PVC-U共挤型材共挤层厚度与型材性能的关系探讨

原金金

【摘要】本文主要阐述了通过对共挤型材做拉伸屈服强度、断裂伸长率、拉伸冲击强度、简支梁冲击强度试验来判定共挤厚度是否影响型材。

【关键词】型材; 共挤层; 厚度; 简支梁冲击强度;断裂伸长率;指标; 关系

众所周知，PVC-U共挤型材的共挤厚度可以在很大的范围内选择，最厚的时候可以远远大于覆膜型材的覆膜厚度，最薄的时候相当于涂装型材的涂层厚度的几倍。但是很多人仍对共挤的厚度顾虑重重，担心此厚度小于0.3mm会使型材的性能下降。为此，用同一种共挤材料在同一台设备上试验五种颜色，以便观察共挤层的厚度σ对型材共挤面性能的影响。本文对非共挤面的性能不做讨论。

1.  加热后尺寸变化率R及两面R值之差△R

从以上五个图可以看出，只有两种颜色的R值随σ值增加有较大的下降趋势，但充其量也只有0.3%的差别，有4个颜色的△R值随σ值增加明显增大。

2.  拉伸屈服强度以及断裂伸长率

从以上五个图可以看出，拉伸屈服强度随σ值增加而下降，而断裂伸长率则十分明显随σ值增加而下降，对于颜色D，σ值增加0.13mm的断裂伸长率竟下降65%。

3.拉伸冲击强度以及简支梁冲击强度

从以上五个图可以看出，这两项指标均随σ值的增加而明显下降，最严重的颜色Cσ值增加0.14拉伸冲击强度下降36%，简支梁冲击强度下降78%。

4.型材共挤层厚度、性能与颜色的关系

从以下六个图可以看出，同一厚度同一指标的性能好坏同颜色的品种没有必然的联系。

5.共挤层厚度试验

低温落锤冲击：10个试样均打击共挤面，选三种颜色不同共挤层厚度试验，其破裂个数如下。其中“加严”指落锤质量1kg，高度1mm，其他条件相同的试样个数同颜色以及共计层厚度没有直接的关系，但是共计层厚度薄的破裂几率较小。假如所试的型材做非共挤产品时此项性能就很差，那么做共挤产品时此项性能也不可能好。值得一提的是，假如同一套设备换别的材料进行共挤，其试样破裂个数则有很大差别，但仍是共计层薄的破裂个数较小;但有的材料不论多厚的共挤层均不能通过Ⅰ类试验;有的材料通过调整模具流道可以通过Ⅰ类试验。

6.  紫外光老化性能

用同一支紫外灯在相同条列下对不同颜色，不同共挤层厚度的试样进行照射试验，结果见以下三个图。

颜色Ⅰ不同共挤层厚的UV光老化结果

颜色C不同共挤层厚的UV光老化结果

颜色A不同共挤层厚的UV光老化结果

从以上三个图可以看出，UV光老化的△E同共挤层的厚度没有必然的关系，但是同颜色的品种有较大的关系。

用颜色C的试样在华东地区作特殊条件下的自然老化試验，两年后在试样的共挤面竟出现不均匀的发白现象（△E=2），而同一地区正常使用的同一种型材无此现象（△E∠1）。经测定，发白处的共挤层的厚度分别有0.36mm、0.04mm、0.13mm、0.12mm，无发白处共挤层厚度有0.10mm、0.07mm、0.04mm。显然发白的程度同共挤层的厚度并无必然的关系。曾有人认为此现象是下层的PVC粉化穿过共挤层浮现出来所致。但事实上，上述的白色物质用橡皮擦去以后仍显露出正常的颜色C，而不是想象中的白色，可见上述猜测缺乏根据。但这种白色物质是何物尚待今后探讨。

7.  结论及讨论

对于本文测试的共挤材料的R值同共挤层的厚度σ关系不大，但是拉伸屈服强度、断裂伸长率、拉伸冲击强度、简支梁冲击强度都同共挤层的厚度有较大关系，基本上是随σ的增大而变差，其中变化最显著的是简支梁冲击强度、断裂伸长率、拉伸冲击强度。同一厚度这些指标性能的好坏同颜色的品种没有必然联系;对于本文测试的共挤材料，低温落锤冲击性能同σ大小关系不大。但紫外光老化的性能好坏同颜色品种有较大关系。特殊条件下自然老化所出现的发白现象同σ大小没有必然联系。

本试验此探讨的几项指标中，拉伸屈服强度、断裂伸长率、简支梁冲击强度以及紫外光老化性能在GB/T8814-2004中均没有规定。所测的简支梁冲击强度，由于试样取自C类型材，，不符合GB/T8814-2004的规定，因此试验结果不一定能代表A、B类型材。对于拉伸冲击强度，试验的20组（每组5个样）试样中，波动范围达到平均值40%以上的占了9组，可见测试结果的重复性很差。拉伸冲击强度这个情况在PVC-U型材测试中是司空见惯的。平时PVC-U型材性能测试表明这项指标跟试样制作的好坏有密切的关系，而跟配方、工艺基本上没有必然的联系。因此笔者认为这项指标能否能正确反映型材的性能非常令人怀疑。

综上所述，共挤层厚度不宜千篇一律规定死，此厚度必须以型材的性能来决定。也就是说，能满足型材性能的最小厚度就是共挤层的最佳厚度。

参考文献

[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.中国国家标准化委员会.GB/T8814-2017门、窗用未增塑聚氯乙烯（PVC-U）型材

[2]王文广，田雁晨，吕通建.塑料材料的选用，2007.

[3]冯伟刚.PVC塑料型材及门窗应用技术.化学工业出版社，2016.

[4]陈林生.塑料异型材型材技术模具CAD/CAE技术研究，2007.

（作者单位：山西中德投资集团有限公司）