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巴斯夫聚酰胺讓滅火器閥門告別銅時代
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2017/9/19巴斯夫聚酰胺讓滅火器閥門告別銅時代

近日,奧地利的 Multiplast 公司和德國巴斯夫公司應用計算機模擬技術開發出了新一代滅火器塑料閥門。這個技術改變了滅火器主閥一直采用銅製的曆史。據悉,這種新型塑料閥門是 Mutiplast 公司專門為歐洲滅火器市場研製的,起初是和泰科公司共同合作開發的。這種塑料閥門采用的是巴斯夫公司特製的聚酰胺製造的,這也是這種新一代高強度玻璃鋼的首次實際應用。這種塑料閥門在零下 40 攝氏度到 80 攝氏度的環境下,承受高達 100 巴的爆破壓力和高達 250 巴(1巴=100000帕斯卡)的抗壓力。這種塑料滅火器閥門除了具有很強的抗滅火劑侵蝕能力,還能抵抗環境因素如紫外線輻射和臭氧環境因素的侵蝕。

推動設計有效率性,不僅汽車製造行業設計中會遇到,家具製造、管道供應和電氣設備行業內的人士也越來越認識到計算機模擬在製定新組件尤其是涉及到取代金屬時的好處。在 CAE(計算機輔助工程)的輔助下,設計新的塑料部件可以節省時間和金錢,因為在傳統的設計中昂貴的原型常被作廢。奧地利的 Multiplast 公司和德國巴斯夫公司將這一技術應用在開發新一代滅火器塑料閥門。

這一具有挑戰性的塑料組件改變了滅火器主閥一直采用銅製的曆史。它是 Mutiplast 公司專門為歐洲滅火器市場研製的。泰科滅火及樓宇產品公司,作為世界上最大的滅火器製造商之一,在該產品的早期研發階段,曾與 Multiplast 公司進行合作。在該係列產品開始批量生產後,泰科已經獲得該新型閥門的約 90% 的產品範圍。該新型產品在 Moosbrunn 的生產已滿負荷運行。

塑料優於黃銅

這種新型閥門主要使用家庭使用的手提滅火器中,需要安裝一個特殊的加壓彈夾。這種類型的滅火器以前隻能采用銅製閥門。這種滅火器的主閥是一種多功能組件,它集成了內部隔水管連接、噴槍軟管、觸發機製和把手。為了使操作更可靠,製造商往往要求閥門能夠承受在零下 30 攝氏度到 60 攝氏度的條件下能夠承受超過 80 巴的壓力,並且擁有 15 至 20 年的使用壽命。進口金屬質量的不一致是 Multiplast 公司的銅製閥門的主要缺點之一。

因此,Multiplast 公司決定製定一個塑料組件,以此通過高效率的噴射模塑法來生產,塑料組件比傳統的黃銅組件具有更穩定的質量和更大的功能。這種應用要求塑料具有較高的耐熱性、高強度和剛度以及高穩定性。之前試圖製造出滅火器塑料閥體不成功是因為使用的機械性質的材料不能滿座要求。標準性的聚酰胺不適合使用在此。這些材料最終必須通過才能一係列的安全檢查才能大量使用在滅火器製造中。這些檢查包括包括使用壽命調查、爆破壓力、耐滅火劑侵蝕和長期紫外線照射後的穩定性。

無所不能模擬的塑料性能

為了有效、快速、可靠地開發複雜的元件,巴斯夫公司使用了 UltraSim 模擬工具。目前,傳統模具填充模擬是在 CAE 領域是最先進的。但是,采用 UltraSim 模擬工具,它可以確定纖維的充氣壓力和門的位置,並在這一基礎上優化了對組件的機械性能。這對於含有百分之五十和顯著各向異性的玻璃纖維來說並非易事。三位負載模擬下模擬具有重大意義:閥門在 120 巴壓力的條件下的行為,當滅火器被突然舉起時,彈夾會對閥門施加一個水平壓力同時把手會對其產生一個動態的壓力。

為了防止受到過高壓力致使滅火器發生爆炸,需要對在滅火器的閥門上設計一個承壓能力較弱的部位,使其在承受 105 至 110 巴的壓力時發生破裂,以此來防止不受控製整個滅火器爆破。使用 UltraSim 模擬工具,專家們能準確界定該破裂點的位置,並通過實驗研究來充分證實。

滅火器一般是水平位置,消防滅火劑(粉末或液體)會與閥門連續接觸。這種 Ultramid 閥門可以經受模擬和現實條件下的這種負載情況。最後,當滅火器被突然舉起不能出現任何錯誤:杠杠和模擬受到挑戰,因為這涉及到了材料性能的應變率變化。因此,模擬和實驗之間需要達成的重大協議。

有了這些知識,就有可能精確地確定這些複雜零件設計,可以在一次性注塑時將所有附加功能和集成插入而無需采用金屬。即使四個綜合指標線程都是塑料的,這也給塑料和生產帶來挑戰。特殊的 Ultramid 級模擬工具提供的良好耐化學性能使新型主閥還能在船舶上使用。船舶環境要求滅火器具有更大的安全性。此外,閥門的最終型式可以在零下 40 攝氏度到 80 攝氏度的環境下,可以承受高達 100 巴的爆破壓力和高達 250 巴的抗壓力。相比於銅製閥門,這些特點是塑料閥門的優勢。這種塑料滅火器閥門除了具有很強的抗滅火劑侵蝕能力,還能抵抗環境因素如紫外線輻射和臭氧環境因素的侵蝕。此外,手提式滅火器的承載特性和操作性能也能得到明顯的改善。


巴斯夫聚酰胺讓滅火器閥門告別銅時代
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