Viimastel aastatel õõnesklaashelmedon muutunud populaarseks täiteaineks sellistes tööstusharudes nagu akupatarei segud, vasega kaetud laminaadid, süvamere ujuvusmaterjalid, autokrundid ja kosmosetööstuses kasutatavad rakendused. Nende peamised eelised on kerge konstruktsioon, soojusisolatsioon, vähenenud kokkutõmbumine, rõhukindlus ja madalad dielektrilised omadused.
Paljud uurimis- ja arendusmeeskonnad ja tootjad seisavad aga silmitsi sama probleemiga: teised ettevõtted kasutavad neid materjale toote jõudluse parandamiseks ja kulude vähendamiseks, kuid nende endi tulemused jäävad alla või neil on isegi soovimatud kõrvalmõjud.
Esimene küsimus on sageli:Kas klaashelmed ise on halva kvaliteediga?
Paljudel juhtudel peitub tegelik probleem mujal. Vale tootevalik, sobimatud töötlemistingimused, vale koostisega ühilduvus ja materjalist arusaamise puudumine võivad kõik põhjustada pettumust valmistavaid tulemusi. Sama materjal võib sõltuvalt sellest, kuidas see on valitud ja kasutatud, toimida väga erinevalt.
Neli kõige levinumat probleemi
● Vähene või puudub paranemine:Minimaalne tiheduse vähenemine või soojusisolatsiooni paranemine.
● Vähendatud toote jõudlus:Väiksem tugevus, halvem kulumiskindlus või nõrgem nakkuvus.
● Ebastabiilne tootmine:Helmeste purunemine segamise, hõljumise, settimise, sõela ummistumise või aglomeratsiooni ajal.
● Madal valmistoote saagikus:Mullid, valgendamine, rõhuga seotud purunemine või liigne veeimavus.
Viga 1: rakenduse nõuete asemel hinna järgi valimine
Paljud ostjad keskenduvad õõnsate klaashelmeste ostmisel peamiselt hinnale, jättes tähelepanuta muud olulised parameetrid, nagu tegelik tihedus, purustamistugevus, osakeste suurus, pH, puistetihedus ja soojusjuhtivus.
Tõeline tihedus
Õõnesklaashelmeste peamine eesmärk on vähendada materjali tihedust ja kaalu. Seetõttu on valiku põhiprintsiibiks valida madalaima tihedusega klass, mis talub töötlemistingimusi ilma liigse purunemiseta. See võib vähendada nõutavat koormust, minimeerides samal ajal kahjulikku mõju valmismaterjali omadustele.
Madalama tihedusega klassid maksavad üldiselt rohkem, kuna need nõuavad pikemat töötlemisaega, suuremat paisumist tootmise ajal ja suuremat maagaasi tarbimist. Samuti on neil tavaliselt madalam purustamistugevus.
Paljud tootjad kasutavad oma hinnete tuvastamiseks tähtede ja numbrite kombinatsiooni. Näiteks võivad H15, HL15 ja HN15 näidata tihedust 0,15 g/cm³, samas kui tähistuses nagu 38P5500 võib number 38 tähistada tihedust umbes 0,38 g/cm³. Kontrollige alati tootja hindamissüsteemi. Koostise laadimine arvutatakse tavaliselt tegeliku tiheduse abil.
Purustusjõud ja ellujäämismäär
Isegi kui kahel klassil on sarnased tiheduse ja muljumistugevuse näitajad, võivad nende purunemismäärad tootjate lõikes erineda. Suurem purunemismäär vähendab tõhusat kergekaalulist kasu, mis võib nõuda suuremat koormust ja suurendada üldkulusid.
Enne ostmist küsige tarnijalt asjakohaseid purustamistugevuse andmeid ja pärast töötlemist puutumatuna säilinud helmeste protsenti.
Erinevate tööstusharude purustamise tugevusnõuded
Tegelik tihedus jääb üldiselt vahemikku ligikaudu 0,10 kuni 0,60 g/cm³. Suurema tihedusega klassid pakuvad tavaliselt suuremat purustamistugevust, kuigi tegelik jõudlus sõltub toote klassist.
● Kummitööstus:Sageli peetakse silmas klassisid, mille muljumistugevus on üle 5500 psi, tavaliselt tihedusega 0,38, 0,42, 0,50 g/cm³ või rohkem.
● Kattetööstus:Madalama tihedusega klassid tagavad üldiselt parema soojusisolatsiooni. 0,15 g/cm³ tihedusega klassi soojusjuhtivus võib olla umbes 0,04 W/(m·K), samas kui juhtivus suureneb üldiselt, kui tihedus tõuseb 0,60 g/cm³ suunas. Segamiskiirustel alla 500 p/min võivad sobida sordid purustamistugevusega kuni umbes 1000 psi ja tihedusega 0,10–0,25 g/cm³. Pööretel üle 1000 p/min võivad sobivamad olla suurema tihedusega klassid, umbes 0,38 g/cm³, purustamistugevusega üle 4000 psi.
● Elastomeerid:Ühe kruviga ekstrusiooniks võivad sobida sordid, mille tihedus on umbes 0,38 g/cm³ ja muljumistugevus vähemalt 4000 psi. Suure viskoossusega materjalide puhul, nagu teatud ABC-ühendid ja kahe kruviga ekstruuderiga töödeldud nailon, võib vaja minna umbes 0,46 g/cm³ ja purustamistugevusega umbes 16 000 psi.
● Ujumismaterjalid:Hüdrostaatiline rõhk suureneb ligikaudu 1 MPa iga 100 meetri sügavuse kohta. Töösügavustele 500–2000 meetrit, mis vastab ligikaudu 5–20 MPa-le, võivad olenevalt nõutavast ohutusvarust ja kasutustingimustest sobida keskmise tihedusega 0,38–0,46 g/cm³.
Need arvud on üldised valikuviited. Kontrollige alati tegelikke kvaliteedispetsifikatsioone ja testige jõudlust oma töötlemistingimustes.
Viga 2: vale töötlemine – liigne lõikamine ja segamine
Õõnesklaashelmed on õhukese seinaga õõnsa struktuuriga. Erinevalt tahketest täiteainetest, nagu kaltsiumkarbonaat ja talk, ei talu need piiramatut nihket, kiiret segamist ega pikaajalist jahvatamist.
Levinud töötlemisvead on järgmised:
● Kiire dispergeerimine või jahvatamine koos teiste pulbritega, põhjustades löögikahjustusi ja helmeste kokkuvarisemist.
● Helmeste lisamine vales etapis, jättes neile liigse nihkejõu.
● Liiga suurte segamiskiiruste või liiga kaua segamise kasutamine kahjustab õõnesstruktuuri.
Kui helmed purunevad, muutuvad need pigem klaasikildudeks kui terveteks õõnsateks osakesteks. Materjal võib kaotada suure osa oma kergekaalulisusest ja isolatsiooniomadustest, samas kui killud võivad vähendada valmistoote sitkust ja tugevust.
Enne klassi valimist arutage oma tootmisseadistust tarnijaga. Olulised üksikasjad hõlmavad seda, kas kasutate sisemist mikserit, sõtkujat, ühe- või kahe kruviga ekstruuderit või survevormimismasinat, samuti vormimisrõhku, segamiskiirust, töötlemisaega ja toote värvinõudeid.
Viga 3: vale sõnastuse kasutamine
Mõned tootjad eeldavad, et lihtsalt osa tavalise täiteaine asendamine õõnsate klaashelmestega annab soovitud tulemuse. Tegelikult võivad nende õlineelduvus, eripind, erikaal ja pH oluliselt erineda traditsiooniliste täiteainete omadest.
Levinud formuleerimisprobleemid on järgmised:
● Halb viskoossuse sobivus:Helmed ujuvad, settivad või aglomereeruvad, kuna vaigusüsteem ei suuda säilitada ühtlast dispersiooni.
● Ebapiisav dispergeeriva aine valik:Helme pinna ja koostise halb ühilduvus võib kaasa aidata aukude ja mullide tekkele.
● Vale laadimine:Liigne lisamine võib mehaanilisi omadusi järsult vähendada, samas kui ebapiisav lisamine võib anda vähe märgatavat kasu.
● Ebapiisav vaakumdegaseerimine:Lõksu jäänud õhk võib põhjustada pinnakatete ja vormitud toodete pragunemist, villide teket või paisumist.
Peamine on see, et edukad rakendused ei sõltu ainult tooraine kvaliteedist, vaid ka koostise ja protsesside ühilduvusest. Oluline on leida õige tasakaal materjali, koostise ja töötlemistingimuste vahel.
Viga 4: Vale tarnija valimine
Paljud ostjad ei tunne erinevate klaashelmestena müüdavate toodete erinevusi. Tahked klaashelmed, paisutatud klaasist graanulid, lendtuhast eraldatud tsenosfäärid ja suure jõudlusega õõnsad klaasist mikrosfäärid on erinevad materjalid, millel on erinev struktuur ja omadused. Imporditud ja kodumaal toodetud klassid võivad samuti kvaliteedi ja jõudluse poolest erineda.
Nende toodete segi ajamine võib põhjustada sobimatuid proove, ebaõnnestunud testimist ja viivitusi tootearenduses.
Tarnija hindamisel kinnitage materjali tüüpi, tegelikku tihedust, osakeste suuruse jaotust, purustamistugevust ja tervete helmeste ellujäämise määra. Küsige tehnilisi andmeid ja näidiseid, mis vastavad teie tegelikele töötlemistingimustele, seejärel tehke enne täismahus tootmisele üleminekut katseid.
