怡美分享HDPE管材成型條件及開裂原因
HDPE塑料管材擁有多種的優(yōu)良性能,如質(zhì)輕、抗腐、內(nèi)壁光滑、使用壽命長等等,又以其較高的強度應(yīng)用在承壓輸送各種介質(zhì)的管道上,但其環(huán)境應(yīng)力開裂性能較差,有一些HDPE管道在長期負荷作用下和一定時間后會出現(xiàn)應(yīng)力破損情況
一、冷.卻速度的影響:溫度是HDPE結(jié)晶過程中很敏|感的因素,不同的結(jié)晶程度對管材的力學性能有較大的影響。HDPE塑料管材在水冷真空定徑箱中成型,管壁斷面有不同的熱歷史,不同的熱歷史對HDPE有不同的結(jié)晶行為閱,形成了不同結(jié)晶度的匯集結(jié)構(gòu)。管材外表層受水急驟冷|卻能夠很快的越過適合的結(jié)晶溫度,形成一層結(jié)晶度較低的匯集結(jié)構(gòu)區(qū)。外表層和中間層有一個能夠獲得晶核數(shù)量及生長速率有利的結(jié)晶層,這個區(qū)域晶體生長好,集中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。如果這時控制好一定的水溫和相應(yīng)的牽引速度,就可增加該層的厚度。因HDPE熱傳導慢,適合結(jié)晶溫度在中間層和內(nèi)層停留的時間較長,結(jié)晶能夠在充分的條件下進行,所的到的是數(shù)量較少、顆粒較大的匯集結(jié)構(gòu)區(qū)域。這種內(nèi)外結(jié)構(gòu)的不均勻性對管材的力學性能影響較大,低結(jié)晶區(qū)使管材具有韌性,高結(jié)晶區(qū)具有剛性,隨著結(jié)晶度的增加,脆性增大。當壓扁到2/3時內(nèi)表面出現(xiàn)裂紋;繼續(xù)壓扁,裂紋向外表面擴展。我們認為使用密度高的均聚物擠出成型管材更應(yīng)該注意成型工藝。
二、熔融溫度的影響: 成型中熔融溫度與在該溫度下停留的時間會影響殘存晶核的數(shù)量,晶核的存在與否及晶核的大小,對成型時的結(jié)晶速度有很大的影響.如果熔融溫度低,熔融時間短,殘核沒有受到破壞,成型時晶核結(jié)晶速度快,晶體的尺寸大小均勻,能形成較穩(wěn)定的匯集結(jié)構(gòu);如果熔融溫度高,熔融時間長,原有結(jié)構(gòu)破壞得就越多,殘余的晶核就越少,成核的時間就長,結(jié)晶速度就慢,結(jié)晶尺寸也大,結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,從而影響了管材的強度。熔體溫度都較高,應(yīng)力開裂時間都很短。我們曾用預熱時間長、預熱溫度較高的機頭內(nèi)熔體成型管材做短期靜水壓強度試驗,其時間只有4.3h。熔融溫度對HDPE成型時的熔體破裂也有較大影響。成型時熔體受到剪切應(yīng)力,當剪切應(yīng)力達到或超過某一臨界值時,熔體就會出現(xiàn)破裂。熔體溫度不同,對應(yīng)的剪切速率也大不相同。為保證管材的力學性能,成型時要控制好成型溫度,盡量避免熔體破裂。
三、牽引速度的影響: 在管材成型過程中,熔體擠出口模的速度應(yīng)與牽引管材的速度相協(xié)調(diào)。如果牽引速度大于擠出速度,部分大分子順著牽引方向取向,在牽引力的作用下,彈性還沒有回復就被冷|卻定型,特別是在口模已定的情況下,靠調(diào)整牽引速度來加工薄壁管,這樣的管材更易在軸線方向上產(chǎn)生裂紋。
以上就是導致塑料管材在長期負荷下,一定時間的使用中會出現(xiàn)的應(yīng)力破損的原因,在管材的生產(chǎn)成型中避免三種因素,就可以解決管材應(yīng)力開裂的現(xiàn)象,任何一種產(chǎn)品在生產(chǎn)中需要按照標準嚴格的流程進行生產(chǎn),把控每個細微之處,才能生產(chǎn)出一款合格優(yōu)良的型材。
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