一、前言
影響門窗異型材質量的主要因素有原材料、配方、裝置、模具和工藝五大方面，這已為眾多態材廠和研究機構所重視，然而在實際操作中，對這五個方面的某些側面卻缺乏認識，經常被忽略，制約了型材質量的提高。七一六研究所是模具生產企業，為模具的配套而擁有全國各大擠出機廠的不同擠出機，連雲港市產品質量監督檢驗所擁有很強的檢測實力，為分析驗證不同條件下型材質量影響因素提供了便利條件，為此做了大量實驗，得出了一些有益結果，特做此介紹。二、試驗
實驗穿插在生產中進行，共進行七十餘次，按配料、混料、擠出、檢測流程進行，每一過程均有嚴格記錄，為保證實驗料與生產料區別，給每一袋試驗料生產的型材按順序編號，如60號試驗生產的第一根型材編為60（1），依次類推，取第三第四根用於檢驗，避免了物料之間的汙染，為排除其它干擾因素，每次試驗均取相同型號的生產料作為對比，保證試驗結果的科學性。試驗涉及五種型號的雙螺桿生產線，12套主型材模具，不同廠家的原材料，不同的新增料和改性劑，不同的工藝條件。三、結果與討論1、裝置的影響a．混料裝置的影響
混料的好壞直接影響型材的物理化學效能，各組份的均勻分散和被pvc的充分吸收是影響型材物理化學效能的關鍵，物料混合的好壞除受加料量和加料順序的影響外，高速攪拌機的結構設計是至關重要的，德國專家說，好的混料機可以彌補塑化差的擠出機，但即
使是最好的擠出機也不能彌補混料機的不足，並認為中國的攪拌槳使用壽命不超過三個月。的確，混料是在較短時間內靠自摩擦由室溫公升至120℃的，試想，每年幾千噸上萬噸的物料混合其摩擦磨損將會多麼巨大，實際測定，攪拌槳在3年中最大磨損處已達5mm，已較大程度地影響了預塑化，直觀表現是混料時的雜訊明顯增大刺耳，混料時間也由99年的每鍋10分鐘變為今年年初的15分鐘，到現在的每鍋18分鐘，不僅降低了產量，而且極大的影響了質量。
我們做過的試驗，在一根連續的6公尺長的型材上，按300mm長順序連續編號1、2、3至10，將此型材做冷卻衝擊試驗，結果竟出現1、2號不破，3號裂紋，4號砸乙個洞，5、6、7、8、9、10號完好無損，同樣的配方同樣的裝置同樣的工藝同乙個操作者，何以出現此種情況，唯一的解釋是混合不均勻，尤其是低劑量助劑未分散開，而造成區域性缺陷所引起。更換攪拌漿後此問題解決。b、擠出線的影響
我廠擠出裝置有新有舊，生產線由六個廠家生產，公司是以模具為中心產業而考慮裝置配置的，不同廠家的雙螺桿生產線螺桿設計思路不一樣，螺旋角、螺槽深度、壓縮比、長徑比，機筒厚度，加熱功率均不一致，從而導致了塑化能力差別巨大，截面不對稱的模具在a機能正常生產，換到b機則連外形尺寸都保證不了，反之在b機上修好的模具a機又成型不了。截面對稱的模具在a機和b機都可成型，但物理效能卻相距甚遠，如表1、表2所示。模具與擠出主機追求乙個配套性，其關鍵是使配套後的塑化能力控制在乙個合理的塑化程度。
表1、80框在不同裝置上生產時的物理效能
裝置標準a機b機
冷沖＜1/100/108/10
焊角＞300054313302
尺寸變化率加熱後狀態拉伸強度斷裂伸長率＜-2.5-1.78-2.16
無氣泡無氣泡無氣泡
＞3741.19/
＞100%124.3%/
表2、75框在不同裝置上生產時的物理效能
裝置標準a機b機
冷沖＜1/100/102/10
焊角＞300057945025
尺寸變化率加熱後狀態拉伸強度斷裂伸長率＜-2.5-2.1-3.48
無氣泡無氣泡無氣泡
＞3743.96/
＞100%104%/
2、模具的影響
模具不光是截面和壁厚，更重要的是流道設計的差異，不同設計思路設計的模具生產的型材相差巨大，尤其以需要進行物理化學檢驗的主型材差距最為明顯，有的模具就是碳酸鈣加到10份也能通過型式檢測，有的型材即便是4份碳酸鈣也很難通過，表3、表4、表5的實驗結果證明了這一點。
從以上3表可以看出，模具對型材質量影響巨大，如同是0#配方，同一裝置，80框與老75框的區別是十個乙個也沒破和十個破2個，新80框碳酸鈣加到10份時仍能通過，老75框即便是6份時也不能，可見，模具的影響是何等巨大，而對於型材生產廠來說，為每一套模具設計乙個配方在技術上可行，在生產上卻很難辦到，用乙個配方覆蓋所有模具，這就使得質量與成本的矛盾尖銳起來了，所以，對於某種型材指標有差異的情況，從模具截面入手應是較經濟的做法。3、原料與配方的影響
討論配方不能脫離原料，配方的好壞並不完全決定於份數的配比，在很大程度上取決於原料的內在效能和質量，同是穩定劑，由於其內部組分的不一致，引起其與其他組分的協調或相抗程度不一致，這才是影響型材質量的關鍵。所以，講配方，一定是確定了每一種原料型號和廠家之後才有實際意義，隨著科學技術的不斷進步，原材料也不斷的更新換代，所以配方研究也是乙個永無終點的過程，正是"沒有最好，只有更好"。主原料pvc，抗衝擊改性劑，鈦白粉等的重要性已有很多報道，不作本次實驗重點。
復合穩定劑是pvc加工中最重要的一類助劑，是pvc能夠被加工的基本條件，毫不誇張地說，復合穩定劑對型材的所有指標都產生影響，穩定劑的基本功能是阻止pvc分子在加工和使用過程中降解，從而保證pvc能夠具備作為門窗所要求的物理機械效能，而分子的降解，意味著物理效能的降低。內外潤滑劑的搭配影響流動性和粘度，進而影響型材的冷衝擊、角強度、拉伸、尺寸變化率、加熱後狀態和表面光潔度，而復合穩定劑包含了穩定和潤滑兩種功效，其在pvc助劑中所佔的分量可見一斑。復合穩定劑國內流行的有無機鉛系、有機鉛系、稀土系和有機錫系，各有優缺點，這在另一篇專門論述穩定劑的文章中將會專門介紹。
表3、同一配方不同模具對型材質量的影響（0#配方）
型材標準新80框老75框新80扇
冷衝擊＜1/100/102/100/10
尺寸變化率＜-2.5-2.2%-3.84%-1.77%
表4、新80框模具對低成本配方的適應性
配方號標準0#56#59#33#
冷衝擊尺寸變化率加熱後狀態＜1/100/100/100/105/10
＜-2.5-2.2-1.76-2.4-2.3
無氣泡無氣泡無氣泡無氣泡無氣泡
表5、老75框模具對低成本配方的適應性
配方號標準0#43#44#46#
冷衝擊＜1/100/102/106/1010/10
尺寸變化率＜-2.5-1.72-2.0-1.64-1. 9
加熱後狀態無氣泡無氣泡無氣泡無氣泡無氣泡
碳酸鈣4份6份8份10份
拉抻＞3739.1142.7745.2538.05
斷裂伸長率碳酸鈣＞100%103.2%106%102.5%110.6%
4份6份10份15份
加熱後狀態無氣泡無氣泡無氣泡無氣泡
合格判定合格合格不合格合格
降低成本的兩個主要途徑一是使用**較低的原料，比如應用**較低的穩定劑、改性劑等。一是使用增量劑，常用的就是**低廉的碳酸鈣，而碳酸鈣除了增量降成本外，還具有尺寸穩定的作用，但隨著碳酸鈣量的加大，型材冷衝擊明顯下降，影響碳酸鈣在pvc中填加效果的主要因素是碳酸鈣的細度、表面活性和微粒形狀。細度方面已由5年前的300目，用到了800目，1000目，甚至用到了奈米鈣，理論上應該是越細越好，但隨著細度的增加，碳酸鈣本身的成本大幅度提高，使其增量降成本的效果被削弱。
表面的偶聯處理是通用方法，標準的偶聯劑應該是鈦酸脂或鋁酸脂，而事實上，大多數廠家用低價的硬脂酸代替了。碳酸鈣為低值產品，生產廠家大多為個體戶，實際上他們的碳酸鈣基本都是混合物。除此之外，浙江生產的奈米二氧化矽，有人用在型材中試驗，據稱可以提高硬度、光潔度和抗老化性，但其**昂貴為88000元/噸，引起綜合成本的上公升而不利於市場。
其他如潤滑劑，加工改性劑等也對不同生產廠家進行了試驗，結果差別不明顯，在此不一一枚舉。
表6增量劑對型材物理效能的影響
配方號標準60#56#63#70#
冷衝擊＜1/100/100/1010/100/10
尺寸率＜-2.5-2.39-1.76-3.2-2.1
熱狀態無氣泡無氣泡無氣泡無氣泡無氣泡
填充份敉
/88815
備註/硬脂酸處理鈦酸鋯處理普通碳酸鈣改性增量劑
4、工藝的影響
工藝的影響引數很多，背壓、速度、時間、溫度、真空度以及他們之間的搭配。這方面的研究已經很多，這裡就易被忽略的兩個問題說明一下，我們對80框用0#配方使用兩種速度作了全程跟蹤，結果見表7，由表可以看出，其速度僅僅提高0.3公尺/分，除拉伸強度和熱狀態，所有指標均大幅度下降。
高速時，模具的流道設計如何保證型材的力學指標，
其與取向速率和彈性回覆保持什麼對應數值關係，流道、物料特性、材料效能的對應量化關係，是值得深入研究的課題。
表7擠出速度對型材物理力學效能的影響
速度標準2.532.80
冷衝擊＜1/100/103/10
尺寸率＜-2.5-1.78-2.43
熱狀態無氣泡無氣泡無氣泡
角強度＞300053413757
拉伸＞3741.1941.15
伸長率＞100124.2747.61
公尺重11851180.91176.9
另乙個需要注意的工藝問題是環境溫度的影響，十一月中旬，正常生產的80扇材，切割時蹦料，做冷衝擊試驗，由正常的10個破0個，突變為10個破4個，操作工人提高溫度，直至糊料，但冷沖問題亦未解決。經分析，所有條件均未變化，只是寒流降溫，由前兩天的19℃變為8℃，同時型材塑化明顯變差。因溫差較大，操作工人將口模溫度提高15℃，所以表面已糊料而內部仍未完全塑化，後經提高加料段溫度，此問題解決。
實際上，物料塑化所需要的熱量來自兩個方面：外部加熱和摩擦生熱，所以，僅從外部加熱解決極易糊料，物料塑化所需熱量為q=cm(t2-t1)其中c為pvc比容，m為機筒內物料的質量，t2為塑化溫度，t1為物料進入擠出機的溫度，物料溫度將與室溫平衡，所以氣溫變低時，物料塑化所需的熱量要增大，而提高加料段溫度，一方面補充了外部熱量，另一方面使物料提前融化，增加自摩擦生熱，有效補充熱量而不至糊料，而單純提高口模溫度，對摩擦生熱無貢獻。四、結論
型材生產是乙個系統工程，質量受綜合因素影響，裝置的老化和型號多樣制約了整體質量的提高；模具的改造和更新，是降低成本、提高質量、提高生產率的有效手段；原料配方和工藝的研究是永不停息的課題。
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