塑料滅火器閥門嶄露頭角 銅制時代或?qū)⒔Y束
2011-12-02
2011年9月，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(fā)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制的歷史。據(jù)悉，這種新型塑料閥門是Mutiplast公司專門為歐洲滅火器市場研制的，起初是和泰科公司共同合作開發(fā)的。這種塑料閥門采用的是巴斯夫公司特制的聚酰胺（Ultramid TKR4355G10）制造的，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(huán)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(huán)境因素如紫外線輻射和臭氧環(huán)境因素的侵蝕。
推動設計有效率性，不僅汽車制造行業(yè)設計中會遇到，家具制造、管道供應和電氣設備行業(yè)內(nèi)的人士也越來越認識到計算機模擬在制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(jié)省時間和金錢，因為在傳統(tǒng)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(fā)新一代滅火器塑料閥門。
這種新的滅火器閥體主要是采用德國巴斯夫公司特制的聚酰胺（Ultramid TKR4355G10）制造的，這也是這種新一代高強度玻璃鋼的首次實際應用。這一具有挑戰(zhàn)性的塑料組件改變了滅火器主閥一直采用銅制的歷史。它是Mutiplast公司專門為歐洲滅火器市場研制的。泰科滅火及樓宇產(chǎn)品公司，作為世界上最大的滅火器制造商之一，在該產(chǎn)品的早期研發(fā)階段，曾與Multiplast公司進行合作。在該系列產(chǎn)品開始批量生產(chǎn)后，泰科已經(jīng)獲得該新型閥門的約90%的產(chǎn)品范圍。該新型產(chǎn)品在Moosbrunn的生產(chǎn)已滿負荷運行。
塑料優(yōu)于黃銅
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只能采用銅制閥門。這種滅閥門|塑料火器的主閥是一種多功能組件，它集成了內(nèi)部隔水管連接、噴槍軟管、觸發(fā)機制和把手。為了使操作更可靠，制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，并且擁有15至20年的使用壽命。進口金屬質(zhì)量的不一致是Multiplast公司的銅制閥門的主要缺點之一。
因此，Multiplast公司決定制定一個塑料組件，以此通過高效率的噴射模塑法來生產(chǎn)，塑料組件比傳統(tǒng)的黃銅組件具有更穩(wěn)定的質(zhì)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(wěn)定性。之前試圖制造出滅火器塑料閥體不成功是因為使用的機械性質(zhì)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系列的安全檢查才能大量使用在滅火器制造中。這些檢查包括包括使用壽命調(diào)查、爆破壓力、耐滅火劑侵蝕和長期紫外線照射后的穩(wěn)定性。
無所不能模擬的塑料性能
為了有效、快速、可靠地開發(fā)復雜的元件，巴斯夫公司使用了UltraSim模擬工具。目前，傳統(tǒng)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，并在這一基礎上優(yōu)化了對組件的機械性能。這對于含有百分之五十和顯著各向異性的玻璃纖維來說并非易事。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(chǎn)生一個動態(tài)的壓力。
為了防止受到過高壓力致使滅火器發(fā)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(fā)生破裂，以此來防止不受控制整個滅火器爆破。使用UltraSim模擬工具，專家們能準確界定該破裂點的位置，并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(xù)接觸。這種Ultramid閥門可以經(jīng)受模擬和現(xiàn)實條件下的這種負載情況。最后，當滅火器被突然舉起不能出現(xiàn)任何錯誤：杠杠和模擬受到挑戰(zhàn)，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(xié)議。
有了這些知識，就有可能精確地確定這些復雜零件設計，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(chǎn)帶來挑戰(zhàn)。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(huán)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(huán)境下，可以承受高達100巴的爆破壓力和高達250巴的抗壓力。相比于銅制閥門，這些特點是塑料閥門的優(yōu)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(huán)境因素如紫外線輻射和臭氧環(huán)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。