Blog

Jak sporządza się mieszanki PVC?

26.08.2015
Peszel-niebieski

Przemysłowa historia poli(chlorku winylu) (PVC) liczy już ponad 90 lat. W tym czasie PVC zyskał trwałą pozycję rynkowa i obecnie stanowi podstawę surowcową do wytwarzania  rozmaitych tworzyw polichlorowinylowych o czym była mowa w poprzednim artykule. PVC wykazuje wyjątkową podatność na modyfikacje i dzięki temu można dostosować go łatwo do bardzo zróżnicowanych wymagań w zależności od planowanych zastosowań. Realizuje sie to poprzez właściwy dobór składników mieszanin PVC. Właściwości fizyczne jak również struktura chemiczna poli(chlorku winylu) narzucają konieczność stosowania środków pomocniczych w procesie jego przetwarzania. Aby PCW przybrało postać użytkową wymaga zastosowania w produkcji licznych dodatków: stabilizatorów, środków smarujących (poślizgowych), plastyfikatorów, pigmentów itp.

Poli(chlorek winylu) można przetwarzać wszystkimi metodami właściwymi dla polimerowych  tworzyw termoplastycznych, jednak dominujące znaczenie ma wytłaczanie. Podstawowym etapem przetwórstwa PVC jest przemiana jego proszkowej postaci powstałej podczas syntezy w jednolitą postać półproduktów (granulatów) i wytworów gotowych. Etap ten często określany jest terminem „żelowanie PVC”, a jego przebieg i skutki w istotny sposób wpływają na właściwości otrzymanego tworzywa polichlorowinylowego.

 

Przetwórstwo PVC

 

Do przetwórstwa PVC niezbędnych jest szereg dodatków, dzięki którym możliwe jest przetwórstwo. Środki pomocnicze stosowane w produkcji PVC są różnorodnymi substancjami chemicznymi, o różnych stanach skupienia i często podlegające przemianom fizycznym i chemicznym. Dzięki ich stosowaniu właściwości PVC zostają zmodyfikowane, przy czym zmianie nie ulega struktura molekularna polimeru. Sektor środków pomocniczych posiada silną pozycję w światowym przemyśle chemicznym. Przodującą rolę w zużyciu środków pomocniczych odgrywają następujące obszary: Ameryka, Europa, Chiny oraz kraje Azji i Pacyfiku.

 

Z dodatków stosowanych w przetwórstwie PVC najliczniejszą grupę stanowią plastyfikatory, bo ich udział w rynku to aż  55% masy wszystkich wykorzystanych. Stabilizatory stanowią około 35% masy środków pomocniczych, które są stosowane w produkcji wyrobów z poli(chlorku winylu). Podobną wartość stanowią modyfikatory udarności i płynięcia. Jeżeli chodzi o środki smarne wewnętrzne i zewnętrzne jest to 15%, a 12% stanowią środki opóźniające palenie i 1% przeciwutleniacze.

 

Sporządzanie kompozycji PVC

 

W przetwórstwie poli(chlorku winylu) wymaga się, aby kompozycje polimeru ze środkami pomocniczymi sporządzane były w mieszalnikach szybkoobrotowych gorąco-zimnych. Najkorzystniej aby ilość obrotów mieszadła w mieszalniku gorącym wynosiła od 1300 do 1500 na minutę, zaś w zimnym ~ 450 obr./min.

Na podstawie wyników badań oraz danych doświadczalnych stwierdzono, że proces sporządzenia mieszanek PVC w istotny sposób wpływa na jakość samej mieszanki, a później na parametry jakościowe wyrobu.

Procedura sporządzania mieszanek w mieszalniku gorąco-zimnym powinna być następująca:

 

Do mieszalnika wprowadza się naważone ilości: poli(chlorku winylu), stabilizatorów termicznych, środków smarnych, antyutleniaczy, stabilizatorów UV. W temperaturze 700C dodaje się zmiękczacza. W temperaturze około 950C do mieszalnika wprowadza się napełniacze i pigmenty. Proces mieszania w mieszalniku gorącym kończy się gdy wsad osiągnie temperaturę około 1300C.

 

Wprowadzenie do mieszalnika gorącego w pierwszym etapie polimeru, stabilizatorów i środków smarnych pozwala na jednorodne rozprowadzenie środków pomocniczych na powierzchni i częściowo w zewnętrznych strukturach porowatych ziarna PVC.

 

Na jakość plastyfikowanych mieszanek PVC wpływa również sposób dozowania plastyfikatorów. W poprawnie prowadzonym procesie mieszania zmiękczacze są dozowane do mieszalnika w temperaturze około 70 °C. Tego typu kolejność pozwala na właściwe i szybsze wchłonięcie zmiękczacza przez polimer, gdyż w tej temperaturze ziarno rozluźnia swoje struktury porowate –„pęcznieje”, a ponadto zmiękczacz charakteryzuje się mniejszą lepkością. Dopiero po wchłonięciu zmiękczacza przez polimer w temperaturze od 90 do 110 °C (w zależności od intensywności mieszania) wprowadza się do mieszalnika gorącego napełniacze i pigmenty.

 

Mieszanie w mieszalniku gorącym należy zakończyć, gdy wsad osiągnie temperaturę 125÷130 °C(w zależności od składu recepturowego mieszanki). W mieszalniku zimnym wsad schładzany jest do temperatury ok. 40°C, przez co uzyskuje się mieszankę o dobrej sypkości. Powszechnie stosowaną metodą oceny sporządzonych proszkowych kompozycji PVC jest metoda plastograficzna w której za pomocą plastografu Brabendera oznaczamy podstawowe parametry przetwórcze – czas żelowania, oraz stabilność termiczną mieszanki. Oprócz badań plastograficznych wykonuje się badania ekstruzjometryczne, ocenia się sypkość mieszanki oraz stopień zdyspergowania w niej niektórych dodatków

 

Zalety właściwej kolejności dozowania składników do mieszalnika:

 

  • właściwe zdyspergowanie środków pomocniczych w mieszance PVC (głównie sypkich stabilizatorów);
  • brak wchłaniania części plastyfikatora przez napełniacz, zmiękczany jest tylko polimer;
  • niższe opory procesu mieszania;
  • dobra jakość mieszanki – wyższe parametry jakościowe wyrobu.

 

Zarówno jakość polimeru oraz ilość i jakość środków pomocniczych, metoda i warunki przetwórstwa oraz warunki chłodzenia wyrobu, wpływają w istotny sposób na strukturę polimeru po procesie. Określonej strukturze materiału po przetwórstwie można przypisać określony stopień zżelowania oraz gęstość. Oznaczenie tych parametrów pozwala przewidzieć niektóre właściwości wyrobu finalnego.

 

Czytaj też: PVC tworzywem o najstarszym rodowodzie i szerokim wachlarzu zastosowań

Kategorie:
-->