بطری های PETG و ترک استرس: یک تحلیل فنی

آیا استرس PETG ترک می کند؟ پاسخ کوتاه بله است، اما به طور قابل توجهی کمتر از PET یا پلی کربنات استاندارد، و معمولاً فقط تحت شرایط خاص و قابل پیشگیری است.

در دنیای بسته بندی و طراحی صنعتی، ترک تنشی{0}}تمایل یک پلیمر به ترک خوردن تحت تنش مکانیکی در حضور عوامل شیمیایی یا عوامل محیطی- یک حالت شکست بحرانی است. برای پلی اتیلن ترفتالات گلیکول (PETG)، ساختار آمورف منحصر به فرد این ماده، مزیت مشخصی را نسبت به بسیاری از ترموپلاستیک های شفاف دیگر فراهم می کند.

مزیت مولکولی: چرا PETG انعطاف پذیر است؟

PET استاندارد (پلی اتیلن ترفتالات) یک ماده نیمه{0}}کریستالی است. هنگامی که پردازش می شود، تمایل به تشکیل ساختارهای کریستالی منظم دارد. در حالی که این امر سفتی را فراهم می کند، این نواحی کریستالی به عنوان "نقاط ضعیف" یا متمرکز کننده استرس تحت ضربه یا قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی عمل می کنند. علاوه بر این، PET استاندارد دارای دمای انتقال شیشه ای بالا (Tg ~ 70-80 درجه) است که آن را در دمای اتاق -8 شکننده می کند.

PETG با افزودن گلیکول (CHDM) در طول پلیمریزاسیون این را اصلاح می کند. این افزودن توانایی بلور شدن زنجیره پلیمری را مختل می کند.نتیجه یک ترموپلاستیک کاملا آمورف است-1. بدون ساختارهای کریستالی، PETG شفافیت عالی را حفظ می کند و مهمتر از همه، تحمل بالاتری برای کرنش دارد. می تواند به جای شکستن، خم شود و انرژی را جذب کند.

کمی سازی مقاومت

داده های صنعت و مشخصات مواد تایید می کند که PETG "مقاوم در برابر ترک تحت تنش" -1 است. به طور مشخص،تخمین زده می شود که PETG 3 تا 10 برابر بیشتر از PET استاندارد در برابر ضربه مقاوم باشد--9. در مطالعات تطبیقی، در حالی که پلی کربنات (PC) به دلیل استحکام ضربه ای بالا شناخته شده است، اما در برابر ترک خوردگی تنش شیمیایی ناشی از حلال ها و پایه ها بسیار حساس است. PETG تعادل را ایجاد می کند: چقرمگی برتر نسبت به اکریلیک (PMMA) و PET، با مقاومت شیمیایی قابل توجهی بهتر از PC -4 ارائه می دهد.

محدودیت ها: وقتی PETG شکست می خورد

علیرغم استحکام، PETG از ترک خوردگی استرس مصون نیست. شکست معمولاً تحت سه شرایط خاص رخ می دهد:

بار مکانیکی بالا + حمله شیمیایی:PETG مقاومت شیمیایی خوبی دارد، اما در برابر آن آسیب پذیر استحلال های کلر قوی(مانند دی کلرومتان) و هیدروکربن های معطر تهاجمی -4. اگر یک بطری تحت فشار زیاد حلقه ای باشد (مثلاً درب بسته یا فشار داخلی) و با این مواد شیمیایی تماس پیدا کند، ترک خوردگی استرس محیطی (ESC) ممکن است رخ دهد.

عیوب پردازش (استرس پسماند):بطری‌های قالب‌گیری{0}}تزریق‌شده یا گرمافرم‌شده می‌توانند در طی سرد شدن سریع در «تنش‌های پسماند» منجمد شوند. اگر این تنش ها از بین نرود، بطری شکننده می شود. این یک مشکل تولیدی است، نه یک نقص مادی. خشک کردن مناسب گلوله های PETG (برای جلوگیری از هیدرولیز) برای حفظ شکل پذیری -4 ضروری است.

حساسیت نرخ کرنش:تحقیقات آکادمیک اخیر نشان می‌دهد که PETG رفتار انعطاف‌پذیری را تحت ضربه‌های{0}سرعت بالا از خود نشان می‌دهد (به جای شکستن به آن اجازه می‌دهد فرورفته شود). با این حال، در نرخ‌های کرنش بسیار کم (فشار آهسته و پایدار)، حالت‌های شکست می‌توانند تغییر کنند، که به طور بالقوه منجر به ترک‌های شکننده بسته به جهت بار -3 می‌شود.

نتیجه گیری

بطری های PETG در شرایط استفاده معمولی به راحتی دچار ترک خوردگی استرس نمی شوند.برای کاربردهایی که شامل آب، الکل، اسیدهای رقیق، و به طور کلی مصرف کننده (مواد آرایشی، غذایی، پزشکی)، PETG یک انتخاب بسیار قابل اعتماد و مقاوم در برابر شکستن{0}} -6 است. با این حال، مهندسان باید از قرار دادن بطری‌های PETG در معرض حلال‌های کلردار قوی یا تنش‌های پسماند زیاد ناشی از قالب‌گیری ضعیف برای جلوگیری از خرابی زودرس خودداری کنند.