fā)現(xiàn),在加工過程中,塑鋼門窗比鋁合金、木窗之類的加工難度要大,加工工藝要求也比較嚴(yán)格。因此,許多小型廠家根本無法達(dá)到生產(chǎn)工藝所要求的條件,造成塑鋼門窗在安裝使用過程中出現(xiàn)很多的問題,特別是在塑鋼門窗安裝的過程中易發(fā)生門窗的焊角開裂現(xiàn)象。
有從焊縫開裂的,有從焊縫沿型材開裂的,有在焊角旁邊的型材面上直接斷裂的,這些都將造成門窗在驗(yàn)收過程中和用戶的使用過程中產(chǎn)生不必要的困難,損害了塑鋼門窗的使用形象,對(duì)產(chǎn)品的形象也造成了很壞的影響。而這些發(fā)生門窗焊角開裂的型材大部分都是在理化指標(biāo)檢測(cè)方面滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的,這樣,大多數(shù)人只考慮加工因素,即只靠門窗加工廠商提高自身的加工能力和加工條件來提高加工質(zhì)量,就難以避免或者減少型材在冬季焊角開裂的發(fā)生幾率。
門窗加工廠商的加工能力應(yīng)屬于粗放型的加工行業(yè),很難達(dá)到一些苛刻的技術(shù)加工條件。根據(jù)安徽省科苑（集團(tuán)）股份有限公司產(chǎn)品的生產(chǎn)情況和客戶在實(shí)際應(yīng)用中反映的情況及實(shí)際應(yīng)用情況,決定從型材配方入手,以期徹底解決此問題。
一、原因分析
根據(jù)物料由型材到門窗經(jīng)過混料、擠出、搬運(yùn)、切割、焊接、清角、組裝、放置、搬運(yùn)、安裝等一系列過程中所發(fā)生的各種問題,仔細(xì)研究了型材配方中各種原材料的作用及在加工使用過程中容易出現(xiàn)的問題,計(jì)劃從兩方面來解決此問題:①進(jìn)一步提供型材自身的內(nèi)在理化指標(biāo);②提高型材制作成門窗后的使用性能和外界環(huán)境發(fā)生突變時(shí)的自身調(diào)節(jié)性能。前者可以考慮改變型材配方中的加工助劑ACR ,后者可以考慮改變型材配方中的原料鈦白粉。下面討這兩種原材料在型材擠出加工過程中和在使用中所起的作用。
1.加工助劑ACR加工助劑ACR在型材加工中主要起3個(gè)作用:
（1）促進(jìn)塑化。加入ACR后,物料的塑化速度加快,塑化時(shí)間縮短,塑化效果增強(qiáng),且隨著ACR量的增大（在0～2份） ,塑化速度也加快。這種現(xiàn)象在雙輥煉膠機(jī)上試驗(yàn)時(shí)比較明顯。
（2）減少熔體破裂。在低溫或者快速擠出時(shí),常常出現(xiàn)熔體破裂的現(xiàn)象,加入ACR后,能促進(jìn)熔體均勻塑化,減少熔體破裂的現(xiàn)象,從而改進(jìn)表面的質(zhì)量。這種現(xiàn)象在轉(zhuǎn)矩流變儀試驗(yàn)擠出料條時(shí)易出現(xiàn)。
（3）增強(qiáng)熔體強(qiáng)度。在PVC硬制品擠出中加入ACR可以增加PVC的熔體強(qiáng)度。在ACR的添加量為0～2份時(shí),隨加入量的增加,熔體的拉伸強(qiáng)度也隨著增加。
提高加工助劑ACR的量能增強(qiáng)熔體的黏度,促進(jìn)熔體的塑化,但并沒有看到提高加工助劑ACR的黏度會(huì)對(duì)型材加工和自身物理指標(biāo)所起的作用;但是從加工助劑ACR的發(fā)展趨勢(shì)和沖擊ACR的自身性能來看,其在提高黏度對(duì)增強(qiáng)物料自身的加工性能、提高其在擠出過程中的塑化能力、提高型材內(nèi)在的理化性能起到很大的作用。為此,在實(shí)際生產(chǎn)中采用了比原加工助劑ACR的黏度更高的產(chǎn)品。
2.鈦白粉
鈦白粉的主要作用是吸收陽光中的高殺傷性能量———紫外光短波,保護(hù)其周圍的連續(xù)相（基料）免受或少受紫外光的侵害,延長(zhǎng)型材的使用壽命。鈦白粉吸收紫外光能力的大小決定了其耐候性的高低。采用鈦白粉作為添加劑有3個(gè)原因:①光學(xué)原因,提供顏色和最佳遮蓋;②物理原因,吸收紫外線保護(hù)樹脂;③經(jīng)濟(jì)原因,最佳非遷移性無毒紫外光吸收劑。優(yōu)質(zhì)鈦白粉的制造工藝和表面處理都比較好,因此它可以進(jìn)一步提高型材的耐候性和抗裂口性能,有利于提高型材在氣候變化較大情況下的自我調(diào)節(jié)能力,增強(qiáng)型材受到外界猛力沖撞后所能調(diào)節(jié)的能力,從而降低型材門窗在實(shí)際使用過程中的焊角開裂幾率。而且,由于其表面處理得較好,也利于與樹脂的復(fù)配,提高型材的力學(xué)性能。
二、試驗(yàn)結(jié)果
1.型材的理化指標(biāo)比較試驗(yàn)配方為在原來配方比例不變的基礎(chǔ)上更換鈦白粉和使用較高黏度的加工助劑ACR ,生產(chǎn)配方為原先的配方。以前使用的ACR特性黏數(shù)為253 ml/g ,現(xiàn)在使用的高黏度ACR特性黏數(shù)為359 ml/ g。兩個(gè)配方所擠出型材的理化指標(biāo)比較如表1、表2所示。
從表1、表2中數(shù)據(jù)的對(duì)比分析可知,型材的理化指標(biāo)在加熱后的尺寸變化率和焊角強(qiáng)度都有一定的提高,對(duì)型材理化指標(biāo)的提高起到了一定的作用;在型材焊接成門窗后的使用過程中,大大降低了焊角開裂的概率。2.型材的流變性能兩配方在轉(zhuǎn)矩流變儀上所做曲線如圖1所示。
曲線2為試驗(yàn)配方曲線,曲線3為生產(chǎn)配方曲線。從兩者的走勢(shì)來看,試驗(yàn)配方的塑化峰比生產(chǎn)配方的塑化峰走勢(shì)要明顯,而且變化比較平穩(wěn);在其后續(xù)階段,試驗(yàn)配方曲線也相對(duì)比生產(chǎn)配方曲線走勢(shì)平穩(wěn),試驗(yàn)配方的流變性能相對(duì)比生產(chǎn)配方的加工性能要好。其次,試驗(yàn)曲線比生產(chǎn)曲線更容易塑化,且其塑化點(diǎn)的扭矩值比生產(chǎn)曲線的高;另外,平衡后的扭矩比生產(chǎn)曲線的高,也更利于物料在擠出過程中的壓實(shí)。這主要是因?yàn)榧庸ぶ鷦┑酿ざ忍岣吆?物料的黏度提高所致。
經(jīng)過改進(jìn)后的配方在實(shí)際生產(chǎn)和使用過程中幾乎沒有焊角開裂現(xiàn)象。整個(gè)2003年冬季,根據(jù)安徽省科苑（集團(tuán)）股份有限公司所供應(yīng)的塑鋼門窗使用廠家和該公司自己的使用情況,總共不超過10樘門窗焊角開裂,并且都是輕微開裂或者是因?yàn)橥饬Φ拿土遗鲎驳仍蛩?達(dá)到了試驗(yàn)初期所預(yù)想的效果,節(jié)約了成本,并大大提高了該公司的產(chǎn)品聲譽(yù)。
