Для полівінілхлориду однією з головних характеристик є значення коефіцієнта К - індикатора молекулярного ваги і, тим самим, жорсткості або модуля пружності. Зазвичай цей коефіцієнт перевіряється і вказується відповідно до норм DIN. У цьому випадку перевіряється час занурення сталевої кульки в розчин з циклогексанону і порошкоподібного ПВХ. Чим вище значення К, тим більш в'язким є розплав і тим твердіше і жорсткіше одержуваний віконний профіль.
З іншого боку, при більш високих значеннях До переробка стає важчою, потрібно більше енергії для пластифікації, і переробка здійснюється дуже близько до температур розкладання ПВХ. Для рецептур віконного профілю значення До зазвичай становить 68, іноді 65, іноді 70. Наприклад, в стандартному ПВХ російських марок З 70 58 М він становить 70.
Іншим критерієм якості ПВХ є форма поверхні зерен. Вона повинна бути максимально великою, тобто бути сильно «порізаною борознами». Цим забезпечується хороше «вбирання» стабілізаторів і ковзають добавок і гарантується гарне диспергування аддитивов.
Гладка поверхня зерен практично не дає можливості зв'язування аддитивов, зерна ПВХ не охоплені стабілізаторами і легкими добавками. Наслідком цього є місцеві розкладання ПВХ і утворення плям (цяточок) на поверхні профілю. Наступний критерій - насипна вага ПВХ повинен бути в межах 580-600 г / л. Занадто малий насипна вага веде до пропорційного зменшення продуктивності екструдера, оскільки в екструдері вихід матеріалу визначається обсягом пластифікату. Зі зменшенням ж виходу зменшується і ступінь пластифікації розплаву, а також заповнення междушнекового простору, починаючи з зони стиснення (компресії).
Практично, переробка ПВХ з низьким насипною вагою означає недозавантаження шнеків. Таким чином, все це негативно позначається на пластификации, ударної в'язкості, зварюваності профілів. Точно також хороша сипкість є передумовою для гарної пластификации. Погана сипкість веде до зменшення виходу і має ті ж наслідки, що і малий насипний вагу.
Процес змішування також сильно залежить від насипної ваги і сипучості ПВХ. Так, при малому насипному вазі допустимий обсяг заповнення змішувача може бути значно перевищений. Процес змішування при цьому порушується, суха суміш (dry blend) переміщається в основному тільки в горизонтальному напрямку, у вертикальному ж практично не відбувається ніякого переміщення, при цьому не створюється процес завихрення. Наслідком цього є нерівномірне розпилення і коливання в екструзійне процесі. Занадто мала сипкість призводить до збільшення часу змішування в результаті більш тривалого спорожнення змішувача і зменшує цим загальну продуктивність змішувача.
Розглянемо також деякі конкретні аспекти застосування аддитивов (стабілізаторів, що ковзають добавок, модифікаторів, наповнювачів і т.д.). Достатня стабілізація надійно забезпечує стійкість білого кольору профілю. При цьому навіть короткі зупинки через відключення струму, перерви в подачі матеріалу на 5-10 хв. не призводять до термічного розкладання матеріалу, хоча і можуть викликати його деякий пожовтіння.
Дуже важлива дозування (співвідношення) внутрішніх і зовнішніх ковзають добавок. Передозування ковзають добавок ( «пересмазанная» суміш) проявляється в тому, що є дуже багато зовнішніх ковзають добавок, матеріал погано пластифицируется і знаходиться в порошкоподібному стані при дегазації, спостерігаються високий тиск і низька температура маси. Запобігання цього можливо шляхом зниження кількості ковзають добавок. Недолік ковзають добавок ( «недосмазанная» суміш) проявляється в дуже сильній пластификации, освіті бульбашок від перегріву на внутрішніх поверхнях, високому терті в зоні виходу, високій температурі і низькому тиску маси. Запобігання - шляхом збільшення кількості зовнішніх ковзають добавок.
Оскільки на практиці працюють не з окремими аддитивів, а з Masterbatcn (маткова суміш або суперконцентрат), то для зміни кількості зовнішніх ковзають добавок варіюють загальна кількість компаунда. Але оскільки при цьому змінюється і кількість стабілізатора, то такої зміни ставляться нижні допустимі межі. Залежно від виробника, геометрії шнеків і продуктивності, мінімальні значення лежать в межах 4,2-4,6 частин на 100 частин ПВХ. У сумнівних випадках рекомендується консультуватися з виробником сировини.
Комбінація ковзають добавок завжди розглядається в поєднанні з ПВХ і має рещающее значення для глянцю поверхні і можливості появи відкладень на філь'єрі або калібраторі. Для збільшення глянцю і пластифікації додається оксидований РЕ-віск в кількості 0,05-0,2 частин на 100 частин ПВХ. Зменшення же відкладень можна домогтися шляхом додавання силикагеля. Важливе значення мають і модифікатори ударної в'язкості. Це особливо важливо для стійкості віконного ПВХ-профілю при дуже низьких зимових температурах. Зі збільшенням в'язкості, однак, знижується жорсткість профілю.
Слід зазначити, що раніше широко застосовувався модифікатор EVA тепер практично повністю замінений на акрілат. Модифікатор може або вже міститися в сухої суміші (7-8 частин), або сополімерізіроваться щепленням при полімеризації (6-7 частин). В Європі дуже часто використовується другий варіант, що забезпечує більш високу рівномірність показників ударної в'язкості і гарна якість поверхні. Додавання модифікаторів доцільно в пропорції 6-8 частин, оскільки збільшення вище цього значення призводить до подорожчання рецептури, не забезпечуючи скільки-небудь помітного подальшого підвищення ударної в'язкості. Корисно застосування також добавок плинності на основі акрилової в межах 1-2 частин, вводяться також для поліпшення пластификации.
При випробуваннях по стандартам DIN 53753 та ISO 179/1 (подвійна V-насічка, г = 0,1 мм) в цьому випадку ударна в'язкість становить 60-70 кДж / м2 (мінім. Значення 40 кДж / м2). В результаті додавання модифікаторів збільшується набухання ПВХ-розплаву (30-60%) і усадка.
Стосовно до двоокису титану, рекомендується застосовувати високостійкі рутилові модифікації, білизна яких повинна бути точно погоджена вже на виробничій установці за допомогою пігментів. В Європі рекомендується їх застосовувати в пропорції 5 частин на 100 частин ПВХ, в південних країнах - до 8. Величина часток крейди не повинна перевищувати 2 ГЛМ. Обробка їх за допомогою ковзних добавок обумовлює Гидрофобизирование поверхні і хорошу Диспергованість розплаву.
При підвищених вимогах до глянцю поверхні застосовуються синтетичні варіанти крейди, але вони значно дорожчі. В цілому, застосування крейди дає позитивний ефект для питомої ваги, швидкості охолодження, жорсткості, вартості рецептури і негативний ефект в плані зносу робочих органів і ударної в'язкості профілю. Окремо слід зупинитися на процесі змішування. Цей процес в гарячому змішувачі зазвичай відбувається при температурі 115-125 0С, в холодному - при 40-60 0С. Для виходу вологи ставляться досить великі фільтрувальні мішки на гарячому і холодному змішувачах.
Якщо в процесі роботи мають місце перерви, то в гарячому змішувачі найчастіше утворюється конденсат. В цьому випадку змішувач перед запуском повинен обов'язково очищатися.
Негативні наслідки переповнення змішувача:
- короткочасні коливання параметрів процесу екструзії (крутний момент, температура і тиск маси);
- утворення плям в результаті поганого диспергирования аддитивов;
- відкладення в філь'єрі і калібратори.
Після приготування суміш повинна «визрівати» протягом 24 годин при температурі 15-30 0С перед тим, як буде подаватися в екструдер.
Рецептура і геометрія шнеків повинні бути настільки узгоджені один з одним, щоб близько 70% енергії для пластифікації вводилося через шнеки, тобто за посередництвом механічної енергії (Е), і тільки 30% через нагрівання. Ця енергія Е (Вт * ч. / Кг) визначається наступною залежністю: в чисельнику - потужність приводу (кВт) х крутний момент (%) х швидкість обертання шнеків (об. / Хв.) Х 10; в знаменнику - максимальна швидкість обертання шнеків (об. / хв.) х вихід екструдера (кг / год). Для віконних профілів ця величина Е повинна складати 50-70 Вт * ч. / Кг (для порівняння можна вказати, що для ПВХ-труб ця величина повинна складати 40-50, для ПВХ-плит - 70-90, а для поліетиленових труб - 120-140). При цьому температура маси повинна бути в межах 190-200 0С, і це значення в зоні виходу повинне досягатися якомога раніше. Важливим критерієм цього є стан розплаву в зоні дегазації: оптимальним є наявність смуги, яка знизу суцільна, а з боків - з тріщинами. В цьому випадку дуже рідко виникає таке явище як підйом матеріалу вгору і забивання їм отворів дегазації, що веде до Пригара та утворення чорних крапок на поверхні профілю.
Тиск маси лежить зазвичай в межах 250-350 бар. У шнеків має бути заповнення на 90-95%. Коливання значень сипучості і насипної ваги безпосередньо позначаються на продуктивності. Сигналом цього може служити ступінь заповнення шнеків. Так, при постійних оптимальних умовах коефіцієнт заповнення шнеків F становить 5 кг / год .// об. / Хв. (Тобто мова йде про вихід екструдера в кг / год, розділеному на швидкість обертання шнеків, в об / хв). При коефіцієнті менше 5 насипна вага занадто малий, сипучість погана, має місце недозавантаження, відбувається електростатичне заряджання порошку, температура сухої суміші занадто висока. При значній недозагрузке (завантаження менше 70%) обсяг междушнекового простори не доіспользуется, потужність пластификации падає і виникає небезпека передчасного зносу шнеків, які в зоні втягування крутяться «всуху».
Технопласт
Франц смутку, головний хімік-технолог
Редакція оплачує на договірній основі
технічні статті, маркетингові звіти, рецептури, огляди ринку
і іншу галузеву інформацію та права не її розміщення
Повне або часткове використання будь-яких матеріалів, розміщених на Plastinfo.ru,
в ЗМІ, друкованих виданнях, маркетингових звітах, дозволяється тільки за умови посилання
на «Plastinfo.ru» і в деяких випадках вимагає письмового дозволу ТОВ Пластінфо