Разновидности ПВХ, их производство и применение. Выдувное формование, молекулярая ориентация, каландрирование

Механические свойства PVC-U могут быть существенно улучшены путем растягивания полимера, обычно в обоих направлениях, при температурах выше температуры стеклования, которая при обычных условиях составляет около +90 °C. Было установлено, что механические свойства ПВХ-трубы, изготовленной путём вытягивания через расширяющуюся матрицу, тесно связаны с наложенным осевым и кольцевым растяжением. Охлаждение также значительно улучшило качество и целостность. В настоящее время используются поточные процессы для напорных труб из ПВХ. Молекулярная ориентация в обычных экструдированных трубах, одноосно-ориентированных и двухосно-ориентированных системах была изучена с помощью поляризованной инфракрасной спектроскопии. Степень упорядоченности или кристалличности также была изучена. Мониторинг молекулярной ориентации также был предложен с использованием микро-комбинационной спектроскопии. Было представлено экструзионное производство ориентированной трубы из ПВХ (и модифицированного ПВХ), в частности, с одновременным использованием систем органических стабилизаторов кальция.

Процесс биориентации также используется при изготовлении листовых изделий из ПВХ. Большая часть исследовательской работы была проведена в институтах технологий полимеров и материаловедения (например, в университете Лафборо, Великобритания), и опубликованные работы включают в себя изучение стабильности размеров ориентированных PVC-U и PVC-P, разработку машины для растягивания PVC-P с улучшением механических свойств и структурно-свойственных отношений для ориентированных образцов PVC-U и PVC-P. Интересно, что влияние ориентации наполнителя в экструдатах из PVC-Р оказалось весьма заметным и были отмечены улучшения в механических свойствах. Что же касается молекулярной ориентации непластифицированного ПВХ, PVC-U, то здесь также были отмечены улучшения в молекулярной структуре полимера, что привело к разработке нового материала, который получил название PVC-O. Трубы из этого материала используют в напорных трубопроводных системах наравне с трубами PVC-U. Теперь рассмотрим такой процесс, как каландрирование.

Ранние каландры ПВХ ненамного отличались от тех, которые использовались в резиновой промышленности, и представляли собой их модифицированные варианты. Затем были более тщательно изучены процессы каландрирования и оборудование для резиновых и ПВХ изделий. По существу, каландр представляет собой набор из четырех гигантских стальных роликов, установленных в чугунной раме, обычно в перевёрнутой L-образной форме, таким образом, что они могут вращаться, и расстояние между каждой парой роликов регулируется. Материал последовательно сжимается, в результате чего получается непрерывный лист желаемой толщины. ПВХ, от жёсткого и полужёсткого до гибкого, непрерывно производится в плёнке или листе толщиной до приблизительно 1,5 миллиметра и шириной до 2 метров и более. Каландрирование намного более капиталоёмко, чем процесс экструзии, но при этом достигается более высокая производительность и более точная толщина продукта.

Мини-каландры или линии Calandrette доступны для производства жёстких и полужёстких плёнок ПВХ с меньшими инвестиционными затратами. Каландровые валки должны передавать тепло равномерно по поверхности и должны независимо изменяться по скорости, чтобы можно было применять трение между двумя соседними валками. Поверхности рулонов необходимо очерчивать с точностью до нескольких микрон, чтобы обеспечить равномерную толщину пленки как в продольном, так и в поперечном направлениях. Поверхности последних двух рулонов также могут быть текстурированными, от сильно полированной до тяжёлой матовой, в зависимости от требуемой отделки листа. Горячий расплав получается за счёт непрерывного экструдера-компаундера и подаётся во впускной зажим каландра. Одной из альтернатив является интенсивный внутренний смеситель, состоящий из двух мощных каплевидных роторов в нагретой камере, основанный на периодическом процессе, когда расплав подаётся на двухвалковую удерживающую мельницу.

Прохождение горячего расплава между валками создаёт давление, разделяющее их, и уже давно был описан расчёт допусков с использованием статистической модели. В зазоре, установленном между первой парой, а также второй парой валков, имеется валок подачи материала. Прохождение материала контролируется температурой валка, чистотой поверхности и соотношением скоростей валка в зазоре. Конечный зазор каландра контролирует толщину плёнки. Горячий лист вытягивается из конечного рулона с помощью съёмных роликов, температура которых может регулироваться для обеспечения постепенного охлаждения, и регулироваться вращательно для обеспечения возможности растяжения до требуемых размеров. Линейное тиснение может быть выполнено путём подачи горячего листа между нагретой поверхностью для тиснения и резиновым опорным валком. Окончательное охлаждение достигается с помощью барабанов с водяным охлаждением.

Излишнее вытягивание также может быть проблемой в этой области из-за образования покрытий, которые отрицательно влияют на качество листа. Была проанализирована химическая структура покрытий, возникающая в результате каландрирования различных видов сырья, и предприняты попытки установить причины и механизмы вытягивания покрытий. Типичные области применения материалов PVC-P включают напольные и настенные покрытия, плёночную упаковку, декоративные покрытия для поверхностей и канцелярские товары. Каландрированный лист PVC-U, непластифицированного ПВХ, используется для термоформования упаковок и контейнеров. В следующей части поговорим о таком способе производства изделий ПВХ, как формование пластизолей и паст.