книги из ГПНТБ / Федоров К.Г. Смолы из газа

альные вещества — ¡пластификаторы или другие веще­ ства, предотвращающие разложение.

Действие пластификаторов основано на следующем явлении. Некоторые органические соединения, как, на­ пример, эфиры многоооновных кислот: фталевой, адипи­ новой, фосфорной и других, при смешении с порошком поливинилхлоридной смолы проникают внутрь частиц полимера и раздвигают тесно оплетенные цепочки круп­ ных молекул его. В результате этого цепи полимера ста­ новятся более подвижными. Уже при температуре 90— 110°С смолу можно перерабатывать, не опасаясь, что она разложится.

При применении пластификаторов получается мяг­ кий, резиноподобный материал, п<оторый легко формует­ ся и прокатывается в пленку. В этих случаях снижается прочность материала на разрыв и на сжатие, со време­ нем полимер становится хрупким, так как пластифика­ тор легко вымывается из него. Поэтому в том случае, ког­ да необходимо получить изделия прочные и стойкие к хи­ мическим реагентам, применяют поливинилхлорид без пластификаторов или с очень малым содержанием их.

Для того чтобы материал не разлагался при подо­ греве, к нему добавляют специальные химические веще­ ства — стабилизаторы. Они поглощают выделяющийся при разложении поливинилхлоридной смолы хлористый водород и тем самым задерживают дальнейшее разло­ жение. К стабилизаторам относятся различные соедине­ ния 'свинца (свинцовые (белила, свинцовый глет, свинцо­ вый сурик), некоторые органические соединения (стеа­ раты бария, кальция, цинка), сода и др.

Материал, который получается без применения пла­ стификаторов, обладает высокой механической и химиче­ ской стойкостью. Его называют жестким поливинилхло­ ридом.

20

Основные процессы в производстве изделий из поли­ винилхлоридных смол следующие. В специальный сме­ ситель загружаются поливинилхлоридная смола, пласти­ фикатор, стабилизатор и краситель. Этот аппарат напоминает корыто прямоугольной формы, в котором на горизонтальных валах размещены две вращающиеся 7-образные лопасти, обеспечивающие хорошее переме­ шивание маесы. Мешатель снабжен паровой рубашкой и механизмом, с помощью которого корыто может пере­ ворачиваться, чтобы выгрузить реакционную массу.

В мешателе происходит не только процесс смешения: при подогреве пластификатор быстро проникает внутрь ч а с т и ц иоливи,иилхларидной смолы, а полимер «набуха­

ет». Таким способом приготавливаются композиции для получения мягких пластифицированных пластмасс на основе поливинилхлорида. Процесс приготовления ком­ позиций для получения твердых непластифицированных

Этот процесс состоит в том, что под действием тепла и давления отдельные частицы поливинилхлорида об­ разуют гомогенную, то есть однородную пластичную

маосу.

Внастоящее время распространенным методом пла­ стикации является вальцевание. При этом процессе смесь сначала обрабатывается на смесительных фрик­ ционных вальцах при температуре 170°С. Порция массы из смесителя помещается на валки вальцов. Валки вра­

щаются навстречу друг другу. Скорость их вращения несколько различна. Поэтому смесь, попавшая в зазор между валками, подвергается истиранию. Часть крупных

21

цепей полимера разрывается, остальные вытягиваются в одном направлении. В результате такой обработки уве­ личивается пластичность массы.

Значительную роль играет в процессе температура вальцевания. Чем она выше, тем быстрее протекает про­ цесс образования гомогенной пластической массы. Более низкая температура (ниже температуры текучести) при­ водит к механической деструкции полимера, то есть к разрыву цепей за счет механического воздействия при вальцевании. При этом температура текучести постепен­ но снижается до температуры вальцевания, при которой и образуется гомогенная пластичная масса. В этом слу­ чае механическая прочность полимера соответственно уменьшается.

Вконце процесса готовый продукт получается в виде сплошного пластичного полотна. После окончания валь­ цевания его обрезают и пропускают между валками ка­ ландра. Если же необходимо получить сырье для произ­ водства различных профилей методом, экструзии, полот­ но разрезают на ленты.

Впоследнее время широкое распространение получил метод пластикации с помощью шнекпрессов.

Шнекпресс своим устройством напоминает большую мясорубку. В нем имеется цилиндр, внутри которого рас­ положен шнек. Цилиндр снабжен полостями. >В них по­ дается вода для охлаждения или пар для обогрева. В со­ временных машинах обогрев полостей цилиндра осуще­ ствляется с помощью электронагревателей. Шнек внутри может охлаждаться воздухом или водой. На конце ци­ линдра устанавливается диск с отверстиями, через кото­ рые выдавливается пластифицированная масса.

Шнекпресс устроен таким образом, что свободное пространство между шнеком и цилиндром к выходу по­ степенно уменьшается,

22

Благодаря этому на выходе из цилиндра материал подвергается большому давлению. Давление и одновре­ менный подогрев обеспечивают получение гомогенной пластичной массы.

При выходе из шнекпресса масса выдавливается че­ рез решетку в виде жгутиков, которые затем разрезают на гранулы размером 2—3 мм и в таком виде использу­ ют для дальнейшей переработки в изделия.

■Полученные ленты или гранулы перерабатывают не­ сколькими методами. Одним из них является формова­ ние н е п р е р ы в н ы м в ы д а в л и в а н и е м . Основ­ ной агрегат, применяемый при этом процессе, — шнекмашина. По-английски она называется экструдером, а процесс — соответственно экструзией.

В зависимости от конструкции головки, устанавливае­ мой на выходе материала из аппарата, получается тот или иной вид изделия. Так, если головка имеет кольце­ вое отверстие, будет получаться тонкостенный шланг.

Методом формования непрерывным выдавливание^ производят специальный светотермостойкий кабельный пластикат, марки «шланговый», который применяют для изготовления электроизоляционных шлангов.

Состав этого пластиката следующий:

Смешение компонентов производят в специальном смесителе непрерывного действия. Он состоит из двух камер. В верхней камере смола смешивается с горячим пластификатором при температуре 78—85°С, а в нижней

23

происходит «набухание» смолы за счет нагрева ее через рубашку смесителя горячим глицерином до температуры

95— 105°С.

После смешения масса обрабатывается в шнекмашине и затем поступает на 'грануляцию. Здесь жгутики раз­ резаются на небольшие кусочки — гранулы. С помощью вакуумтранспорта готовая • продукция подается к месту упаковки, где расфасовывается в мешки с вкладышами из поливинилхлоридной пленки и направляется потреби­ телю.

В дальнейшем пластикат применяют для покрытия кабеля или провода. Вот как это производят. В шнекпрессе гранулы кабельного пластиката расплавляются под давлением и при повышенной температуре. Выходя из аппарата, шланг из поливинилхлорида затвердевает и образует прочную оболочку поверх проволоки, которая выходит одновременно с шлангом.

На Украине все больше, предприятий по изготовле­ нию кабелей с поливинилхлоридной изоляцией входят в строй действующих. Одним из таких является донецкий завод «Донбасскабель», введенный в эксплуатацию в 1962 г. В 1964 г. этот завод выпустил таких силовых и контрольных кабелей более 2650 км.

Методом непрерывного формования на шнекпрессе можно получить и листовой твердый поливинилхлорид. Его называют винипластом. Для 'производства этого (про­ дукта из поливинилхлоридной смолы готовят смесь ком­ понентов из следующего расчета, в граммах:

24

Компоненты перемешивают в течение 40—50 мин в лопастном смесителе. Одновременно массу подогревают.

При достижении температуры 100°С ее выгружают и подвергают пластикации и формовке на вальцах н калан­ дре или в шнекмашине.

Длительное время вальцово-каландровый способ был основным при переработке поливинилхлоридной смолы на винипласт. По этому способу смесь после мешателя обрабатывают на двух последовательно расположенных вальцах при температуре 160— 170°С. Затем гомогенную массу подают на каландр. Из него выходит жесткая пленка винипласта толщиной 0,3— 1,0 мм. Ее разрезают на листы определенной длины и используют для произ­ водства листового винипласта прессовым методом.

Но более прогрессивным способом производства вини­ пласта в настоящее время является экструзионный. Он показан на рис. 2.

Смесь компонентов готовят в таком же составе, как

ипри каландровом способе. Массу смешивают в смеси­ теле при температуре 100°С, затем подвергают грануля­ ции на выходе из шнекового пресса. После ©того она по­ ступает на экструдер со щелевой головкой. Выходящий оттуда пластичный материал пропускают между двумя полированными металлическими .валками, которые слу­ жат одновременно и дл>я калибровки листа но толщине

идля охлаждения. Полученную сплошную ленту разре­ зают гильотинными ножницами на листы заданной

длины.

Этот метод наряду с высокой производительностью обеспечивает более высокое.и стабильное качество про­ дукции.

Из жесткого поливинилхлорида изготовляются мето­ дом экструзии на шнекпрессах и профильные изделия: трубы, стержни и т. д.

25

При производстве труб на выходе из пресса устанав­ ливается формующая головка, выполненная в виде коль­

при покрытии ткаши поливинилхлоридной пастой и от­ ливке паст в формы. После проведения этих операций необходима желатннизация, то есть набухание массы. Поэтому ее нагревают в специальной камере. Здесь же изделие принимает окончательную форму.

Листы из поливинилхлорида и профильные изделия могут подвергаться механической обработке — точению» фрезерованию, сверлению, строжке, вырубке, а также

26

склеиванию или сварке с помощью струи горячего воз­ духа.

Когда необходимо получить некоторые мелкие изде­

более тонких листов пользуются методом горячего прес­ сования.

О Б Л А С Т И П Р И М Е Н Е Н И Е П О Л И В И Н И Л Х Л О Р И Д Н Ы Х С М О Л

Сейчас представить какую-то отрасль промышленно­ сти трудно без поливинилхлоридных смол. Изготовляе­ мые из них изделия значительно дешевле и зачастую «вы­ носливее» металлических.

Потребности народного хозяйства в поливинилхло­ ридных смолах и роль этого полимерного материала сре­ ди других пластмасс представлены в табл. 4.

Такая большая потребность в поливинилхлоридных смолах вызвана тем, что эти смолы обладают рядом раз­ нообразных ценных качеств. Они и обуславливают при­ менение изделий из этих пластиков в самых различных отраслях народного хозяйства.

Электротехническая промышленность

Поливинилхлоридные смолы используются .в кабель­ ной промышленности в качестве изоляционных и защит­ ных покровов. Кроме дорогого и дефицитного свинца, они заменяют каучук, текстильную пряжу и изоляцион-

27

Т а б л и ц а 4

НАМЕЧАЕМОЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫХ ПЛАСТИКОВ В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ СССР В 1970 ГОДУ

ные масляные пропиточные материалы. Применение 1 г поливинилхлорида высвобождает около 4 тсвинца, 30 кг хлопчатобумажной ткани и шелковой нитки. Кроме того, уменьшается вес кабеля, упрощается технология произ­ водства.

Кабели и провода с поливинилхлоридным покрытием применяются для телефонизации и радиофикации сел и городов.

Для строительства 100 км воздушных линий требует­ ся 2,5 тыс. иг3 леса, 16 тстальной проволоки, 7,5 тыс. изо­ ляторов и 7,5 тыс. телеграфных крючьев. Если же радио­ фикация или телефонизация осуществляются кабельны­ ми линиями, в этом случае потребуется только 2,1 т

28

меди и 3 тполивинилхлоридного пластика. При .этом ка­ питальные затраты будут на 9,57 тыс. руб. меньше.

Поливинилхлоридные пластикаты известны в кабель­ ной промышленности под следующими названиями: «пла­ стикат для кабелей», «пластикат температуроустойчивый для кабелей», «пластикат светотермостойкий», «пласти­ кат специальный», «'Пластикат прокладочный» и др.

В нашей стране кабели с поливинилхлоридной изоля­ цией .применяются при напряжении 15—20 кв, некоторые из них способны работать в интервале температур от

+ 80 до -60°С.

На кабельных предприятиях нашей страны выпу­ скается также изоляционная поливинилхлоридная лента, покрытая подклеивающим слоем.

Наша промышленность выпускает такую ленту не­ скольких марок— ПХЛ-0,2; ПХЛ-0,3 и т. д., которые различаются между собой, в основном, толщиной и ши­ риной.

Лента применяется для изоляции проводов, для со­ единения кабелей. Такая изоляция оправдывает себя в условиях резко изменяющихся температур, большой влажности и наличия вибрации. Она хорошо противо­ стоит действию минерального масла, асфальто-масляно­ го лака, имеет хорошую морозостойкость.

Технологический процесс получения изоляционной ленты состоит в следующем.

На поливинилхлоридную пленку специальными ма­ шинами наносится растворенный в этилацетате перхлор­ виниловый клей из расчета 50— 120 г на 1 м2 пленки. Для равномерности нанесения слоя его подогревают до тем­ пературы 60—70°С. После нанесения клея ленту подсу­ шивают в сушильной камере и сматывают в рулоны диа­ метром 70—90 мм.

29