Специфіка процесу ротаційного формування вимагає використання особливої групи матеріалів, спеціально синтезованих для цих цілей. За останні три десятиліття був розроблений цілий спектр таких полімерних матеріалів.
Мало того що матеріал, який використовується для виготовлення виробів методом ротаційного формування повинен бути в порошкоподібному вигляді, до нього пред'являється ще ряд вимог, які в кінцевому підсумку забезпечують задану якість структури і поверхні одержуваних виробів, а також максимально покращують фізико-механічні властивості готової продукції.
Поліетилен: ПЕНП, ПЕСП, ПЕВП
Мабуть, це найбільш поширена група полімерних матеріалів, використовуваних в ротаційному формуванні у всьому світі. Домінування поліетиленових марок сировини пояснюється цілою комбінацією їх характеристик, які ідеально укладаються в відомі вимоги процесу: в'язка плинність, термічна стійкість, широкий діапазон щільності пропонованого сировини і прекрасна стійкість до хімічних впливів.
Зазвичай поліетилен класифікують за трьома групами щільності: низька (ПЕНП), середня (ПЕСП) і висока (ПЕВП). Співвідношення щільності матеріалу (кг / м 3), поділеній на відсоток кристалізації, для кожної з груп наступне:
- ПЕНП - 0,920-0,929 / 45-53%;
- ПЕСП - 0,930-0,939 / 54-59%;
- ПЕВП - 0,940-0,965 / 60-75%.
ПЕНП проявляє хороші текучі властивості і добре протистоїть впливу агресивних хімічних середовищ. Матеріал зберігає гнучкість і ударовязкость при низьких температурах, а також дає дуже хороші показники в рамках лабораторної оцінки ESCR (опірність зламу в агресивному (лужної) середовищі). Правда, сьогодні цей матеріал практично повсюдно витісняється лінійним поліетиленом низької щільності (ЛПЕНЩ).
Більш низька щільність ПЕНП в порівнянні з ПЕВП (поліетилен високої щільності) пояснюється тим, що молекули ПЕНП мають порівняно більш протяжні відгалуження від основної молекулярної ланцюга. Ця обставина перешкоджає «злипання» молекул разом, як у випадку з ПЕВП. ЛПЕНЩ, навпаки, має більше відгалужень від основної молекулярної ланцюга, але вони порівняно коротше, ніж у ПЕНЩ. Все це забезпечує високу міцність і жорсткість цих матеріалів в порівнянні з ПЕНЩ, притому, що у них зберігається така ж прекрасна стійкість при низьких температурах. Лінійні поліетилени довели свою особливу придатність для переробки методом ротаційного формування. В даний час ЛПЕНЩ широко використовується у виробництві різних танків (великих ємностей), барабанів, бункерів, баків і т. Д. Лінійність забезпечується при практично будь-якої щільності поліетилену.
Відзначимо, що лінійними структурами все в більшій мірі витісняються і поліетилени середньої щільності.
ПЕВП міцніше і жорсткіше, ніж ПЕНП, проте його ударовязкость (ударостійкість) вже не на висоті при низьких температурах. Також цей матеріал більшою мірою схильний до викривлення через більш високого ступеня кристалізації, що робить його більш чутливим до розкиду температур охолодження в різних сегментах стінки ротоформуемого вироби. Заодно ПЕВП дає велику результуючу усадку, ніж ПЕНП.
Поліетилен з перехресної структурою (ПЕПС *)
У сімействі поліетиленів цей матеріал займає особливе місце. В кінцевому продукті з ПЕПС молекулярні ланцюга пов'язані один з одним в тривимірну мережу, що забезпечує високу міцність, ударовязкость (навіть при низьких температурах), відмінні показники по ESCR (див. Вище). Подібні властивості роблять цей матеріал незамінним у виробництві ємностей для зберігання агресивних хімічних складів. Перехрещення молекулярних ланцюгів може статися під час процесу ротаційного формування. Також подібна молекулярна структура може бути отримана в результаті особливої хімічної реакції в уже відформованих виробі.
Компанією Borealis була розроблена особлива технологія синтезування поліетилену, яка сформувала третє покоління поліетиленів для ротоформованія, тим більше що виробники ротоформованной продукції вимагали матеріалів з покращеними властивостями - і отримали Борсен.
Слід також зазначити, що компанія Borealis намагалася максимально поліпшити властивості ротоформуемих полімерів в частині стійкості до впливу сонячних променів (ультрафіолету), а також до тривалого збереження кольору - наприклад, Борсен зберігає білизну навіть при фотохімічних впливах.
Коротенько новий матеріал має такі переваги:
- поліпшені фізико-механічні властивості;
- краще вязкостной протягом;
- меншу структурну складність;
- великий заділ по меншій питомій щільності;
- кращу чистоту поверхні кінцевого продукту;
- меншу бульбашкова структури відформованої полімеру;
- краще збереження кольору.
Переваги при використанні Борса:
- посилене протидію ударних впливів і поліпшені показники по ESCR;
- підвищення ефективності процесу формування;
- спрощена схема впровадження матеріалу;
- істотна економія на сировину;
- покращений зовнішній вигляд готових виробів;
- оптимальні показники по продуктивності процесу;
- яскраві кольори.
Поліпропілен отримав статус ротоформуемого матеріалу лише в останні роки. Він більш жорстокий в порівнянні з ПЕВП, його щільність менше, ніж навіть у ПЕНП. Крім цього, ПП відрізняється особливою стійкістю до підвищених температур, і, таким чином, вироби з нього можуть піддаватися стерилізації паром.
Цей матеріал відрізняється більшою м'якістю, гнучкістю і хорошими фізико-механічними властивостями при знижених температурах. Однак опірність розламується навантажень в агресивному середовищі (ESCR) не на висоті. Область застосування: річкові буї.
Також володіє м'якістю, гнучкістю, а також ESCR-показниками і стабільністю властивостей при знижених температурах. Використовується в автомобільній промисловості для виробництва бамперів, дорожніх бар'єрів, буїв і дорожньої розмітки.
У ротоформованіі ПВХ використовується у вигляді пластизолів (зріджений полімер), також існують порошкоподібні матеріали. Пластизоли є дисперсійний склад на основі пластифікаторів, стабілізаторів, наповнювачів і пігментів. Основна перевага ПВХ при ротаційному формуванні полягає в різноманітті властивостей в залежності від складу пластизолю. Використовується у виробництві м'яких іграшок з пластику, а також для обробки внутрішніх дверних панелей автомобілів.
Завдяки поліпшеним властивостями вязкостного течії, більшої міцності, жорсткості і твердості (в порівнянні з ПЕ) сімейство цих матеріалів все в більшому обсязі проникає в область ротаційного формування.
НЕЙЛОН 6 (ПА 6). Нейлон 6 добре показав себе в плані хімічної стійкості і низької пропускної здатності і тому знайшов застосування при ротоформованіі паливних баків і ємностей для інших областей застосування. Однак у порівнянні з ПЕ цей матеріал значно дорожче. Слід брати до уваги і його здатність абсорбувати вологу, що в кінцевому підсумку позначається на показниках геометричній точності готового виробу.
НЕЙЛОН 11 І НЕЙЛОН 12. Ці два зразка не володіють такими ж фізико-хімічними властивостями, як нейлон 6, проте мають кращу хімічну стійкість і в меншій мірі абсорбують вологу. На їх основі легко формуються такі вироби, як великі ємності, трубопроводи, патрубки і т. Д.
Реактив-НЕЙЛОН (RIM NYLON). У ротаційному формуванні також застосовуються реакторів-нейлони в рідкій формі. Вони вимагають меншої температури формування (приблизно 120 ° С). Крім того, в разі використання цих матеріалів відпадає необхідність в охолодженні, так як матеріал твердне в результаті хімічної реакції, в той час як притаманна йому твердість дозволяє витягувати відформовану заготовку при порівняно високій температурі. Найчастіше застосовується у виробництві палет і паливних баків.
У ротаційному формуванні також можуть бути використані такі матеріали, як фторид полівінілідена (PVDF) і етилен-хлоротріфторетілен (ECTFE). Незважаючи на те, що вони дорогі, ці матеріали демонструють прекрасну стійкість до хімічних впливів і хороші властивості при високих температурах, що є особливими властивостями фторполимеров. Їх використовують під час перевезення хімічних реагентів і в якості захисного шару в металевих баках і трубах.
* Crosslinked Polyethylene - XLPE.