[Autocollants scientifiques] Analyse des causes de la fragilité des tuyaux en plastique PVC-U (Partie 2)

La fragilité des plastiques a toujours été un facteur qui nuit au fonctionnement normal de certaines entreprises. La fragilité des canalisations a plus ou moins affecté la part de marché et la réputation des utilisateurs de ces entreprises de canalisations en termes d'apparence en coupe transversale et d'approbation d'installation. La fragilité des tuyaux se reflète essentiellement dans les propriétés physiques et mécaniques du produit.

Cet article discute et analyse les raisons de la fragilité des tuyaux en plastique PVC-U dues à la formule, au processus de mélange, au processus d'extrusion, au moule et à d'autres facteurs externes.

Les principales caractéristiques des tuyaux en PVC qui deviennent cassants sont : fissuration et rupture lors du poinçonnage à froid lors du découpage.

De nombreuses raisons expliquent les mauvaises propriétés physiques et mécaniques des produits de tuyauterie, principalement les suivantes :

Processus d'extrusion déraisonnable

(1) Plastification excessive ou insuffisante des matériaux . Ceci est lié au réglage de la température du processus et au rapport d'alimentation. Si la température est trop élevée, le matériau sera trop plastifié et certains des composants de poids moléculaire inférieur se décomposeront et se volatiliseront ; si la température est trop basse, il n’y aura aucune molécule dans les composants. Complètement fusionnée, la structure moléculaire n’est pas solide. Un rapport d'alimentation trop élevé augmentera la surface chauffée et le cisaillement du matériau, ainsi que la pression, ce qui entraînera facilement une surplastification ; un rapport d'alimentation trop faible entraînera une diminution de la zone chauffée et du cisaillement du matériau, ce qui entraînera une sous-plastification. Une plastification excessive ou insuffisante entraînera des coupures et des écailles des tuyaux.

(2) Pression de tête insuffisante , d'une part, est lié à la conception du moule (ceci est décrit séparément ci-dessous), d'autre part, il est lié au rapport d'alimentation et au réglage de la température. Lorsque la pression est insuffisante, la densité du matériau sera mauvaise, ce qui entraînera une organisation lâche. Lorsque le matériau du tube est fragile, la vitesse d'alimentation du doseur et la vitesse de la vis d'extrusion doivent être ajustées pour contrôler la pression de tête entre 25 Mpa et 35 Mpa.

(3) Les composants de faible poids moléculaire du produit ne sont pas déchargés . Il existe généralement deux manières de produire des composants de faible poids moléculaire dans des produits. L'un est produit lors du mélange à chaud, qui peut être évacué par les systèmes de déshumidification et d'échappement pendant le mélange à chaud. La seconde fait partie de l’eau restante et du chlorure d’hydrogène gazeux générés lorsque l’extrusion est chauffée et pressurisée. L'échappement est généralement forcé via le système d'échappement forcé de la section d'échappement du moteur principal. Le degré de vide est généralement compris entre -0,05Mpa et 0,08Mpa. S'il n'est pas ouvert ou s'il est trop bas, des composants de faible poids moléculaire resteront dans le produit, entraînant une diminution des propriétés mécaniques du tuyau. .

(4) Le couple de vis est trop faible . Le couple de vis est la valeur de la machine à réaction sous contrainte. La valeur de réglage de la température du processus et le rapport d'alimentation sont directement reflétés dans la valeur du couple de vis. Un couple de vis trop faible reflète dans une certaine mesure une basse température ou un faible rapport d'alimentation, de sorte que le matériau ne peut pas être entièrement plastifié au degré d'extrusion, et cela réduira également les propriétés mécaniques du tuyau. Selon les différents équipements et filières d'extrusion, le couple de vis est généralement contrôlé entre 60 % et 85 % pour répondre aux exigences.

(5) La vitesse de traction ne correspond pas à la vitesse d'extrusion . Une vitesse de transport trop rapide entraînera un amincissement des propriétés mécaniques du tuyau, et une vitesse de transport trop lente entraînera une résistance élevée du tuyau, et le produit sera dans un état d'étirement élevé, ce qui affectera également les propriétés mécaniques du tuyau.

Conception de moule déraisonnable

(1) La conception de la section de la matrice est déraisonnable, notamment la répartition des nervures internes et le traitement de l'angle de l'interface . Cela entraînera une concentration de stress. Nécessité d'améliorer la conception et d'éliminer les angles droits et aigus à l'interface.

(2) Pression de matrice insuffisante . La pression au niveau de la filière est directement déterminée par le taux de compression de la filière, notamment la longueur de la section droite de la filière. Si le taux de compression de la filière est trop faible ou si la section droite est trop courte, le produit ne sera pas dense et les propriétés physiques seront affectées. La modification de la pression de la tête de filière peut ajuster la résistance à l'écoulement en modifiant la longueur de la section droite de la filière d'une part ; d'autre part, différents taux de compression peuvent être sélectionnés pour modifier la pression d'extrusion lors de la phase de conception de la filière, mais il faut noter que le taux de compression de la filière est compatible avec le taux de compression de la vis de l'extrudeuse ; la pression de fusion peut également être modifiée en modifiant la formule, en ajustant les paramètres du processus d'extrusion et en ajoutant une plaque poreuse.

(3) Pour la dégradation des performances causée par mauvaise confluence des nervures de dérivation , la longueur des nervures et la surface extérieure, la longueur des nervures et la confluence des nervures doivent être augmentées de manière appropriée, ou le taux de compression doit être augmenté.

(4) La filière n'est pas déchargée uniformément, ce qui entraîne une épaisseur de paroi de tuyau incohérente ou une densité incohérente. Cela entraînait également une différence dans les propriétés mécaniques entre les deux côtés du tuyau. Dans nos expériences, nous avons parfois considéré un côté comme qualifié et l'autre a échoué, ce qui vient de prouver ce point. Quant aux tuyaux à paroi fine et autres tuyaux non standards, je n’en dirai pas plus ici.

(5) La vitesse de refroidissement du moule de façonnage. La température de l’eau de refroidissement n’attire souvent pas suffisamment l’attention. Le rôle de l’eau de refroidissement est de refroidir et de façonner les chaînes macromoléculaires étirées à temps pour atteindre l’objectif d’utilisation. Un refroidissement lent peut laisser suffisamment de temps à la chaîne moléculaire pour s'étirer, ce qui favorise la mise en forme. En cas de refroidissement rapide, la différence entre la température de l'eau et la température du tube extrudé est trop grande et le refroidissement rapide du produit n'est pas propice à l'amélioration des performances du produit à basse température.

D'après l'explication de la physique des polymères, la chaîne macromoléculaire du PVC subit un processus de curling et d'étirement sous l'action de la température et d'une force externe. Lorsque la température et la force externe disparaissent, la chaîne macromoléculaire ne revient pas à l'état libre à temps et est à l'état vitreux. L'agencement désordonné entraîne de faibles performances d'impact à basse température des produits macroscopiques.

Du point de vue de la technologie de transformation du plastique, il est expliqué qu'après l'extrusion du tuyau en PVC, le produit subit un processus de relaxation des contraintes une fois la température et la force externe éliminées. Une température appropriée de l’eau de refroidissement est propice à ce processus. Si la température de l'eau de refroidissement est trop basse, les contraintes exercées sur le produit n'ont pas eu le temps de s'éliminer, ce qui entraîne une baisse des performances du produit. Par conséquent, le refroidissement des tuyaux adopte une méthode de refroidissement lente, qui peut empêcher le gauchissement, la flexion et le retrait du produit moulé, et peut empêcher la réduction de la résistance aux chocs du produit en raison de la contrainte interne. Généralement, la température de l'eau est contrôlée à 20°C.

Afin de refroidir doucement la paraison sans trempe, le tuyau d'eau connecté au manchon de calibrage de refroidissement est connecté à l'arrière du manchon de calibrage, et l'eau circulant dans le manchon de calibrage est opposée au sens de mouvement de la paraison et est évacuée du manchon de calibrage. . Cela ne provoquera pas un refroidissement rapide de la paraison dû à une température de l'eau trop basse, à des contraintes internes excessives, à une fragilisation du tuyau et à une réduction de la résistance aux chocs du profilé. L'ajout ou la réduction de charges, et l'ajout de charges affectent directement son indice de flexibilité. S'il y a trop de filler, le rinçage à froid du tuyau ne sera pas conforme à la norme.

Si la charge est trop petite, le tuyau aura un taux de changement dimensionnel important. Il en va de même pour augmenter ou diminuer l'indice de flexibilité, il est nécessaire d'augmenter ou de diminuer le modificateur d'impact ou l'auxiliaire technologique, et l'augmentation ou la diminution de l'auxiliaire technologique affecte directement l'indice de rigidité.

S'il y a trop d'adjuvants de fabrication, l'indice de rigidité du tuyau diminuera ; si les auxiliaires de fabrication sont trop peu nombreux, l'indice de rigidité du profilé augmentera . Dans la formule, les deux sont des facteurs contradictoires et unifiés, mutuellement restrictifs. Il n'est pas raisonnable d'augmenter la charge sans principe tout en conservant l'indice de flexibilité. Par conséquent, un point de liaison optimal doit être déterminé dans le système de formulation pour atteindre un équilibre entre rigidité et flexibilité.

L'influence du processus d'extrusion sur la rigidité des tuyaux et l'indice de flexibilité

Le réglage de la température d'extrusion est l'un des facteurs qui affectent le degré de plastification du matériau. Le polymère de faible poids moléculaire présent dans le matériau surplastifié est décomposé et volatilisé, ce qui entraîne des changements structurels intermoléculaires qui augmenteront l'indice de rigidité et réduiront l'indice de flexibilité. Une plastification insuffisante du matériau et une fusion insuffisante des molécules de chaque composant dans le matériau réduiront l'indice de rigidité, et en même temps l'indice de flexibilité ne pourra pas être entièrement affiché.

Le couple de vis et la pression d'extrusion sont directement proportionnels à l'indice de rigidité du profilé et augmentent avec l'augmentation du couple et de la pression.

L'indice de flexibilité lui est inversement proportionnel et diminue avec l'augmentation du couple et de la pression. Ce qu'il faut ajouter, c'est que lorsque l'extrusion vient de démarrer, on constate accidentellement que les profils individuels ne présentent aucun phénomène de fissuration, mais on constate qu'il y a de légères bulles dans les nervures intérieures, ce qui constitue un autre nouveau problème.

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