Blog

Charakterystyka środków pomocniczych stosowanych w przetwórstwie PVC cz. II

15.09.2015
Peszel-niebieski

W pierwszej części artykułu zostały opisane dwie największe grupy środków pomocniczych. Poniżej przedstawiona zostanie charakterystyka dodatków do PVC, które dodaje się do kompozycji w zależności od docelowego zastosowania.

Środki smarujące (środki poślizgowe, smary) – o ich znaczeniu w przetwórstwie świadczy ich wielkość zużycia. W przypadku (poli(chlorek winylu)  plastyfikowany) PVC-P stosowanie środków smarnych jest korzystne, a w kompozycjach (poli(chlorek winylu) nieplastyfikowany) PVC-U jest niezbędne.

 

W zależności od mieszalności z PVC oraz funkcji pełnionych w przetwórstwie wyróżnia się środki smarne o działaniu zewnętrznym i wewnętrznym:

  • tzw. „smary zewnętrzne”, powodująredukcję tarcia i przylegania kompozycji do powierzchni metalowych urządzeń przetwórczych. Są to m.in. parafiny, utlenione polietyleny (C125 – C600), woski polietylenowe (C125 – C700)
  •  tzw. „smary wewnętrzne”, powodujązmniejszenie tarcia pomiędzy płynącymi jednostkami stopu podczas przetwórstwa, redukują lepkość stopu oraz ciepło tarcia. Są to stearyniany wapnia (najczęściej stosowany z tej grupy), alkohole tłuszczowe, kwasy dikarboksylowe i estry gliceryny.

Często firmy wytwarzające stabilizatory i środki smarne oferują kompozycje stabilizująco-smarne do określonych zastosowań w odpowiednich proporcjach obydwu składników.

PVC nieplastyfikowany charakteryzuje się niską udarnością nawet w temperaturze pokojowej. Modyfikatory udarności poli(chlorku winylu) stanowią dodatki polimeryczne zwiększające odporność materiału na uderzenia. Powodują one zwiększenie zdolności do pochłaniania oraz rozpraszania energii uderzenia przez materiał obniżając tym samym ich skłonność do pękania. Podnoszą również opory podczas przetwarzania, przyspieszają żelowanie oraz zwiększają elastyczność Zalicza się do nich m.in.: chlorowany polietylen (CPE), ABS (akrylonitryl/butadien/styren), kopolimer E/VAC (etylen/octan winylu), polimery akrylowe, MBS (metakrylan metylu/butadien/styren).

W kompozycjach z polichlorku nieplastyfikowanego oprócz modyfikatorów udarności są stosowane środki poprawiające właściwości reologiczne (płynięcie stopionego tworzywa) we wszystkich etapach kompandowania i przetwórstwa. Jako modyfikatory płynięcia stosuje się polimery akrylowe (metakrylany lub akrylany) lub kopolimery styrenu zawierające metakrylan (MMa/EA). W przeciwieństwie do modyfikatorów udarności dodatki do PCW te nie wpływają na właściwości fizyczne wyrobów finalnych. Modyfikatorów płynięcia nie należy stosować w PVC-P. Dodatek modyfikatorów płynięcia wpływa m.in. na obniżenie temperatury przetwórstwa, zwiększenie połysku i powoduje ograniczenie zjawiska „plate out” (eliminują przyczepność do części metalowych urządzeń przetwórczych).

Napełniacze w kompozycjach PVC są stosowane w zasadzie ze względów ekonomicznych (stosuje się je w celu obniżenia kosztów wytwarzania wyrobu z PVC), jednak w niektórych wypadkach wpływają one również modyfikująco na właściwości wyrobu końcowego. Dobry napełniacz powinien mieć odpowiednie uziarnienie – średnia wielkość ziarna ok. l mikrometra, powinien być jednorodny pod względem uziarnienia, charakteryzować się niską absorpcją zmiękczacza, zawierać mało zanieczyszczeń, oraz dużą białością np. w przypadku kredy. Najczęściej stosuje się strącany węglan wapnia o różnym uziarnieniu.

 

Bardzo drobny (o wymiarach w nanometrach) powlekany strącany węglan wapnia wykazuje pożądane właściwości w zastosowaniach do wyrobów z nieplastyfikowanego PVC (PVC-U). Strącany węglan wapnia o wymiarach nano wpływa na poprawienie odporności wyrobów na starzenie w warunkach naturalnych, a także na podwyższenie stabilności termicznej. Dodaje się także kaoliny, mączki dolomitowe, mączki drzewne oraz inne jak talk, grafit.

W celu nadania odpowiednich walorów estetycznych wyrobom z poli(chlorku winylu) stosuje się pigmenty nieorganiczne i organiczne.

 

Pigmenty nieorganiczne spełniają wymagania wysokiej odporności na podwyższone temperatury i trwałości wybarwienia podczas eksploatacji, natomiast pigmenty organiczne spełniają wymagania kolorystyczne. Dodatki do PVC takie jak pigmenty powinny cechować się dobrym rozdrobnieniem, odpornością na migrację i brakiem niepożądanego oddziaływania z pozostałymi składnikami kompozycji.

 

Stosowanie i dostępność szerokiej gamy środków pomocniczych w kompozycjach PVC pozwala na otrzymywanie materiału o wymaganych, zróżnicowanych parametrach przetwórczych i użytkowych, poszerzając możliwości jego wykorzystania.

Ze względów ekonomicznych składy mieszanin są dobierane tak, aby miały one możliwie najlepsze  właściwości przetwórcze, a otrzymane tworzywo charakteryzowało sie zespołem właściwości odpowiednich dla danych zastosowań. Kolejność dozowania składników (o czym była mowa poprzednio) zależy od ich właściwości i musi gwarantować równomierne ich rozprowadzenie w mieszaninie.

 

Literatura:

  1. Babinsky R.: PVC additives: A global review. Plast. Add. Comp. 2006, 8(1), 38-40.
  2. Charles E. Wilkes, James W. Summers, Charles Anthony Daniels, Mark T. Berard, „PVC Handbook”, 2005
  3. Saechtling H., „Tworzywa sztuczne. Poradnik”, Warszawa 1955,2000
  4. Obłój-Muzaj M., Świerz-Motysia B., Szabłowska B., „Polichlorek winylu”,  Warszawa 1997
  5. www.specialchem.com
  6. Summers J.W.: “A review of the principles of poly(vinyl chloride) compound processing and dispersion”. Materiały Konferencji „Vinyltec” Iselin NJ 2004, 157-166, SPE Ed.
  7. Starnes W.H. Jr.: Structural defects in poly(vinyl chloride). J. Polymer Sci. – Chem. 2005, 43(12), 2451-2467.
  8. Broniewski T., Kapko J., Płaczek W., Thomalla J.: Metody badań i ocena właściwości tworzyw sztucznych, WNT Warszawa 2000
  9. Szlezygier W.: Tworzywa sztuczne. Chemia– Technologia Wytwarzania– Własności– Przetwórstwo– Zastosowanie. Wydawnictwo Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 1996.
-->