Список тематических статей

Вспенивающие добавки

Использование пенообразующих гранулированных добавок при производстве изделий из пластмасс

Резкое увеличение цен на полимерные материалы активизировало производителей продукции на поиски путей снижения затрат по этой статье. Решение этой проблемы возможно несколькими способами, основные из которых – снижение брака при производстве и непосредственное снижение расхода ПМ. В свою очередь, оптимальным решением как одной, так и другой задачи является создание микроячеистой структуры ПМ.

Изделия с микроячеистой структурой получили достаточно широкое распространение.

Преимущества использования технологии вспенивания для получения полимерных изделий состоят, в основном, в уменьшении количества дефектов и снижении массы. Недостатки такого метода – невозможность формования прозрачных деталей и некоторое снижение – по сравнению с монолитными изделиями – прочности, которая уменьшается при возрастании степени вспенивания.

Технология физического вспенивания ПМ при переработке имеет ряд преимуществ перед использованием химических вспенивателей, основные из которых – универсальность по отношению к сырью и более широкий диапазон плотностей получаемых вспененных композиций.

Необходимо отметить, что наряду с несомненными преимуществами этой технологии использование физического вспенивания не позволяет на существующем оборудовании обеспечить получение изделий с микроячеистой структурой. Для ее внедрения требуются дополнительные затраты на технологическое переоснащение и приобретение лицензии. Достаточно быстрый переход на производство высококачественных и облегченных изделий могут обеспечить только химические вспениватели, которые могут быть жидкими или гранулированными.

Жидкие вспениватели, ввиду сложности их применения, мало используются в производстве изделий из ПМ. Наибольшее распространение получили гранулированные вспенивающие концентраты. Их преимущества заключаются прежде всего в простоте дозирования, удобства хранения, а также в том, что их можно вводить на стадии  смешения ПМ с другими гранулированными функциональными добавками. Особенность их применения состоит в том, что для каждого вида ПМ необходимо использование специального гранулированного пенообразователя (порофора).

Концентрат вспенивающий полиэтиленовый используется для снижения брака, для устранении усадки и утяжек при литье под давлением изделий из полиэтилена и полипропилена, что особенно эффективно при производстве крупногабаритных изделий. Для этих целей рекомендуется введение 0,5–1,2% концентрата, при этом параметры технологического режима и прочностные характеристики изделия практически не изменяются, хотя при этом уменьшается плотность ПМ.

Для получения облегченных изделий, при котором расход сырья снижается на 20–25%, необходимо вводить 3–5% пенообразователя, но при этом требуются некоторые изменения в технологическом режиме:

увеличение времени охлаждения изделия, так как с увеличением газовой фазы в материале его теплопроводность уменьшается;
температура первой зоны материального цилиндра не должна быть выше температуры разложения порофора, чтобы не произошло преждевременного вспенивания материала;
уменьшение дозы впрыска, которая зависит от требуемой плотности изделия и в каждом конкретном случае подбирается опытным путем;
уменьшение давления впрыска.
При изготовлении изделий с незначительным изменением плотности по сравнению с монолитными, невспененными ПМ, в конструкции литьевой машины и пресс-формы изменений не требуется, единственное желательное условие – сопло должно быть самозапирающимся.

В ряде случаев при получении изделий с более высокой степенью вспенивания необходимы машины с увеличенной скоростью впрыска. Конструкция литьевых пресс-форм в этом случае имеет ряд специфических особенностей:

подводящие литники должны быть расположены с тонкостенных частях отливок, а не в толстостенных, как при литье монолитных изделий из ПМ;
выталкиватели большей площади должны быть установлены также в тонкостенных местах изделий;
объем оформляющей полости пресс-формы в большинстве случаев может превосходить номинальный объем впрыска литьевой машины;
оформляющая полость пресс-формы, удаленные от литника зоны и «глухие» места должны иметь развитую вентиляционную систему.
При использовании химических пенообразователей может возникнуть ряд проблем. Так, при недостаточном охлаждении изделия на его поверхности возникают бугорки из-за вздутия под действием давления газа, содержащегося в материале, особенно в местах обрыва литников. Если велика доза впрыска и недостаточна температура расплава на выходе из материального цилиндра литьевой машины, получается недостаточно вспененное изделие. Неравномерно окрашенная поверхность изделия с типичными следами потоков расплава и газовых пузырей возникает при передозировке пенообразователей.

Одна из компаний предлагает вспениватель под маркой СОАВ11, который на протяжении 5 лет успешно используется при производстве изделий из ПМ. Концентрат представляет собой гранулы желтоватого цвета каплевидной формы размером 2–6 мм.

Вспениватель содержит в своем составе химический газообразователь, активаторы его разложения, структурообразователь и антикоррозионные добавки. В качестве химического газообразователя используется азодикарбонамид (порофор с температурой разложения 160–170оС). При достижении температуры расплава выше температуры разложения порофора выделяется значительное количество газов, которые и вспенивают композицию.

В настоящее время концентрат вспенивающий полиолефиновый используется при производстве широкого ассортимента изделий – от малогабаритных изделий сложной конфигурации, в которых требуется соблюдение высокой размерной точности, до крупногабаритных облегченных изделий, таких как сиденья для стадионов и офисные кресла.

Накопленный опыт использования вспенивателей позволяет сделать вывод о возможности применения этих материалов при производстве значительно большего ассортимента литьевых и экструзионных изделий. И как было отмечено, практическое использование для этих целей химического вспенивания с помощью гранулированных вспенивающий концентратов не требует вложения значительных средств в переоборудование производства, что является особенно привлекательным в условиях мало- и среднесерийного производства изделий из ПМ.


По материалам журнала "Полимерные материалы"



Возврат к списку

Наши публикации в соцсетях: