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彩板與塑鋼門(mén)窗密封條的材質(zhì)優(yōu)化分析

來(lái)源:中國(guó)門(mén)窗&配套材料網(wǎng) 　作者:* 　日期:2009-7-15
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      一、彩板門(mén)窗與塑鋼門(mén)窗密封條對(duì)材質(zhì)的要求
      在GB12002-89中規(guī)定了密封條系列公差及質(zhì)量。該標(biāo)準(zhǔn)適用于安裝玻璃和框扇間 用的改性聚氯乙烯(PVC)或橡膠彈性密封條，并對(duì)密封條材質(zhì)的物理性能作出明確規(guī)定。
在該標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)安裝玻璃用密
      一、彩板門(mén)窗與塑鋼門(mén)窗密封條對(duì)材質(zhì)的要求
      在GB12002-89中規(guī)定了密封條系列公差及質(zhì)量。該標(biāo)準(zhǔn)適用于安裝玻璃和框扇間 用的改性聚氯乙烯(PVC)或橡膠彈性密封條，并對(duì)密封條材質(zhì)的物理性能作出明確規(guī)定。
在該標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)安裝玻璃用密封條和框扇間用密封條的材質(zhì)要求幾乎沒(méi)有區(qū)別。但二者的 低層與中層建筑用密封條(代號(hào)Ⅰ)和高層與寒冷地區(qū)建筑用密封條(代號(hào)Ⅱ)的某些技術(shù)指標(biāo) 是有一定區(qū)別的。如硬度(Ⅰ)稍高于(Ⅱ)；100％定伸強(qiáng)度，(Ⅰ)比(Ⅱ)高1.OMPa；拉伸斷 裂強(qiáng)度，(Ⅰ)比(Ⅱ)低于2.5MPa；脆性溫度，(Ⅰ)比(Ⅱ)高10℃。
      二、原材料的選擇
      從高分子材料設(shè)計(jì)角度考慮，采用橡膠與PVC樹(shù)脂共混的技術(shù)路線生產(chǎn)橡塑彩板門(mén)窗與塑料 密封條無(wú)疑是較理想的方案，其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單、適用面廣，品質(zhì)容易控制、性能好， 配方可調(diào)性強(qiáng)、成本適中。
      適用于彩板門(mén)窗與塑料門(mén)窗密封條的原材料有以下七個(gè)方面：
      1P(pán)VC樹(shù)脂
      它是密封條的主體材料，可占全部材料的65％-75％從密封條的使用條件及使用壽 命考慮， 應(yīng)選用平均分子量較高的懸浮聚合樹(shù)脂，以確保產(chǎn)品有足夠的拉伸性能和優(yōu)良的彈性。但隨 著PVC樹(shù)脂平均分子量的增高，樹(shù)脂的加工流動(dòng)性變差。因此，在選用懸浮法PVC樹(shù)脂時(shí)，要 綜合考慮制品性能與加工性能兩個(gè)方面的因素。

      2橡膠增韌組成
      它是與PVC樹(shù)脂共混的彈性材料，通常占全部材料的10％-15％，根據(jù)聚合物共混原理，要選 用與PVC樹(shù)脂溶解度參數(shù)相近的膠種或彈性體、如丁晴橡膠(粉狀膠粉)、氯丁橡膠、聚氨酯 及ELVALOY即E-VA-CO(乙烯-醋酸乙烯-極性單體的三元共聚物)等，這些橡膠或彈言體被加入 PVC樹(shù)脂中之后，不僅賦予密封條良好的彈性，還可起到PVC永久性增塑劑的作用，所以在成 本允許情況下，可考慮增加橡膠組成的含量。在橡膠增韌組分中還要加入防老劑等助劑，以 保證產(chǎn)品有足夠的使用年限。

      3熱穩(wěn)定體系
      PVC樹(shù)脂是熱敏性樹(shù)脂，其熱穩(wěn)定性很差，如將PVC樹(shù)脂升至100℃時(shí)，即會(huì)產(chǎn)生分解，超過(guò)1 50℃時(shí)，分解更快，產(chǎn)生大量氯化氫氣體。該樹(shù)脂的分解溫度低于其加工時(shí)的流動(dòng)溫度(170 ℃ 左右)這樣是無(wú)法加工的。為此，需要在配方設(shè)計(jì)時(shí)考慮加入足夠的、有效的熱穩(wěn)定劑。其 特點(diǎn)是均可吸收氯化氫，因而稱(chēng)其為氯化氫的接受體，通常用的有金屬皂類(lèi)和鉛鹽熱穩(wěn)定劑 。前 者如硬脂酸鈣、硬脂酸鉛等。后者如二鹽基磷酸鉛、三鹽基硫酸鉛等。因?yàn)楦鳠岱�(wěn)定劑之間 有一定協(xié)同效應(yīng)，所以應(yīng)相互匹配使用，即可收到可靠的熱穩(wěn)定效果，又可盡量減少其用量 而降低成本。通常其總量約占PVC樹(shù)脂的5％-7％。
      4增塑體系
      PVC樹(shù)脂是一種極性很強(qiáng)的聚合物，其分子鏈之間作用力很大，不加增塑劑的PVC材料是缺乏 彈性和柔韌性的。在PVC樹(shù)脂中加入適量的增塑劑可以削弱PVC大分子間的作用力，降低PVC 材料的玻璃化溫度，使材料呈現(xiàn)較好的彈性。同時(shí)，由于加入增塑劑還可以降低其熔體粘度 ，從而可使加工性能得到改善。當(dāng)然也可降低其塑化溫度。
      生產(chǎn)密封條選用增塑劑應(yīng)考慮的原則是：
      (1)注意選用能增加密封條耐久性的增塑劑，盡量少用或不用易遷移的增塑劑，如鄰苯二甲 酸二丁酯(DBP)等。
      (2)注意避免或減少產(chǎn)品表面的污染性。
      (3)在選用的幾種增塑劑之間就應(yīng)有良好的協(xié)同效應(yīng)。當(dāng)確定增塑劑用量時(shí)，還應(yīng)考慮填充 料的品種及其含量，因?yàn)樗鼈儗?duì)密封條的硬度、拉斷伸長(zhǎng)率、壓縮永久變 形及脆性溫度等技術(shù)指標(biāo)都有直接影響，所以應(yīng)綜合權(quán)衡。
      用于密封條的常規(guī)增塑劑有鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)、癸二酸二辛酯(DOS)等，后者適用高層 和寒帶建筑密封條。
      5潤(rùn)滑體系
      就PVC樹(shù)脂而言，所用的潤(rùn)滑劑和增塑劑可視為同一類(lèi)物質(zhì)，不同的是潤(rùn)滑劑的極性弱，碳 鏈 較長(zhǎng)，因而其相容性比增塑劑明顯降低，只有少量的潤(rùn)滑劑分子能像增塑劑那樣插入PVC分 子鏈之間，在一定程度上削弱了分子鏈之間的引力，使各分子鏈在變形時(shí)容易滑動(dòng)，這就是 PVC樹(shù)脂中的內(nèi)部潤(rùn)滑。
      當(dāng)潤(rùn)滑劑附著在熔融樹(shù)脂表面及成型設(shè)備表面而形成潤(rùn)滑劑分子層時(shí)，從而形成了潤(rùn)滑界面 ，結(jié)果降低了物料與加工設(shè)備之間的摩擦，這便是PVC加工過(guò)程中的外部潤(rùn)滑。
上述兩種潤(rùn)滑類(lèi)型很難嚴(yán)格區(qū)分，通常是以某一潤(rùn)滑為主，對(duì)另一類(lèi)潤(rùn)滑也兼而有之。
選擇密封條用潤(rùn)滑劑需要考慮的要點(diǎn)是：
      (1)因密封條是擠出成型，應(yīng)側(cè)重內(nèi)部潤(rùn)滑，并要兼顧初期、中期及后期潤(rùn)滑性的均衡。
      (2)應(yīng)防止密封條表面噴霜、顏色漂移等。
      (3)某些潤(rùn)滑劑對(duì)密封條表面光澤有一定影響，所以應(yīng)選用多種潤(rùn)滑劑構(gòu)成的潤(rùn)滑體系。
      適用的潤(rùn)滑劑有：石蠟、硬脂酸、金屬皂類(lèi)及脂肪酸酰胺等。
      6著色體系
      橡塑密封條所用原料在加工前需要拌入顏料，而有時(shí)顏料要用兩種或多種配合，并加入適量 的顏料分散劑，所以在密封條生產(chǎn)配料時(shí)也必須考慮不可缺少的著色體系。
      著色體系在密封條中有以下作用：
      (1)提高密封條耐候性，尤其用碳黑生產(chǎn)黑色密封條會(huì)產(chǎn)生足夠的耐候性。
      (2)使密封條便于識(shí)別、分類(lèi)。
      (3)使密封條外表美觀，與整體建筑協(xié)調(diào)。
      可用于密封條的顏色通常有：色素碳黑、鈦白、鈦黃、鐵紅、群青、鈷綠等無(wú)毒安全顏料。 
      7填充體系
      在設(shè)計(jì)密封條生產(chǎn)配方時(shí)，加入填料可產(chǎn)生以下作用：
      (1)提高密封條尺寸穩(wěn)定性、耐熱性、耐候性并具有一定補(bǔ)強(qiáng)作用。
      (2)調(diào)節(jié)密封條材質(zhì)的硬度、熱失重、拉伸性〖HJ*4/9〗能等。
      (3)調(diào)節(jié)熔體流動(dòng)性能及其擠出加工性能。
      (4)降低材料成本。
      當(dāng)選用填充料的時(shí)應(yīng)注意：
      (1)在PVC及橡膠材料中的分散性有時(shí)為提高填充的分散性及增加填料與樹(shù)脂的鍵合作用，而 對(duì)填料進(jìn)行活化處理。
      (2)增塑劑的耗用量。
      (3)對(duì)熱和光的穩(wěn)定性。
      (4)色調(diào)及光澤。
      (5)對(duì)加工性能的影響。
      可在橡塑密封條中加入的填料種類(lèi)、規(guī)格繁多，如碳酸鈣、碳黑、白碳黑、陶土、滑石粉、 高嶺土等，均可考慮選用。
      三、橡塑密封條配方的優(yōu)化設(shè)計(jì)
      當(dāng)制訂配方時(shí)，首先應(yīng)分析國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB12002-89對(duì)密封條材質(zhì)的各項(xiàng)技術(shù)要求，確定主體材 料(聚合物)及輔助材料(和類(lèi)助劑及填充料)的種類(lèi)，然后確定配方中的常量因子和變量因子 。通常把PVC樹(shù)脂定為100(重量份數(shù)，常量)隨之其熱穩(wěn)定體系、潤(rùn)滑體系以及著色體也可相 應(yīng)確定(常量)其余橡膠增韌體系、增塑體系、填充體系對(duì)密封條材質(zhì)性能都有較敏感的影響 ，所以把它們都認(rèn)為變量因子。
      較為方便的是采用正交設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法，分別排列出各變量因子對(duì)密封條各技術(shù)指標(biāo)影響的 敏感順序。在進(jìn)行優(yōu)化篩選時(shí)，需要注意各原料間的協(xié)同效應(yīng)和對(duì)抗效應(yīng)，所以進(jìn)行正交設(shè) 計(jì)過(guò)程中要考慮變量因子的交互作用。
      除對(duì)上述變量因子的優(yōu)化篩選外，當(dāng)然也要把各種原料的價(jià)格考慮在內(nèi)，以便使優(yōu)化后所得 的配方既達(dá)到技術(shù)要求又做到成本較低。
      四、生產(chǎn)工藝流程的確定
      對(duì)于橡塑密封條通�？砂匆韵鹿に嚵鞒踢M(jìn)行加工：

圖1  彩門(mén)窗與塑鋼門(mén)窗密封條的生產(chǎn)工藝流程


      五、品質(zhì)保證體系
      對(duì)彩板門(mén)窗與塑鋼門(mén)窗密封的使用壽命要求達(dá)到15年以上。其保證措施，一是配方的合理設(shè) 計(jì)；二是生產(chǎn)全過(guò)程中的品質(zhì)保證體系。我們總結(jié)了多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)生產(chǎn)全過(guò)程中的 各個(gè)環(huán)節(jié)建立了相應(yīng)的品質(zhì)保證制度從而形成了較完善的品質(zhì)保證體系。詳見(jiàn)圖2所示。
      生產(chǎn)過(guò)程：

圖2  彩板門(mén)窗與塑鋼門(mén)窗密封條品質(zhì)保證體系

      注：圖2中序號(hào)表示品質(zhì)保證體系。①入廠原料均應(yīng)經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)，合格后方準(zhǔn)入庫(kù) 。如更換原料廠家或?qū)υ腺|(zhì)量有懷疑時(shí)，須首先取小樣在實(shí)驗(yàn)室分析，同時(shí)在生產(chǎn)車(chē)間 試生產(chǎn)一個(gè)批 次待檢測(cè)通過(guò)后方可批量入廠。
      ②生產(chǎn)車(chē)間從原料庫(kù)領(lǐng)料之前，首先對(duì)所領(lǐng)用的原料進(jìn)行目測(cè)，如有懷疑，可申請(qǐng)質(zhì)量檢員 檢測(cè)，如檢測(cè)不合格，不領(lǐng)料，不生產(chǎn)。
      ③配料前應(yīng)校對(duì)計(jì)量稱(chēng)、清理計(jì)量容器，以確保計(jì)量準(zhǔn)確。
      ④高速攪拌后的PVC系統(tǒng)應(yīng)是分散均勻的粉狀混合物料，目測(cè)其分散均勻性。
      ⑤經(jīng)擠出造粒后的粒料可對(duì)其抽檢。測(cè)試硬度、拉伸性能等主要指標(biāo)。
      ⑥擠出成型后主要是用卡尺檢測(cè)尺寸公差，及目測(cè)表面光澤并通過(guò)體驗(yàn)手感以評(píng)價(jià)產(chǎn)品質(zhì)量 。
      ⑦產(chǎn)品入庫(kù)前成品管理人員抽檢成品的主要指標(biāo)，如硬度等。
⑧產(chǎn)品出廠前，如有必要，進(jìn)行抽檢。



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