适用于钢桶的塑料塞的研究
文/[日]铁二美吉
译/杨文亮
日本JSDA技术委员会 铁二美吉先生
内容
1、概况
2、课题研究
2-1、日本的塑料桶塞
2-2、水平跌落测试
2-3、耐压测试
2-4、有限元分析
3、结论
1、概况
在日本，有四种类型的塑料桶塞已经商业化应用。
我们对这四种类型的安全性分类和排名进行了评估，以最大程度地减少质量保证测试的次数。
作为水平跌落测试的结果，塑料桶塞的密封质量在很大程度上取决于树脂的延展性，而不是形状。
在四种树脂中，最佳至最差如下：
PE>N66>N6 > PPS
2、课题研究
2-1、日本的塑料桶塞
不同树脂的塑料桶塞
2-2、水平跌落测试结果
| 代号 |
PE |
N66 |
N6 |
PPS |
树脂类型 |
聚乙烯 |
尼龙6,6
未增强 |
尼龙6
增强型 |
聚苯硫醚 |
试验强度(MPa) |
(20) * |
50 |
82 |
145 |
测试标准(%) |
n/a |
50 |
7.8 |
1.0 |
弯曲模量(GPa) |
0.8 |
1.4 |
3.9 |
19.5 |
通过最大高度 |
3.2m (1) |
3.2m (2) |
3.0m (3) |
2.6m (4) |
桶塞变形 |
1.62mm |
1.73mm |
1.30mm |
1.06mm |
注：（1）~（4）排名：较好~较差。
*屈服强度。
2-3、耐压试验测试结果
·PPS在法兰变形2.4mm时破裂，N6在5.6mm时破裂。
·降低拉伸伸长率，更容易使桶塞断裂。
2-4、有限元分析
为了研究形状和树脂的影响，对12种具有不同形状和树脂的类型进行了耐压测试的模拟研究。
桶塞形状（3种）×树脂（4种）=12种
| 形状 |
体积（mm3） |
无加强筋 |
14,929 |
有加强筋 |
16,555 |
厚度（3倍） |
24,637 |
树脂类型 |
试验强度
(MPa) |
测试标准
(%) |
PE |
20 |
350 |
N66 |
50 |
50 |
N6 |
170 |
6.2 |
PPS |
125 |
0.79 |
2-4-1、形状
2-4-2、有限元分析的边界条件
2-4-3、由聚乙烯（PE）制成的不同形状，最大负载下的结果（不同应力轮廓），无明显差异。
桶塞形状对应力分布的影响很小。
2-4-4、由聚乙烯（PE）制成的不同形状，最大载荷下的结果（等效塑性应变轮廓），无明显差异。
桶塞形状对应变分布的影响不是很大。
2-4-5、通过PPS在不同形状上，最大负载下的结果（不同应力轮廓），无明显差异。
PPS桶塞形状对应力分布的影响也很小。
2-4-6、通过PPS在不同形状上，最大载荷下的结果（等效塑性应变轮廓），无明显差异。
PPS插头形状对应变分布的影响也很小。
2-4-7、通过树脂在带肋的插头中，最大载荷下的结果（等效塑性应变轮廓），显着差异。
树脂对应变分布的影响很大。
2-4-8、桶塞形状影响不大。
树脂的延展性越高，则桶塞的破坏位移越大。 PE> N66> N6> PPS。
3、结论
塑料桶塞的密封质量在很大程度上取决于树脂种类的延展性，而不是形状。
| 排行榜 |
树脂类型 |
断裂伸长率(%) |
弯曲模量(GPa) |
优秀的
↑
↓
较差的 |
1 |
聚乙烯 (PE) |
n/a |
0.8 |
2 |
尼龙6,6 (N66)
（未加强） |
50.0 |
1.4 |
3 |
尼龙(N6)
有加强 |
7.8 |
3.9 |
4 |
聚苯硫醚(PPS) |
1.0 |
19.5 |
