dnes je 29.3.2024

Input:

Zpracování polyvinylchloridu

6.2.2015, , Zdroj: Verlag DashöferDoba čtení: 11 minut

4.3.1.3 Zpracování polyvinylchloridu

Ing. Miloš Sova, CSc.

Termoplastický charakter PVC

PVC je typický amorfní plast, který na rozdíl od semikrystalických plastů (PE, PP) nemá výrazný bod tání. Nad 80 °C však měkne a dalším zvyšováním teploty se mění na viskózní hmotu, plastikuje. V tomto stavu je možné PVC zpracovávat.

Příprava PVC ke zpracování

Surové PVC se však při zpracování rozkládá a při tom se z něho uvolňuje chlorovodík. Tento rozklad se nazývá dehydrochlorace. Abychom mu zabránili, přidáváme před zpracováním do PVC jednak tepelné stabilizátory, jednak maziva, která zajišťují dobré tokové vlastnosti ve zpracovatelských zařízeních. Podle požadovaných vlastností konečného výrobku se do PVC dále přidávají změkčovadla, plniva, pigmenty a další přísady. Směšování a homogenizace PVC s přísadami se provádí před vlastním zpracováním tak, aby vznikly kompaundy v podobě granulátu, suché směsi či aglomerátu nebo plastisolu, tedy viskózní kaše, pasty. Takto připravený plast PVC se zpracovává téměř všemi dostupnými technologiemi: vytlačováním, vstřikováním, válcováním, natíráním, lisováním, tepelným tvarováním. Přehled materiálových toků při zpracování PVC je na následujícím schématu.

Materiálové toky při zpracování PVC:

Přísady do PVC

Stabilizátory

Působením zvýšené teploty se surové PVC rozkládá, uvolňuje se plynný chlorovodík a na makromolekulárním řetězci vznikají nenasycené dvojné vazby. Důsledky této degradace se projeví jednak žloutnutím a hnědnutím plastu, jednak vznikem netavitelných produktů. Z těchto důvodů je možné zpracovávat PVC jen vhodně stabilizované. Úkolem stabilizátoru je jednak vázat vznikající chlorovodík, aby nedošlo k urychlení celého degradačního pochodu, a jednak inaktivovat dvojné vazby, které jsou odpovědné za žloutnutí polymeru. Účinnost stabilizátoru závisí na jeho chemickém složení. Často se používají směsi stabilizátorů.

Pb

Stabilizátory na bázi olova. Váží vznikající chlorovodík. Vynikají dlouhodobou účinností, ale nezabrání zcela žloutnutí PVC. Proto je nelze použít na průhledné výrobky. Také se nesmí používat pro výrobky přicházející do styku s potravinami. Jejich předností je nízká cena. Používají se v zásadě při výrobě tvrdých trubek, některých profilů ve stavebnictví a pro izolace elektrických vodičů.

Sn

Stabilizátory na bázi cínu. Tyto stabilizátory mají několik výhod:

• nezpůsobují zabarvení výrobku, nebo jen velmi slabé,

• lze je použít i pro transparentní výrobky,

• většina z nich je povolena i pro výrobky přicházející do styku s potravinami.

Nevýhodou těchto stabilizátorů je, že zvyšují lepivost roztaveného PVC ke kovovým povrchům zpracovatelských zařízení, takže je nezbytné je doplňovat vhodnými mazivy.

Ba-Zn a Ca-Zn

Stabilizátory barnato-zinečnaté a vápenato-zinečnaté. Na trhu je celá škála těchto stabilizátorů. Obecně poskytují dobrou barevnou stabilizaci a střední tepelnou stabilizaci. Stabilizátory vápenato-zinečnaté jsou určeny i pro styk s potravinami.

Ba-Cd

Stabilizátory barnato-kademnaté. V minulých letech byly tyto stabilizátory běžně používány. Z důvodů škodlivosti kadmia pro lidské zdraví se od nich nyní upouští.

Sójový olej

Vedle hlavních, neboli primárních stabilizátorů účinných při samostatné stabilizaci existují také látky, které samy stabilizační účinek sice nemají, ale zesilují účinek stabilizátorů primárních. Takový synergický vliv má například epoxidovaný sójový olej.

Maziva

Ke zpracování plastů je nutné obecně použít vysokých sil. Ty způsobují jednak zvýšené namáhání stěn zpracovatelského zařízení, jednak namáhají i samotný polymer vnitřním třením. Aby jejich působením nedošlo k poškozování polymeru, používají se maziva, lubrikační činidla, která zpracování usnadňují.

Tření na stěnách - vnější mazání (externí lubrikace)

PVC klouže při vysokých teplotách obtížně po stěnách strojů. Někdy se k nim dokonce přilepí a potom dojde k rozkladu hmoty. Úkolem vnějších maziv je zabránit nalepování a usnadnit klouzání PVC po stěnách. Vnější maziva jsou špatně kompatibilní s PVC a je zapotřebí je pečlivě vybírat. Obvykle se používají parafíny.

Tření mezi molekulami - vnitřní mazání (interní lubrikace)

Makromolekuly PVC se při zpracování ve vytlačovacím stroji třou jedna po druhé, vzniká frikční teplo a polymer se zahřívá. Při velkých výkonech může docházet až k tepelnému rozkladu molekul PVC. Pro potlačení tohoto nežádoucího jevu se používají vnitřní maziva. Tato činidla musejí být kompatibilní s PVC. Svojí chemickou povahou to jsou estery mastných kyselin, zejména kyseliny stearové.

Změkčovadla

Úkolem změkčovadel je snížit přitažlivé síly mezi různými makromolekulami PVC. Stejně jako neexistuje ideální stabilizátor, neexistuje ani ideální změkčovadlo. Rozeznáváme změkčovadla primární, která mají změkčující účinek sama o sobě a mohou být tedy použita samostatně. Změkčovadla sekundární působí jen ve spojení s předešlým typem změkčovadel. Podle své chemické povahy mohou být primární změkčovadla estery kyseliny ftalové (dioktylftalát, dibutylftalát), estery kyseliny fosforečné nebo estery dikarbonových kyselin. Sekundární změkčovadla jsou polymerní nebo chlorované parafíny.

Plniva

Sem zahrnujeme všechny inertní minerální látky, které po přidání do PVC mění mechanické, elektrické nebo tepelné vlastnosti, popřípadě jeho cenu. Zejména se používají tato plniva:

• Uhličitan vápenatý, přírodní nebo srážený, který má sice malou absorpci změkčovadel, ale zlepšuje lesk povrchu. Používá se hlavně při výrobě podlahových krytin.

• Syntetický oxid křemičitý, který se používá jako tixotropní činidlo, nebo koloidní oxid křemičitý užívaný jako matovadlo plastisolů.

• Kaolín, který přináší zlepšení odolnosti proti opotřebení.

Pigmenty a barviva

Barvení PVC

Barvení PVC se provádí nejčastěji pomocí pigmentů. Minerální pigmenty jsou pak v hotovém výrobku přítomny jako suspenze jemných částic. Nejvíce používaným pigmentem je titanová běloba, oxid titaničitý. Její účinek spočívá nejen v dosažení bílé krycí barvy, ale i v tom, že způsobuje také neprostupnost pro světelné záření. Působí tak jako překážka proti působení ultrafialové složky slunečního záření, které by při průchodu plastem mohlo způsobovat degradaci polymeru a změnu jeho barvy i mechanických vlastností. Toho se využívá například u okenních rámů, které tak kromě bílého zabarvení získávají i mimořádnou odolnost vůči slunečnímu záření. Vedle pigmentů se používají také syntetická organická barviva jsou rozpustná v polymeru.

Další přísady

Mezi další nejvíce používané přísady do PVC patří látky zvyšující jeho odolnost proti porušení při úderu, tedy jeho houževnatost. Sem patří především kopolymery nazývané MBS (methylmethakrylát-butadién-styrén) nebo terpolymery ABS, které zachovávají průhlednost směsi. Používá se také chlorovaný polyethylén nebo polyakryláty, které vynikají odolností proti degradačním účinkům slunečního záření.

Do PVC se přidávají i další přísady, zlepšující i ostatní vlastnosti: přísady antistatické, fungicidy, nadouvadla, antioxidanty, látky usnadňující zpracovatelnost apod.

Směšování PVC s přísadami

Přísady používané do PVC mají různou fyzikální povahu, jsou kapalné i pevné. Přitom je důležité, aby se s PVC řádně promíchaly a vytvořily homogenní materiál, který se bude dobře zpracovávat. K tomu účelu se používají různé typy směšovacích zařízení.

Rychloběžné míchačky se používají jen pro malá množství směsi, kterou je potřeba rychle připravit. Vysoká rychlost otáček vede k vynikající dispergaci přísad. Získaná směs zůstává v práškové podobě a může se přímo použít do vytlačovacích strojů.

Granuláty a suché směsi

Pomaloběžné míchačky jsou určeny pro velké objemy. Výhody těchto strojů spočívají v jednoduchosti práce. Směs se získá opět v práškové podobě

Nahrávám...
Nahrávám...