HDPE管材成型条件及开裂原因

2018年11月03日

 

    HDPE塑料管材拥有多种的优良性能,如质轻、抗腐、内壁光滑、使用寿命长等等,又以其较高的强度应用在承压输送各种介质的管道上,但其环境应力开裂性能较差,有一些HDPE管道在长期负荷作用下和一定时间后会出现应力破损情况


    一、冷.却速度的影响:温度是HDPE结晶过程中很敏|感的因素,不同的结晶程度对管材的力学性能有较大的影响。HDPE塑料管材在水冷真空定径箱中成型,管壁断面有不同的热历史,不同的热历史对HDPE有不同的结晶行为阅,形成了不同结晶度的汇集结构。管材外表层受水急骤冷|却能够很快的越过适合的结晶温度,形成一层结晶度较低的汇集结构区。外表层和中间层有一个能够获得晶核数量及生长速率有利的结晶层,这个区域晶体生长好,集中结构稳定。如果这时控制好一定的水温和相应的牵引速度,就可增加该层的厚度。因HDPE热传导慢,适合结晶温度在中间层和内层停留的时间较长,结晶能够在充分的条件下进行,所的到的是数量较少、颗粒较大的汇集结构区域。这种内外结构的不均匀性对管材的力学性能影响较大,低结晶区使管材具有韧性,高结晶区具有刚性,随着结晶度的增加,脆性增大。当压扁到2/3时内表面出现裂纹;继续压扁,裂纹向外表面扩展。我们认为使用密度高的均聚物挤出成型管材更应该注意成型工艺。

    二、熔融温度的影响: 成型中熔融温度与在该温度下停留的时间会影响残存晶核的数量,晶核的存在与否及晶核的大小,对成型时的结晶速度有很大的影响.如果熔融温度低,熔融时间短,残核没有受到破坏,成型时晶核结晶速度快,晶体的尺寸大小均匀,能形成较稳定的汇集结构;如果熔融温度高,熔融时间长,原有结构破坏得就越多,残余的晶核就越少,成核的时间就长,结晶速度就慢,结晶尺寸也大,结构不稳定,从而影响了管材的强度。熔体温度都较高,应力开裂时间都很短。我们曾用预热时间长、预热温度较高的机头内熔体成型管材做短期静水压强度试验,其时间只有4.3h。熔融温度对HDPE成型时的熔体破裂也有较大影响。成型时熔体受到剪切应力,当剪切应力达到或超过某一临界值时,熔体就会出现破裂。熔体温度不同,对应的剪切速率也大不相同。为保证管材的力学性能,成型时要控制好成型温度,尽量避免熔体破裂。

    三、牵引速度的影响: 在管材成型过程中,熔体挤出口模的速度应与牵引管材的速度相协调。如果牵引速度大于挤出速度,部分大分子顺着牵引方向取向,在牵引力的作用下,弹性还没有回复就被冷|却定型,特别是在口模已定的情况下,靠调整牵引速度来加工薄壁管,这样的管材更易在轴线方向上产生裂纹。 


    以上就是导致塑料管材在长期负荷下,一定时间的使用中会出现的应力破损的原因,在管材的生产成型中避免三种因素,就可以解决管材应力开裂的现象,任何一种产品在生产中需要按照标准严格的流程进行生产,把控每个细微之处,才能生产出一款合格优良的型材。

 

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来源:东莞市怡美塑胶制品有限公司
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江萍
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