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HDPE結構壁管材開裂分析及工藝技術改進

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HDPE結構壁管材開裂分析及工藝技術改進

發布日期:2018-01-15 作者: 點擊:

HDPE中空壁塑鋼纏繞管男人和女人在床的app為您介紹HDPE結構壁管材開裂分析及工藝技術改進

HDPE結構壁管材主要有HDPE中空壁纏繞管、HDPE中空塑鋼壁纏繞管、HDPE雙壁波紋管等,這類管材環剛度高,抗壓能力強,連接簡便,可以按需求生產不同口徑管道(Ф300-Ф3000)系列,廣泛應用于市政工程排水、排污等。但這類管材由于自身結構和加工成型特點,以及生產廠家大量使用再生料、填充母料、線性低密度聚合物等,導致存放和施工時管材易于變形開裂,特別是夏季陽光曝曬下更易導致管材開裂。這極大影響了用戶使用這類管道的信心。本文將就HDPE結構壁管材開裂原因進行分析,并提出生產工藝技術改進措施。 

1.0  HDPE結構壁管材生產工藝流程

1.1 工藝流程

男人和女人在床的appHDPE增強中空壁纏繞管的生產工藝采用獨特的熱纏繞焊接成型工藝。首先通過異型口模擠出連續的HDPE異型基材(纏繞成型所需的方管),經定徑和初步冷卻后以一定的卷入角度纏繞于成型臺上,對基材進行預熱,與此同時,位于成型臺附近的熔接擠出機擠出連續的熔融PE條狀帶,它直接搭接在相鄰兩圈異型基材之間并在壓平輥的作用下與其充分融合,連續纏繞熔接冷卻后即可得到纏繞管。

成型工藝類似的HDPE結構壁管還有中空塑鋼壁纏繞管,它的異型基材為過塑鋼帶。

1.1.2 生產工藝注意要點

男人和女人在床的app(1)多數廠家異型管使用原料基本上是再生料。但熔接用原料性能要優于異型管用原料,加工溫度也要適當。

(2)混合料干燥溫度與干燥時間,擠出主機加熱溫度設置要保證再生料充分塑化,生產的異型管要設置檢測標準,除基本的壁厚尺寸外,沖擊性能與拉伸性能也要檢測。

男人和女人在床的app(3)異型管擠出模頭溫度設置也要保證再生料充分塑化,模芯、口模、定徑套要配套,保證生產的異型管達到設計要求,異型管冷卻后表面也要有一定高的溫度,該溫度要適合熔膠焊接。

(4)熔膠焊接要密實,不能有氣孔和裂縫,熔膠焊接強度要檢測。

(5)冷卻定型后的異型管焊接面最好刻上連續的凹痕。一方面可以減少異型管表面張力,同時也可以增強熔膠焊接強度。

男人和女人在床的app(6)纏繞工藝技術控制是整個生產流程中關鍵的因素,其中熔膠焊接溫度的控制非常關鍵,一旦控制不好很容易影響管材的軸向強度。 

1.2 原料

1.2.1 新料

男人和女人在床的appHDPE結構壁管材使用的主要原料為PE63、PE80、PE100級樹脂。一些廠家還會摻入一些線性低密度聚乙烯。

男人和女人在床的app1.2.2  再生料

男人和女人在床的appHDPE中空壁塑鋼纏繞管再生料的成分比較復雜,主要為進口垃圾料分揀、廢舊PE回收料、PET廢料等,經過水洗、洗滌劑清洗、氫氧化鈉溶液除油污后再經擠出機擠出造粒。

隨著國家限制再生塑料垃圾進口,再生料的來源減少,價格逐漸看漲。

1.2.3  線性低密度聚乙烯、助劑及填充母料

線性低密度聚乙烯加工流動性好,熔體粘度高強度低,抗撕裂能力強,價格也具競爭力,但會降低管材環剛度。添加少量有助于塑化。

男人和女人在床的app個別廠家為了提高管材環剛度,還會添加一些滑石粉、碳酸鈣等。也有添加少量PE蠟作為分散劑使用,提升塑化均一性。

填充母料主要用于降低生產成本,但填充母料中的蠟類小分子分散劑對產品力學性能是負面的。

2.0  HDPE結構壁管材開裂原因分析

男人和女人在床的app2.1 常見HDPE結構壁管材開裂

2.2 焊接

HDPE增強中空壁纏繞管是由異型基材通過熱熔膠焊接纏繞成型,焊接成型時,若熱熔膠與異型基材溫差過大,不利于異型基材間熔接,焊接不牢。

大口徑纏繞管的熔接焊縫很長,熱熔膠焊接成型時存在氣孔和縫隙,導致生產線上接質量難以實時檢測發現。

異型基材成型過程中,蠟狀小分子向表面遷移并附著在表面,導致熱熔膠焊接粘接力減小,焊接強度降低。

2.3 內應力

男人和女人在床的app內應力從熱力學方面講是成型過程中形成的不平衡結構,在成型之后不能恢復到與環境條件相適應的平衡結構,從而產生一種趨向平衡的作用。

由于樹脂本身結構及塑化成型的特點,塑料在定型及冷卻的階段,固化轉變時間與應力釋放的時間很難完全統一,不可避免的產生相應的應力。雖然新技術、新發明不斷應用到各類塑料成型方法中,但無法從根本上解決內應力的問題。內應力是無法消除的,管材的內應力在一定條件下,如:管材使用(存儲、施工等)條件超過管材承受范圍,均可能出現應力釋放,影響管材的外觀及力學性能,嚴重的會導致管材結構出現變形、裂紋、開裂等破壞。

2.4 環境溫度變化

根據高分子的運動和溫度的關系:

男人和女人在床的app從上式可以看出,如果高聚物的體系溫度T較低,運動單元的松弛時間就較長,因而在短的時間內觀察不到松弛現象。但是如果溫度T升高,縮短運動單元的松弛時間,在較短的時間里觀察到松弛現象。對于高分子物質,體系的溫度越高,松弛過程進行越快,這正是溫度變化對管材內應力影響的原因。

晝夜溫差變化的影響,導致管材內應力的釋放,出現開裂現象,這可能是導致管材出現開裂的直接原因,即便是全新料生產的結構壁管材也會出現開裂現象。所以,管材存放應避免陽光曝曬。

2.5 物料影響

HDPE結構壁管材使用再生料較為普遍,但再生料結構復雜,由多種不同聚合物組成,導致熔融料中新舊料分散不均,塑化不良,使得異型基材抗沖性和拉伸強度降低。通過掃描電鏡照片可以很容易發現膠料塑化狀況。另外,再生料油污清洗不干凈也會影響物料塑化和焊接強度。

HDPE結構壁管材生產過程中,一些廠家為了保證塑化良好,通常會加入少量線性低密度聚乙烯,這雖然可以改善物料流動性和促進塑化,但同時降低結構壁管材環剛度與拉伸強度。

男人和女人在床的app還有一些廠家會在物料中加入少量PE蠟,用來改善物料流動性和分散性,但這部分蠟狀小分子會遷移到異型基材表面,導致焊接粘接強度下降。

總之,HDPE結構壁管材結構特征,加之外界晝夜溫差環境變化應力釋放,導致HDPE結構壁管材開裂,還有儲存和運輸途中強烈的外力撞擊使得應力瞬時釋放也會導致管材破裂。 

3.0  HDPE結構壁管材工藝技術改進

常用的做法有:在異型方管主機生產線模頭與螺筒之間加裝帶過濾網的多孔板,液壓控制并可以定期清理;改進異型方管焊接面劃痕的成型方法;焊接水冷工藝改為焊接風冷工藝;增加異型基材沖擊強度和拉伸強度的檢測,保證異型基材質量。這些措施毫無疑問對HDPE結構壁管材質量穩定是極有助益的。

3.1 異型基材溫度加熱裝置

男人和女人在床的appHDPE增強中空壁纏繞管是由異型基材通過熱熔膠焊接纏繞成型,焊接成型時,若熱熔膠與異型基材溫差過大,不利于異型基材間熔接,焊接不牢。解決溫差過大的方法就是在生產線上增加異型基材溫度加熱裝置,見圖4。該裝置溫度可調,加裝有熱風循環裝置,主要部件有:

(1)熱設備內壁材質為304鏡面不銹鋼,外壁材質為冷軋板烤漆。

(2)加熱體長度為1米,直徑為210MM、180MM、100MM等規格,具體依據異型基材尺寸設定。

(3)加熱體為半開閉式,加熱體兩端各有一個方管導向輪。

(4)加熱元件為圓柱形發熱管,溫度調節控制器一個。

男人和女人在床的app(5)可調節升縮支架一套。

異型基材加熱控制裝置溫度設置具體依據焊接工藝要求進行。溫度過低,達不到縮小溫差的要求,溫度過高會導致異型基材變形。 

3.2 選用適宜的HDPE加工改性劑

男人和女人在床的app為了改進提升的質量,促進物料分散和塑化,特別是環剛度和焊縫拉伸強度等,一些廠家會在混和料中添加PE蠟、線性低密度聚乙烯、滑石粉等助劑,但效果差強人意。一般要求HDPE結構壁管加工助劑不應含有小分子蠟狀物、線性小分子聚合物等物料,這些雖可以改善物料分散和塑化,但會導致物理力學性能下降。

男人和女人在床的app據了解,生產HDPE結構壁管質量較好的廠家,物料都比較簡單,只需要新料、再生料和少量的派福瑞(POLYCOM)HDPE加工助劑即可,且HDPE結構壁管材環剛度和焊縫強度提升明顯。

男人和女人在床的app注:表中數據試驗產品為HDPE結中空壁排水管

據分析,派福瑞(POLYCOM)HDPE加工助劑以特殊的聚烯烴彈性體為載體,可以改善韌性;同時由于其含有活性粒子,可以填充塑料加工中產生的微孔,從而改善綜合強度;其中含有的特殊偶聯劑,可以大幅度提高無機物與塑料之間的相容性,分散性大大提高。

HDPE加工助劑沒有蠟類小分子物質,不會降低產品物理力學性能。 

男人和女人在床的app總之,HDPE結構壁管材開裂原因復雜,但是,只要對生產工藝進行合理改進,并選用適宜的HDPE加工助劑,HDPE中空壁塑鋼纏繞管質量事故還是可以避免的。

HDPE中空壁塑鋼纏繞管

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