[发明专利]一种塑料型材的时效处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种型材的处理工艺，尤其是一种塑料型材的时效处理工艺。

背景技术

目前，随着人们生活水平的提高，对塑料门窗的外观的要求越来越高，所以，塑料门窗的彩色化已是大势所趋。现在，彩色塑料门窗已占到塑料门窗总量的30％以上。随着彩色塑料门窗的推广使用，彩色塑料门窗的一些缺点也暴露出来。普通白色塑料型材吸热比较低，所以，即使在炎热的夏季，白色塑料型材的表面温度只有四十多度。而彩色塑料门窗容易吸热，所以，在炎热的夏季，向阳的彩色面的温度可以高达70多度。现有的塑料门窗型材在生产时产生了大量的内应力，型材在受热后会收缩，所以，向阳的彩色面便开始收缩，从而引起彩色塑料门窗的变形，严重的可以造成焊角开裂，甚至整个彩色面开裂。这个特性在塑料门窗异型材的国家标准GB8814中有表述，在GB8814中规定的加热后尺寸变化率不得超过2％，具体的测试方法为，把型材放到烘箱里，在100度的温度下放置1个小时，取出后测试型材的变形。而所有的塑料门窗型材经加热后都是收缩的。

为了解决问题，我们必须研究塑料型材加热后产生收缩的原因。难道是体积缩小了吗，肯定不是，本发明建立的数学模型是，在长度方向，由于应力的存在发生了收缩，但是，在厚度方向却膨胀了。那么塑料型材的应力是怎么产生的呢？这是因为塑料型材在挤出过程中，在壁厚方向，流体的流动呈抛物线状，也就是壁厚的中间快，两边由于受到模具壁的牵制摩擦而比中间慢。这种流体在出了口模以后会发生膨胀，业内称之为离模膨胀。经过离模膨胀后的流体，它的流体应力便释放了。但是，塑料型材由于成型要求，经过口模初步成型的塑料型材不允许离模膨胀，于是按以往的习惯，直接拉伸、牵引进定型模进行冷却定型。这样，在挤出中产生的加工应力没有得到释放，而被保留到塑料型材里面了。这是热应力，当型材的温度超过维卡软化点以后，这种热应力就会释放，随着温度的继续升高，型材会急剧收缩。在门窗使用过程中，影响最大的不是热应力，是冷应力，也就是在维卡软化点以下形成的应力，这种应力在门窗的使用过程中能缓慢释放出来，型材会缓慢收缩。冷应力的形成过程是这样的，当型材进入定型模以后，冷却定型模快速的冷却型材的表面，使表面温度很快降到维卡软化点以下，但是塑料导热慢，里面的塑料还在维卡软化点以上，这时，型材边冷却边收缩，应力便产生了，根据模具的设计参数推测，这种拉伸率在0.3％-0.4％，这就是冷应力产生的根源，这种冷应力无法避免。门窗在使用过程中，虽然表面温度不会超过维卡软化点，但是彩色门窗的表面温度也可以达到六七十度，这种温度已经接近维卡软化点，这样，型材在生产过程中形成的冷应力便开始释放，造成彩色面收缩变形，导致门窗弯曲、焊角开裂，甚至整个彩色面开裂。所以消除型材生产过程中的冷应力是解决彩色门窗变形的关键。

目前，也有关于解决塑料变形问题的一些科研技术，但是，因为没有完全了解塑料门窗的变形机理，所以无法实施。例如：余姚市巨能节能科技有限公司就研发出系列塑料热处理设备(蒸汽保温房)，或者现在流行的油漆烘房，能够对塑料进行热处理，减小塑料制品的内应力，进行70℃恒温加热3-6小时即可消除应力；但是，型材的各个部位应力是不均匀的，经过测试，由于型材是整体受热，因为应力不均匀造成了型材不可控的变形，无法应用。本人在2012年4月份也申请了一个在线热处理工艺及装置发明专利，但是，型材生产时速度较快，热处理的时间短，温度无法快速的传导到型材的内壁，使处理效果大打折扣。后来，本人又于2012年8月申请了一个离线热处理工艺及装置的发明专利，但是，由于高耗能、结构复杂使推广效果大打折扣。

鉴于上述的原因，现有的塑料热处理设备及其工艺需要改进。防止用塑料型材制作的门窗在使用过程中产生变形。采取一种既容易实现，也非常节能。同时还大大降低了工艺成本的方法。

发明内容