HDPE排水管成型工藝條件對其應力開裂的影響
HDPE排水管具有重量輕、耐腐蝕、內壁光滑、使用壽命長等諸多優(yōu)良性能,其強度高,用于承載各種介質受壓的管道,但其環(huán)境應力大開裂性能較差,部分HDP排水管在長期負荷和一定時間后會出現(xiàn)應力破壞。為解決這個問題,應在管道成型時注意以下三個方面的影響。
1、冷卻速度的影響
溫度是HDPE結晶過程中最敏感的因素,不同的結晶程度對管材的力學性能影響較大。當管材外表面用水快速冷卻時,可迅速越過最佳結晶溫度,形成一層結晶度較低的聚集結構區(qū)。外表面層和中間層具有能夠獲得最有利的晶核數(shù)和生長速率的晶體層。該區(qū)域具有良好的晶體生長和穩(wěn)定的聚集結構。如果此時控制一定的水溫和相應的牽引速度,就可以增加層的厚度。由于HDPE的熱傳導慢,最佳結晶溫度長時間停留在中間層和內層,結晶可以在足夠的條件下進行,結果是少數(shù)聚集結構區(qū)域較大粒子。內外結構的不均勻性對管材的力學性能影響較大。低結晶區(qū)使管材堅韌,高結晶區(qū)具有剛性。隨著結晶度的增加,脆性增加。我們認為使用高密度均聚物擠出成型管材更應注意成型工藝。
2、熔融溫度的影響
成型時熔融溫度和在此溫度下停留的時間會影響殘留晶核的數(shù)量、有無晶核以及晶核的大小,對成型時的結晶速度有很大影響。如果熔化溫度低,熔化時間短,殘核不破壞,成型時晶核結晶速度快,晶體尺寸均勻,可以形成比較穩(wěn)定的聚集結構;如果熔化溫度高,熔化時間長,原來的結構會被破壞得更多,剩余的晶核會更少,成核時間會更長,結晶速度會變慢,晶體尺寸會變大大,結構不穩(wěn)定。這會影響管道的強度。為保證管材的力學性能,成型時必須控制成型溫度,盡可能避免熔體破裂。
3、牽引速度的影響
在HDPE排水管成型過程中,熔體擠出模具的速度應與牽引管的速度相協(xié)調。如果拉伸速度大于擠出速度,一些大分子將沿拉伸方向取向。在牽引的作用下,彈性會在恢復彈性之前冷卻定型。特別是在設置模具時,調整拉絲速度來加工薄膜。壁管,這種管子在軸向上更容易出現(xiàn)裂紋。