Забыли данные входа?   Регистрация  

вспененный ПВХ профильВспененный ПВХ.
ПВХ пены сравнительно молодое направление экструзии ПВХ. Они отличаются от других типов пенопластов широким диапазоном уникальных характеристик. В зависимости от используемых компонентов в рецептуре, смолы ПВХ можно получать жесткие, полужесткие и эластичные продукты с различными свойствами.
Обладая многочисленными преимуществами по сравнению с деревом и монолитным ПВХ, жесткий вспененный ПВХ широко используется в строительстве, как альтернативный материал.

В последнее время микропористые пены все чаще производятся с использованием физического газообразователя (ФВА) вместо традиционных химических (ХВА) и поэтому они не содержат остатков ХВА.
Рецептура вспененного ПВХ содержит стабилизатор, смазки, модификатор текучести, модификатор ударной вязкости, наполнители, газообразователи и при необходимости нуклеирующие агенты.
При введении различных типов газообразователей процесс получения ПВХ пены кардинально меняется, газообразователи бывают двух классов: физические и химические , соответственно существует огромное разнообразие рецептур для вспененного ПВХ.
Ниже приведены примеры базовых рецептур вспененного ПВХ.
ПВХ 100
Свинцовый стабилизатор 3-4,5
смазки 1-2
акриловые технологические добавки, модификаторы ударной вязкости 5-8
газообразователь (АДК) 0,3-1,5
диоксид титана 1-4
мел 2-10
ПВХ 100
Оловоорганический стабилизатор 1,5-2,5
стеарат кальция 1
парафиновый воск (t-74оС) 0,5
окисленный пэ воск 0,1
диоксид титана 1-5
акриловый модификатор ударной вязкости 4-10
акриловый модификатор текучести 1-3
АДК 0,2-1
ПВХ является основным компонентом в рецептуре, поэтому решающим фактором является выбор типа смолы ПВХ. Молекулярная масса (значение К) ПВХ является важнейшим параметром определяющим пригодность ПВХ для экструзии вспененного ПВХ. Слишком низкое значение К приводит к низкой прочности расплава, так что пена будет легко разрушаться и "садиться", слишком высокое значение К  приводит к получению очень вязкого расплава и пузырьки не будут иметь возможности полностью расшириться. В обоих случаях результатом будет пена с высокой плотностью. Самая низкая плотность пены получается при К=57-60. Таким образом, предпочтительнее использовать смолу с величиной К менее 62, поскольку главные свойства пены ухудшаются с увеличением К.
Однако из смол с высоким значением К(65-75) получают высокопрочные пены.
Стабилизаторы.
Многие стабилизаторы в жестких ПВХ пенах играют двойную роль, они действуют и как термостабилизаторы, так и как активаторы ХВА (АДК), путем снижения температуры разложения. Стеараты свинца и цинка особенно эффективны для активации ХВА типа азодикарбонамида. А оловоорганические стабилизаторы являются очень плохими активаторами разложения азодикарбонамида, в рецептуры с такими термостабилизаторами вводят другие активаторы разложения АДК, иначе содержание газа будет низким.
Газообразователи.
По термическим характеристикам разложения ХВА могут быть разделены на два основных типа: экзотермические и эндотермические. Каждый из этих типов может использоваться по отдельности в производстве пенопласта, а иногда по причине синергизма их используют вместе.
Экзотермические ХВА имеют более узкий диапазон температур разложения и дают более высокий выход газа, чем эндотермические. Основные классы экзотермических ХВА: сульфонилгидразиды, чистые и модифицированные  азодикарбонамиды (АДК), семикарбазиды, тетразолы и дигидрооксадиазононы. Азодикарбонамиды и его модифицированные формы продолжают оставаться преобладающими экзотермическими ХВА. Чистый азодикарбонамид - это желто-оранжевый порошок с температурой разложения 205оС. При полном разложении его остатки имеют цвет от белого до молочного, и образуется 210-220см3 газа на 1г продукта. Температура разложения может быть понижена при добавлении солей металлов, которые являются активаторами. При этом особенно эффективными являются соли металлов содержащие свинец и цинк, также могут использоваться материалы содержащие мочевину, аминоспирты и некоторые органические кислоты типа стеариновой. Из за этой особенности были разработаны предварительно активированные смеси азодикарбонамида с температурой разложения от 150 до 190оС .
К самому известному эндотермическому ХВА относится бикарбонат натрия (сода). К достоинствам эндотермических ХВА относится получение максимально белой пены с меньшей деформацией ячеек, а также то, что они разлагаются в широком диапазоне температур. Новые эндотермические пенообразователи основаны на смеси бикарбоната натрия и поликарбоновых кислот типа лимонной кислоты или солей  или эфиров поликарбоновых кислот наподобие цитрата натрия (натриевой соли лимонной кислоты) и триметилового эфира цитрата натрия.
Сочетанием разных типов ХВА можно достичь более микропористой пены, чем в присутствии одного из них.
Оптимальное соотношение АДК/сода зависит от области применения и метода переработки. В процессе Celuka используют высокое содержание соды при низком содержании АДК который действует как нуклеирующий агент для обеспечения необходимой микропористой структуры ячеек в ПВХ профиле. Например, вспененные листы в основном производят с помощью процесса свободного вспенивания, использование рецептур с высоким содержанием соды приводит к плохому качеству поверхности. Соответственно лучшие системы для этого применения - это смеси экзотермических пенообразователей без соды или с низким содержанием соды. Для труб со вспененной сердцевиной больше всего подходит экзотермический пенообразователь с небольшим добавлением соды.
Нуклеирующие агенты.
Нуклеирующие добавки служат зародышами для образования ячеек, к тому же они действуют как активаторы оптимального выделения газа и позволяют достичь более мелкопористой структуры. Большинство неплавких тонкодисперсных порошков фактически действуют как нуклеирующие агенты  во время вспенивания ПВХ.
В качестве таких добавок могут служить пигменты, УФ-стабилизаторы.
Смазки.
Смазки являются неотъемлемой частью в любой рецептуре жесткого ПВХ. Они влияют на процесс гелеобразования, вязкости расплава, течения и качества поверхности в процессе экструзии. В процессе экструзии вспененного ПВХ смазки могут влиять на температуру переработки ПВХ. В процессе вспенивания важно чтобы смесь ПВХ довольно рано начала желироваться в экструдере, а образующийся газ в процессе разложения ХВА растворялся в расплаве, вместо того чтобы уйти через зону дегазации. Также важно получить высокие сдвиговые деформации материала для увеличения его температуры до значения при котором газообразователь начнет разлагаться. Но, черезчур сильный разогрев при сдвиге может вызвать слипание ячеек. Для получения нужной плотности пены и хорошего качества ячеек необходимо добиться баланса внутренних и внешних смазок. Стоит учесть, что миграция газа к границе между ПВХ и металлом уменьшает прилипание расплава к металлу, поэтому повышенное содержание внешних смазок может стать причиной высокой плотности и крупнопористостой структуры пены.
Модификаторы ударной вязкости.
Акриловые модификаторы ударной вязкости помогают предотвратить хрупкое разрушение жестких ПВХ пен, делая материал более стойким к резкому ударному воздействию. Их также применяют для модификации упругости расплава,  облегчения распределения добавок и для увеличения температурного диапазона переработки.
Технологические добавки.
Технологические добавки - они же модификаторы текучести расплава. Высокомолекулярные модификаторы улучшают прочность расплава и эластичность, что приводит к образованию множества мелких пор, а не больших пузырьков или разрывов.
Для переработки вспененного ПВХ важным параметром является молекулярная масса и концентрация технологической добавки. При повышении молекулярной массы можно достигнуть существенно более низких значений плотности, до того как начнет происходить смятие ячеек.
Наполнители.
Тонкодисперсные наполнители придают жесткость твердой части вспененного полимера, а также они используются как центры нуклеации для образования большого количества мелких пузырьков. Обычно используют обработанный мел, из-за положительного влияния стеариновой кислоты на активацию пенообразователя. Также довольно новым направлением является использование древесной муки в качестве наполнителя в вспененном ПВХ.
Пластификаторы.
В зависимости от их совместимости с ПВХ, они могут снижать температуру плавления расплава, чем лучше совместимость, тем меньше температура плавления ПВХ и сильнее гелеобразование в процессе вспенивания эластичного ПВХ.  В изделиях из жесткого ПВХ пластификаторы могут использоваться для антипластификации, при концентрации менее 10м.ч. ДОФ (диоктилфталат) , при вспенивании оболочки изделий из жесткого ПВХ, уменьшает первоначальную скорость роста пузырьков за счет снижения средней элатичности, а также способствует кристализации ПВХ в поверхностных слоях пены. Но, пластификаторы наоборот могут играть значительную роль в рецептурах жестких строительных ПВХ пен с более толстой оболочкой при использовании соэкструзии или процесса Celuka.
Существуют два различных процесса вспенивания с различной структурой оболочки: свободное вспенивание и вспенивание с интегральной оболочкой(Celuka).
Процесс  свободного вспенивания.
При этом процессе образуется относительно мягкая поверхность изделия. Мягкая поверхность может быть разглажена с помощью холодного калибратора, а также пропусканием через тиснильно-охлаждающую систему. В этом процессе расплав после выхода из экструзионной фильеры свободно расширяется. Поэтому вспенивание сопровождается разбуханием, экструдат увеличивается в поперечном сечении и уменьшается по длине, скорость его отвода ниже чем скорость экструзии, если не используется вытягивание экструдата. При свободном вспенивании поры образуются во всем поперечном сечении изделия. Однако на поверхности рост пузырьков ограничен из-за охлаждения, в результате плотность пены у поверхности намного выше. Лучше всего такой процесс подходит для экструзии изделий с относительно простой геометрической формой. Преимуществом этого процесса является довольно высокая скорость экструзии.
Процесс вспенивания с интегральной оболочкой (Celuka).
В этом процессе экструдированное изделие подвергается сильному охлаждению сразу после выхода из фильеры, при этом калибратор ограничивает поперечное расширение изделия при вспенивании внутренней полости оставленной дорном или коаксиальной торпедой внутри фильеры. Такой процесс приводит к образованию твердой внешней оболочки изделия. В зависимости от интенсивности вспенивания это может быть поверхность с высокой плотностью пены, или вообще полностью монолитный слой.
В отличии от процесса свободного вспенивания, в процессе вспенивания с интегральной оболочкой не происходит расширения изделия в продольном направлении.
Процесс вспенивания Celuka может использоваться в экструзии изделий со сложной геометрией поперечного сечения. От процесса свободного вспенивания его отличает более меньшая скорость экструзии и более высокая плотность пены.

{jcomments on}

reklama

Реклама