Поливинилхлорид стал значимым материалом в промышленном производстве гибких изделий после Второй мировой войны, заменив каучук, кожу и целлюлозные материалы во многих областях. По мере развития технологии переработки непластифицированный (жесткий) ПВХ начал активно вытеснять металл, стекло и древесину. Признание ПВХ основано на его благоприятном соотношении «цена - качество». При надлежащей разработке композиции можно получить большой набор полезных свойств при низкой стоимости - погодостойкость, инертность ко многим средам, присущая ему стойкость к воздействию пламени и микроорганизмов.
1.Непластизольные напольные покрытия
1.1 Плитка из виниловых композиций
Когда потребители ищут дешевую альтернативу мраморным покрытиям, то разработчики композиций могут выполнить их запрос почти буквально. Дело в том, что рецептуры для виниловой плитки (ВП) обычно содержат более 80 весовых процентов карбоната кальция. Из-за чрезвычайно высокого наполнения выбор полимера для таких изделий становится определяющим фактором.
Главной трудностью, с которой сталкиваются производители ВП, является плавление композиции с содержанием карбоната кальция больше чем 700 частей на 100 частей полимера. Поэтому для таких композиций предпочтительно применять низкомолекулярный ПВХ с Кф от 55 до 59. Из-за трудностей с плавлением при производстве ВП эффективно использовать смеситель Бэнбери.
Обычно для ускорения плавления в производстве ВП помимо использования го-мополимеров малой молекулярной массы применяют также сополимер винилхлорида с винилацетатом (ВХ-ВА) с содержанием ВА от 10 до 15 процентов и Кф от 50 до 60. Не существует единственного оптимального соотношения количества гомополимера к количеству сополимера: оптимальное соотношение зависит от цен на сырье, типа смесителя и типа каландра.
Поскольку сополимеры ВХ-ВА дороже гомополимера ПВХ, то существуют попытки максимизировать содержание гомополимера. Одним из путей осуществления этого является использование легкоплавких пластификаторов, таких как бутилбензилфталат. Так как цены на сополимеры ВХ-ВА и бутилбензилфталат меняются вне зависимости одна от другой, то оптимальное соотношение количества гомополимера к сополимеру для данного изделия или технологического процесса может меняться со временем и должно периодически рассчитываться заново. Другим фактором, который необходимо учитывать при использовании сополимера ВХ-ВА, является их негативное влияние на стабильность композиций. Специально составленные системы термостабилизаторов могут частично или полностью решить эту проблему.
Хотя многие производители ПВХ встречаются с трудностями при использовании полимера с высоким содержанием прозрачных частиц (геликов, «рыбьих глаз»), однако производители ВП часто используют некондиционный полимер с высоким содержанием геликов и примесей. Это происходит потому что композиции для плитки, содержащие 80 весовых процентов карбоната кальция, перерабатываются при больших напряжениях сдвига, которые способны раздробить практически все полимерные гелики. Даже если какие-то полимерные гелики переживут процесс переработки, это не опасно, так как требования к качеству поверхности ВП ниже, чем к другим лиям из пвх. ВП также более терпимы, чем другие материалы на основе ПВХ к примесям, не имеющим отношение к рецептуре полимеризации или технологии производства ПВХ.
Так как большая часть ВП изготовляется каландрованием, то прочность расплава очень важна. Для увеличения прочности расплава использовали асбест в производстве виниласбестовой плитки (предшественницы ВП) до тех пор, пока не была установлена связь между асбестом и заболеванием редкой формой рака легких, называемой мезотелиома. Последовавшие судебные тяжбы разорили производителей покрытий, изготовлявших виниласбестовую плитку. Прочность расплава ВП обычно повышается с увеличением молекулярной массы полимера или уменьшением содержания сополимера ВХ-ВА. Другим важным фактором является полнота плавления композиции. Если композиция плохо расплавлена, то она вряд ли выдержит процесс каландрования с провисающим потоком.
После каландрования листов ВП и получения резкой или вырубанием плиток соответствующего размера их физические свойства должны отвечать определенным требованиям. Хотя высокое содержание наполнителя в ВП позволяет хорошо соблюдать размеры конечного изделия, но тем не менее упомянутые размеры плиток с «замороженным» напряжением могут меняться, особенно при повышенных температурах. Поэтому желательно в процессе каландрования минимизировать обратимую деформацию листа . Отклонения от размеров также могут быть вызваны водопоглощением. Хотя водопоглощение зависит главным образом от рецептуры, однако плохо расплавленные в процессе переработки изделия из ВП могут создать проблемы с водопоглощением.
Другими двумя характеристиками, обычно измеряемыми в изделиях из ВП, являются ударопрочность и стойкость к истиранию. Обе характеристики улучшаются при применении гомополимера или сополимера с большим молекулярным весом. Наличие винилацетата в сополимере является нежелательным в данном случае. И вновь плохое расплавление в процессе переработки сведет к нулю все возможные улучшения в ударопрочности и стойкости к истиранию, вызванные увеличением молекулярного веса полимера.
1.2 Твердая виниловая плитка
Твердая виниловая плитка считается более дорогим напольным покрытием по сравнению с плиткой из обычных виниловых композиций (ВП). Твердая плитка разрабатывалось изначально в качестве альтернативы плитки на основе каучука, но в настоящее время она также конкурирует с плиткой из виниловых композиций (ВП) в среднем и высшем классе использования. Твердая виниловая плитка обладает более высокими физическими свойствами, чем ВП, и в целом имеет более широкий диапазон цветов и дизайнерских модификаций. Повышенные физические свойства достигаются в основном двумя способами: за счет снижения содержания наполнителя и использования полимера с более высокой молекулярной массой. Обычно для таких применений используются гомополимеры со значениями константы Фикенчера Kф в интервале 59 – 66. Благодаря снижению содержания наполнителя по сравнению с ВП, при использовании твердой виниловой плитки обычно не требуется применять сополимеры ПВХ с винилацетатом для улучшения плавления.
1.3 Цоколь стены
Цоколь стены – это эластичное изделие на основе ПВХ для перехода между полом и стеной во многих промышленных условиях. Основным физическим свойством, необходимым для этого изделия, является способность изгибаться под углом 90° без разрушения, и не подвергаться усадке во времени после его установки. Хотя цоколь может первоначально не ломаться при установке, трещины и сколы могут появиться со временем, особенно если цоколь многократно испытывает ударные нагрузки на угле в 90 °.
Не смотря на то, что формующие головки для изготовления цоколя являются достаточно большими и простыми по сравнению с другими экструзионными изделиями из мягкого поливинилхлорида, высокое содержание наполнителя, обычно содержащегося в этих изделиях, может создать проблемы с вязкостью расплава. По этой причине обычно используются смолы со значением Kф около 66. Некоторые виды цоколей получают соэкструзией. В этих случаях имеется больше вариантов для выбора полимеров покрытия и подложки, основанного на выборе композиции, оснастки и процесса производства. Подложка для соэкструдированного цоколя также служит хорошим способом утилизации отходов мягкого поливинилхлорида.
2. Выбор полимера для гибких пленок и листов
2.1 Общие аспекты выбора полимера для листов, получаемых экструзией и каландрованием
2.1.1 Содержание стеклообразных частиц* в полимере
Хотя требования к полимеру для экструдированной пленки и листа подобны таковым для других экструзионных изделий общего назначения, существуют некоторые отличия. Содержание стеклообразных частиц в полимере (или отсутствие их) чрезвычайно важно для экструзионных пленок и листов. Поскольку суспензионные смолы обычно имеют более низкое содержание стеклообразных частиц, чем смолы, полученные полимеризацией в массе, обычно для этих изделий предпочитают суспензионные смолы. Два основных способа регулирования производителями содержания стеклообразных частиц – посредством чистоты реактора для получения полимера и пористости смолы.
Одно время реакторы для поливинилхлорида были около 2 – 2,5 м (6-7 футов) в диаметре. Это делалось для облегчения очистки реакторов рабочими. Очистка была необходима, поскольку на стенках реактора начинали образовываться корки из ПВХ смолы после выпуска нескольких партий. Если на это не обращать внимания, то эти "корки" будут создавать нуклеирующие участки для роста больших частиц смолы при полимеризации. Эти большие частицы затем периодически отрывались бы от стенок реактора и создавали проблемы со стеклообразными частицами в конечном продукте.
В настоящее время объем реакторов для получения ПВХ составляет до 38 м3 (10 000) галлонов. Поскольку эти новые, большие по размеру реакторы намного тяжелее чистить вручную, чем старые реакторы, была разработана специальная технология очистки реакторов для минимизации образования нароста на стенках реактора. Другим преимуществом этой технологии является снижение времени, в течение которого рабочий подвергается действию мономера винилхлорида. Сейчас обычным является изготовление нескольких сотен партий ПВХ между чистками реакторов.
Часто сорта смолы, предназначенные для производства пленок, фактически идентичны обычным экструзионным сортам. Первые партии смолы из только что очищенного реактора обычно обозначаются как "пленочные сорта". Полимер из последних партий обозначается как "экструзионный сорт". Граница, за которой обозначения смолы от пленочного сорта переходит в экструзионный сорт, весьма расплывчата, и часто больше зависит от требований к полимерному продукту, чем от фиксированного количества партий после очистки.
Более высокая степень пористости смолы также способствуют снижению содержания стеклообразных частиц в конечном продукте. Чем больше пористость частиц смолы, тем легче они могут абсорбировать пластификатор и смешиваться с другими частицами смолы. Корреляция не абсолютная, но имеется четкая зависимость между содержанием стеклообразных частиц геля и пористостью в смолах для изделий из пластифицированного ПВХ.
(*В отечественной литературе стеклообразные частицы называют «прозрачными точками», «рыбьими глазами»(дословный перевод из англоязычной литературы) и «геликами».)
2.1.2 Прозрачность
Прозрачность является проблемой для многих областей применения экструдированных пленок и листов. Часто можно найти различия в прозрачности ПВХ смол, которые, как кажется на первый взгляд, имеют одинаковые свойства. Многие смолы ПВХ, поставляемые для экструзионных пленок и листов, содержат антистатические добавки, а также остатки веществ, необходимых для процесса полимеризации. Эти добавки и примеси влияют на прозрачность продукта. Известно, что стеарат кальция, распространенное соединение для антистатической обработки поверхности, негативно сказывается на прозрачности.
Весьма интересно, что молекулярная масса смолы может также влиять на прозрачность. Для хорошей прозрачности готового изделия необходима хорошая гомогенизация. Смолы с более низкой молекулярной массой легче смешиваются, чем смолы с более высокой молекулярной массой. Поэтому низкомолекулярные смолы иногда дают более высокую прозрачность, что еще зависит и от процесса переработки. Акриловые добавки с коэффициентами преломления, близкими к поливинилхлориду, и легкоплавкие пластификаторы, типа бензилфталатов, также могут способствовать повышению прозрачности.
Другая проблема качества ПВХ смолы, которая может вызвать проблему прозрачности пленок и листов, является присутствие темных частиц смолы в готовом изделии. После удаления воды путем центрифугирования суспензионный ПВХ затем сушится. Чем выше температура сушки, тем быстрее можно высушить смолу. Если процесс сушки смолы слишком активен, или если существуют места в сушилке, где частицы смолы могут "зависнуть", то могут образоваться темные или деструктировавшие частицы полимера.
2.1.3 Пригодность для нанесения печати
Большинство производимых гибких пленок и листов подвергается печати. Хотя в определении пригодности для нанесения печати композиции критичным является выбор добавок, также играет роль и выбор полимера. Например, полужесткая пленка или лист из ПВХ из композиции, содержащей 25 частей пластификатора, обычно легче подвергается печати после хранения, чем из рецептуры, содержащей 50 частей пластификатора. Для полужесткой рецептуры обычно требуются более горячие валки каландра, чем для более мягкой рецептуры. В подобной ситуации переход к более низкомолекулярному полимеру может позволить перерабатывать полужесткую рецептуру на оборудовании, которое не позволяет получить температуру, необходимую для переработки полужесткой рецептуры на основе смолы с большей молекулярной массой. Это, в свою очередь, может привести к улучшению пригодности для печати из-за снижения содержания пластификатора. Использование сополимера винилацетата может также привести к улучшению пригодности к печати.
2.1.4 Другие свойства
Стойкость к раздиру и проколу улучшается с увеличением молекулярной массы полимера. Смолы с более высокой молекулярной массой также полезны для изделий, где требуется высокая прочность расплава, или для других последующих технологических операций, требующих большей жесткости изделия. Смолы с более высокой молекулярной массой также применяются в изделиях, где используется более высокое содержание пластификатора или требуются повышенные физические свойства.
2.2. Мягкие пленки и листы, получаемые экструзией
Вязкость смолы, используемой для экструзионных пленок и листов, зависит от области применения, но обычно значение K составляет от 60 до 71, со средним значением 66 для "средней" вязкости. Хотя содержание стеклообразных частиц в смоле является очень важным для большинства областей применения экструзионных и каландрированных гибких пленок и листов, причем для экструзионных изделий, как правило, менее приемлемо наличие стеклообразных частиц, чем для каландрированных. Поскольку в экструзионном процессе можно получать листовые изделия большей толщины, отличие смол по прозрачности может стать более важным.
Для экструзионных пленок и листов часто важен поверхностный блеск. Это свойство зависит как от условий переработки, так и от молекулярной массы смолы. Вообще, более высокая температура переработки и/или смола с более низкой молекулярной массой приведет к повышению поверхностного блеска. Старым приемом для улучшения блеска в листовых изделиях является смешение эмульсионной смолы с обычным суспензионным гомополимером ПВХ. Полагают, что ПАВ, обычно находящиеся на поверхности частиц эмульсионной смолы, действуют как смазка для ПВХ и увеличивают блеск в готовом изделии. Недостаток использования эмульсионных смол для этого применения - проблемы, которые они могут вызвать с точки зрения пригодности для нанесения печати. В большинстве случаев, снижение пригодности к печати происходит из-за тех же ПАВ, которые, как полагают, улучшают блеск.
Если желательно снижение блеска, с гомополимером можно смешать сшитую ПВХ смолу. Чтобы увеличить снижение блеска, относительная вязкость сшитой смолы должна быть выше, чем вязкость смолы гомополимера, с которой ее смешивают.
2.2. Мягкие пленки и листы, получаемые каландрованием
Многие требования, упомянутые выше, также относятся к каландрированным пленкам и листам. Есть несколько отличий, которые выдвигаются на первый план.
Смолы с более низкой молекулярной массой требуют более низкой температуры каландров и могут использоваться в изделиях, где физические свойства не являются основными. Они также дают преимущества в изделиях, где добавки в рецептуре ( полимерные пластификаторы) вызывают проблему слипания рулонов при повышенных температурах. Их применение также благоприятно, если имеются трудности при достижении достаточно высоких температур на валках каландра при переработке высокомолекулярных смол.
Желательный уровень поверхностного блеска, высокий или низкий, часто можно получить при использовании "полированных" или "тисненых" валков каландровых линий. В связи с этим, некоторое регулирование блеска, осуществляемого за счет рецептуры смолы в экструзионных изделиях, может не потребоваться для каландрированных продуктов. Однако многие методы регулирования блеска за счет рецептуры, используемые при экструзии мягкого ПВХ, также будут работать для каландрированных пленок и листов.
Хотя наличие стеклообразных частиц в смоле нежелательно, непрозрачные каландрированные пленки и листы обычно менее чувствительны к связанным со стеклообразными частицами поверхностным дефектам, чем экструзионные пленки той же толщины. Однако, по мере снижения толщины каландрированных пленок, проблемы, связанные со стеклообразными частицами, становятся более важными. Если пленка достаточно тонкая, стеклообразные частицы могут вызвать проколы в конечном изделии. Иногда стеклообразные частицы в смоле могут вызвать проколы также в листах из мягкого ПВХ, особенно в областях, где лист подвергается последующему процессу термоформования. Как и везде, наличие стпеклообразных и темных частиц смолы и включений могут явиться главным препятствием для получения прозрачных каландрированных пленок и листов.
3. Литье под давлением мягкого ПВХ
Мягкий (пластифицированный) ПВХ обычно легче перерабатывается литьем по давлением, чем его жесткий аналог. Поскольку пластификаторы оказывают существенное влияние на снижение вязкости расплава ПВХ, многие композиции, первоначально разработанные для экструзионных изделий, также могут перерабатываться литьем под давлением. Хотя смолы со значением K 70 или выше иногда используются для литьевых изделий из пластифицированного ПВХ, предпочтительны смолы со значениями K в интервале 65 - 68. ПВХ смолы с еще более низкой молекулярной массой могут быть полезны в тех случаях, когда пытаются отлить изделия сложной формы, или когда используют формы с неудачно сконструированными впусками и литниками, или когда сложно отлить композиции с высокой твердостью.
Литьевые композиции на основе смол с более низкой молекулярной массой меньше разогреваются при переработке и могут формоваться при более низких температурах, чем композиции на основе смол с более высокой молекулярной массой. Пониженная температура во время процесса литья под давлением может привести к снижению времени цикла и уменьшению расхода стабилизатора. Снижение расхода стабилизатора может способствовать увеличению содержания вторичного дробленого полимера, который можно вводить в процесс литья под давлением.
3.1 Выдувное формование мягкого ПВХ
Большинство требований к выбору смолы для литья под давлением пластифицированного ПВХ также применимы для его выдувного формования. Однако для полужестких изделий для выдувного формования могут применяться смолы со значением K на уровне 60. Вязкость расплава и прочность расплава композиции могут регулироваться путем изменения содержания пластификатора и условий переработки, однако, изменение молекулярной массы смолы иногда является предпочтительным способом регулирования этих характеристик композиции. Значения K смол для изделий из мягкого ПВХ, получаемых инжекционным формованием с раздувом, обычно ниже, чем K смол, используемых для изделий, получаемых экструзией с раздувом.
4 Выбор полимера для конкретных применений жестких композиций ПВХ
4.1 Трубы
4.1.1 Общие принципы выбора смолы для крупносерийного производства труб
Трубы – наиболее обширная область применения смол ПВХ и, определенно, одно из самых конкурентоспособных их применений. Чтобы свести стоимость к минимуму, основные производители перерабатывают экструзией порошкообразную композицию жесткого ПВХ и акцентируют внимание на снижении стоимости и увеличении выпуска изделия. Мы сначала обсудим понятия, связанные с ПВХ смолой, важные для всех трех основных типов ПВХ труб:
1) напорных труб,
2) ДКВ(дренажных канализационных и вентиляционных) труб,
3) дренажных и сточных труб.
После обсуждения требований к ПВХ смоле, общих для каждого типа в целом, мы затем обсудим каждый тип применяемых труб в отдельности.
4.1.2 Объемная плотность смолы
Есть несколько характеристик смолы, на которые производители трубы обращают наибольшее внимание. Первая характеристика – объемная плотность смолы. Эта характеристика важна, поскольку при увеличении объемной плотности больше композиции может поместиться в зоне загрузки экструдера. По мере увеличения композиции в зоне загрузки, потенциальная производительность при заданных температурах процесса увеличивается.
Один из факторов, влияющих на объемную плотность смолы, является рост электростатического заряда на частицах смолы. Когда частицы смолы приобретают электростатический заряд, они начинают отталкиваться друг от друга, приводя к снижению объемной плотности смолы. За счет поверхностной обработки смолы и тщательного контроля процесса сушки частицы смолы будут иметь низкое содержание влаги. Это регулируемое содержание влаги на поверхности частиц смолы будет способствовать рассеянию электростатических зарядов, уровень которых может повыситься в процессе транспортирования.
(*В российской литературе –ГОСТ указанное свойство смолы называют «насыпная плотность»)
4.1.3 Пористость смолы
Пористость смолы – положительное свойство для пластифицированного поливинилхлорида. В жестком ПВХ желательна небольшая степень пористости для облегчения абсорбции жидкого стабилизатора и жидких смазок. Однако избыточная пористость смолы может оказывать вредное влияние на жесткий ПВХ из-за снижения объемной плотности смолы. Как сказано выше, это может иметь негативное влияние на производительность экструдера.
4.1.4 Распределение частиц смолы по размерам
Распределение частиц смолы по размерам также важно для достижения более высокой объемной плотности смолы. Регулируя коэффициент упаковки частиц смолы, можно получить большее содержание полимера в данном пространстве и, таким образом, повышается его объемная плотность. Другая причина, почему важно распределение частиц смолы по размерам, состоит в том, что оно влияет на характеристики плавления композиции. Обычно производители труб хотят, чтобы различные партии полимера имели стабильное распределение частиц по размерам, что способствует повышению однородности расплава и гомогенизации.
Если характеристики плавления смолы остаются стабильными, производительность также постоянна. Это чрезвычайно важно для производителей труб. Целью производителя труб является получение как можно более жестких допусков изделий по размерам. Если размер частиц смолы или объемная плотность изменяется при экструзии, производительность продукции не будет стабильной. Чтобы компенсировать это, производителю труб, вероятно, придется делать несколько больший припуск размера трубы, чтобы компенсировать зависящее от качества плавления изменение производительности и удовлетворить хотя-бы минимальные требования к размерам. Если производитель труб должен производить продукцию в среднем с 2-процентным превышением веса из-за колебаний производительности, связанных с процессом плавления, и он потребляет 50 миллионов фунтов композиции ПВХ за год, то этот производитель вероятно, будет поставлять потребителю один миллион фунтов бесплатной композиции ежегодно.
Идеальная ситуация для производителей труб - эксплуатировать свои экструдеры в течение многих недель без необходимости остановки или изменения параметров процесса. В этом случае есть возможность получения низкого процента брака продукции. Стабильные размеры частиц смолы и объемная плотность смолы очень важны для достижения этих целей.
4.1.5. Напорные трубы
К жесткой напорной трубе, изготовленной из композиции ПВХ типа I, предъявляются строгие требования по физическим свойствам. Даже при том, что изготовители труб стараются скрыть свою рецептуру, эти требования к физическим свойствам способствуют использованию рецептур с удивительной степенью сходства. Из-за требований прочности сложно рентабельно производить трубу из смолы со значением K ниже 65. Обычно ПВХ смола со значением K 65 или 66, утвержденная государственной службой санитарного контроля (NSF), предпочтительна для этих изделий.
Поскольку производители напорных труб из ПВХ могут получать продукцию, соответствующую требованиям к физическим свойствам, из смолы с K 66, существует лишь небольшое преимущество при использовании смолы с более высокой молекулярной массой.
4.1.6. Дренажные, канализационные и вентиляционные трубы
Подобно жесткой напорной трубе, дренажная, канализационная и вентиляционная (ДКВ) труба жестко зависит от требований к физическим свойствам, для удовлетворения которых предпочтительно применять смолу с K 65-66. Главное отличие композиции для напорной трубы и трубы ДКВ состоит в том, что в трубах ДКВ допустимо использование более высокого содержания наполнителя.
4.1.7.Дренажные и сточные трубы
При сравнении с напорной и ДКВ трубой, дренажная и сточная трубы не подлежат жесткому контролю. Из-за этого возможна некоторая свобода в выборе смолы вследствие более низких требований к физическим свойствам указанных труб. Для этой продукции могут использоваться смолы с более низкой стоимостью без согласования с государственной службой санитарного контроля, что дает некоторую возможность снижения стоимости. Из сказанного видно, что цена смолы может стать важным фактором в выборе смолы и наполнителя для этого типа труб.
Если цены на смолу ПВХ высоки, экономические выгодно использовать высокую степень наполнения более дорогим тонкодисперсным (1 мкм или менее) карбонатом кальция. Этот подход позволяет повысить вязкость расплава, поэтому использование смол с более низкой молекулярной массой для снижения вязкости расплава в некоторых случаях может дать преимущество. Если цены на смолу ПВХ низки, экономически выгодно использовать карбонат кальция с частицами большего размера (3 мкм или более) при более низкой степени наполнения в сочетании с типичными трубными марками смолы с K 65-66 , используемой для напорных труб. Использование дешевых наполнителей с большим размером частиц при пониженной степени наполнения приведет к нивелированию преимущества снижения вязкости расплава, которое дают более дорогие низкомолекулярные смолы.
В настоящее время на рынке дренажных и сточных труб большого диаметра доминируют трубы со вспененной сердцевиной, и эта тенденция смещается в сторону выпуска продукции меньшего диаметра. Сердцевину трубы вспенивают для снижения доли материала, используемого для изготовления трубы, при сохранении требуемых для этого применения физических свойств. Такие изделия получают методом соэкструзии, требующим более высоких первоначальных капитальных затрат. Однако, в большинстве случаев снижение стоимости материала быстро оправдает повышенные капитальные затраты и стоимость композиции. Конечные потребители также оценили пониженные вес и легкость механической обработки труб с вспененной сердцевиной.
Для внешнего слоя трубы со вспененной сердцевиной обычно используют смолы со значением K приблизительно 65-66. Есть преимущества для использования смол с более низкой молекулярной массой в жестких вспененных трубах из ПВХ; однако, большинство производителей труб для вспененной сердцевины используют смолу с той же молекулярной массой для того, чтобы увеличить коэффициент использования смолы и снизить складской запас материала. Кроме того, смолы с более высокой молекулярной массой дают лучшие механические свойства. Большинство рецептур вспененной сердцевины включает более высокое содержание технологических добавок для улучшения свойств расплава и облегчения вспенивания. Дренажные и сточные трубы также являются превосходным потребителем отходов труб из жесткого ПВХ.
5. Выбор полимера для поизводства сайдинга
Большинство сайдинговых изделий из ПВХ производят соэкструзией. Материал поверхностного слоя обычно имеет низкую степень наполнения или иногда бывает совсем ненаполненным, с хорошей ударо- и атмосферостойкостью, в то время как материал основы обычно имеет более высокую степень наполнения для снижения общей стоимости изделия.
5.1 Поверхностный слой
Хотя поверхностный слой имеет толщину обычно от 0,003 до 0,008 дюймов ( 0,076-0,020мм ) и составляет 20 или менее процентов толщины конечного сайдингового изделия, он является самой важной составляющей продукции. Конструкционно он является слоем, требующим хороших ударопрочных и атмосферостойких свойств. Ударные свойства достигаются за счет сочетания модификаторов ударопрочности и выбора смолы. Как говорилось ранее, смолы с более высокой молекулярной массой дают лучшую ударопрочность и предпочтительны для поверхностного слоя. При более высокой молекулярной массе полимера можно использовать меньше модификатора ударопроччности, снижая за счет этого стоимость компорзиции. Преимущество повышения ударопрочности смол с более высокой молекулярной массой особенно существенно при низких температурах окружающей среды, которые испытывает виниловый сайдинг в Северной Америке. Другим фактором является толщина поверхностного слоя. В общем случае, чем больше толщина поверхностного слоя, тем выше ударопрочность конструкции в целом.
В начале 1990-х годов большинство композиций для поверхностного слоя изготавливали, используя смолу с K 65-66. Сегодня для некоторых рецептур поверхностного слоя сайдинга использует смолу с K 68, и проводится исследование применения смол с более высокой молекулярной массой. Хотя вязкость расплава этих смол выше, использование восков Fischer-Tropsch и других линейных восков на основе альфа-олефинов позволило многим производителям перерабатывать смолы с высокой молекулярной массой на существующем оборудовании.
Другим показателем является глянец , который входит в число параметров, по которым выбирают смолу. Существующие дизайнерские тенденции для сайдинга предполагают низкий уровень глянца. Это можно достигнуть путем снижения содержания технологических добавок, сшивки ПВХ смолы, использования сополимеров этилена с винилацетатом с содержанием винилацетата <45 % и специальных модификаторов ударопрочности. Однако, увеличение молекулярной массы смолы также может привести к снижению глянца поверхностного слоя. Необходимо проявлять осторожность при поиске способа снижения глянца, поскольку многие добавки или изменения в производственном процессе, которые снижают поверхностный глянец в экструзионных изделиях, могут иметь негативное влияние на ударные свойства.
Для хорошей работоспособности поверхностного слоя он должен иметь хорошую адгезию к основе. Есть много рецептурных и технологических факторов, которые влияют на адгезию, одним из которых является молекулярная масса смолы. Чем ниже молекулярная масса смолы, тем легче получить хорошую адгезию. Конечно, выбор смазок в композиции играет основную роль в адгезии поверхностного слоя и основы, поскольку парафиновые воски, как известно, способствуют возникновению проблем в этой области. Также вызывает беспокойство наличие в смоле стеклообразных частиц. Обычные дешевые сорта смол для труб часто содержат слишком много стеклообразных частиц для материала поверхностного слоя большинства сайдинговых изделий.
5.2 Основа
Критерии выбора смолы для основы являются менее важными и зависят от выбора композиции для поверхностного слоя, толщины этого слоя и ударопрочности, требуемой в конечном продукте. Одно из главных отличий требований к смоле поверхностного слоя и основы состоит в том, что для основы допускается более высокое содержание стеклообразных частиц и примесей, поскольку ее поверхность не видна. Так как материал основы может составлять 80% или более в сайдинговом изделии, значительная экономия в стоимости может достигаться за счет использования более дешевых трубных сортов смол с K 65-66.
Другое возможное преимущество использования смол с более низкой молекулярной массой для основы – это улучшение адгезии поверхностного слоя к основе. Сильно упрочненная граница раздела является более эффективной при передаче энергии удара к поверхностному слою через основной полимер. Рассеяние энергии - один из способов сохранения целостности поверхностного слоя после ударного воздействия.
По материалам: «Руководство по разработке композиций на основе ПВХ», издательство НОТ