การวิเคราะห์พฤติกรรมการเชื่อมต่อทางความร้อนเชิงกลและกลไกการหลุดลอกของส่วนต่อประสานของตัวยึดปลายยอด (Apex Holder)
ในการศึกษาจลศาสตร์การวัลคาไนซ์ยางรถยนต์ นักวิชาการและวิศวกรมักมุ่งเน้นไปที่แรงยึดเกาะระหว่างโครงข่ายเชื่อมโยงของยางและเส้นใยเหล็ก ในขณะที่ละเลยอิทธิพลของตัวคั่นลูกปัด PP ซึ่งทำหน้าที่เป็นเงื่อนไขขอบเขตชั่วคราวต่อรูปทรงเรขาคณิตของขอบยาง ในความเป็นจริง ในขณะที่เครื่องวัลคาไนซ์ปิดลง บริเวณขอบยางจะอยู่ในสภาวะการเชื่อมโยงทางความร้อนและกลไกโดยทั่วไป ณ จุดนี้ถาดยางนอกจากจะเป็นฉนวนคงที่แล้ว ยังเป็นส่วนประกอบที่ใช้งานได้จริง สามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงรูปร่างที่อุณหภูมิสูงและการบีบอัดด้วยแรงดันสูง การทำความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับพฤติกรรมของส่วนต่อประสานระดับจุลภาคและการตอบสนองทางกลระดับมหภาค เป็นกุญแจสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการผลิตยางรถยนต์
1. ความเป็นผลึกและความต้านทานการคืบที่อุณหภูมิสูง
เนื่องจากโพลีโพรพีลีน (PP) เป็นพอลิเมอร์กึ่งผลึก คุณสมบัติของ PP จึงขึ้นอยู่กับขนาดและการกระจายตัวของสเฟอรูไลต์เป็นอย่างมาก ความเสถียรทางมิติของ PP นั้นขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่างตัวคั่นลูกปัดคุณสมบัติทางเคมีของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง (โดยทั่วไป 140 ℃~170 ℃) ไม่ได้ขึ้นอยู่กับจุดหลอมเหลวเพียงอย่างเดียว แต่ยังขึ้นอยู่กับความเป็นผลึกและรูปร่างของผลึกด้วย
โดยทั่วไปแล้ว ตัวแยกขอบยางเกรดอุตสาหกรรมจะใช้ PP ที่ผ่านการพอลิเมอไรซ์ร่วม หรือเติมสารเร่งการตกผลึกเพื่อเพิ่มอัตราการตกผลึก ความเป็นผลึกสูงหมายถึงความต้านทานต่อการเสียรูปถาวรที่แข็งแกร่งขึ้น ภายใต้แรงกดมหาศาลของเครื่องวัลคาไนซ์ หากความเป็นผลึกของตัวแยกไม่เพียงพอ ส่วนของสายโซ่พอลิเมอร์จะเกิดการเลื่อนที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ ส่งผลให้ตัวแยกบางลงหรือขยายตัวในแนวรัศมี การเสียรูปในระดับจุลภาคนี้สามารถทำให้เกิดปรากฏการณ์การเบี่ยงเบนของแรงดันที่ด้านล่างของขอบยางโดยตรง ซึ่งส่งผลต่อความผันผวนของแรงในแนวรัศมี (RFV) ของยางที่เสร็จสมบูรณ์ ดังนั้น หนึ่งในตัวชี้วัดหลักสำหรับการประเมินคุณภาพของตัวแยกขอบยาง PP คือ อัตราการเสียรูปถาวรจากการบีบอัดที่อุณหภูมิสูง
2. ความสามารถในการเปียกของพื้นผิวและแรงตึงผิววิกฤต
จากมุมมองทางเทอร์โมไดนามิกส์ ความง่ายในการแยกออกจากกันระหว่างยางและตัวคั่นลูกปัดขึ้นอยู่กับแรงยึดเกาะที่บริเวณรอยต่อระหว่างทั้งสอง โดยทั่วไปแล้ว ยางดิบที่ไม่ได้ผ่านการบำบัดจะมีแรงตึงผิวต่ำ (ประมาณ 30 มิลลินิวตัน/เมตร) หากแรงตึงผิวของตัวคั่นลูกปัด PP สูงกว่าค่านี้ ตามสมการของ Young-Dupré ยางหลอมเหลวจะซึมเข้าสู่พื้นผิวของตัวคั่นโดยอัตโนมัติ ทำให้เกิดปรากฏการณ์การยึดเกาะอย่างรุนแรง
เพื่อแก้ปัญหาเคมีที่ส่วนต่อประสานนี้ กระบวนการผลิตตัวแยกเม็ดบีด PP ประสิทธิภาพสูงจึงมุ่งเน้นไปที่การควบคุมพลังงานพื้นผิว โดยการบำบัดด้วยฟลูออรีนหรือเทคโนโลยีการปลูกถ่ายพลาสมา สามารถนำกลุ่มที่มีฟลูออรีนเข้ามาบนพื้นผิวของ PP หรือลดขั้วของพื้นผิว ทำให้แรงตึงผิววิกฤตลดลงต่ำกว่า 22 mN/m สิ่งกีดขวางทางกายภาพที่มีพลังงานพื้นผิวต่ำนี้จะป้องกันโมเลกุลของยางจากการแพร่กระจายทางอุณหพลศาสตร์ ทำให้เกิดผลที่ไม่เกาะติดกันในระดับจุลภาค ซึ่งมีความทนทานและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าการพึ่งพาการแยกทางกายภาพด้วยสารเคลือบปลดปล่อยเพียงอย่างเดียว
3. ปรากฏการณ์ฮิสเทอรีซิสของการนำความร้อนและการไล่ระดับอุณหภูมิ
แม้ว่าวัสดุ PP เองจะเป็นตัวนำความร้อนที่ไม่ดี แต่ในระหว่างกระบวนการวัลคาไนเซชัน ตัวคั่นลูกปัด PP ทำหน้าที่เสมือนสถานีถ่ายทอดความร้อน เนื่องจากตัวคั่นตั้งอยู่ระหว่างแหล่งความร้อน (แม่พิมพ์วัลคาไนเซชัน) และแหล่งความเย็น (ขอบยางที่อุณหภูมิห้อง) จึงต้องมีระดับความแตกต่างของอุณหภูมิอยู่ภายใน
งานวิจัยแสดงให้เห็นว่าค่าความคลาดเคลื่อนของความหนาของแผ่นกั้น (โดยปกติอยู่ในช่วง ± 0.02 มม.) มีผลอย่างมากต่อความสม่ำเสมอของการไหลของความร้อน หากความหนาเฉพาะจุดมากเกินไป การถ่ายเทความร้อนในบริเวณนั้นจะช้าลง ส่งผลให้การเติมกำมะถันในตำแหน่งที่เกี่ยวข้องของยางสามเหลี่ยมขอบยางไม่เพียงพอ (การเติมกำมะถันน้อยเกินไป) หรือในทางตรงกันข้าม อาจทำให้เกิดการเติมกำมะถันมากเกินไป ดังนั้น แผ่นกั้นขอบยางที่ผลิตอย่างแม่นยำ โดยการควบคุมความสม่ำเสมอของความหนาอย่างเข้มงวด จึงเป็นการปรับเส้นโค้งประวัติความร้อนของปฏิกิริยาวัลคาไนเซชัน เพื่อให้แน่ใจว่ามีการกระจายความหนาแน่นของการเชื่อมโยงอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งหน้าตัดของขอบยาง
4. ความเสียหายสะสมจากความเหนื่อยล้าและการทำนายอายุการใช้งาน
ลักษณะความเสียหายของตัวคั่นลูกปัด PP มักปรากฏในรูปแบบของรอยแตกร้าวขนาดเล็กที่ขอบหรือการขยายตัวของรูตรงกลาง ซึ่งเกิดจากความเสียหายสะสมจากความล้าที่เกิดจากแรงทางกลและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิซ้ำๆ ในระดับจุลภาค ส่วนประกอบอสัณฐานของ PP จะค่อยๆ สูญเสียความยืดหยุ่นไปในระหว่างการขยายตัวจากความร้อนและการหดตัวจากการเย็นตัวซ้ำๆ จนในที่สุดนำไปสู่การเกิดรอยแตกร้าว
จากการสร้างแบบจำลอง Arrhenius เพื่อวิเคราะห์อายุการใช้งานของตัวแยกขอบยาง พบว่าจุดสิ้นสุดของอายุการใช้งานมักไม่ใช่การแตกหัก แต่เป็นการเพิ่มขึ้นของความหยาบผิว เมื่อค่าความหยาบผิว Ra เกินเกณฑ์วิกฤต กำมะถันและสารเติมแต่งอื่นๆ ในยางจะแทรกซึมเข้าไปในรูพรุนขนาดเล็ก ทำให้พื้นผิวของตัวแยกเหนียวเหนอะหนะและในที่สุดก็สูญเสียฟังก์ชันการถอดแบบไป
บริษัท Changshu Yongchengsheng Hardware Products Co., Ltd. เชี่ยวชาญในการผลิตและจำหน่ายเครื่องแยกขอบยางและ แผ่นรองขอบยาง PPหากคุณต้องการ โปรดติดต่อเราได้ที่ +86-13506249539 หรืออีเมล: ljd706627@gmail.com
