押出PCパイプの一般的なひび割れの理由とは？

ポリカーボネート（PC）押出成形パイプのひび割れは、その構造的完全性と性能を損ない、さまざまな用途に影響を及ぼします。

押出成形されたPCパイプのひび割れは、応力集中、化学薬品への暴露、不適切な加工によって引き起こされる。熱膨張、紫外線暴露、材料欠陥などの要因も原因となります。適切な取り扱いと環境への配慮により、耐久性を高めることができます。

PCパイプのひび割れの原因を知ることは、その長寿命と機能性を維持するために極めて重要です。より深く掘り下げて、これらの材料の予防策と正しい取り扱い手順について学び、その使用を最適化しましょう。

構造設計は押出PCチューブの割れにどのように影響するか？

構造設計は、押出成形されたPCチューブの割れ耐性を決定する上で重要な役割を果たし、耐久性と性能に影響を与えます。

適切な構造設計により、押出PCチューブの内部応力を最小化し、材料の完全性と環境および機械的応力に対する耐性を高め、ひび割れを低減します。

不合理な構造設計

PCメインフレームは通常、プラスチックシェル、金属フレーム、内部部品で構成されている。構造設計が合理的でない場合、例えば、支持点の不均等な配置、内部部品の位置の不合理な配置などは、不均等な力分布を生じ、シェルの亀裂につながる。設計段階では、構造設計が合理的であることを確認し、力の集中を避けるために、本体の強度解析とシミュレーションが必要である。

熱伸縮による応力

使用過程でPCホストから発生する熱により、温度変化により 熱伸縮¹ 構造設計に無理があり、強度が十分でない場合、シェルの割れにつながる。

設計段階では、材料の熱膨張・収縮係数を考慮し、応力分布を計算し、材料と厚さを合理的に選択する必要がある。

外部への影響

PCパイプは耐衝撃性に優れていますが、外部から大きな衝撃を受けると割れることがあります。例えば、PCパイプに重いものがぶつかったり、落下したりすると、大きな衝撃力が加わり、PCパイプにひび割れが生じます。

金型設計に無理がある

金型の構造設計、ゲートの位置、ランナーの大きさなどはPC製品の成形品質に影響する。金型の設計が合理的でなければ、PC製品の内部に応力が集中し、クラックが発生する。

製造材料の品質は押出PCチューブの割れにどう影響するか？

製造材料の品質は、押出成形されたPCチューブの耐久性と性能、特に割れやすさに大きく影響します。

高品質の素材は、構造的完全性と応力分散を強化することで、押出PCチューブの耐クラック性を向上させ、電子機器や自動車産業における長寿命化と信頼性の向上につながります。

不適格な原材料

PCホストシェルは通常プラスチック材料を使用し、不純物を含むなど、標準以下の品質の原材料の調達は、設計強度の要件を満たしていない場合など、シェルが割れやすくなります。原材料の品質管理を強化し、サプライヤーと良好な関係を築き、原材料の品質検査プロセスを厳格に管理する。

プラスチック材料の老化

プラスチック材料は時間の経過とともに老朽化し、特に高温または高湿度下では強度が低下し、クラック現象が発生しやすくなります。製品の長期性能を確保するために、耐老化性の良いプラスチック材料を選択し、製造過程で適切な老化試験を実施する。

不適格な樹脂の品質

使用するPC樹脂の品質が、不純物の含有、分子量分布の不均一、過剰な残留応力など、不適格な場合、PC材料の性能に影響を与え、PC材料のクラックにつながる。

添加物の不適切な使用

PC材料は通常、添加剤を加える必要がある。添加剤の種類や添加量を適切に選択しないと、PC材料の性能にも影響を及ぼし、PC材料のクラックの原因となる。例えば、潤滑剤を過剰に使用すると、PC材料の強度が低下し、PC材料が割れやすくなる。

劣悪な素材

PCパイプの材質² も割れに影響する重要な要素である。粗悪な原料や標準以下の製造工程では、PCパイプの強度や靭性が不十分となり、割れが発生しやすくなる。さらに、原材料に介在物や不純物があると、使用中にPCパイプにひびが入ることもある。

使用環境は押出PCチューブのひび割れにどう影響するか？

使用環境は、押出成形されたPCチューブの耐久性と性能に重要な役割を果たし、さまざまな条件下での割れ傾向に影響を与えます。

温度変化、紫外線暴露、化学的相互作用は亀裂の原因となるため、保護コーティングと環境管理は押出PCチューブの完全性を維持するために不可欠です。

温度と湿度の変化

PCホストはしばしば次のような問題に直面する。 温度と湿度の変化³ 特に極端な気候環境の場所では、シェルのクラックが発生しやすくなります。PCホストを設計する際には、使用環境の特性を考慮し、シェルの強度と安定性を高めるために材料と製造工程を合理的に選択する必要があります。

PCチューブは使用中の温度変化によって膨張・収縮するが、温度変化が均一でなかったり、急激な変化が大きすぎたりすると、PCチューブの割れにつながる。

例えば、高温環境から低温環境に突然置かれた場合、PCチューブは急冷により内圧が発生し、外側にかかる応力が耐えられる範囲を超え、クラックが発生する。

PC材料は一般的に約120～135℃の高温に耐えることができ、PC材料の熱膨張係数も大きいが、環境温度の変化が大きい用途の場合、PC製品の内部熱応力につながり、PC材料のクラックの原因となる。

過湿の環境

PCメインフレームが高湿度に長時間さらされると、湿気がケーシング内部に侵入して素材を膨張させ、ケーシングに亀裂が入る可能性があります。ケーシングの防水性能と密閉性能を向上させ、PCホスト内部に湿気が侵入するのを防いでください。

機械的ストレス

PC製品を長く使う場合、伸ばしたり、曲げたり、絞ったりと力を入れすぎると、中のPC素材が疲れて割れてしまう。

化学媒体

PC素材は化学的安定性に優れているが、強酸、強アルカリ、一部の有機溶剤など特定の化学物質と反応し、性能低下やクラックの原因となることがある。

長期使用による疲労

PCパイプに亀裂が入るもう一つの理由は、長期疲労によるものだ。膨張と収縮を何度も繰り返すと、PCパイプに小さなひび割れが生じ始めます。時間が経つにつれ、このひび割れは大きくなり、最終的にはパイプにひびが入る。

内部応力は押出PCチューブの亀裂にどのように影響するか？

押出成形されたポリカーボネート（PC）チューブの内部応力は、その構造的完全性と亀裂の発生傾向に大きく影響します。

押出成形によるPCチューブの内部応力は、亀裂リスクを増大させます。冷却と加工を制御することで耐久性を向上させ、応力管理を重視して構造的な弾力性を高めます。

PC素材の部品製造は、クラックの問題が発生しやすい。一般的に、クラックの主な原因は、製造工程で発生する内部応力です。 成形工程⁴ 製品に応力亀裂が生じ、外部条件の影響を受ける。

PCチューブの押出成形では、溶融加工過程における高分子鎖の配向や冷却収縮などの要因により、不均一な内部応力状態が形成され、内部応力が発生する。

溶融加工工程における高分子鎖の内部応力は、不均衡なコンフォメーションを形成する。このアンバランスなコンフォメーションは、冷却・硬化時の環境条件によって直ちにバランスの取れたコンフォメーションに復元することはできない。このアンバランスなコンフォメーションの本質は、可逆的な高弾性変形である。

高弾性変形の凍結は通常、プラスチック製品に蓄積されたポテンシャルエネルギーの形である。適切な条件下では、強制された不安定なコンフォメーションは、フリー、エネルギーのビット、エネルギーのビット、エネルギーのビットの安定したコンフォメーションに変換されます。

適切な条件下では、この強制された不安定なコンフォメーションは自由な安定コンフォメーションに変換され、ポテンシャルエネルギーは運動エネルギーに変換されて解放される。

高分子鎖間の力と絡み合う力がこの運動エネルギーを処理できなくなると、内部応力バランスが崩れ、プラスチック製品は応力割れや反り変形などを起こす。

ほとんどのプラスチック製品にはある程度の内部応力があり、特にプラスチック射出成形品にはより明確な内部応力があります。内部応力はプラスチック製品の反り、変形、ひび割れを引き起こし、保管中や使用中のプラスチック製品の機械的特性、光学的特性、電気的特性、外観品質に影響を与えます。

だから、なぜ内部に応力があるのか、どうすれば応力を取り除くことができるのかを解明する必要がある。プラスチック部品内部の応力が大きすぎないように、そして応力が均等に分散するようにしたい。一箇所に応力が溜まらないようにしたいのです。そうすれば、より強く、熱に強いプラスチック部品を作ることができる。

PC素材を使用し、押し出し成形でランプを作る場合、加工中にスクリューが強いせん断力を加える。そのため、材料に配向や結晶化が生じます。溶融物の冷却速度は部分によって異なるため、溶融物を均一に冷却することは難しい。

また、溶融物の可塑化も均一ではないため、内部応力が発生します。PC素材の製品を作る場合、成形時の製品の内部応力を最小限に抑える必要があります。そのためには、次のような点をコントロールすればよい。

配合を変更するには、適切な分子量と分子量分布を持つ樹脂を選択する。ポリマーの分子量が高ければ高いほど、分子間鎖力や絡み合いの度合いが強くなり、製品の耐ストレスクラック性が向上する。

ポリマーの分子量分布が広ければ広いほど、また低分子量成分の比率が高ければ高いほど、微細な裂け目ができやすくなり、応力が集中して製品が割れやすくなる。

成形条件を制御し、バレル温度を上げるように押出工程を調整すれば、配向応力を減らすことができる。これにより、プラスチックはより均一に溶融し、粘度が低下し、移動度が増加する。

溶融物が鋳型のキャビティに充填されると、分子配向が最小になるため、配向応力も最小になる。ただし、温度は高すぎてもいけない。高すぎると押出成形が難しくなり、冷却も難しくなる。

部品や成形品を一定の温度まで加熱し、しばらく放置すると、応力を取り除くことができる。プラスチック製品内部の応力を取り除くには、熱処理が最適なのです。

成形品を加熱すると、ポリマー分子がねじれた状態からまっすぐになり、不安定な弾性変形と熱による強制凍結のエネルギーが緩和される。

製品の構造を設計する際には、肉厚ムラや成形時の冷却ムラによる応力集中を最小限に抑えるため、なるべく肉厚を一定に設計する。

PCランプを製造する場合、ランプを完成品に組み立てることができるように、成形工程で製品の内部応力を最小化する必要があり、その後、いくつかの完成品ランプに対して経時信頼性試験を実施する。実際の使用において、PC共押出ランプは高温エージング中にクラックが発生することがある。

完成したランプの光プロセスとは？

完成したランプ照明のひび割れは、製品の完全性と外観を損なういくつかの要因に起因する可能性がある。

ランプ・ライトは、不適切な冷却、材料の応力、設計上の欠陥によって割れることがあります。冷却を最適化し、適切な材料を選択し、耐久性を高めるために設計を改良することで、これを防ぐことができます。

上記の内部応力以外にも、使用中にランプ完成品とPC素材が化学反応を起こし、クラックが発生することもある。

PC材料は有機溶剤に対する耐性が低いため、反応を起こしやすく、製品のクラックにつながる可能性がある。PCランプの点灯時や高温試験時のクラック問題については、以下の側面から分析することができる：

化学物質。電源装置が動作しているとき、電源装置の構成部品の一部は化学物質を揮発させ、PCプラスチックチューブを分解させます。

化学物質の発生源は、一般的に電源の水、フラックス、化学コーティングなどである。ランプ割れの本当の原因を知るには、電源の内部と外部を直接比較して、割れがあるかどうかを確認すればよい。もしひび割れがあれば、それは電源に関係していると判断できる。

製品を使用する際、局所的な温度が高すぎると、材料の耐熱温度を超えてしまいます。PC材料の場合、120℃を超える温度で長時間使用すると、材料の性能が低下し、材料がもろくなったり、高温になる箇所で製品が割れたりする。

PCチューブの成形工程では内部応力集中が起こり、点灯後にクラックが発生する問題がある。クラックがこの問題に起因する場合は、ポリマー鎖の材料を変更するか、部品を熱処理することで内部応力を低減することができます。

結論

本稿では、PCパイプがなぜ割れるのかについて述べる。設計が悪い、材料が悪い、環境が悪い、応力が悪いという4つの主な理由がある。設計が悪ければパイプは割れる。パイプが熱くなりすぎたり冷たくなりすぎたりすると、ひびが入る。材料が悪ければパイプは割れる。環境が悪ければパイプは割れる。応力が悪ければパイプは割れる。