Применение OMYALENE® 102 M в производстве полиолефиновых труб

Журнал Полимерные трубы - Технологии и материалы

Применение OMYALENE® 102 M в производстве полиолефиновых труб

Введение

Минеральные наполнители широко применяются для удешевления изделий из полиолефинов. Для этих целей компанией Omya был разработан экономичный минеральный мастербатч марки OMYALENE® с высоким содержанием наполнителя. OMYALENE® 102 M содержит 87 масс. % карбоната кальция в виде тонкомолотого поверхностно обработанного карбоната кальция и всего лишь 13 масс. % полимера.

Основой OMYALENE® 102 M является тонкодисперсный карбонат кальция, обработанный стеариновой кислотой. При этом максимальный размер частиц (d98 %) составляет 10 мкм, а средний размер частиц (d50 %) – 2 мкм. Такие характеристики позволяют оптимизировать механические свойства и качество поверхности изделий, изготавливаемых с использованием OMYALENE® 102 M. Поверхностная обработка обеспечивает отличную диспергируемость частиц в матрице полимера и снижает адсорбцию стабилизаторов и лубрикантов на поверхности частиц карбоната кальция.

Влияние OMYALENE® 102 M на свойства готовых изделий

Теплопроводность. Высокая теплопроводность карбоната кальция обеспечивает быстрое распределение в массе полимера тепловой энергии, выделяющейся в ходе переработки, что, в свою очередь, ускоряет расплавление полимерной матрицы в процессе экструзии и улучшает диспергирование минералов. Кроме того, за счет карбоната кальция обеспечивается отсутствие локальных перегревов, что позволяет получить более равномерную вязкость расплава, и, следовательно, более равномерную толщину стенки у гофрированных полимерных труб, особенно в процессе горячего формования. Кроме того, рассеивание тепловой энергии в процессе охлаждения также протекает быстрее (время охлаждения уменьшается).

Модуль Юнга и кольцевая жесткость. Добавление карбоната кальция в полиэтилен высокой плотности (HDPE) или полипропилен (PP) повышает упругость (модуль Юнга) по сравнению с чистым полимером.

Повышение значения модуля Юнга за счет OMYALENE® 102 M непосредственно повышает кольцевую жесткость, что позволяет уменьшить толщину ее стенки и сэкономить на материале.

Реологические характеристики. Так как карбонат кальция обладает более низкой способностью к термическому расширению, объем расплава мастербатча меньше, чем объем чистого полимера. При постоянстве условий переработки это обеспечивает более низкое давление расплава и более низкий крутящий момент при вращении шнека. В качестве контрмеры можно увеличить скорость вращения шнека, и, таким образом, повысить производительность.

Полукристаллические полимеры, такие как PP и HDPE, имеют очень узкий температурный интервал для горячего формования из-за достаточно узкого интервала температуры плавления; полимерный расплав быстро переходит из эластомерного состояния в маловязкое. Введение минералов повышает вязкость расплава при малых скоростях сдвига, встречающихся при горячем формовании. Это означает, что увеличивается интервал температур, при которых возможно повторное формование материала, что позволяет производить трубы с более равномерной толщиной стенки, особенно гофрированные.

Усадка. Так как частицы карбоната кальция имеют практически сферическую форму, при использовании OMYALENE® 102 M ориентировки частиц не происходит. При 30 %-ном содержании OMYALENE® 102 M изделия дают одинаковую усадку как в длину, так и в ширину; в значительной степени предотвращается коробление изделий. На практике это означает возможность изготовления изделий с малой степенью усадки и коробления.

Ударная вязкость. Тонкодисперсный карбонат кальция повышает ударную вязкость PPH. Образование микротрещин на границе раздела между частицами карбоната кальция и полимера предотвращает преждевременное растрескивание изделий. В случае PPC или HDPE, ударная вязкость снижается лишь незначительно.

Области применения

Производство гофрированных труб. Гофрированные трубы применяются, главным образом, для канализации стоков и кабелей и изготавливаются, в основном, из первичного или повторно переработанного HDPE и PP.

К основным преимуществам использования OMYALENE® 102 M для производства гофрированных труб можно отнести:

  • повышение производительности;
  • вследствие высокой теплопроводности сокращается время охлаждения в гофраторе;
  • экономию материала;
  • более высокие значения модуля Юнга и кольцевой жесткости позволяют уменьшить толщину стенки трубы;
  • повышение качества продукции;
  • облегчение переработки вторичного сырья;
  • высокое содержание очень тонкодисперсных частиц карбоната кальция в расплаве полимера в значительной степени предотвращает расслаивание полиолефинов с разными индексами текучести расплава. Повышается гомогенность расплава и улучшаются механические характеристики. Повышается производительность;
  • облегчение пробивки отверстий;
  • более высокое значение модуля Юнга облегчает пробивку отверстий в дренажных трубах.

123_47Производство гладких полиолефиновых труб. OMYALENE® 102 M может применяться в производстве традиционных гладких полиолефиновых труб, например, кабельных профилей и трубчатых каркасов для парников и теплиц. В этом случае можно говорить о тех же преимуществах OMYALENE® 102 M – экономии материала и облегчении переработки вторсырья. Однако следует отметить, что из-за снижения усадки в ходе экструзии требуются дополнительные меры для обеспечения точных размеров изделия.

Производство фитингов. Благодаря значительно более высокой теплопроводности карбоната кальция по сравнению с полимером, сообщаемая материалу энергия быстрее распределяется и рассеивается в нем, что ускоряет производственный процесс и, в зависимости от толщины стенки изделия и концентрации карбоната кальция, в случае литья под давлением значительно сокращает производственный цикл.

Использование OMYALENE® 102 M для очистки оборудования. Изменение цвета продукции, особенно осветление, всегда представляет большую проблему. Экструдер, включая головку, либо прочищается вручную, либо подвергается очистке при помощи непигментированного полимера, что затратно, в том числе по времени. OMYALENE® 102 M облегчает переход с продукции одного цвета на другой, а также позволяет экономить средства.

Если использовать для прочистки оборудования композицию, состоящую из 50 % OMYALENE® 102 M и 50 % чистого полимера, неабразивные частицы карбоната кальция деликатно очищают шнек, цилиндр и головку экструдера, что значительно снижает время и усилия, затрачиваемые на изменение цвета продукции, повышает производительность и экономит средства.

Отдел технологии пластмасс, Omya AG, Офтринген (Швейцария)


ЖУРНАЛ ПОЛИМЕРНЫЕ ТРУБЫ - УКРАИНА