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打包带拉力测试及位移曲线

作者:沂发PET打包带 时间:2017-10-30 11:54:51   tags: 打包带 PET打包带 

包装用打包带一般以聚乙烯、聚丙烯树脂为主要原料,经挤出单向拉伸制得塑料捆扎带,其弹性回复好、强度高、耐水性好、耐化学性强,即可手工捆扎又可机器捆扎。PET打包带的拉伸强度直接影响了打包带承重的重量。本次我们通过拉力试验机打包带样品进行性能对比验证,从而对打包带合理选用提供一种有效的设计思路和思考。


1、实验方案及过程

1.1 样件选取

由于打包带种类、级别很多,因此本次我们选取多个级别、多种宽度和颜色的样件,对每种打包带一一进行拉力实验,绘制出每种打包带的特征曲线,进行对比分析和总结。表1为实验所选样品。

2.2 实验设计方案

由于打包带的拉升断裂值是考察打包带性能的一大指标,因此本次我们主要从该项试验进行对比分析,具体如下:

将贴好的测试样品装入拉力试验机,确保熔接头一端被上夹具牢牢夹住。剥离速度:100 mm/min。

打包带拉力测试及位移曲线

在测试过程中,记录试样的最大拉力F。数据处理:打包带熔接处的180°剥离强度σ(N/mm)按如下公式进行计算:σ=F/b式中:σ—剥离强度,N/mm;F—为测试过程中,打包带熔接处所能承受的最大受力,N;b—为打包带宽度方向上的最大熔接宽度mm。将所测试的数据分别按照上式进行处理,计算其平均值,作为判定依据。

1.3 实验验证

根据拉力实验方法完成所有样品拉力实验,记录实验数据,如表2。根据实验数据绘制力—位移曲线图,如图2。

1.4 实验结果

(1)随着宽度的增加,打包带的整体拉伸断裂性能也会随着增加;特别是宽度D达到18mm时,其拉伸断裂值有比较明显的攀升。

(2)各类打包带因等级不同其力学性能也有差异,但可以通过宽度值不同进行选择从而达到性能相当的目的。

(3)从2、3曲线对比分析来看,同宽度打包带,环保轻质型性能稍差。

(4)从3、4曲线和7、8曲线分析来看,打包带的颜色对其性能无影响。

(5)打包带拉伸断裂性能呈现线性关系,拉伸值达到一定值时会发生断裂,因此在实际使用过程中我们必须要注意打包带的使用情况。

(6)打包带在实际使用过程中还涉及一个就是打包带熔接处的剥离强度问题,此点也是我们在使用过程中出现的破裂问题之一。该测试方法和上述实验基本一致,即将贴好的测试样品装入拉力试验机,确保熔接头一端被上夹具牢牢夹住进行拉力测试,(如图3)打包带熔接处的180°剥离强度σ(N/mm),其计算公式如下:

σ=F/b2.5 测试过程现象分析在测试过程中我们发现打包带断裂的现象主要是呈条状断裂,效果如图4。

对此,我们进行了分析后发现:打包带出现开叉断裂原因在于料带中存在薄弱环节或应力集中过大导致拉伸断裂开,主要原因在于:

(1)原料中含有杂质,因此料带在高倍率拉伸作用时必然在此处产生开裂;

(2)原料不纯含有其他塑料,因为回收的制品中含有杂质;

(3)料粒中含水分过大,导致在造粒中形成气泡,从而出现开叉断裂;

(4)压花昆压裂料带造成其局部应力集中。

2、试验结果分析

(1)打包带的拉伸测试断裂过程基本呈线性过程,断裂后曲线急剧下降。

(2)随着宽度的增加,打包带的整体拉伸断裂性能也会随着增加。

(3)各类打包带因等级不同其力学性能也有差异,但可以通过宽度值不同进行选择从而达到性能相当的目的。

(4)打包带虽然物料简单,但是若来料质量出现问题也会给生产、售后造成诸多损失,另外打包带的性能质量还和以下因素有关,如下这些还需要我们去进一步研究:

a.高分子材料发生蠕变高分子材料发生蠕变是引起偏斜的主要原因。

b.填料用量不当加入适量的填料,不仅有利于降低生产成本,而且可以提高打包带刚性,改善抗蠕变性能。一般情况下,增加填料用量,打包带的偏斜度下降,但过量加入填料将影响正常生产,破坏打包带的物理性能和机械性能。

c.拉伸比控制不当。拉伸比是打包带生产过程中最关键的工艺参数,增大拉伸比,可使偏斜度大幅度下降。但是,拉伸比是不可能无限增大的,由于受到原材料性能的影响,拉伸比过大将给成型带来困难。

d.拉伸温度控制不当聚丙烯打包带的拉伸是在热烘箱或热水箱中进行的,实际生产中拉伸温度不能过低。否则,会使拉伸困难,影响拉伸比和拉伸速度的提高,使分子链的取向度下降,不能有效地降低偏斜度。一般拉伸温度取175℃左右为宜,若原料中填料含量较高,可稍微提高拉伸温度。

e.后处理(热处理)工艺控制不当后处理工艺是减少高分子材料形变的重要手段,有利于保持打包带的尺寸稳定性和平直性,减少偏斜度。通常后处理温度取120℃,后处理的牵引速度比拉伸速度小10%为宜。

f.其他因素保证口模尺寸和型坯尺寸均匀,可以避免厚度不均。在压花工序中,压花辊间隙应均匀。收卷工序中,松紧度应适中。如果收卷太松,带卷散乱;如果收卷太紧,应力过大,会使带子发生蠕变,加大偏斜度。

 打包带拉力测试及位移曲线

3、结语

为了平衡打包带选用的成本与设计强度之间的关系,结合本次拉力测试的经验和测试结果数据,在后续打包带选取时,需在产品设计阶段根据计算产品重量与打包带拉伸断裂值的关系,选取合适的打包带,不能盲目选取,否则势必造成一定的成本浪费或打包带强度不够,从而造成打包带断裂,产品损坏。

本次测试的数据结果能够在一定程度上作为设计选取打包带的依据,但由于影响打包带性能除了宽度、级别因素,还有很多如填料、温度等其他的复杂因素,因此设计员必须根据自己供应商提供的打包带样件进行相关测试,建立数据


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