Компоненты и способы приготовления и смеси, влияющие на качество изделий из ПВХ

Качество экструдируемого оконного ПВХ-профиля зависит от ряда взаимосвязанных факторов, в их числе: качество исходного сырья (ПВХ-смола); рецептура смеси (соотношение компонентов: смола и применяемые добавки); конструктивные особенности экструдера; технологическая дисциплина и др.

Одним из наиболее тонких технологических вопросов экструзии ПВХ-профиля являются колебания качества исходного сырья в различных партиях поставок, а тем более переход на исходное сырье другого поставщика.

В настоящее время производители оконного ПВХ-профиля готовят смесь 2-мя способами:

- ПВХ-смола смешивается с так называемым компаундом "все в одном", в состав которого входят все необходимые аддитивы для стабилизации и переработки ПВХ.
- производят смешение всех компонентов смеси самостоятельно.

При 1-м способе качество готовой продукции можно изменять в достаточно ограниченном диапазоне, т.к. рецептура смеси определяется соотношением только 2-х компонентов: ПВХ-смолы и компаунда.

При 2-м способе качество готовой продукции можно изменять в более широком диапазоне, т.к. рецептура смеси определяется соотношением всех компонентов. В этом случае качество смеси в значительной степени определяется квалификацией и опытом химиков-технологов, которые в зависимости от качества исходного сырья принимают решение по рецептуре смеси.

Для повышения эффективности этого процесса на подготовительном этапе отрабатываются типовые рекомендации: для исходного сырья различного качества экспериментально для конкретной экструзионной линии определяют оптимальную рецептуру смеси (оценка производится по характеристикам экструдируемого ПВХ-профиля). В результате имеют набор стандартных решений для конкретных условий. Однако, даже имея типовые рекомендации, следует постоянно контролировать качество экструдируемого ПВХ-профиля, и, при необходимости, корректировать рецептуру смеси. По существу подбор рецептуры смеси производится методом "проб и ошибок", при этом, чем выше квалификация и опыт химиков-технологов, тем меньше отходы ПВХ в процессе перехода на исходное сырье другого поставщика.

Эффективность ПВХ как конструкционного материала может быть реализована только в результате использования комбинации соответствующих добавок, что приводит к созданию таких свойств материала, которые могут отвечать строгим требованиям потребителя.

Немодифицированные ПВХ-смолы не находят практического применения. При производстве и эксплуатации изделий из поливинилхлорида необходимо решить как минимум две задачи:
Устранить, либо свести к минимуму, влияние неблагоприятных факторов на ПВХ (деструкция при экструзии, температурные колебания, световая экспозиция, УФ-облучение, окисление на воздухе и т.д.).
Повысить прочностные свойства, ударопрочность и эластичность.

Первую задачу решают, используя стабилизаторы, вторую - применяя модифицирующие добавки.

СТАБИЛИЗАТОРЫ.
Свинцовые стабилизаторы.
Переработку поливинилхлорида производят при повышенных температурах, в силу чего для предотвращения дегидрохлорирования необходимо вводить термостабилизаторы. Свинцовые стабилизаторы являются старейшей и крупнейшей группой соединений, которые применяются в качестве стабилизаторов ПВХ.
Однокомпонентные свинцовые стабилизаторы:
- трехосновной сульфат свинца;
- двухосновной фосфит свинца;
- двухосновной фталат свинца;
- двухосновной стеарат свинца;
- нейтральный стеарат свинца.
Эти свинцовые стабилизаторы в состоянии реагировать с НСl с образованием хлорида свинца. В отличие от хлоридов некоторых других металлов, хлорид свинца не оказывает дестабилизирующего действия на ПВХ. Хлорид свинца инертен.

Другим преимуществом основных солей свинца является способность к образованию комплексов, которые необходимы для стабилизации лабильных атомов хлора.

Нейтральный стеарат свинца имеет сильное смазывающее действие и его совместимость с ПВХ высока.

Двухосновной фосфит свинца имеет исключительное светостабилизирующее действие.

Свинецсодержащие ("однопакетные") стабилизаторы компаунды.
Использование в процессе переработки ПВХ однопакетмых свинецсодержащих систем сделало возможным модифицировать важнейшие параметры процесса. Однопакетные стабилизаторы в мало- или непылящей форме объединяют в одном продукте стабилизирующее и смазывающее действие. Они обеспечивают оптимальные потребительские свойства на основе хорошо сбалансированной системы стабилизатор-смазка.

Оловоорганические стабилизаторы.
Оловоорганические стабилизаторы относятся к эффективным продуктам для стабилизации ПВХ. Они соединяют в себе хорошую длительную термостабильность с отличной стойкостью цвета. Для изделий с наивысшими требованиями к прозрачности и термостабильности предпочтительно применение оловоорганических термостабилизаторов. Наряду с такой высокой эффективностью Оловоорганические термостабилизаторы имеют хорошую совместимость с другими составными частями рецептуры. Оловоорганические стабилизаторы можно разделить на два типа:
серосодержащие системы - Оловоорганические меркаптиды;
системы, не содержащие серы, - Оловоорганические карбоксилаты.

Оловоорганические меркаптиды.
Серосодержащие стабилизаторы на основе окилолова.
Жидкие меркаптиды октилолова разрешены к применению во многих странах для нетоксичных упаковок пищевых продуктов, сделанных из жесткого ПВХ. Они обеспечивают отличную прозрачность и термостабильность.

Серосодержащие стабилизаторы на основе бутилолова.
Меркаптиды бутилолова являются отличными термостабилизаторами для технического применения.

Оловоорганические карбоксилаты.
Стабилизаторы на основе карбоксилатов октилолова.
Карбоксилаты октилолова применяются для ПВХ-пленок, полученных экструзией с раздувкой. Получаемые изделия нетоксичны и не обладают запахом.

Стабилизаторы на основе метилолова.
Стабилизаторы на основе метилолова применяются при экструзии и литья под давлением, когда предъявляются повышенные требования к термостабильности.

Комбинированные оловоорганические стабилизаторы.
Смеси меркаптидов и карбоксилатов олова могут успешно заменить чистые карбоксилаты. Их предпочтительнее применять для экструзии жестких профилей ПВХ и литья под давлением.

Кальций/цинксодержащие стабилизаторы.
Экологические соображения и продолжающее совершенствование технологии стабилизации подталкивают многих переработчиков ПВХ к использованию кальций-цинковых стабилизаторов.

Твердые кальций/цинксодержащие стабилизаторы.
Рекомендуются при экструзии оконных профилей, нетоксичных изделий, требующих отсутствие кадмия и свинца.

Пастообразные кальций/цинксодержащие стабилизаторы.
Нетоксичные кальций-цинковые стабилизаторы успешно используются в течение длительного времени для изготовления большого разнообразия пластифицированных изделий, разрешенных для пищевых целей, таких, как детские игрушки, кровеносные сосуды, мешки, перчатки и упаковочная пленка, полученная раздувкой.

Жидкие кальций/цинксодержащие стабилизаторы.
Жидкие кальций/цинксодержащие стабилизаторы приобретают наиболее широкое распространение для применения в таких областях, как каландрирование или экструзия вместо барий/кадмийсодержащих стабилизаторов.

Барий/цинксодержащие стабилизаторы.
Жидкие, не содержащие кадмия, стабилизаторы пользуются возрастающим спросом во всем мире на сложившемся высококонкурентном рынке и стали основным классом стабилизаторов, используемых для переработки ПВХ.
Широкий диапазон самосмазывающих жидких барий/цинксодержащих стабилизаторов (как содержащих, так и не содержащих фенол) покрывает все потребности при каландрировании, экструзии, литье под давлением, выдувании пленки полужесткого и пластифицированного ПВХ.

СО-СТАБИЛИЗАТОРЫ.
Эпоксидные соединения.
Эпоксидные пластификаторы эффективны в качестве нетоксичных со-стабилизаторов, используемых в жестком и пластифицированном ПВХ и других хлорсодержащих полимерах. Стабилизирующее действие эпоксидных пластификаторов основано на их способности связывать хлористый водород, они оказывают позитивный эффект на долговременную термостабильность, улучшают погодостойкость изделий из ПВХ.

Хелаторы.
Добавление фосфитов вместе с металлическими мылами (барий/цинк или кальций/цинк) повышает тепло- и погодоустойчивость, а также прозрачность изделий из ПВХ.

Стабилизаторы - Киккеры.
Киккеры - стабилизаторы ПВХ, которые катализируют разложение газообразователя, заставляя его действовать при более низких температурах.

СМАЗКИ.
Для нормального протекания процесса производства жестких и пластифицированных ПВХ необходимо тщательно подобрать и рассчитать количество смазки. Внутренние лубриканты улучшают качества текучести при плавке ПВХ, внешние лубриканты предохраняют смесь от прилипания к горячим металлическим частям оборудования.

ДОБАВКИ.
Служат для повышения погодоустойчивости и стабильности при хранении изделий из ПВХ.
Поглотители УФ-лучей.
Поглотители ультрафиолетовых лучей необходимы для повышения светостойкости и погодоустойчивости жесткого и пластифицированного ПВХ.

Оптические отбеливатели.
Оптические отбеливатели используют для улучшения внешнего вида готовых изделий. Они позволяют производить белые блестящие изделия, улучшать часто слегка желтый цвет изделий из пластиков и повышать блеск окрашенных изделий.

Антистатики.
Поверхностное статическое электричество изделий из пластиков часто вызывает трудности при последующей обработке и использовании. Антистатики предупреждают образование такого статического электричества и снижают его за счет понижения поверхностного сопротивления.

Антиоксиданты.
Антиоксиданты используются в модифицированном жестком ПВХ для улучшения свойств при хранении. В пластифицированном ПВХ они обуславливают в первую очередь защиту пластификаторов.

Двуокись титана.
Это экономичный и универсальный пигмент, как для пластмасс, так и для лакокрасочной промышленности, пластифицированного и не пластифицированного ПВХ, полиолефинов, полистиролов и сополимеров с очень хорошими оптическими свойствами. Обладает высокой разбеливающей способностью, придает белым окрасам очень высокую яркость, способствует максимальной атмосферостойкости пластмасс при наружном применении.

МОДИФИКАТОРЫ.
Модификатор ударопрочности.
Эффективным модификатором ударопрочноети для ПВХ является сополимер метилметакрилата, бутадиена и стирена.
Модификаторы ударопрочности представлены широкой гаммой продуктов, предназначенных для производства различной продукции: от прозрачных ПВХ до матовых ПВХ с супер-ударопрочностью методом каландрирования, экструзии, выдува из расплава.

Акриловые вспомогательные добавки (модификаторы перерабатываемости).
Основные функции вспомогательных добавок (модификаторов перерабатываемости): улучшают плавкость, благодаря их высокомолекулярной массе, продвигают слияние ПВХ, благодаря строению частиц, а также дает более высокую устойчивость на разрыв.
Большой выбор продуктов по молекулярной массе позволяет подобрать их для разного назначения: каландрирование жестких или гибких ПВХ, экструзия листов и профилей, выдувное литье бутылок, термоформирование, инжекторное литье, экструзия жестких вспененных изделий.
Применение данных модификаторов приводит к получению материалов, которые позволяют адаптироваться к широкому диапазону условий и увеличить выход продукта.

ПЛАСТИФИКАТОРЫ.
Пластификаторы для переработки ПВХ можно разделить на две группы: мономерные и полимерные пластификаторы.
Это вещества, которые вводят в состав полимерных материалов для придания эластичности и пластичности при переработке и эксплуатации. Пластификаторы облегчают диспергирование ингредиентов, снижают температуру технологической обработки композиций, улучшают морозостойкость полимеров. Также могут повышать огне-, свето- и термостойкость полимеров.
Выбор пластификатора зависит от требований, предъявляемых к качественным характеристикам готовых изделий.