[Suositut tarrat] Analyysi PVC-U-muoviputkien haurauden syistä (2)

Muovin hauraus on aina ollut tekijä, joka vaivaa joidenkin yritysten normaalia toimintaa. Putken hauraus vaikuttaa enemmän tai vähemmän näiden putkiyhtiöiden markkinaosuuteen ja käyttäjien maineeseen sekä poikkileikkauksen ulkonäön että asennushyväksynnän osalta. Se näkyy täysin tuotteen fysikaalisissa ja mekaanisissa ominaisuuksissa.
Tässä artikkelissa käsitellään ja analysoidaan PVC-U-muoviputkien haurauden syitä formulaatiosta, sekoitusprosessista, ekstruusioprosessista, muotista ja muista ulkoisista tekijöistä.
PVC-putkien haurauden tärkeimmät ominaisuudet ovat: romahtaminen leikkaushetkellä, kylmämurtuminen.
Putkituotteiden huonoihin fysikaalisiin ja mekaanisiin ominaisuuksiin on monia syitä, pääasiassa seuraavat:

Kohtuuton ekstruusioprosessi

(1) Materiaali on liian pehmitetty tai riittämätön. Tämä liittyy prosessin lämpötila-asetukseen ja syöttösuhteeseen. Jos lämpötila on asetettu liian korkeaksi, materiaali yliplastisoituu. Jotkut komponenteista, joilla on pienempi molekyylipaino, hajoavat ja haihtuvat. Jos lämpötila on liian alhainen, komponenttien välillä ei ole molekyylejä. Täysin fuusioitunut molekyylirakenne ei ole vahva. Syöttösuhde on kuitenkin liian suuri, jolloin materiaalin kuumentunut pinta-ala ja leikkaus kasvavat ja paine kasvaa, mikä on helppo aiheuttaa ylipehmitystä; jos syöttösuhde on liian pieni, materiaalin kuumentunut pinta-ala ja leikkaus vähenee, mikä vähentää pehmitystä. Olipa kyseessä yli- tai alipehmitys, se aiheuttaa putken leikkaamista ja halkeilua.

(2) Riittämätön paine koneen päähän liittyy toisaalta muotin suunnitteluun (tämä kuvataan erikseen alla) toisaalta liittyy syöttösuhteeseen ja lämpötila-asetukseen. Kun paine on riittämätön, materiaalin tiiviys on huono, mikä aiheuttaa löysää kudosta. Putken materiaali on hauras. Tällä hetkellä annostelun syöttönopeutta ja suulakepuristusruuvin nopeutta tulee säätää pään paineen säätämiseksi välillä 25Mpa ja 35Mpa.

(3) Tuotteen pienimolekyyliset komponentit eivät purkaudu. On yleensä kaksi tapaa tuottaa alhaisen molekyylipainon komponentteja tuotteessa, joista toinen syntyy kuumasekoituksen aikana ja joka voidaan poistaa kosteudenpoisto- ja poistojärjestelmän kautta kuumasekoituksen aikana. Toinen on osittain jäännös ja ekstrudoitu vesi ja kloorivetykaasu, joka syntyy kuumennettaessa. Tämä on yleensä pakotettu poisto päämoottorin pakokaasuosan pakokaasujärjestelmän kautta. Tyhjiö on yleensä välillä -0,05 Mpa ja 0,08 Mpa. Jos se ei ole avoin tai liian alhainen, pienimolekyyliset komponentit jäävät tuotteeseen, mikä johtaa putken mekaanisten ominaisuuksien heikkenemiseen.

(4) Ruuvin vääntömomentti on liian pieni, ruuvin vääntömomentti on reaktiokoneen arvo voimatilan alla, prosessilämpötila on asetettu ja syöttösuhde heijastuu suoraan ruuvin vääntömomentin arvoon. Liian alhainen heijastaa jossain määrin alhaista lämpötilaa tai pientä syöttösuhdetta, jolloin materiaali ei ole täysin plastisoitunut suulakepuristusasteella, mikä heikentää myös putken mekaanisia ominaisuuksia. Erilaisten suulakepuristuslaitteiden ja muottien mukaan ruuvin vääntömomentti on yleensä 60–85 % vaatimusten täyttämiseksi.

(5) Vetonopeus ei vastaa ekstruusionopeutta. Jos vetonopeus on liian nopea, putken seinämän mekaaniset ominaisuudet heikkenevät ja vetonopeus on liian hidas. Putken vastus on korkea, ja tuote on korkeassa vetotilassa, mikä vaikuttaa myös putken mekaanisiin ominaisuuksiin.

Kohtuuton muottisuunnittelu

(1) Muottiosan suunnittelu on kohtuuton, erityisesti sisäripojen jakautuminen ja rajapintakulman käsittely. Tämä aiheuttaa stressin keskittymistä. Suunnittelua on parannettava ja rajapinnan oikeat ja terävät kulmat poistettava.

(2) Suulakkeen paine on riittämätön. Muotin puristussuhde määrää suoraan muotin paineen, erityisesti muotin suoran osan pituus. Jos muotin puristussuhde on liian pieni tai suora osa on liian lyhyt, tuote ei ole tiheä ja vaikuta fysikaalisiin ominaisuuksiin. Toisaalta muotin paineen muutos voi säätää virtausvastusta muuttamalla muotin litteän osan pituutta; toisaalta eri puristussuhteet voidaan valita muuttamaan suulakepuristuspainetta muotin suunnitteluvaiheessa, mutta on huomioitava, että pään puristussuhteen tulee olla. Ekstruuderin ruuvin puristussuhde on sovitettu; on myös mahdollista muuttaa suulakepuristusprosessin parametreja ja suurentaa rei'itettyä levyä sulapaineen muuttamiseksi.

(3) Shunttirivien heikon konvergenssin aiheuttaman suorituskyvyn heikkenemisen vuoksi ripojen ja ulkopinnan pituutta, ripoja ja yhtymäkohdassa olevia ripoja on lisättävä asianmukaisesti tai puristussuhdetta tulisi suurentaa ratkaistakseen.

(4) Suulakepurkaus on epätasaista, mikä johtaa epäyhtenäiseen putken seinämänpaksuuteen tai epäyhtenäiseen tiiviyteen. Tämä aiheutti myös eron putken kahden pinnan mekaanisissa ominaisuuksissa. Emme toisinaan läpäisseet koetta kylmällä lävistyksellä, mikä vain todisti tämän. Mitä tulee epästandardeihin putkiin, kuten ohuisiin seiniin, emme kerro tässä enempää.

(5) Mitoitusmuotin jäähdytysnopeus. Jäähdytysveden lämpötila ei usein kiinnitä tarpeeksi huomiota. Jäähdytysveden tehtävänä on jäähdyttää ja muotoilla putken venymä suuri molekyyliketju ajoissa käyttötarkoituksen saavuttamiseksi. Hidas jäähtyminen mahdollistaa molekyyliketjun venymisen riittävän kauan muotoilun helpottamiseksi. Nopea jäähdytys, lämpötilaero veden lämpötilan ja suulakepuristetun putkiaihion välillä on liian suuri, ja tuote on alttiina karkaisulle, mikä ei edistä tuotteen alhaisen lämpötilan suorituskyvyn parantamista.

Polymeerifysiikan selityksen mukaan PVC:n makromolekyyliketju käy läpi käpristymis- ja venytysprosessin lämpötilan ja ulkoisen voiman vaikutuksesta. Kun lämpötila ja ulkoinen voima vedetään pois, makromolekyyliketju ei palaudu ajallaan vapaaseen tilaan ja on lasitilassa. Epäsäännöllinen ja epäsäännöllinen järjestely, joka johtaa makroskooppisten tuotteiden alhaiseen lämpötilaan.

Muovinkäsittelytekniikasta, joka selittää PVC-putken suulakepuristuksen jälkeen, tuotteella on jännityksen rentoutumisprosessi lämpötilan ja ulkoisen voiman poistamisen jälkeen. Sopiva jäähdytysveden lämpötila on hyödyllinen tälle prosessille. Kun jäähdytysveden lämpötila on liian alhainen, tuotteen jännitys ei poistu, mikä johtaa tuotteen suorituskyvyn heikkenemiseen. Siksi putken jäähdytys käyttää hidasta jäähdytysmenetelmää ja voi estää muovatun tuotteen vääntymisen, taipumisen ja kutistumisen ja voi estää tuotteen iskulujuuden alenemisen sisäisen jännityksen vuoksi. Yleensä veden lämpötila on 20 °C.

Aihion jäähdyttämiseksi hellävaraisesti ilman karkaisua jäähdytysmittaholkkiin liitetty vesiputki liitetään muotoilun takaosaan siten, että veden virtaussuunta mitoitusholkissa on vastakkainen aihion liikesuuntaan nähden ja poistuu liimaholkin etuosasta. Tämä ei aiheuta aihion sammumista ja liiallista sisäistä jännitystä veden alhaisesta lämpötilasta johtuen, mikä tekee putkesta hauras ja profiilin iskunkestävyys heikkenee. Täyteaineiden lisääminen tai vähentäminen ja täyteaineen lisääminen vaikuttaa suoraan sen joustavuuteen. Jos täyteainetta on liikaa, putki puhalletaan kylmäksi eikä ole standardien mukainen.

Jos täyteaine on liian pieni, putken mittamuutosnopeus on suuri. Sama koskee joustavuusindeksin lisäämistä tai pienentämistä, ja iskunmuuntajaa tai prosessointiapuainetta on lisättävä tai vähennettävä, ja käsittelyapuaineen lisääminen tai vähentäminen vaikuttaa suoraan jäykkyysindeksiin.

Jos työstöapuainetta on liikaa, putken jäykkyysindeksi laskee; jos työstöapuaine on liian pieni, profiilin jäykkyysindeksi kasvaa. Muotoilussa nämä kaksi ovat ristiriitainen ja yhtenäinen keskinäinen rajoitustekijä, mutta ei voida sanoa, että jäykkyysindeksi on kasvanut. On kohtuutonta ylläpitää joustavuusindeksiä täyteaineen lisäämiseksi samalla kun työstöapua lisätään ilman mitään periaatetta. Siksi formulaatiojärjestelmässä tulisi määrittää optimaalinen yhdistelmäpiste, jotta saavutetaan tasapaino jäykkyyden ja joustavuuden välillä.

Ekstruusioprosessin vaikutus putken jäykkyyteen ja joustavuusindeksiin

Ekstruusiolämpötilan asetus on yksi materiaalin pehmitysasteeseen vaikuttavista tekijöistä. Materiaalin yliplastisoidussa materiaalissa oleva pienimolekyylinen polymeeri hajoaa ja haihtuu, jolloin molekyylien välisen rakenteen muutos lisää jäykkyysindeksiä ja pienentää joustavuusindeksiä. Materiaalin riittämätön plastisointi, riittävän fuusion puute materiaalin komponenttien molekyylien välillä vähentää jäykkyysindeksiä, eikä joustavuusindeksiä voida täysin osoittaa.

Ruuvin vääntömomentti ja ekstruusiopaine ovat verrannollisia profiilin jäykkyyteen ja kasvavat vääntömomentin ja paineen kasvaessa.

Joustavuusindeksi on kääntäen verrannollinen siihen ja pienenee vääntömomentin ja paineen kasvaessa. Lisättävä on se, että kun kone käynnistetään juuri, havaitaan, että yksittäiset profiilit eivät ole romahtaneet, mutta sisäripoissa havaitaan pieniä kuplia, mikä on uusi ongelma.