Применение концентратов минеральных наполнителей в производстве полимерных труб (продолжение)

Журнал Полимерные трубы - Технологии и материалы

Применение концентратов минеральных наполнителей в производстве полимерных труб (продолжение)

В предыдущем номере Журнала мы рассказали о влиянии минеральных наполнителей, в частности, карбоната кальция, на свойства полимерных материалов для производства труб. Здесь мы рассмотрим основные области применения композиций, содержащих минеральные наполнители, и ассортимент таких композиций, разработанных и выпускаемых предприятиями Группы ПОЛИПЛАСТИК.

Основные области применения

Двухслойные гофрированные трубы (КОРСИС). Гофриро-ванные полимерные трубы применяются, главным образом, в безнапорных канализационных коммуникациях и кабельных каналах. Для дренажа и канализационных труб используют ПЭНД, а также ПП.

Основными преимуществами применения концентратов CaCO3 в этих трубах являются повышение производительности установки, экономия полимерного сырья и, главное, увеличение кольцевой жесткости и уменьшение толщины стенки трубы. В определенной степени будет достигаться также повышение качества продукции, например, за счет того, что в гофроагрегате трубы формируются с более равномерной толщиной стенки.

Гладкостенные трубы (безнапорные). Наполнитель CaCO3 применяется и в производстве гладкостенных труб, в том числе с большой толщиной стенки. Такие трубы используются для прокладки кабельных каналов, для строительства парников, канализации и др. В качестве сырья для этих труб также может использоваться первичный или вторичный ПЭНД, а также ПП. К преимуществам, отмеченным для гофрированных труб, в этом случае стоит добавить улучшение свариваемости труб и фитингов при их монтаже. Благодаря высокой теплопроводности компаунда, содержащего карбонат кальция, все процессы, связанные с нагревом и охлаждением, сокращаются во времени, что позволяет сохранить первоначальные геометрические размеры труб и соединений.

Чистящие свойства композиций, содержащих CaCO3. В дополнение к уже перечисленным свойствам карбоната кальция необходимо отметить его преимущества в качестве чистящего агента. Применение концентратов CaCO3 с частицами размером до 3 мкм позволяет очищать цилиндр, шнек и головку экструдера самим расплавом, не вызывая при этом повышенного износа металлических частей. Кроме того, концентрат карбоната кальция препятствует образованию застойных зон в процессе переработки полиолефина, что позволяет избежать деструкции полимера в них.

Например, применение композиции, содержащей 40 % CaCO3, позволяет осуществить переход от одного цвета к другому в несколько раз быстрее, чем при использовании чистого полимера, что также повышает производительность и снижает расходы.

Функциональные концентраты для производства труб Группы ПОЛИПЛАСТИК

В 2009 г. Группа ПОЛИПЛАСТИК поставила перед своим композиционным подразделением задачу разработать концентрат, который позволит повысить эффективность производства.  

Для решения этой задачи композиционное подразделение компании провело работу по изучению мирового опыта в производстве таких материалов.

На начальном этапе было принято решение разработать функциональный концентрат карбоната кальция на основе полиолефинов и привлечь в качестве партнера мирового лидера по производству наполнителей – компанию OMIA. Результатом работы стал марочный ассортимент функциональных концентратов «Армофлен® ПОМН» для производства труб.

«Армофлен® ПОМН» – это высоконаполненная композиция тонкодисперсного, поверхностно-аппретированного, экологически чистого CaCO3 и полимерной матрицы. Первой разработанной маркой стал «Армофлен ПОМН75-1». Материал представляет собой 75 % концентрат CaCO3 в гомополимере пропилена, имеет в своем составе необходимые смазки и термостабилизаторы. Технические свойства материала приведены в таблице 1. Применение концентрата «Армофлен ПОМН75-1» в производстве гофрированных труб КОРСИС полностью подтвердило его преимущества, описанные в данной статье. В настоящее время объем использования концентрата «Армофлен ПОМН75-1» на предприятиях Группы ПОЛИПЛАСТИК составляет несколько тысяч тонн в год.

В развитие этого направления производства концентратов CaCO3 нами в настоящее время разрабатывается усовершенствованный продукт «Армофлен ПОМН75-2», который, кроме карбоната кальция, содержит в своем составе также процессинговую добавку нового поколения на основе фторорганических соединений. Выбранная нами добавка разработана ее производителем с учетом возможности использования именно в комбинации с карбонатом кальция.

Механизм действия основан на том, что добавка покрывает поверхность фильеры микроскопическим слоем полимера со свойствами фторопласта. Как известно, фторопласт обладает высокой термостойкостью (до 350–400 °С) и очень низким коэффициентом трения. Соответственно, снижение трения расплава о металлические части оснастки позволяет увеличить скорость течения расплава без нарушения его структуры и предотвратить образование нагара (рис. 1).

112_39

Применение такого концентрата дополнительно позволит увеличить скорость экструзии и производительность установок в целом.

Снижение образования нагара на фильере (формующем устройстве) снизит количество отходов, связанное с его попаданием на поверхность трубы.

Снижение трения расплава и металлических частей также должно уменьшить момент на шнеке экструдера, что увеличит его долговечность и снизит износ.

В процессе применения концентрата «Армофлен ПОМН75-1» обнаружено, что он особенно эффективен для труб диаметром свыше 200 мм. При меньших размерах труб эффективность применения CaCO3 заметно снижается. В то же время, проблема увеличения кольцевой жесткости для труб больших размеров требует своего решения. Для этих изделий разработан функциональный концентрат «Армофлен ПЭ ТМ60-1», который позволяет повысить значение кольцевой жесткости с SN 8 до SN 12 при сохранении толщины стенки трубы, либо сохранить класс жесткости трубы при снижении толщины стенки. Этот материал представляет собой концентрат талька (60 %) на базе ПЭНД. Благодаря тому, что тальк существенно более эффективно увеличивает модуль Юнга в композиции с полиолефинами, «Армофлен ПЭ ТМ60-1» эффективен и на тонкостенных трубах малого диаметра. Поскольку стоимость концентрата талька выше стоимости аналогичного концентрата CaCO3, его более целесообразно применять для труб малого диаметра. Для труб диаметром более 200 мм экономически эффективен концентрат «Армофлен ПОМН75-1».

Таблица 1. Концентраты минеральных наполнителей, выпускаемые Группой ПОЛИПЛАСТИК

112_40

За сравнительно короткий срок Научно-техническому центру Группы ПОЛИПЛАСТИК в сотрудничестве с компанией OMIA удалось разработать и внедрить в производство собственные функциональные концентраты для повышения эффективности производства и качества труб. Разработанные материалы, выпускаемые под маркой Армофлен®, доказали свою эффективность и подтвердили ожидаемые преимущества. Применение разработанных функциональных концентратов Армофлен®, а также дальнейшая разработка усовершенствованных марок позволят повысить конкурентоспособность продукции компании и будет способствовать упрочнению лидирующей роли Группы ПОЛИПЛАСТИК на рынках стран СНГ.

 Авторы: Михаил Кацевман, Сергей Киселев, Игорь Айзинсон

 

 

ЖУРНАЛ ПОЛИМЕРНЫЕ ТРУБЫ - УКРАИНА