[Pegatinas científicas] Análisis de la causa de la fragilidad de las tuberías de plástico PVC-U (Parte 2)

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:

Proceso de extrusión irrazonable

(1) Plastificación excesiva o insuficiente de materiales . Esto está relacionado con el ajuste de la temperatura del proceso y la relación de alimentación. Si la temperatura se establece demasiado alta, el material se sobreplastificará y algunos de los componentes con menor peso molecular se descompondrán y volatilizarán; si la temperatura es demasiado baja, no habrá moléculas en los componentes. Completamente fusionada, la estructura molecular no es fuerte. Una relación de alimentación demasiado grande aumentará el área calentada y el esfuerzo cortante del material, y aumentará la presión, lo que fácilmente provocará una sobreplastificación; una relación de alimentación demasiado pequeña hará que el área calentada y el esfuerzo cortante del material disminuyan, lo que provocará una subplastificación. La plastificación excesiva o insuficiente provocará cortes y astillas en las tuberías.

(2) Presión de cabeza insuficiente , por un lado, está relacionado con el diseño del molde (esto se describe por separado a continuación), por otro lado, está relacionado con la relación de alimentación y el ajuste de temperatura. Cuando la presión es insuficiente, la densidad del material será pobre, lo que dará como resultado una organización suelta. Cuando el material del tubo es quebradizo, la velocidad de alimentación de medición y la velocidad del tornillo de extrusión deben ajustarse para controlar la presión del cabezal entre 25 Mpa y 35 Mpa.

(3) Los componentes de bajo peso molecular del producto no se descargan . Generalmente existen dos formas de producir componentes de bajo peso molecular en los productos. Uno se produce durante la mezcla en caliente, que puede descargarse mediante sistemas de deshumidificación y escape durante la mezcla en caliente. El segundo es parte del agua restante y del gas cloruro de hidrógeno generado cuando se calienta y presuriza la extrusión. Generalmente, este se ve obligado a agotarse a través del sistema de escape forzado de la sección de escape del motor principal. El grado de vacío generalmente está entre -0,05 Mpa y 0,08 Mpa. Si no se abre o es demasiado bajo, quedarán componentes de bajo peso molecular en el producto, lo que provocará una disminución de las propiedades mecánicas de la tubería.

(4) El par del tornillo es demasiado bajo . El par del tornillo es el valor de la máquina de reacción bajo tensión. El valor de ajuste de la temperatura del proceso y la relación de alimentación se reflejan directamente en el valor del par del tornillo. El par del tornillo demasiado bajo refleja hasta cierto punto una temperatura baja o una relación de alimentación pequeña, de modo que el material no se puede plastificar completamente en el grado de extrusión y también reducirá las propiedades mecánicas de la tubería. Según diferentes equipos de extrusión y matrices, el par del tornillo generalmente se controla entre el 60% y el 85% para cumplir con los requisitos.

(5) La velocidad de tracción no coincide con la velocidad de extrusión . Una velocidad de transporte demasiado rápida provocará que las propiedades mecánicas de la tubería se adelgacen, y una velocidad de transporte demasiado lenta dará como resultado una alta resistencia a la tubería y el producto estará en un estado de alto estiramiento, lo que también afectará las propiedades mecánicas de la tubería.

Diseño de molde irrazonable

(1) El diseño de la sección de la matriz no es razonable, especialmente la distribución de las nervaduras internas y el tratamiento del ángulo de la interfaz . Esto provocará que exista concentración de estrés. Necesidad de mejorar el diseño y eliminar los ángulos correctos y agudos en la interfaz.

(2) Presión de matriz insuficiente . La presión en la matriz está determinada directamente por la relación de compresión de la matriz, especialmente la longitud de la sección recta de la matriz. Si la relación de compresión de la matriz es demasiado pequeña o la sección recta es demasiado corta, el producto no será denso y las propiedades físicas se verán afectadas. Cambiar la presión del cabezal de la matriz puede ajustar la resistencia al flujo cambiando la longitud de la sección recta de la matriz por un lado; por otro lado, se pueden seleccionar diferentes relaciones de compresión para cambiar la presión de extrusión durante la etapa de diseño de la matriz, pero debe tenerse en cuenta que la relación de compresión de la matriz La relación de compresión del tornillo extrusor es compatible; La presión de fusión también se puede cambiar cambiando la fórmula, ajustando los parámetros del proceso de extrusión y agregando una placa porosa.

(3) Para la degradación del rendimiento causada por Mala confluencia de las costillas de desvío , se debe aumentar adecuadamente la longitud de las nervaduras y la superficie exterior, la longitud de las nervaduras y la confluencia de las nervaduras, o se debe aumentar la relación de compresión.

(4) La matriz no se descarga uniformemente, lo que da como resultado un espesor de pared de tubería inconsistente o una densidad inconsistente. Esto también provocó la diferencia en las propiedades mecánicas entre los dos lados de la tubería. En nuestros experimentos, a veces golpeamos en frío a un lado como calificado y el otro fracasó, lo que simplemente demostró este punto. En cuanto a la pared delgada y otras tuberías no estándar, no diré más aquí.

(5) La velocidad de enfriamiento del molde moldeador. La temperatura del agua de refrigeración a menudo no atrae suficiente atención. La función del agua de enfriamiento es enfriar y dar forma a las cadenas macromoleculares estiradas a tiempo para lograr el propósito de uso. Un enfriamiento lento puede dar tiempo suficiente para que la cadena molecular se estire, lo que favorece su conformación. En el enfriamiento rápido, la diferencia entre la temperatura del agua y la temperatura del tubo extruido es demasiado grande y el enfriamiento rápido del producto no favorece la mejora del rendimiento del producto a baja temperatura.

A partir de la explicación de la física de los polímeros, la cadena macromolecular del PVC sufre un proceso de rizado y estiramiento bajo la acción de la temperatura y la fuerza externa. Cuando se retiran la temperatura y la fuerza externa, la cadena macromolecular no vuelve al estado libre a tiempo y se encuentra en estado vítreo. La disposición desordenada da como resultado un bajo rendimiento de impacto a baja temperatura de los productos macroscópicos.

Desde la perspectiva de la tecnología de procesamiento de plástico, se explica que después de la extrusión de la tubería de PVC, el producto tiene un proceso de relajación de tensiones después de eliminar la temperatura y la fuerza externa. Una temperatura adecuada del agua de refrigeración favorece este proceso. Si la temperatura del agua de refrigeración es demasiado baja, la tensión en el producto no ha tenido tiempo de eliminarse, lo que provoca una disminución en el rendimiento del producto. Por lo tanto, el enfriamiento de tuberías adopta un método de enfriamiento lento, que puede evitar la deformación, flexión y contracción del producto moldeado, y puede evitar que la resistencia al impacto del producto se reduzca debido a la tensión interna. Generalmente, la temperatura del agua se controla a 20°C.

Para enfriar el parisón suavemente sin enfriarlo, la tubería de agua conectada al manguito de encolado de enfriamiento está conectada a la parte posterior del encolado, y el agua que fluye en el manguito de encolado es opuesta a la dirección de movimiento del parisón y se descarga desde el manguito de encolado . Esto no provocará un enfriamiento rápido del parisón debido a una temperatura del agua demasiado baja, tensión interna excesiva, fragilización de la tubería y reducción de la resistencia al impacto del perfil. Agregar o reducir rellenos, y agregar rellenos afecta directamente su índice de flexibilidad. Si hay demasiado relleno, el lavado en frío de la tubería no cumplirá con el estándar.

Si el relleno es demasiado pequeño, la tubería tendrá una gran tasa de cambio dimensional. Lo mismo es que para aumentar o disminuir el índice de flexibilidad, es necesario aumentar o disminuir el modificador de impacto o coadyuvante de procesamiento, y el aumento o disminución del coadyuvante de procesamiento afecta directamente al índice de rigidez.

Si hay demasiados coadyuvantes de procesamiento, el índice de rigidez de la tubería disminuirá; si los coadyuvantes de procesamiento son demasiado pequeños, el índice de rigidez del perfil aumentará . En la fórmula, ambos son factores contradictorios y unificados mutuamente restrictivos. No es razonable aumentar el relleno sin principios manteniendo el índice de flexibilidad. Por lo tanto, se debe determinar un punto de unión óptimo en el sistema de formulación para lograr un equilibrio entre rigidez y flexibilidad.

Influencia del proceso de extrusión en la rigidez de las tuberías y el índice de flexibilidad

El ajuste de la temperatura de extrusión es uno de los factores que afectan el grado de plastificación del material. El polímero de bajo peso molecular en el material sobreplastificado se descompone y volatiliza, lo que produce cambios estructurales intermoleculares que aumentarán el índice de rigidez y reducirán el índice de flexibilidad. Una plastificación insuficiente del material y una fusión insuficiente de las moléculas de cada componente del material reducirán el índice de rigidez y, al mismo tiempo, no se podrá mostrar completamente el índice de flexibilidad.

El par del tornillo y la presión de extrusión son directamente proporcionales al índice de rigidez del perfil y aumentan con el aumento del par y la presión.

El índice de flexibilidad es inversamente proporcional a él y disminuye al aumentar el par y la presión. Lo que hay que añadir es que cuando se inicia la extrusión, accidentalmente se descubre que los perfiles individuales no tienen fenómeno de agrietamiento, pero se descubre que hay ligeras burbujas en las nervaduras internas, lo que constituye otro problema nuevo.

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