[Naklejki naukowe] Analiza przyczyn kruchości rur z tworzywa sztucznego PVC-U (część 2)

Kruchość tworzyw sztucznych zawsze była czynnikiem utrudniającym normalne funkcjonowanie niektórych firm. Kruchość rur w mniejszym lub większym stopniu wpłynęła na udział w rynku i reputację użytkowników tych producentów rur pod względem wyglądu przekroju poprzecznego i zatwierdzeń instalacji. Kruchość rur jest w zasadzie w pełni odzwierciedlona we właściwościach fizycznych i mechanicznych produktu.

W artykule omówiono i przeanalizowano przyczyny kruchości rur z tworzyw sztucznych PVC-U na podstawie receptury, procesu mieszania, procesu wytłaczania, pleśni i innych czynników zewnętrznych.

Główne cechy kruchości rur PVC to: pękanie i pękanie podczas wykrawania na zimno podczas wykrawania.

Istnieje wiele przyczyn złych właściwości fizycznych i mechanicznych wyrobów rurowych, głównie z następujących powodów:

Nieuzasadniony proces wytłaczania

(1) Nadmierne lub niewystarczające uplastycznienie materiałów . Jest to związane z ustawieniem temperatury procesu i stosunkiem zasilania. Jeśli temperatura zostanie ustawiona na zbyt wysoką, materiał ulegnie nadmiernemu uplastycznieniu, a niektóre składniki o niższej masie cząsteczkowej ulegną rozkładowi i ulatnieniu; jeśli temperatura jest zbyt niska, w składnikach nie będzie cząsteczek. Całkowicie stopiona struktura molekularna nie jest mocna. Zbyt duży współczynnik podawania zwiększy nagrzaną powierzchnię i ścinanie materiału oraz zwiększy ciśnienie, co łatwo spowoduje nadmierną plastyfikację; zbyt mały współczynnik podawania spowoduje zmniejszenie powierzchni nagrzewania i ścinania materiału, co spowoduje niedostateczną plastyfikację. Nadmierna lub niedostateczna plastyfikacja spowoduje przecięcie i odpryskiwanie rur.

(2) Niewystarczające ciśnienie w głowicy z jednej strony jest związane z konstrukcją formy (opisano to osobno poniżej), z drugiej strony jest związane ze stosunkiem podawania i ustawieniem temperatury. Gdy ciśnienie jest niewystarczające, gęstość materiału będzie niska, co spowoduje luźną organizację. Gdy materiał tuby jest kruchy, należy dostosować prędkość podawania dozującego i prędkość ślimaka wytłaczającego, aby kontrolować ciśnienie głowicy w zakresie od 25 MPa do 35 MPa.

(3) Niskocząsteczkowe składniki produktu nie są uwalniane . Zasadniczo istnieją dwa sposoby wytwarzania składników niskocząsteczkowych w produktach. Jeden powstaje podczas mieszania na gorąco, a podczas mieszania na gorąco może być odprowadzany poprzez systemy osuszania i odprowadzania. Druga to część pozostałej wody i gazowego chlorowodoru powstającego podczas podgrzewania i zwiększania ciśnienia wytłaczarki. Jest on zazwyczaj odprowadzany przez wymuszony układ wydechowy sekcji wydechowej silnika głównego. Stopień podciśnienia wynosi zazwyczaj od -0,05Mpa do 0,08Mpa. Jeżeli nie zostanie otwarta lub będzie jej zbyt mało, w produkcie pozostaną składniki niskocząsteczkowe, co spowoduje pogorszenie właściwości mechanicznych rury. .

(4) Moment dokręcania śruby jest zbyt niski . Moment obrotowy śruby jest wartością maszyny reakcyjnej poddanej naprężeniu. Nastawiona wartość temperatury procesu i współczynnik zasilania przekładają się bezpośrednio na wartość momentu obrotowego śruby. Moment dokręcania śruby Zbyt mały świadczy w pewnym stopniu o niskiej temperaturze lub małym posuwie, przez co materiał nie może być w pełni uplastyczniony w stopniu wytłaczania, a także pogarsza właściwości mechaniczne rury. Według różnych urządzeń do wytłaczania i matryc, moment obrotowy śruby jest ogólnie kontrolowany w zakresie 60% -85%, aby spełnić wymagania.

(5) Prędkość trakcji nie odpowiada prędkości wytłaczania . Zbyt duża prędkość wyciągania spowoduje pocienienie właściwości mechanicznych rury, natomiast zbyt mała prędkość wyciągania spowoduje zwiększenie oporów rury, a wyrób będzie w stanie dużego rozciągnięcia, co będzie miało również wpływ na właściwości mechaniczne rury.

Nieuzasadniony projekt formy

(1) Konstrukcja przekroju matrycy jest nieuzasadniona, zwłaszcza rozmieszczenie wewnętrznych żeber i obróbka kąta interfejsu . To spowoduje koncentrację stresu. Należy ulepszyć projekt i wyeliminować kąty proste i ostre na interfejsie.

(2) Niewystarczający nacisk matrycy . Ciśnienie na matrycy jest bezpośrednio określone przez stopień sprężania matrycy, zwłaszcza długość prostego odcinka matrycy. Jeśli stopień sprężania matrycy jest zbyt mały lub odcinek prosty jest zbyt krótki, produkt nie będzie gęsty i będzie to miało wpływ na właściwości fizyczne. Zmiana docisku głowicy umożliwia regulację oporu przepływu poprzez zmianę długości prostego odcinka matrycy z jednej strony; z drugiej strony można wybrać różne stopnie sprężania, aby zmienić ciśnienie wytłaczania na etapie projektowania matrycy, ale należy zauważyć, że stopień sprężania matrycy. Stopień sprężania ślimaka wytłaczarki jest zgodny; ciśnienie stopu można również zmienić zmieniając recepturę, dostosowując parametry procesu wytłaczania i dodając porowatą płytę.

(3) Dla spadek wydajności spowodowany przez słabe zbiegi żeber dywersyjnych , długość żeber i powierzchnię zewnętrzną, długość żeber i zbieg żeber należy odpowiednio zwiększyć lub zwiększyć stopień sprężania.

(4) Matryca nie jest równomiernie wyładowywana, co powoduje nierówną grubość ścianki rury lub nierówną gęstość. Spowodowało to również różnicę we właściwościach mechanicznych pomiędzy obiema stronami rury. W naszych eksperymentach czasami wykrawaliśmy na zimno jedną stronę jako kwalifikowaną, a druga strona zawodziła, co tylko potwierdzało tę tezę. Jeśli chodzi o cienkościenne i inne niestandardowe rury, nie będę tutaj więcej mówić.

(5) Szybkość chłodzenia formy kształtującej. Temperatura wody chłodzącej często nie przyciąga wystarczającej uwagi. Rolą wody chłodzącej jest schładzanie i kształtowanie rozciągniętych łańcuchów makrocząsteczkowych w odpowiednim czasie, aby osiągnąć cel zastosowania. Powolne chłodzenie może dać wystarczająco dużo czasu na rozciągnięcie łańcucha molekularnego, co sprzyja kształtowaniu. W przypadku szybkiego chłodzenia różnica między temperaturą wody a temperaturą wytłaczanej rury jest zbyt duża, a szybkie chłodzenie produktu nie sprzyja poprawie wydajności produktu w niskich temperaturach.

Z wyjaśnień fizyki polimerów wynika, że ​​łańcuch wielkocząsteczkowy PVC ulega procesowi zwijania się i rozciągania pod wpływem temperatury i siły zewnętrznej. Po wycofaniu temperatury i siły zewnętrznej łańcuch makromolekularny nie powraca z czasem do stanu wolnego i znajduje się w stanie szklistym. Nieuporządkowany układ powoduje niską udarność produktów makroskopowych w niskiej temperaturze.

Z punktu widzenia technologii przetwórstwa tworzyw sztucznych wyjaśniono, że po wytłoczeniu rury PCV wyrób ulega procesowi relaksacji naprężeń po odjęciu temperatury i siły zewnętrznej. Procesowi temu sprzyja odpowiednia temperatura wody chłodzącej. Jeśli temperatura wody chłodzącej jest zbyt niska, naprężenia w produkcie nie mają czasu na wyeliminowanie, co powoduje spadek wydajności produktu. Dlatego przy chłodzeniu rur stosuje się powolną metodę chłodzenia, która może zapobiec wypaczeniu, zginaniu i kurczeniu się uformowanego produktu, a także może zapobiec zmniejszeniu udarności produktu z powodu naprężeń wewnętrznych. Ogólnie rzecz biorąc, temperatura wody jest kontrolowana na poziomie 20°C.

Aby delikatnie schłodzić kształtkę bez jej hartowania, rurę wodną podłączoną do chłodzącej tulei zaklejanej podłącza się z tyłu kształtki, a woda przepływająca w tulei zaklejającej jest skierowana przeciwnie do kierunku ruchu kształtki i odprowadzana z tulei zaklejającej . Nie spowoduje to szybkiego wychłodzenia kształtki wstępnej na skutek zbyt niskiej temperatury wody, nadmiernych naprężeń wewnętrznych, kruchości rury i zmniejszenia udarności profilu. Dodawanie lub redukcja wypełniaczy oraz dodawanie wypełniaczy bezpośrednio wpływa na jego wskaźnik elastyczności. Jeśli wypełniacza jest za dużo, płukanie rury na zimno nie będzie spełniało normy.

Jeśli wypełniacz jest za mały, rura będzie charakteryzowała się dużą szybkością zmiany wymiarów. To samo jest tak, że aby zwiększyć lub zmniejszyć wskaźnik elastyczności, konieczne jest zwiększenie lub zmniejszenie modyfikatora udarności lub środka przetwórczego, a zwiększenie lub zmniejszenie dodatku przetwórczego bezpośrednio wpływa na wskaźnik sztywności.

Jeśli jest zbyt wiele środków pomocniczych, wskaźnik sztywności rury zmniejszy się; jeśli środki wspomagające obróbkę będą zbyt małe, wskaźnik sztywności profilu wzrośnie . W formule są to dwa sprzeczne i ujednolicone, wzajemnie ograniczające się czynniki. Nieuzasadnione jest zwiększanie ilości wypełniacza bez zasady przy jednoczesnym zachowaniu wskaźnika elastyczności. Dlatego w systemie formułowania należy określić optymalny punkt łączenia, aby osiągnąć równowagę pomiędzy sztywnością i elastycznością.

Wpływ procesu wytłaczania na sztywność i wskaźnik elastyczności rur

Ustawienie temperatury wytłaczania jest jednym z czynników wpływających na stopień uplastycznienia materiału. Niskocząsteczkowy polimer w materiale, który jest nadmiernie uplastyczniony, ulega rozkładowi i ulatnianiu, co powoduje międzycząsteczkowe zmiany strukturalne, które zwiększają wskaźnik sztywności i zmniejszają wskaźnik elastyczności. Niedostateczne uplastycznienie materiału i niedostateczne stopienie cząsteczek każdego ze składników materiału spowoduje zmniejszenie wskaźnika sztywności, a jednocześnie nie będzie możliwe pełne wykazanie wskaźnika elastyczności.

Moment obrotowy śruby i ciśnienie wyciskania są wprost proporcjonalne do wskaźnika sztywności profilu i rosną wraz ze wzrostem momentu obrotowego i ciśnienia.

Wskaźnik elastyczności jest do niego odwrotnie proporcjonalny i maleje wraz ze wzrostem momentu obrotowego i ciśnienia. Dodać należy, że na początku wytłaczania przypadkowo okazuje się, że na poszczególnych profilach nie występuje zjawisko pękania, natomiast stwierdza się obecność niewielkich pęcherzyków w wewnętrznych żebrach, co jest kolejnym nowym problemem.

Ten artykuł pochodzi z Internetu, służy wyłącznie do nauki i komunikacji, nie ma celów komercyjnych.

Produkty pokaż