Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. ПВХ. Часть 8

Как правило, эти рынки включают гибкий состав (гибкая сухая смесь может комковаться), состав для жестких бутылок или листов или любой материал, который требует тщательной обработки, например, литья под давлением. Для сегментов рынка, где требуются окатыши, в настоящее время существуют более новые технологии обработки, основанные на экструдерах: двухшнековые (с вращающимся в противоположных направлениях, с короткозамкнутым ротором, а также с короткими цилиндрами), одношнековые и планетарные (6-8 маленьких винтов вокруг большого центрального шнека). Пеллеты всё еще производятся с помощью ступенчатых устройств (производство кубиков). Кроме того, они могут быть изготовлены путем экструзии через фильеру, которая дает множество нитей размером около 1 мм, которые затем охлаждают в воде и измельчают в маленькие цилиндры. Существуют также гранулы с нарезанной гранью, в которых расплав снова экструдируется через фильеру с множеством отверстий, но вращающееся лезвие напротив лицевой поверхности фильеры нарезает гранулы в форме таблеток, когда расплав выходит из фильеры. Затем может использоваться воздушное или водяное охлаждение, однако в последнем случае тщательная сушка гранул становится критически важной для успеха операции. Экструзия — более современный метод производства ПВХ. Исходя из объемов на рынке, можно сделать вывод о том, что большинство современного ПВХ экструдировано.

Жесткие применения включают напорные и дренажные / сточные / вентиляционные трубы, сайдинг, оконные профили и ограждения. Области применения упаковки включают бутылки (метод экструзии с раздувом) и жесткий лист. Гибкие области применения включают медицинские трубки, шланги, изоляцию проводов (путем экструзионного покрытия). Есть два основных соображения, касающихся экструзии ПВХ. Во-первых, в большинстве случаев исходное сырье будет смешиваться в сухом виде, и существует необходимость в удалении воздуха и летучих компонентов, когда материал плавится. Для этого в начале 1960-х годов был разработан вентилируемый винт. Винт имел две зоны сжатия: одну перед вентиляционным отверстием, чтобы начать плавление, а другую после вентиляционного отверстия, чтобы завершить плавление и протолкнуть расплав через головку. Как одно-, так и двухшнековые экструдеры для сухих смесей из ПВХ имеют вентиляционные отверстия, соединенные с вакуумом для удаления газа. Во-вторых, как обсуждалось в другом месте, молекулярная масса смолы, условия смазки, стабилизации и обработки должны быть тщательно сбалансированы для управления нагревом при сдвиге, чтобы позволить смеси полностью расплавиться в нужное время и в нужном месте в экструдере.

Жесткое соединение также может быть каландрировано, однако, как и в случае других методов обработки, более высокая вязкость расплава может привести к обесцвечиванию или возгоранию при высоком сдвиге. В тех случаях, когда гибкие каландрируемые смеси стабилизированы барий-цинковым соединением, большинству жестких типов полимера требуется дополнительная эффективность оловянного стабилизатора. Литье под давлением (таким способом производят фитинги для труб) может использоваться для обработки ПВХ, но есть некоторые ограничения, в наибольшей степени аналогичные тем, которые были описаны выше. Некоторые порошковые смеси обрабатываются таким образом, но большинство переработчиков используют гранулы для этих применений. Процесс включает в себя высокие скорости сдвига и вязкого расплава, таким образом, элементы конструкции должны быть рассчитаны таким образом, чтобы свести к минимуму негативные эффекты. В этих процессах используются низкомолекулярные смолы, и стабилизация имеет решающее значение.

Дисперсионную смолу смешивают с пластификатором и другими добавками для образования пасты, и это та форма, в которой она отливается или обрабатывается. Паста может быть относительно густой (например, замазка) или тонкой (примерно как тесто для блинов) в зависимости от того, как должен обрабатываться материал. Все пластификаторы, описанные нами в предыдущих частях, могут использоваться с дисперсионными смолами, но фталаты до сих пор являются наиболее распространенными. Их реальная опасность так и не была доказана, поэтому фталатные пластификаторы используют везде, за исключением разве что детских игрушек (разумеется, если говорить о европейских и североамериканских производителях). Образец пластизольного состава может включать 100 массовых частей смолы, 60 частей пластификатора плюс 2-3 части бариево-цинкового стабилизатора. В то время как эта простая формула создает жидкую систему, эта система обладает свойствами вязкости, которые влияют на способ ее обработки. Важным показателем эффективности является реология пасты. Реология пасты — это реакция вязкости пасты на приложение сдвига к жидкости. Для этого рассмотрим такой пример, как бытовая краска. Она остается на кисти, не капая при доставании из банки (низкий сдвиг), но течет, как вода, когда наносится кистью на стену (высокий сдвиг). Соответственно, материал, который «тоньше» при сдвиге, является псевдопластичным.