[Pegatinas científicas] Análisis de la causa de la fragilidad de las tuberías de plástico PVC-U (Parte 1)

La fragilidad de los plásticos siempre ha sido un factor que afecta el funcionamiento normal de algunas empresas. La fragilidad de las tuberías ha afectado más o menos la cuota de mercado y la reputación de los usuarios de estas empresas de tuberías en términos de apariencia transversal y aprobación de instalación. La fragilidad de las tuberías se refleja básicamente plenamente en las propiedades físicas y mecánicas del producto.

Este artículo analiza las razones de la fragilidad de las tuberías de plástico PVC-U a partir de la fórmula, el proceso de mezcla, el proceso de extrusión, el molde y otros factores externos.

Las principales características de las tuberías de PVC que se vuelven quebradizas son: agrietamiento y ruptura durante el punzonado en frío durante el corte.

Existen muchas razones para las malas propiedades físicas y mecánicas de los productos de tuberías, principalmente las siguientes:

Fórmula y proceso de mezcla irrazonables

(1) Demasiado relleno. En vista del bajo perfil actual de los precios en el mercado y del aumento de los precios de las materias primas, los fabricantes de tuberías están interesados en reducir los costos. Los fabricantes habituales de tuberías reducen costes sin reducir la calidad optimizando la combinación de fórmulas; algunos fabricantes han reducido la calidad de sus productos al tiempo que reducen costes. Debido a la composición de la fórmula, la forma más directa y eficaz es añadir rellenos. El relleno comúnmente utilizado en las tuberías de plástico PVC-U es el carbonato de calcio.

En los sistemas de formulación anteriores, la mayoría de ellos estaban llenos de calcio pesado, cuyo objetivo era aumentar la rigidez y reducir costes. Sin embargo, debido a su forma de partícula irregular y su tamaño de partícula relativamente grueso, el calcio pesado tiene poca compatibilidad con el cuerpo de resina de PVC, por lo que su adición es muy alta. Bajo, y cuando aumenta el número de copias, el color y la apariencia de la tubería se verán afectados.

Ahora, con el desarrollo de la tecnología, la mayor parte del uso de carbonato de calcio activado ligero ultrafino, o incluso carbonato de calcio a escala nanométrica, que no solo desempeña el papel de aumentar la rigidez y el relleno, sino que también tiene el papel de modificación , pero su cantidad de llenado no es Infinita, su proporción debe ser controlada. Ahora algunos fabricantes añaden carbonato de calcio a 20-50 partes en masa para reducir el coste, lo que reduce en gran medida las propiedades físicas y mecánicas del perfil y hace que el tubo se vuelva quebradizo.

(2) Tipo y cantidad de modificador de impacto añadido. El modificador de impacto es un polímero de alto peso molecular que puede aumentar la energía total de ruptura del PVC bajo estrés.

En la actualidad, las principales variedades de modificadores de impacto para PVC rígido son CPE, ACR, MBS, ABS, EVA, etc. La estructura molecular de los modificadores CPE, EVA, ACR no contiene dobles enlaces y tiene buena resistencia a la intemperie y es adecuada. Como materiales de construcción para exteriores, se mezclan con PVC para mejorar eficazmente la resistencia al impacto, la procesabilidad y la resistencia a la intemperie del PVC rígido.

En el sistema de mezcla PVC/CPE, su resistencia al impacto aumenta con el aumento de la cantidad de CPE, mostrando una curva en forma de S. Cuando la cantidad de adición es inferior a 8 partes en masa, la resistencia al impacto del sistema aumenta muy poco; cuando la cantidad de adición es de 8 a 15 partes en masa, la tasa de aumento es la mayor; después de eso, la tasa de aumento tiende a ser plana.

Cuando la cantidad de CPE es inferior a 8 partes en masa, no es suficiente para formar una estructura de red; cuando la cantidad de CPE es de 8 a 15 partes en masa, se dispersa de forma continua y uniforme en el sistema de mezcla para formar una estructura de red separada en fases que hace que la mezcla sea la que más aumenta; la resistencia al impacto del sistema; Cuando la cantidad de CPE excede las 15 partes en masa, no se puede formar una dispersión continua y uniforme, pero parte del CPE forma un gel, de modo que no habrá partículas de CPE adecuadas para la dispersión en la interfaz de dos fases para absorber la energía del impacto, por lo que el crecimiento de la resistencia al impacto tiende a ser lento.

En el sistema de mezcla de PVC/ACR, el ACR puede mejorar significativamente la resistencia al impacto del sistema de mezcla. Al mismo tiempo, las partículas "núcleo-capa" pueden dispersarse uniformemente en la matriz de PVC. El PVC es la fase continua y el ACR es la fase dispersa. Disperso en la fase continua del PVC, interactúa con el PVC y actúa como coadyuvante de procesamiento para promover la plastificación y plastificación del PVC. Gelificación, corto tiempo de plastificación y buen rendimiento de procesamiento. La temperatura de formación y el tiempo de plastificación tienen poco efecto sobre la resistencia al impacto con muescas y la disminución del módulo elástico de flexión también es pequeña.

La dosis general es de 5 a 7 partes en masa. Los productos de PVC duro modificados por ACR tienen una excelente resistencia al impacto a temperatura ambiente o a baja temperatura. Sin embargo, los experimentos demuestran que la resistencia al impacto del ACR es aproximadamente un 30% mayor que la del CPE. Por lo tanto, el sistema de mezcla de PVC/ACR debe utilizarse tanto como sea posible en la formulación, y Cuando se modifica con CPE y la cantidad es inferior a 8 partes en masa, la tubería a menudo se vuelve quebradiza.

(3) Demasiado o muy poco estabilizador. La función del estabilizador es inhibir la degradación o reaccionar con el cloruro de hidrógeno liberado y evitar la decoloración durante el procesamiento del cloruro de polivinilo.

La cantidad de estabilizador varía según el tipo, pero en general, demasiada dosis retrasará el tiempo de plastificación del material, de modo que el material no se plastifica cuando se exporta al molde y las moléculas en el sistema de fórmula no se fusionan completamente. Provoca que su estructura intermolecular sea débil.

Cuando la dosis es demasiado pequeña, provocará la degradación o descomposición del peso molecular relativamente bajo en el sistema de fórmula (también puede decirse que está sobreplastificado), lo que dañará la estabilidad de la estructura intermolecular de cada componente. Por lo tanto, la cantidad de estabilizador también afectará la resistencia al impacto de la tubería. Demasiado o muy poco hará que la resistencia de la tubería disminuya y se vuelva quebradiza.

(4) Cantidad excesiva de lubricante externo. El lubricante externo tiene baja compatibilidad con la resina, lo que puede promover el deslizamiento entre las partículas de resina, reduciendo así el calor por fricción y retrasando el proceso de fusión. Este efecto del lubricante se encuentra en la etapa inicial del proceso de procesamiento (es decir, el efecto de calentamiento externo y el calor por fricción generado internamente). Antes de que la resina se derrita por completo y la resina en la masa fundida pierda sus características de identificación) es el mayor.

Los lubricantes externos se dividen en prelubricación y poslubricación . Los materiales con lubricación excesiva muestran una apariencia deficiente en diversas condiciones. Si la cantidad de lubricante es incorrecta, puede provocar marcas de flujo, bajo rendimiento, turbidez, impacto deficiente y superficie rugosa. , Adhesión, plastificación deficiente, etc. Especialmente cuando el Si la cantidad es demasiado grande, provocará poca compacidad y mala plastificación del perfil, lo que dará como resultado un rendimiento de impacto deficiente y fragilidad de la tubería .

(5) La secuencia de alimentación de la mezcla en caliente, el ajuste de la temperatura y el tiempo de curado también tienen factores decisivos en el rendimiento del perfil. Hay muchos componentes en la fórmula PVC-U. El orden de adición seleccionado debe favorecer el efecto de cada aditivo y aumentar la velocidad de dispersión, evitando al mismo tiempo su efecto sinérgico indeseable. El orden de adición de los aditivos debería ayudar a aumentar el auxiliar efecto. Los efectos complementarios de los agentes superan los efectos de eliminación mutua y eliminación , para que los aditivos que deben dispersarse en la resina de PVC puedan entrar completamente en el interior de la resina de PVC.

La secuencia de alimentación de una fórmula típica de sistema estable es la siguiente:

un cuando funcionando a baja velocidad, agregue resina de PVC a la olla de mezcla caliente;

b Agregue estabilizador y jabón en funcionamiento a alta velocidad a 60°C;

c Agregue lubricantes internos, pigmentos, modificadores de impacto y coadyuvantes de procesamiento a alrededor de 80°C en funcionamiento a alta velocidad;

d Agregue lubricantes externos como ceras a aproximadamente 100°C y alta velocidad;

e Agregue relleno bajo operación a alta velocidad a 110°C;

f Descargue los materiales al tanque de mezcla en frío para enfriarlos a una velocidad baja de 110°C-120°C;

g Mezcle en frío hasta que la temperatura del material baje a aproximadamente 40°C, luego descargue. La secuencia de alimentación anterior es más razonable, pero en la producción real también es diferente según el propio equipo y las distintas condiciones. La mayoría de los fabricantes añaden otros aditivos junto con la resina. También se añade carbonato de calcio activado por luz junto con los ingredientes principales, etc.

Esto requiere que el personal técnico de la empresa elabore una tecnología de procesamiento y una secuencia de alimentación adecuadas según las características de la empresa.

Generalmente, la temperatura de mezcla en caliente es de alrededor de 120°C. Cuando la temperatura es demasiado baja, los materiales no se gelificarán ni se mezclarán uniformemente. Por encima de esta temperatura, algunos materiales pueden descomponerse y volatilizarse, y el polvo seco mezclado se volverá amarillo. El tiempo de mezcla es generalmente de 7 a 10 minutos antes de que el material pueda lograr compactación, homogeneización y gelificación parcial. La mezcla fría generalmente está por debajo de 40°C y se requiere que el tiempo de enfriamiento sea corto. Si la temperatura es superior a 40°C y la velocidad de enfriamiento es lenta, la mezcla seca preparada será menos densa que la convencional.

El tiempo de maduración de las mezclas secas es generalmente de 24 horas. Si el material es más largo que este tiempo, es fácil absorber agua o aglomerarse. Si es menor que este tiempo, la estructura de las moléculas entre los materiales no es estable, lo que produce grandes fluctuaciones en la forma y el espesor de la pared de la tubería durante la extrusión. Si no se refuerzan los enlaces anteriores, la calidad de los productos de tubería se verá afectada y, en algunos casos, la tubería será quebradiza.

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