Расширенное руководство по полимерам. Производство пластиков. Фундаментальные основы. Часть 5

Когда изменение нежелательно, оно называется «крипом», когда же изменение умело адаптировано для использования в общем дизайне, оно называется пластиковой памятью. Практически все материалы (металлы и т. д.), изогнутые, растянутые или сжатые, изменяют свою молекулярную структуру или ориентацию так, чтобы постоянно приспосабливаться к деформации. Термопласты же временно принимают деформированную форму и всегда поддерживают внутренние напряжения, которые хотят вернуть материалу его первоначальную форму. После формирования тепло может быть использовано так, чтобы пластиковые изделия вернулись к своим первоначальным формам. Примером применения этого пластического поведения памяти является использование растянутой пленки вокруг сопряженной секции двух трубок.

При нагревании пленка сжимается и обеспечивает плотный захват в месте соприкосновения труб. Другими примерами являются плоские обмотки кабелей связи, термоусадочные мебельные ленты, фитинги, медицинские приборы и многие другие продукты. Такое поведение происходит в результате релаксации напряжений и других вязкоупругих явлений, типичных для термопластов. В дополнение к использованию термопластичных пластиков, таких как полиолефины, неопрены, силиконы и другие поперечно-сшитые термопласты также являются примерами пластиков, которым можно придавать нужную форму либо физическим излучением, либо химическим отверждением. Фторопласты же не нуждаются в таких воздействиях. Когда этот феномен молекулярной памяти применяется к фторопластам, таким как TFE, FEP, ETFE, ECTFE, CTFE и PVF, становятся возможными интересные и полезные высокотемпературные или износостойкие применения.

Процесс молекулярной ориентации состоит из контролируемой системы для растяжения молекул термопластов в неориентированном (однонаправленном) или биориентированном (двунаправленном) состоянии. Ориентация в действии обеспечивает средства адаптации и улучшения свойств пластмасс, таких как повышение прочности, жесткости, ударной вязкости, а также оптических, электрических и / или других свойств. Также достигается устойчивость к проникновению жидкости и газа, образованию трещин, микротрещинам и другим повреждениям в направлении или плоскости ориентации. В целом обычный результат заключается в улучшении производительности продукта по стоимости. Молекулярная ориентация термопластов может быть случайной или преднамеренной. Авария может произойти во время обработки, когда возникают нежелательные чрезмерные напряжения, однако при обычном правильном управлении процессом случайная ориентация отсутствует. Напряжения в некоторых термопластах могут быть чрезвычайно разрушительными, если продукты подвергаются растрескиванию под воздействием окружающей среды в присутствии тепла, химикатов и других катализаторов.

Во время обработки (экструзия, инжекция, выдувное формование и т. д.) молекулы имеют тенденцию быть более ориентированными, чем расслабленными, особенно когда расплав подвергается чрезмерному сдвиговому действию. После применения температурно-временного давления, когда на расплав воздействуют различные ограничения, молекулы имеют тенденцию растягиваться и выравниваться в параллельной форме. Результатом могут быть нежелательные изменения в различных направленных свойствах и размерах сразу же при обработке и / или после этого при использовании, если происходит ослабление напряжения. Благодаря преднамеренному растяжению молекулярные цепочки пластика вытягиваются в направлении растяжения, и свойства их цепей становятся более предсказуемыми, чем в их естественной, «расслабленной» конфигурации. Растяжение может происходить с нагревом во время или после обработки путем выдувного формования, экструдирования пленки, термоформования и т. д.

Продукты могут вытягиваться в одном направлении или в двух противоположных направлениях, и в этом случае многие свойства значительно возрастают в одноосном или двухосном направлении. Количество изменений зависит от типа термопласта, степени растяжения и, что наиболее важно, его скорости охлаждения. Чем выше скорость, тем больше удержание ориентации. После обработки изделия могут подвергаться релаксации напряжения с изменениями производительности и размеров. С некоторыми пластиками и процессами происходит незначительное изменение. Если изменения являются значительными и нежелательными, необходимо принять меры для изменения условий обработки во время и / или после обработки. В качестве примера при обработке можно повысить скорость охлаждения. Отжиг продукта — это один из подходов после обработки, так называемый постпроцесс.

Практически все термопласты могут подвергаться ориентации, хотя для определенных типов это особенно свойственно, например, для PET, PP, PVC, PE, PS, PVDC, PVA и PC. Крупнейшим рынком пластмасс в мире, потребляющим около 20% всего объема, является ориентированная пластиковая пленка. Растяжение может происходить как в потоке, так и в автономном режиме, с или без дополнительных приспособлений (например, растягивающих), используя соответствующие скорости температурного вытяжения. Во время экструзии плоских отдельных или нескольких слоев различные пластиковые пленки или листы могут быть выполнены в линию. В основном, для изменения молекулярной ориентации пластиков используются автономные центры и другое специализированное оборудование. Подробности по молекулярной ориентации будут представлены позже в соответствующих главах.