[สติ๊กเกอร์วิทยาศาสตร์] วิเคราะห์สาเหตุความเปราะของท่อพลาสติก PVC-U (ตอนที่ 1)

ความเปราะบางของพลาสติกเป็นปัจจัยที่รบกวนการดำเนินงานปกติของบางบริษัทมาโดยตลอด ความเปราะบางของท่อส่งผลต่อส่วนแบ่งการตลาดและชื่อเสียงของผู้ใช้ของบริษัทท่อเหล่านี้ไม่มากก็น้อยในแง่ของรูปลักษณ์หน้าตัดและการอนุมัติการติดตั้ง ความเปราะบางของท่อนั้นโดยพื้นฐานแล้วจะสะท้อนให้เห็นอย่างเต็มที่ในคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของผลิตภัณฑ์

บทความนี้จะกล่าวถึงและวิเคราะห์สาเหตุของความเปราะของท่อพลาสติก PVC-U จากสูตร กระบวนการผสม กระบวนการอัดรีด แม่พิมพ์ และปัจจัยภายนอกอื่นๆ

ลักษณะสำคัญของท่อพีวีซีที่เปราะคือ: การแตกร้าวและการแตกร้าวระหว่างการเจาะเย็นระหว่างการตัดเฉือน

มีสาเหตุหลายประการที่ทำให้คุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของผลิตภัณฑ์ท่อไม่ดี สาเหตุหลักๆ ดังต่อไปนี้:

สูตรและกระบวนการผสมที่ไม่สมเหตุสมผล

(1) ฟิลเลอร์มากเกินไป เมื่อพิจารณาจากราคาที่ต่ำในปัจจุบันในตลาดและราคาวัตถุดิบที่สูงขึ้น ผู้ผลิตท่อต่างมุ่งหวังที่จะลดต้นทุน ผู้ผลิตท่อทั่วไปลดต้นทุนโดยไม่ลดคุณภาพโดยการปรับสูตรผสมให้เหมาะสม ผู้ผลิตบางรายได้ลดคุณภาพของผลิตภัณฑ์ลงพร้อมกับลดต้นทุน เนื่องจากองค์ประกอบของสูตร วิธีที่ตรงและมีประสิทธิภาพที่สุดคือการเพิ่มสารตัวเติม สารตัวเติมที่ใช้กันทั่วไปในท่อพลาสติก PVC-U คือแคลเซียมคาร์บอเนต

ในระบบการผสมสูตรก่อนหน้านี้ ส่วนใหญ่เต็มไปด้วยแคลเซียมจำนวนมาก ซึ่งมีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มความแข็งแกร่งและลดต้นทุน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากรูปร่างของอนุภาคไม่สม่ำเสมอและขนาดอนุภาคที่ค่อนข้างหยาบ แคลเซียมหนักจึงเข้ากันไม่ได้กับตัวเรซิน PVC ดังนั้นจึงมีการเติมเข้าไปสูงมาก ต่ำ และเมื่อจำนวนสำเนาเพิ่มขึ้น สีและลักษณะของไปป์จะได้รับผลกระทบ

ขณะนี้มีการพัฒนาเทคโนโลยี การใช้แคลเซียมคาร์บอเนตน้ำหนักเบาพิเศษที่มีขนาดเล็กเป็นพิเศษ หรือแม้แต่แคลเซียมคาร์บอเนตระดับนาโน ซึ่งไม่เพียงแต่มีบทบาทในการเพิ่มความแข็งแกร่งและการเติมเท่านั้น แต่ยังมีบทบาทในการปรับเปลี่ยนด้วย แต่ปริมาณการบรรจุไม่สิ้นสุด ควรควบคุมสัดส่วน ขณะนี้ผู้ผลิตบางรายเติมแคลเซียมคาร์บอเนตเป็น 20-50 ส่วนโดยมวลเพื่อลดต้นทุน ซึ่งจะช่วยลดคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของโปรไฟล์ได้อย่างมาก และทำให้ท่อเปราะ

(2) ชนิดและปริมาณของตัวปรับผลกระทบที่เพิ่ม ตัวปรับแรงกระแทกเป็นพอลิเมอร์โมเลกุลสูงที่สามารถเพิ่มพลังงานรวมของการแตกของ PVC ภายใต้ความเครียด

ปัจจุบัน ตัวปรับแรงกระแทกหลักๆ สำหรับ PVC แข็ง ได้แก่ CPE, ACR, MBS, ABS, EVA เป็นต้น โครงสร้างโมเลกุลของตัวปรับค่า CPE, EVA, ACR ไม่มีพันธะคู่ และทนทานต่อสภาพอากาศได้ดีและเหมาะสม เนื่องจากเป็นวัสดุก่อสร้างกลางแจ้ง จึงผสมกับ PVC เพื่อปรับปรุงความต้านทานแรงกระแทก ความสามารถในการแปรรูป และทนต่อสภาพอากาศของ PVC แข็งได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ในระบบผสม PVC/CPE ความทนแรงกระแทกจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณ CPE ที่เพิ่มขึ้น โดยแสดงเส้นโค้งรูปตัว S เมื่อปริมาณการเติมน้อยกว่า 8 ส่วนโดยมวล ความต้านทานแรงกระแทกของระบบจะเพิ่มขึ้นน้อยมาก เมื่อปริมาณการเติมคือ 8-15 ส่วนโดยมวล อัตราการเพิ่มจะใหญ่ที่สุด หลังจากนั้นอัตราการเพิ่มขึ้นมีแนวโน้มทรงตัว

เมื่อปริมาณ CPE น้อยกว่า 8 ส่วนโดยมวล ไม่เพียงพอที่จะสร้างโครงสร้างเครือข่าย เมื่อปริมาณ CPE อยู่ที่ 8-15 ส่วนโดยมวล จะมีการกระจายตัวอย่างต่อเนื่องและสม่ำเสมอในระบบการผสมเพื่อสร้างโครงสร้างเครือข่ายแบบแยกเฟสที่ทำให้การผสมเกิดแรงกระแทกของระบบเพิ่มขึ้นมากที่สุด เมื่อปริมาณของ CPE เกินกว่า 15 ส่วนโดยมวล จะไม่สามารถเกิดการกระจายตัวอย่างต่อเนื่องและสม่ำเสมอได้ แต่ส่วนหนึ่งของ CPE จะก่อตัวเป็นเจล ดังนั้นจึงไม่มีอนุภาค CPE ที่เหมาะสมสำหรับการกระจายตัวที่อินเทอร์เฟซแบบสองเฟส เพื่อดูดซับพลังงานกระแทก ดังนั้นการเติบโตของแรงกระแทกจึงมีแนวโน้มที่จะช้า

ในระบบผสม PVC/ACR นั้น ACR สามารถปรับปรุงความต้านทานแรงกระแทกของระบบผสมได้อย่างมาก ในเวลาเดียวกัน อนุภาค "คorจ-shell" สามารถกระจายตัวสม่ำเสมอในเมทริกซ์ PVC PVC เป็นเฟสต่อเนื่อง และ ACR คือเฟสกระจาย กระจายตัวในเฟสต่อเนื่องของ PVC โดยจะทำปฏิกิริยากับ PVC และทำหน้าที่เป็นตัวช่วยในการแปรรูปเพื่อส่งเสริมการทำให้เป็นพลาสติกและการทำให้เป็นพลาสติกของ PVC การเกิดเจล เวลาการทำให้เป็นพลาสติกสั้น และประสิทธิภาพการประมวลผลที่ดี อุณหภูมิการขึ้นรูปและเวลาในการขึ้นรูปพลาสติกมีผลเพียงเล็กน้อยต่อแรงกระแทกที่มีรอยบาก และโมดูลัสยืดหยุ่นการดัดที่ลดลงก็มีน้อยเช่นกัน

ปริมาณโดยทั่วไปคือ 5-7 ส่วนโดยมวล ผลิตภัณฑ์พีวีซีแข็งที่ดัดแปลงโดย ACR มีความต้านทานแรงกระแทกที่อุณหภูมิห้องที่ดีเยี่ยมหรือความต้านทานแรงกระแทกที่อุณหภูมิต่ำ อย่างไรก็ตาม ได้รับการพิสูจน์จากการทดลองว่าความต้านทานแรงกระแทกของ ACR นั้นสูงกว่า CPE ประมาณ 30% ดังนั้นควรใช้ระบบผสม PVC/ACR ในการกำหนดสูตรให้มากที่สุด และ เมื่อดัดแปลงด้วย CPE และมีปริมาณน้อยกว่า 8 ส่วนโดยมวล ท่อมักจะเปราะ

(3) โคลงมากเกินไปหรือน้อยเกินไป บทบาทของสารทำให้คงตัวคือการยับยั้งการย่อยสลายหรือทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนคลอไรด์ที่ปล่อยออกมา และป้องกันการเปลี่ยนสีระหว่างกระบวนการผลิตโพลีไวนิลคลอไรด์

ปริมาณของสารทำให้คงตัวแตกต่างกันไปตามประเภท แต่โดยทั่วไปปริมาณที่มากเกินไปจะทำให้เวลาการทำให้เป็นพลาสติกของวัสดุล่าช้า เพื่อไม่ให้วัสดุถูกทำให้เป็นพลาสติกเมื่อถูกส่งออกไปยังแม่พิมพ์ และโมเลกุลในระบบสูตรจะไม่ หลอมละลายอย่างสมบูรณ์ ทำให้โครงสร้างระหว่างโมเลกุลอ่อนแอลง

เมื่อขนาดยาน้อยเกินไป จะทำให้เกิดการย่อยสลายหรือการสลายตัวของน้ำหนักโมเลกุลที่ค่อนข้างต่ำในระบบสูตร (อาจกล่าวได้ว่ามีการพลาสติกมากเกินไป) ซึ่งจะทำลายความเสถียรของโครงสร้างระหว่างโมเลกุลของส่วนประกอบแต่ละส่วน ดังนั้นปริมาณของสารกันโคลงก็จะส่งผลต่อความต้านทานแรงกระแทกของท่อด้วย มากหรือน้อยเกินไปจะทำให้ความแข็งแรงของท่อลดลงและทำให้ท่อเปราะ

(4) ปริมาณสารหล่อลื่นภายนอกมากเกินไป สารหล่อลื่นภายนอกมีความเข้ากันได้ต่ำกับเรซิน ซึ่งสามารถส่งเสริมการเลื่อนระหว่างอนุภาคเรซิน ซึ่งช่วยลดความร้อนจากการเสียดสีและทำให้กระบวนการหลอมละลายล่าช้า ผลกระทบของสารหล่อลื่นนี้อยู่ในขั้นเริ่มต้นของกระบวนการแปรรูป (นั่นคือ ผลกระทบจากความร้อนภายนอกและความร้อนจากการเสียดสีที่เกิดขึ้นภายใน) ก่อนที่เรซินจะละลายอย่างสมบูรณ์และเรซินในการหลอมจะสูญเสียคุณลักษณะการระบุตัวไป) จะยิ่งใหญ่ที่สุด

สารหล่อลื่นภายนอกแบ่งออกเป็นประเภทก่อนการหล่อลื่นและหลังการหล่อลื่น - วัสดุที่มีการหล่อลื่นมากเกินไปจะแสดงรูปลักษณ์ที่ไม่ดีภายใต้สภาวะต่างๆ หากปริมาณน้ำมันหล่อลื่นไม่ถูกต้อง อาจทำให้เกิดรอยการไหล ปริมาณผลผลิตต่ำ ความขุ่น การกระแทกไม่ดี และพื้นผิวขรุขระ ,การยึดเกาะ,การแข็งตัวของพลาสติกไม่ดี เป็นต้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อ ปริมาณมากเกินไปจะทำให้เกิดความกะทัดรัดและการขึ้นรูปพลาสติกที่ไม่ดี ส่งผลให้ประสิทธิภาพการกระแทกต่ำและความเปราะบางของท่อ .

(5) ลำดับการป้อนของการผสมแบบร้อน การตั้งค่าอุณหภูมิ และเวลาในการบ่มยังมีปัจจัยชี้ขาดต่อประสิทธิภาพของโปรไฟล์ด้วย สูตร PVC-U มีส่วนประกอบมากมาย ลำดับการเติมที่เลือกควรเอื้อต่อผลของสารเติมแต่งแต่ละชนิด และเพิ่มความเร็วของการกระจายตัว ขณะเดียวกันก็หลีกเลี่ยงผลเสริมฤทธิ์กันที่ไม่พึงประสงค์ ลำดับการเติมสารเติมแต่งควรช่วยเพิ่มสารเสริม ผล. ผลเสริมของสารจะเอาชนะผลกระทบของการกำจัดและการกำจัดร่วมกัน เพื่อให้สารเติมแต่งที่ควรกระจายในพีวีซีเรซินสามารถเข้าสู่ด้านในของพีวีซีเรซินได้เต็มที่

ลำดับการป้อนสูตรของระบบเสถียรทั่วไปมีดังนี้:

เมื่อไหร่ ทำงานที่ความเร็วต่ำ ใส่พีวีซีเรซินลงในหม้อผสมร้อน

ข เติมสารทำให้คงตัวและสบู่ภายใต้การทำงานความเร็วสูงที่ 60°C;

c เพิ่มสารหล่อลื่นภายใน เม็ดสี สารปรับแรงกระแทก และสารช่วยในกระบวนการผลิตที่อุณหภูมิประมาณ 80°C ภายใต้การทำงานที่ความเร็วสูง

ง เพิ่มสารหล่อลื่นภายนอก เช่น แว็กซ์ ที่อุณหภูมิประมาณ 100°C และความเร็วสูง

e เติมสารตัวเติมภายใต้การทำงานความเร็วสูงที่ 110°C;

ฉ ปล่อยวัสดุลงในถังผสมเย็นเพื่อทำความเย็นที่ความเร็วต่ำ 110°C-120°C

ก ผสมเย็นจนกระทั่งอุณหภูมิของวัสดุลดลงเหลือประมาณ 40°C แล้วจึงระบายออก ลำดับการป้อนข้างต้นมีความสมเหตุสมผลมากกว่า แต่ในการผลิตจริงจะแตกต่างกันไปตามอุปกรณ์ของตนเองและเงื่อนไขต่างๆ ผู้ผลิตส่วนใหญ่เติมสารเติมแต่งอื่นๆ ร่วมกับเรซิน นอกจากนี้ยังมีแคลเซียมคาร์บอเนตชนิดเบาที่เติมร่วมกับส่วนผสมหลักเป็นต้น

สิ่งนี้กำหนดให้บุคลากรด้านเทคนิคขององค์กรต้องพัฒนาเทคโนโลยีการประมวลผลและลำดับการป้อนที่เหมาะสมตามคุณลักษณะขององค์กร

โดยทั่วไปอุณหภูมิการผสมแบบร้อนจะอยู่ที่ประมาณ 120°C เมื่ออุณหภูมิต่ำเกินไป วัสดุจะไม่เกิดเจลและผสมกันสม่ำเสมอ เหนืออุณหภูมินี้ วัสดุบางชนิดอาจสลายตัวและระเหย และผงผสมแห้งจะเปลี่ยนเป็นสีเหลือง โดยทั่วไปเวลาในการผสมคือ 7-10 นาทีก่อนที่วัสดุจะสามารถเกิดการบดอัด ทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน และเกิดเจลบางส่วนได้ ส่วนผสมเย็นโดยทั่วไปจะมีอุณหภูมิต่ำกว่า 40°C และต้องใช้เวลาในการทำความเย็นให้สั้น หากอุณหภูมิสูงกว่า 40°C และความเร็วในการทำความเย็นช้า ส่วนผสมแห้งที่เตรียมไว้จะมีความหนาแน่นน้อยกว่าส่วนผสมทั่วไป

โดยทั่วไปเวลาสุกของส่วนผสมแบบแห้งคือ 24 ชั่วโมง หากวัสดุมีอายุนานกว่านี้จะดูดซับน้ำหรือจับตัวเป็นก้อนได้ง่าย หากน้อยกว่านี้โครงสร้างของโมเลกุลระหว่างวัสดุจะไม่เสถียร ส่งผลให้รูปร่างและความหนาของผนังท่อมีความผันผวนอย่างมากในระหว่างการอัดขึ้นรูป - หากข้อต่อด้านบนไม่แข็งแรงขึ้น คุณภาพของผลิตภัณฑ์ท่อจะได้รับผลกระทบ และในบางกรณี ท่อจะเปราะ

บทความนี้มาจากอินเทอร์เน็ตเพื่อการเรียนรู้และการสื่อสารเท่านั้น ไม่มีจุดประสงค์เชิงพาณิชย์

แสดงผลิตภัณฑ์