1、先从生产工艺控制方面着手
1.1料筒温度
较高的料筒温度有利于取向应力的降低,这是因为在较高的料筒温度,熔体塑化均匀,粘度下降,流动性增加,在熔体充满型腔过程中,分子取向作用小,因而取向应力较小,而在较低料筒温度下,熔体粘度较高,挤出过程中分子取向较多,冷却定型后残余内应力则较大料筒温度太高也不好,太高容易造成冷却不充分,挤出时易造成变形,虽然取向应力减小,但冷却应力和脱模应力反而增大,因此在原有基础上升高了4~5℃,并没有增加很多。
1.2模头温度
在现有基础上适当小幅降低模头温度,如果模头温度偏高,由于PC黏度高,流动性差,对剪切作用不敏感,经过定型台冷却成型时温差过大冷却速度加快,不利于应力的均匀分布,使得分子链松弛也就是解取向困难,应力集中随即产生,产品也容易变形。模头温度过低,产品可能就会出现波纹、暗条、光泽差等表观缺陷,并出现产品残余应力增加而开裂。所以在保证产品质量比重的情况下适当降低了2℃左右,增加PC熔体的流动性,有利于应力的减少。
1.3六重水温度
定型台六重水的温度间接影响了产品的冷却速度,PC熔体从模头挤出到达定型台时首先冷却的是板材的上下表面,经冷却凝固收缩,其板材内层可能还是热熔体,这徉芯层就会限制表层的收缩,导致芯层处于压应力状态,而表层处于拉应力状态。冷却温度偏低造成的冷却速度过快会使芯层的应力来不及分散均匀从而造成应力集中,内应力就随之而来,所以在保证产品成型的前提下提高六重水温度,幅度大致在5℃左右,由于机械设备的不稳定往往使得温度达不到要求,很多时候都是偏低或偏高一些,所以这是今后得多下功夫改进的一项。
1.4退火温度(回火炉)
阳光板从定型台冷却成型后必须经过回火炉退火处理。所谓退火处理是指将产品放到热介质中静置一段时间。阳光板通过回火炉的过程中进行简短的退火处理尽可能消除产品的内应力,以便较少裂纹的产生,降低开裂的可能性。为了达到更好的退火效果大致有两种途径:退火温度和退火时间,退火时间一方面可以降低牵引速度来实现,但牵引牵扯到产品的成型效果、产品比重以及产率,一般只是稍做调整;另一方面是加长回火炉的长度,现有阳光板生产线的回火炉长度已经达到六米,在机台机件固定、订单需要生产与成本增加的情况下,加大回火炉的长度短期内不现实,唯一可以变动的只能调整回火炉的温度。回火炉温度偏低,退火处理效果达不到,适当地提高回火炉温度有利于分子链的解取向,但回火炉温度过高会导致产品翘曲变形,所以此次调整只是提高了2~4℃。
1.5泵前压力与计量泵速度
一定的压力与计量泵速度是保证原料充分塑化并匀速挤出的前提,稍微降低泵前压力与计量泵转速,使PC熔体在过滤网与螺杆间的空间多“停留”,这停留不是静止而是“保压”,其作用是使PC得分子链变得松弛些,在被挤出拉伸时产生的应力也减少些,但也不能降低太多,否则因保压时间过长造成的内应力过大。这一变动长期来看带来的必然是产量的降低,员工工资的减少,所以实施起来难度不小,所以此次调整并没对这一块做出改变,但今后在做好员工思想工作的情况下可以考虑是否实行。
2、材料选择方面
聚碳酸酯有分子量高的,也有分子量低的,高分子量的聚碳酸酯分子链长度更长,链间的缠结数目更多,分子间的作用力更大,所以抗开裂能力也更强,所以就可能与内应力“抗衡”,尽可能达到平衡,以减少开裂的可能性。目前阳光板所用的原料主要以拜耳3117以及俄罗斯的010为主,根据需要还添加国产的0188和自造粒,至于选择哪一种主料取决于很多因素,如原料价格,供应是否平衡,客户需要等等,拜耳料与俄罗斯料哪种分子量高些目前还不得而知,今后可以去了解以便做出调整。较易调整的是0188与自造粒的添加量上,0188在加工工艺与国外的存在较大差距,加工性能相比之下较差些。自造粒经过二次加工使其加工性能也会下降,虽然不多但其内应力相比全新料会大一些,所以0188和自造粒的添加量也会影响产品内应力的大小,目前采取的措施是在保证产品质量和旧料消耗的情况下减少了自造粒的含量,以最大限度减少内应力的产生。
另一个途径是通过共混改性如做成合金来实现,比如做成PC/PS 和PC/PE合金,虽然合金可以大幅消除应力的产生,但加工难度也提高很多,所以目前还不做考虑,但也是一个方向。
三、应力试验检测
做出以上调整后就要检测其内应力是否满足产品质量要求,检测方法一般有两种:偏振光检测法和溶剂浸渍法。偏振光检测法的原理是利用塑料制件的透明性,把制件置于偏振光镜片之间,镜上观察表面彩色带面积的大小来确定内应力发生的范围大小,光带面积越大,内应力范围越大,这种方法简单准确,但仪器成本高,测试结果不能量化,只能进行对比分析,短期内不可行,以后实验室投入使用后还是可以考虑的,因此应力检测实验方法采用溶剂浸渍法。为了更能直观大概地表现出板材应力是否过大,我们也设置了卷板试验,根据卷板时是否爆裂来判定板的应力是否过大!卷板试验覆盖各种型号及规格,还有板的朝阳面卷板时分为向圆内和圆外,以得出最佳的卷板方式,最大降低爆板的可能性。
3.1 实验原理
内应力的存在会导致产品本身产生的肉眼无法看到的微裂缝,由于检测试剂能浸润聚合物的表面裂缝,降低表面能,对表面裂纹起加速扩张作用,从而浸泡过后可以看到大一点的裂纹。
3.2实验器材与试剂
四氯化碳溶液、甲苯、正丙醇、烧杯、量筒、塑料手套、镊子,秒表。
3.3实验操作过程
方法一:甲苯:正丙醇=1:3混合成溶液
3.3.1将量筒配好的甲苯与正丙醇的溶剂倒入烧杯中混合均匀;
3.3.2将预先裁好的阳光板试验样品放入烧杯中浸泡3分钟,然后用镊子将样品取出并用清水洗净;
3.3.3目测阳光板板面外观有无裂纹、断裂;
3.3.4如在限定时间内没有发生开裂,表示阳光板中的内应力是可以接受的;
3.3.5如在限定时间内发生裂纹、开裂,表示板材已经严重分解,不能使用;
3.3.6此法中因甲苯属于易燃品,需注意远离火源。
方法二:四氯化碳溶液:工业酒精=3:2
方法三:纯四氯化碳溶液
方法二和三的操作过程均与方法一相同。
四、测试数据与结论
由于采取方法一和方法二试验发现所取样板3分钟内均无出现裂纹和爆裂,说明内应力均在可接受范围内,同时说明之前做的一系列调整是有效果的,为了更加准确地验证试验结果,我们继续采取方法三对同一批样板做测试,此次测试与方法一做了改变,就是记录其开始出现裂纹的时间大致数据如下:
从表中可以看出,用方法二的测试表明厚板(8.0mm、10.0mm)的内应力相比其他厚度明显要大,同一厚度科特龙的应力比艾士维的要小些,这也许是因为用料与比重的差异,但不是绝对,同一厚度比重大的壁厚与筋厚科阳的要大,虽然板的冲击强度较高,耐用性也较好,但因为板的壁厚大,在冷却时整个壁的冷却速度会有些差异,分为外、内两层,外层的温度已经低于玻璃化温度时,内层(包括筋)的温度可能还高于玻璃化温度,温度差异导致受力的不同,应力就会产生,在生产时工艺控制把关不严,科阳反倒比艾阳更容易发生应力开裂,也就是爆板。
另外,在实验过程中发现,样板开始裂缝均是从横切刀处开始,并且裂缝比较集中,在制作样板时有意裁成有一边是横切刀的切面,以便做比较。可以看出经过横切刀切板后切边的应力比其他部分大很多,一件板开始出现应力开裂也容易从切边开始,然后慢慢顺延到整个板面,所以有时看到客户退回的板材有部分是边角部位往往裂开的比较厉害,有可能是外力挤压所致,但也不能排除应力开裂因素的影响。所以,如何在生产过程中减少因为切边尤其是横切边造成的应力集中产生的开裂也是今后需要努力的地方。
五、总结
此次测试的方法由一些生产一线的网友与学者提供,虽然不能保证百分百正确,但也具有一定的参考价值,实验所用方法也只能做定性但无法做统一的定量分析,要定量分析必须采用专业的检测仪器。另外,同是PC制品注塑成型与挤出成型所用的溶液浓度限与时间限也有较大的不同,在以后的试验中慢慢总结对比,以制定出一个符合阳光板自身的检测标准,使得实验数据更有说服力与代表性;在制作样板上尽量多做试样,以备参照对比。






