Εισαγωγή
Οι νάιλον δεσμοί παράγονται με χύτευση με έγχυση χρησιμοποιώντας PA66 (Nylon 66) εγκεκριμένο από το UL. Λόγω της καλής αντίστασης στα οξέα, της αντίστασης στη διάβρωση, της απομόνωσης και των μηχανικών ιδιοτήτων και της σταθερότητας γήρανσης, οι νάιλον δεσμοί χρησιμοποιούνται ευρέως σε ηλεκτρονικές και ηλεκτρικές συσκευές, καλώδια και σύρματα, λαμπτήρες και φανάρια, μηχανήματα και εξοπλισμό, ναυπηγική, κατασκευές και άλλες βιομηχανίες.
Η αντοχή σε θραύση είναι ένας από τους σημαντικότερους δείκτες απόδοσης των νάιλον δεσμών, είτε η θραύση συμβαίνει στο ακραίο μέρος, στο κέντρο ή στα αντίστροφα δόντια, η αντοχή σε θραύση πρέπει να είναι υψηλότερη από την ονομαστική τιμή της αντοχής σε εφελκυσμό. Όταν η αντοχή σε θραύση είναι μικρότερη από την ονομαστική τιμή, μία από τις λύσεις είναι η αντικατάσταση της τρέχουσας γραβάτας με άλλο προϊόν με υψηλότερη αντοχή σε τάση. Ωστόσο, θα πρέπει να ληφθούν υπόψη οι πιθανοί λόγοι αστοχίας της νάιλον γραβάτας, π.χ. η υψηλή θερμοκρασία και ο μεγάλος χρόνος αποθήκευσης έχουν ως αποτέλεσμα τη γήρανση και την ευθραυστότητα. Αλλά και η απώλεια υγρασίας θα επηρεάσει σημαντικά τις μηχανικές ιδιότητες. Μια βασική αιτία μπορεί πάντα να είναι η αντικατάσταση του αρχικού υλικού με πρώτες ύλες χαμηλού κόστους ή η χρήση ανακυκλωμένων υλικών. Τέλος, οι συνθήκες επεξεργασίας έχουν σημαντική επίδραση στην τελική ποιότητα των δεσμών.
Προετοιμασία δείγματος και συνθήκες μέτρησης
Σε αυτό το σημείωμα εφαρμογής, οι αιτίες θραύσης αναλύθηκαν με τη μέθοδο DSC- οι λεπτομέρειες έχουν ως εξής: Υπάρχουν 3 δείγματα νάιλον δεσμών, τα οποία είναι το δείγμα #1 OK, το δείγμα #2 stock και το δείγμα #3 NOK (σπασμένο στη μέση), όπως φαίνεται στο σχήμα 1. Οι συνθήκες μέτρησης περιγράφονται λεπτομερώς στον πίνακα 1.
Πίνακας 1: Παράμετροι για τις μετρήσεις DSC
| Δείγμα | Δείγμα #1 OK | Δείγμα #2 Απόθεμα | Δείγμα #3 NOK |
|---|---|---|---|
| Μάζα δείγματος [mg] | 9.48 | 9.03 | 9.04 |
| Χωνευτήρι | Concavus® Χωνευτήρια αλουμινίου, διάτρητο καπάκι | ||
| Πρόγραμμα θερμοκρασίας | -50°C ... 300°C | ||
| Ρυθμός θέρμανσης/ψύξης | 20 K/min | ||
| Ατμόσφαιρα | Άζωτο (20 ml/min) | ||
Αποτελέσματα μέτρησης
Για τη σύγκριση των διαφορών των τριών δειγμάτων, οι καμπύλες θέρμανσης και οι καμπύλες ψύξης παρουσιάζονται στα σχήματα 2 και 3, αντίστοιχα. Το δείγμα #1, το δείγμα #2 και το δείγμα #3 παρουσιάζονται με κόκκινο, πράσινο και μπλε χρώμα.
Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της1ης θέρμανσης, η θερμοκρασία τήξης (κορυφή 261,9°C) του δείγματος #1 βρίσκεται στην περιοχή της θεωρητικής θερμοκρασίας τήξης του PA66 (225°C έως 265°C). Τα εύρη θερμοκρασιών τήξης των δειγμάτων #2 και #3 είναι αρκετά παρόμοια, αν και τα σχήματα των κορυφών είναι διαφορετικά. Η μορφή της πρώτης καμπύλης θέρμανσης επηρεάζεται από το θερμομηχανικό ιστορικό (όπως οι συνθήκες επεξεργασίας αλλά και η προετοιμασία του δείγματος) και, ως εκ τούτου, αυτό δεν θα συζητηθεί περαιτέρω.
Για την άμεση σύγκριση του υλικού, είναι προτιμότερο να συγκρίνουμε τις καμπύλες2ης θέρμανσης, καθώς η θερμική ιστορία όλων των δειγμάτων είναι πλέον ακριβώς η ίδια. Οι κορυφές τήξης των δειγμάτων #2 και #3 είναι αρκετά παρόμοιες, πράγμα που σημαίνει ότι οι συνθέσεις του δείγματος #2 και του δείγματος #3 είναι πιθανότατα ίδιες. Το δείγμα #1 παρουσιάζει εντελώς διαφορετική συμπεριφορά τήξης. Επομένως, υποτίθεται ότι το δείγμα #1 πρέπει να είναι κατασκευασμένο από διαφορετικό υλικό.
Οι καμπύλες ψύξης δείχνουν ότι η θερμοκρασία κρυστάλλωσης του δείγματος #1 (κορυφή 225,9°C) είναι υψηλότερη από εκείνη των άλλων 2 δειγμάτων, ενώ οι θερμοκρασίες κρυστάλλωσης των δειγμάτων #2 και #3 είναι παρόμοιες.
Συνδυάζοντας τα αποτελέσματα της2ης θέρμανσης και ψύξης, μπορεί να υποτεθεί ότι το δείγμα #1 είναι πιθανότατα PA66. Το υλικό των δειγμάτων #2 και #3 είναι αρκετά παρόμοιο και μπορεί να είναι άλλος τύπος πολυαμιδίου.
Για τον προσδιορισμό του υλικού των δειγμάτων #2 και #3 χρησιμοποιήθηκε η λειτουργία Identify του λογισμικού Proteus®. Η ομοιότητα μεταξύ της 2ης καμπύλης θέρμανσης του δείγματος #2 και του PA610 φτάνει το 98,92% (η πράσινη καμπύλη στο σχήμα 4 είναι η2η καμπύλη θέρμανσης του δείγματος #2 και η κόκκινη καμπύλη είναι η πρότυπη καμπύλη του PA610 στη βάση δεδομένων), γεγονός που υποδεικνύει ότι το υλικό των δειγμάτων #2 και #3 είναι πιθανότατα PA610.
Το Σχήμα 5 δείχνει το αποτέλεσμα της ταυτοποίησης της2ης καμπύλης θέρμανσης του δείγματος #1- η ομοιότητα μεταξύ του δείγματος #1 και του PA66 στη βάση δεδομένων KIMW* είναι σχεδόν 90%, γεγονός που επιβεβαιώνει την προηγούμενη υπόθεση.
*Βάση δεδομένων KIMW για μετρήσεις DSC σε πολυμερή, σε συνεργασία με το Kunststoffinstitut Lüdenscheid, Γερμανία
Περίληψη
Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της ταυτοποίησης, το δείγμα #1 OK είναι κατασκευασμένο από PA66, αλλά το δείγμα #2 stock και το δείγμα #3 NOK είναι κατασκευασμένα από PA610. Οι μηχανικές ιδιότητες του PA66 και του PA610 είναι διαφορετικές και η συμπεριφορά τήξης και κρυστάλλωσης δεν είναι η ίδια, ακόμη και αν έχουν υποστεί επεξεργασία με την ίδια μέθοδο- ένα από αυτά μπορεί να υπερθερμανθεί ή να υποβαθμιστεί, γεγονός που μπορεί να επηρεάσει την απόδοση των προϊόντων - για παράδειγμα, μπορεί να σπάσει εύκολα.