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