Разновидности пластиковых труб и их применение. ПВХ и его разновидности. Продолжение

Эти неудачи стимулировали поддержку исследований причин и характера хрупкого разрушения и методов улучшения вязкости. Разработка соответствующих методов испытаний и соответствующих спецификаций, основанных на подходе механики разрушения, во многом способствовала выводу на рынок материалов более высокого качества. В дополнение к модификациям, достигнутым путем смешивания с другими полимерами, была улучшена обработка основной смолы ПВХ, чтобы оптимизировать ее прочность и ударную вязкость. Лучшее понимание механизмов потенциальных отказов в сочетании с улучшением методов контроля качества позволило преодолеть проблемы долговечности, и в последние годы те производители труб, доля рынка которых находилась под угрозой из-за новых сортов HDPE, также представили новые продукты на основе модифицированных версий ПВХ.

К ним относятся ПВХ, упрочненный путем смешивания с хлорированным полиэтиленом и другими смолами, а также трубы из ПВХ, обладающие более высокой прочностью на разрыв, создавая ориентацию на молекулярном уровне, которая реагирует на кольцевые напряжения стенок трубы. Эта молекулярная ориентация может быть вызвана вторичной стадией обработки, которая включает контролируемое расширение трубы до большего диаметра, чем исходный экструдированный диаметр. Процесс и свойства труб были описаны в отдельных исследованиях лабораторий производителей полимерного сырья. А сравнительно недавно были также представлены молекулярно-ориентированные трубы из ПВХ, изготовленные путем одновременного вытягивания и расширения трубы в устье экструдера. Также ведутся работы по разработке новых технологии для непрерывного производства молекулярно-ориентированных труб.

Ввиду потенциально большой важности этих типов продукции для будущего развития применения ПВХ в напорных трубах, эта тема будет более подробно рассмотрена в дальнейшем. По иронии судьбы, более эффективное использование полимера, достигаемое благодаря технологии ориентированных труб, может означать, что продажи сырья ПВХ не увеличатся, ведь в этом случае задействуются и другие полимерные материалы. Как обсуждалось ранее, стремление к идеальным механическим свойствам в материалах труб обычно направлено на достижение соответствующей комбинации долговременной прочности, жесткости и вязкости разрушения. По сути, это может означать жертвование некоторыми характеристиками прочности и твердости, чтобы минимизировать потенциал режима хрупкого разрушения. Смеси ПВХ с эластомерными полимерами использовались для производства усиленного ПВХ.

Похоже, что такие материалы функционируют за счёт двухфазной микроструктуры. Двумя современными коммерческими примерами этого подхода являются ПВХ-полиэтилен-акриловый материал, производимый компанией Hepworths, и ПВХ-хлорированный полиэтилен, производимый EVC. Возможно, наиболее успешным из смешанных полимеров был хлорированный полиэтилен (CPE). Полимеры на основе хлорированного полиэтилена образуются путем постполимеризационного хлорирования полиэтилена. Сам по себе СРЕ представляет собой полимер с низкой прочностью, не имеющий значительного применения в качестве производственного термопласта. Однако в сочетании с ПВХ он представляет собой продукт с гораздо лучшей устойчивостью к низкотемпературной хрупкостью.

Необработанный полимер ПВХ имеет дисперсную структуру с размером и формой, определяемыми условиями полимеризации. Во время таких процессов, как экструзия труб, к расплавленному полимеру необходимо приложить достаточное количество тепла и механических усилий, например, при смешивании, чтобы разрушить и затем полностью расплавить структуру частиц. Это тепло и нагрузка должны быть ограничены уровнем, который не разрушает структуру полимера и не ухудшает физические свойства. Поэтому обработка ПВХ должна тщательно контролироваться в оптимальных условиях с добавлением соответствующих модификаторов для защиты полимерной цепи от термической и окислительной деградации.

Выбор полимера ПВХ для экструзии труб, как правило, определяется выбором смолы с высоким K-значением. Значение K в этом контексте относится к параметру, связанному с молекулярной массой, который определяется измерениями вязкости раствора, как определено в международном стандарте ISO 1628-2. Минимальное значение K, рекомендованное для труб, равно 65. Современные технологии экструзии пластиков подразумевают использование, в основном, двухшнековых экструдеров, которые являются нормой. Обычная температура цилиндра экструдера около +180 °C. ПВХ имеет в основном аморфную стекловидную микроструктуру с температурой стеклования (Tg) около +20 °C, но его небольшая кристаллизация, около 5%, оказывает значительное остаточное влияние на силу полимерной цепи вплоть до температуры плавления кристаллов ( Tm), равной +212 °С. Однако температура при обработке не может быть повышена до этого значения без разрыва цепи и снижения молекулярной массы.