Разновидности пластиковых труб и их применение. Технологии производства труб. Экструзия. Продолжение

Поведение полиэтилена при таких температурах зависит от распределения молекулярной массы, которое также более широко используется в качестве переменной, контролирующей механические свойства. Следовательно, выбор параметров конструкции экструдера для обработки полиэтилена обычно сосредоточен на одношнековых конструкциях, подходящих для характеристик текучести выбранного сорта полимера. Конструкторы экструдеров также используют параллельную канавку цилиндра экструдера в качестве дополнительной переменной смешивания. Химические добавки используются в ограниченной степени для стабилизации полиэтилена при температуре его обработки. Влияние молекулярного веса на течение полиэтилена может стать экстремальным в случае так называемых материалов со «сверхвысокой молекулярной массой», получаемых в результате каталитических реакций, которые могут проходить до очень длинных полимерных цепей, составляющих около миллиона углеродных единиц.

Эти материалы характеризуются настолько сильным переплетением цепей, что даже в жидком состоянии при высоких температурах они настолько вязкие, что обладают высоким сопротивлением течению. Таким образом, шнековая экструзия становится непригодной, и их можно выдавливать только через трубные штампы путем плунжерной экструзии. Плунжерная экструзия использует поршень с гидравлическим приводом с возвратно-поступательным движением, чтобы продвигать расплав с высокой вязкостью вперед. Еще более критическую проблему для экструзии представляет PEX, который может быть экструдирован только перед полным поперечным сшиванием или должен быть сшит во вторичном процессе. Что касается поливинилхлорида, то из-за риска деградации во время нагрева и экструзии, ПВХ обычно смешивается с добавками на стадии производства труб. В экструдер подается «сухая смесь» полимерного порошка, в которой стабилизаторы и любые расширяющиеся наполнители глубоко диспергированы, а затем при гелеобразовании полимера достигается полная рецептура.

ПВХ может иметь довольно высокие концентрации, снижая стоимость наполнителей, таких как карбонат кальция, поддерживая жесткость продукта, но теряя прочность. Там, где требуется высокая прочность, например, в напорных трубах, расширяющиеся наполнители не добавляются в большом количестве. Материалы на основе полиэтилена обычно предварительно смешивают на смесительном экструдере. Это выполняется на машинах с высокой производительностью, например, 50 тонн / час, поставщиком полимера для производства сырья из сложного полиэтилена, содержащего стабилизирующие ингредиенты и пигменты, готовые для экструзии продукта. Полиэтилен, из-за своей неполярной кристаллизационной природы, не будет принимать значительные количества наполнителя без серьезной потери свойств. Использование предварительно смешанных гранул упрощает экструзию продукта и помогает производителям труб в обеспечении постоянного контроля качества.

Технология компаундирования и поставки смолы (полимерного сырья) является важным аспектом, который способствует производству пластиковых изделий в больших объемах и способствует тесным отношениям между производителями полимеров и производителями труб. Производители труб, которые могут обеспечить большие объемы сбыта, такие как инженерные сети, требующие стандартизированной продукции, или толстостенные напорные трубы большого диаметра, могут поддерживать непрерывное производство и закупают полимерное сырьё прямо с завода в значительных объёмах. Такие оптовые поставки транспортируются в больших танкерах и хранятся в бункерах для прямой подачи в экструзионное оборудование. Обработка в больших объёмах также способствует повышению качества и стабильности продукта, поскольку позволяет избежать риска загрязнения или попадания влаги.

Для достижения цилиндрической формы экструдата, необходимой для производства труб, самая простая и наиболее широко используемая конструкция матрицы состояла из формующей оправки, удерживаемой специальным креплением внутри головки матрицы. Крепление такого типа предназначено для минимизации любых нарушений потока и обеспечения полного повторного смешивания для создания однородных стенок трубы. Однако неизбежно вязкоупругая природа расплава полимера сохраняет некоторую память характера течения, прослеживаемую как ориентация молекул в стенке трубы, поскольку полимеры обладают хорошей молекулярной памятью. Такие «паутинки» стали ассоциироваться с недостатками механических свойств некоторых сортов полиэтиленовых труб, и это является особой проблемой при высокопроизводительной экструзии линейного полиолефина, где ориентация может блокироваться силами кристаллического полимера.

Одним из решений является разрушение структуры потока с использованием перфорированной пластины за креплением, но в настоящее время более распространенной практикой является использование матриц с решетчатой корзиной или спиральных траекторий вместо опор крепления для полиэтилена и полипропилена. Эти формы штампов создают более извилистый путь потока, который позволяет избежать локальной ориентации путем внесения изменений в направлении потока, пока экструдат трубы не достигнет однородной, изотропной микроструктуры в стенке трубы. ПВХ и другие более аморфные полимеры, такие как акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS), полиметилметакрилат (PMMA) и поликарбонат, всё еще могут быть экструдированы с помощью более свободно текучих фильер, установленных на креплениях, без создания участков со слабой молекулярной структурой. В следующей части рассмотрим процесс коэкструзии.