شکنندگی پلاستیک همیشه عاملی بوده است که عملکرد عادی برخی از شرکت ها را دچار مشکل می کند. شکنندگی لوله کم و بیش بر سهم بازار و شهرت کاربر این شرکت های لوله کشی چه از نظر ظاهر مقطعی و چه از نظر تایید نصب تاثیر می گذارد. این به طور کامل در خواص فیزیکی و مکانیکی محصول منعکس می شود.
در این مقاله دلایل شکنندگی لوله های پلاستیکی PVC-U از فرمولاسیون، فرآیند اختلاط، فرآیند اکستروژن، قالب و سایر عوامل خارجی مورد بحث و تحلیل قرار می گیرد.
خصوصیات اصلی شکنندگی لوله پی وی سی عبارتند از: ریزش در زمان برش، پارگی سرد.
دلایل زیادی برای خواص فیزیکی و مکانیکی ضعیف محصولات لوله وجود دارد که عمدتاً به شرح زیر است:

فرآیند اکستروژن غیر منطقی

(1) مواد خیلی پلاستیکی یا ناکافی است. این به تنظیم دمای فرآیند و نسبت تغذیه مربوط می شود. اگر درجه حرارت بیش از حد بالا تنظیم شود، مواد بیش از حد پلاستیک می شوند. برخی از اجزای با وزن مولکولی کمتر تجزیه و تبخیر می شوند. اگر دما خیلی پایین باشد، هیچ مولکولی بین اجزا وجود نخواهد داشت. به طور کامل ذوب شده، ساختار مولکولی قوی نیست. با این حال، نسبت تغذیه بیش از حد بزرگ است، که باعث می شود منطقه گرم شده و برش مواد افزایش یابد، و فشار افزایش می یابد، که به راحتی باعث پلاستیک شدن بیش از حد می شود. اگر نسبت تغذیه خیلی کم باشد، سطح گرم شده و برش مواد کاهش می یابد که باعث پلاستیک شدن کمتر می شود. چه بیش از حد پلاستیک باشد و چه زیر پلاستیک، باعث برش و بریدگی لوله می شود.

(2) فشار ناکافی روی سر دستگاه، از یک طرف مربوط به طراحی قالب (این مورد به طور جداگانه در زیر توضیح داده شده است) از طرف دیگر به نسبت تغذیه و تنظیم دما مربوط می شود. وقتی فشار ناکافی باشد، فشردگی مواد ضعیف است که باعث شل شدن بافت می شود. مواد لوله شکننده است. در این زمان، سرعت تغذیه اندازه گیری و سرعت پیچ اکستروژن باید برای کنترل فشار هد بین 25 مگاپاسکال و 35 مگاپاسکال تنظیم شود.

(3) اجزای مولکولی کم در محصول تخلیه نمی شوند. به طور کلی دو راه برای تولید اجزای با وزن مولکولی کم در یک محصول وجود دارد، یکی در حین اختلاط گرم تولید می شود، که می تواند از طریق یک سیستم رطوبت زدایی و خروجی در طول اختلاط داغ تخلیه شود. دومی تا حدی آب باقیمانده و اکسترود شده و گاز کلرید هیدروژن است که هنگام گرم شدن تولید می شود. این به طور کلی تخلیه اجباری از طریق سیستم اگزوز اجباری بخش اگزوز موتور اصلی است. خلاء به طور کلی بین -0.05Mpa و 0.08Mpa است. اگر باز نباشد یا خیلی کم باشد، اجزای کم مولکولی در محصول باقی می مانند و در نتیجه خواص مکانیکی لوله کاهش می یابد.

(4) گشتاور پیچ بسیار کم است، گشتاور پیچ مقدار دستگاه واکنش تحت حالت نیرو است، دمای فرآیند تنظیم شده است و نسبت تغذیه مستقیماً در مقدار گشتاور پیچ منعکس می شود. خیلی کم تا حدی دمای پایین یا نسبت تغذیه کم را منعکس می کند، به طوری که مواد در درجه اکستروژن کاملاً پلاستیکی نمی شوند، که همچنین باعث کاهش خواص مکانیکی لوله می شود. با توجه به تجهیزات و قالب های مختلف اکستروژن، گشتاور پیچ به طور کلی بین 60٪ و 85٪ برای برآورده کردن الزامات است.

(5) سرعت کشش با سرعت اکستروژن مطابقت ندارد. اگر سرعت کشش خیلی سریع باشد، خواص مکانیکی دیواره لوله کاهش می‌یابد و سرعت کشش بسیار کند می‌شود. مقاومت لوله بالا خواهد بود و محصول در حالت کششی بالا قرار می گیرد که بر خواص مکانیکی لوله نیز تأثیر می گذارد.

طراحی قالب غیر منطقی

(1) طراحی بخش قالب غیر منطقی است، به ویژه توزیع دنده های داخلی و درمان زاویه رابط. این باعث تمرکز استرس می شود. نیاز به بهبود طراحی و حذف زوایای درست و حاد در رابط وجود دارد.

(2) فشار قالب ناکافی است. فشار در قالب مستقیماً توسط نسبت تراکم قالب، به ویژه طول بخش مستقیم قالب تعیین می شود. اگر نسبت تراکم قالب خیلی کوچک باشد یا قسمت مستقیم آن خیلی کوتاه باشد، محصول متراکم نخواهد بود و بر خواص فیزیکی تأثیر می گذارد. از یک طرف، تغییر فشار قالب می تواند مقاومت جریان را با تغییر طول بخش تخت قالب تنظیم کند. از طرف دیگر، نسبت تراکم متفاوتی را می توان برای تغییر فشار اکستروژن در مرحله طراحی قالب انتخاب کرد، اما باید توجه داشت که نسبت تراکم هد باید باشد. نسبت تراکم پیچ اکسترودر سازگار است. همچنین امکان تغییر پارامترهای فرآیند اکستروژن و افزایش صفحه سوراخ شده برای تغییر فشار مذاب وجود دارد.

(3) برای کاهش عملکرد ناشی از همگرایی ضعیف دنده های شنت، طول دنده ها و سطح بیرونی، دنده ها و دنده ها در محل تلاقی باید به طور مناسب افزایش یابند، یا نسبت تراکم باید افزایش یابد تا حل شود.

(4) تخلیه قالب ناهموار است و در نتیجه ضخامت دیواره لوله ناسازگار یا فشردگی ناسازگار است. این امر همچنین باعث ایجاد تفاوت در خواص مکانیکی بین دو وجه لوله شد. ما گاهی اوقات در حالی که با مشت سرد می خوردیم موفق به قبولی در آزمون نمی شدیم که این امر را ثابت کرد. در مورد لوله های غیر استاندارد مانند دیواره های نازک، در اینجا چیز بیشتری نمی گوییم.

(5) نرخ سرد شدن قالب اندازه. دمای آب خنک کننده اغلب باعث توجه کافی نمی شود. عملکرد آب خنک کننده خنک کردن و شکل دادن به زنجیره مولکولی بزرگی است که توسط لوله کشیده شده است تا به هدف استفاده برسد. خنک شدن آهسته به زنجیره مولکولی اجازه می دهد تا برای مدت زمان کافی کشیده شود تا شکل دهی آسان شود. خنک شدن سریع، تفاوت دما بین دمای آب و لوله اکسترود شده بسیار زیاد است و محصول در معرض خاموش شدن است که برای بهبود عملکرد دمای پایین محصول مفید نیست.

از توضیح فیزیک پلیمر، زنجیره ماکرومولکولی PVC تحت تأثیر دما و نیروی خارجی فرآیند پیچش و کشش را طی می کند. هنگامی که دما و نیروی خارجی خارج می شوند، زنجیره ماکرومولکولی به موقع در حالت آزاد باز نمی گردد و در حالت شیشه ای قرار می گیرد. چیدمان نامنظم و نامنظم، که منجر به عملکرد ضربه ای در دمای پایین محصولات ماکروسکوپی می شود.

از فناوری پردازش پلاستیک تا توضیح لوله پی وی سی پس از اکستروژن، محصول پس از از بین بردن دما و نیروی خارجی، دارای فرآیند آرامش استرس است. دمای مناسب آب خنک کننده برای این فرآیند مفید است. هنگامی که دمای آب خنک کننده خیلی پایین باشد، تنش موجود در محصول از بین نمی رود و در نتیجه عملکرد محصول کاهش می یابد. بنابراین، خنک کننده لوله یک روش خنک کننده آهسته را اتخاذ می کند و می تواند از تاب خوردگی، خم شدن و انقباض محصول قالب گیری شده جلوگیری کند و از کاهش مقاومت ضربه محصول به دلیل تنش داخلی جلوگیری کند. به طور کلی دمای آب در 20 درجه سانتی گراد کنترل می شود.

به منظور خنک کردن پاریزون به آرامی بدون خاموش کردن، لوله آب متصل به آستین سایزینگ خنک کننده به قسمت پشتی شکل دهی متصل می شود، به طوری که جهت جریان آب در آستین اندازه گیری برخلاف جهت حرکت پاریزون است. و از جلوی آستین سایزینگ تخلیه می شود. این امر باعث خاموش شدن پاریزون نمی شود و به دلیل دمای پایین آب باعث ایجاد استرس داخلی بیش از حد می شود که باعث شکنندگی لوله و کاهش مقاومت ضربه ای پروفیل می شود. افزودن یا کاهش فیلر، در حالی که افزایش فیلر به طور مستقیم بر انعطاف پذیری آن تأثیر می گذارد. اگر پرکننده بیش از حد باشد، لوله باد سرد می شود و مطابق استاندارد نیست.

اگر پرکننده خیلی کوچک باشد، لوله سرعت تغییر ابعاد زیادی خواهد داشت. افزایش یا کاهش شاخص انعطاف پذیری نیز به همین صورت است و باید اصلاح کننده ضربه یا کمک پردازش را کم یا زیاد کرد و افزایش یا کاهش کمک پردازش مستقیماً بر شاخص صلبیت تأثیر می گذارد.

اگر کمک پردازش بیش از حد باشد، شاخص سفتی لوله کاهش می یابد. اگر کمک پردازش خیلی کوچک باشد، شاخص سفتی پروفیل افزایش می یابد. در فرمول بندی، این دو عامل محدودیت متقابل متضاد و یکپارچه هستند، اما نمی توان گفت که شاخص صلبیت افزایش یافته است. حفظ شاخص انعطاف پذیری برای افزایش پرکننده و در عین حال افزایش کمک پردازش بدون هیچ اصولی غیر منطقی است. بنابراین، یک نقطه ترکیب بهینه باید در سیستم فرمولاسیون تعیین شود تا تعادل بین صلبیت و انعطاف پذیری حاصل شود.

تاثیر فرآیند اکستروژن بر صلبیت لوله و شاخص انعطاف پذیری

تنظیم دمای اکستروژن یکی از عوامل موثر بر درجه پلاستیک شدن مواد است. پلیمر کم مولکولی در مواد بیش از حد پلاستیک شده، تجزیه و تبخیر می شود و باعث تغییر ساختار بین مولکولی برای افزایش شاخص سفتی و کاهش شاخص انعطاف پذیری می شود. پلاستیک سازی ناکافی مواد، عدم همجوشی کافی بین مولکول های اجزای موجود در ماده باعث کاهش شاخص سفتی می شود و شاخص انعطاف پذیری به طور کامل نشان داده نمی شود.

گشتاور پیچ و فشار اکستروژن متناسب با سفتی پروفیل است و با افزایش گشتاور و فشار افزایش می یابد.

شاخص انعطاف پذیری با آن نسبت معکوس دارد و با افزایش گشتاور و فشار کاهش می یابد. چیزی که باید اضافه شود این است که وقتی دستگاه به تازگی راه اندازی می شود، مشخص می شود که تک تک پروفایل ها جمع نشده اند، اما مشخص می شود که دنده های داخلی حباب های جزئی دارند که یک مشکل جدید است.