Conditiile fizice (temperatura si presiune) necesare laprelucrarea PVC-ului plastifiat

Poli(clorura de vinil) pastifiata este flexibila, rigiditatea acesteia scazand cu cresterea cantitatii de plastifiant.

Plastifiantul are rolul de a marii intervaul intre temperatura de casanta si temperatura de curgere, adica de a largi domeniul de comportare elastica al poilmeruui.

PVC-ul rigid are temperatura de fragilizare de 00C PVC-ul plastifiat are temperatura de fragilizare de la -50C pana la -600C in functie de

natura si concentratia pastifiantului utilizat Datorita flexibilitatii excelete, a inertiei chimice, a proprietatilor de bun izolator PVC-ul are urmatoarele aplicatii:

elemente de etansare, piscie, iazuri, acoperisuri, tunele, capitonaje si tapete, parche si podele, coducte flexibile

talpi de incaltaminte, produse de birou, jucarii,huse auto cisterne, rezervoare pentru apa potabila, tancuri de petrol si de benzina, tubulatura

medicala, ambalaje alimentare ivelisuri de cablu

Toate aceste produse se obtin prin urmatoarele tehnologi: extrudere, injectie, calandrare, termoformare, presare; din plastisoli.

1. Prelucrarea PVC-ului plastifiat prin extrudere

Produse ce se obtin prin extrudere ca procedeu de baza si aplicatiile ulterioare principale:

Produsul Compounduri plastifiateOperatii ulterioare

principaleTuburi D = 2-100 mm cofectii, montaj

Folii suflate > 20 cofectii Baghete D = 1-6 mm sudura, cofectii

Monofilamete 100-1000 confectii

Folii plae 50-500 etirare, confectii, dublare, alimetare caladru

Placi 2-6 mm presare,confectiiPardoseli simple sau stratificate 2-6 mm dublare, montaj

Depuneri pe suport (hartie, panza, metal)

20-500 confectii

Izolatii coductoare electrice 0.5-10 mm motajCorpuri cave 50-1000 ml ambalare

Variatia temperaturii in extruder petru PVC plastifiat 60% si presiune de 50-120 MPa:

Zona de:

alimentare compresiune pomparecapul de extrudere

filiera

Temperatura (0C)

175 165 150-160 160 160

Variatia presiuii pe lungimea extruderului:

Caracteristicile termice de prelucrare a PVC-ului:

Densitatea graulelor

(g/ml)

Densitatea topiturii (g/ml)

Caldura specifica a graulelor

(kcal/kgg)

Caldura specifica a

topiturii (kcal/kgg

)

Temperatura de topire (0C)

Conductivitatea termica a topiturii

(kcal/mhgrd)

Caldura de topire (kcal/kg)

1.38 1.17 0.40 0.25 150 0.161 6.0

Domenii de aplicabilitate:

La un raport de etirare 4 (marirea lungimii de 4ori), folii incalzite la 95-100oC, necesita o forta de intindere de 35-50 kgf/cm2.

Caracteristicile unei foli de PVC cu 10% plastifiant, cu grosimea de 80 :

Caracteristicile Folia neetirata Folia etireta biaxial Folia contractata

Rezistenta la rupere longitudinala (kgf/cm2)

450 970 460

Rezistenta la rupere transversala (kgf/cm2)

420 860 426

Alungirea la rupere longitudinala % 160 78 155

Alungirea la rupere transversala % 75 53 87

2. Prelucrarea PVC-ului plastifiat prin injectare:

Etapele injectarii si durata lor din totalul tipului de injectare:1. Inchidere matrita 5% 2. Avansul materialului plastic (injectare) 4%3. Avansul melcului-piston (indensare) 6% 4. Mentinerea presiunii 20% 5. Racirea piesei in matrita 55% 6. Deschidere matrita 5% 7. Timp intre cicluri 5%

Variatia temperaturii in functie de presiune:

Ti-temperatura materialului plastic injectat (temperatura de injectare)Tm-temperatura matriteiPi-presiunea de injectarePe-presiunea din interiorul cilindrului masinii de injectat (presiunea exterioara)Pu-presiunea ulterioara, exercitata de melc asupra materialului din matritaPur-presiune ulterioara remanenta Ps-presiune de sigilarePu=Ps-Pur -- domeniul presiunii ulteroare

Materialul injectat se raceste sub presiune ridicata, dar racirea se traduce printr-o scadere de presiune interna mai rapida decat contractia insusi. In ciuda temperaturiilor de injectie mari (150-220OC) si a coeficientului de dilatare volumica foarte mare, dimensiunile pot sa difere usor de cele ale cavitatii matritei. Regimul termic trebuie sa fie asfel ales incat sa se obtina o curgere uniforma de material compact. Se poate afirma ca la prelucrarea prin injectie se inregistreaza cele mai inalte tmperaturi la care este supus din punct de vedere tehnologic PVC-ul. Presiunea de injectie prezinta in cazul PVC-ului conditii specifice, deoarece, pe de o parte vascozitatea masei necesita presiuni inalte, iar pe de alta parte presiunile inalte ridicand viteza de curgere provoaca supraicalziri prin frecarea masei de suprafetele metalice.Din aceste motive se termostateaza matrita pana la 60oC, ceea ce intarziind racirea usureaza curgerea, limita indicata fiind impusa de necesitatea mentierii formei.

Conditiile de prelucrare:

Ti (oC) Tm (oC) Pi (bar)Presiunea de

mentinere (bar)Contrapresiune la dozare (bar)

Viteza de injectare

Contractie

170-200 50-60 1200-1400 50-80%Pi 40-100redusa sau

medie0.8-3%

Datorita temperaturiilor de prelucrare prin injectie foarte ridicate se impune o dispersie foarte fina a auxiliarilor si in special a stabilizatorilor in PVC. Aceasta conditie poate fi indeplinita numai de pulberi cu spectru granulometric foarte restrans si de preferat co o granulatie cuprinsa intre 75 si 150 .

3. Calandrarea PVC-ului plastifiat:

Alaturi de extrudere, calandrarea constitue cel mai important procedeu de prelucrare a PVC-ului, referindu-se exclusiv la PVC-ul plastfiat. Cilindrii calandrului sunt icalziti cu circulatie de fluid (abur sau apa supraincalzita) la aceeasi temperatura sau diferentiat in fnctie de compoundul prelucrat si de constructia utilajului. Viteza periferica poate fi egala la toti cilindrii sau diferita, realizandu-se asfel un efect de frictiune. Fiecare cilindru este antrenat de un motor-variator propriu, ceea ce permite reglajul foarte fin al vitezelor periferice. Temperatura de calandrare este de 150-160 oC. In urma procesului de calandrare se pot obtine pardoseli sau placi care urmeaza a fi supuse procesului de presare.

4. Presarea poli(clorurii de vinil)

Placile din PVC sunt obtinute prin stratificarea la grosimea necesara a unor foi produse prin clandrare si extrudere. Incalzirea placiilor plastifiate se realizeaza la temperaturi de 150-170 oC. Dupa scurgerea timpului necesar incalzirii, presa este deschisa si pachetele: carton-platina-PVC-platina-carton, sunt translatate in cea dea doua presa. In aceasta presa materialul este preopriu-zis presat, adica supus unei incarcari specifice capabile a produce curgerea plastica (40-100 kgf/cm2) dupa care sub actiunea acestei presiuni placile sunt racite prin circulatia apei in platane. In urma acestui proces se pot obtine dale pentru pardoseli care imita marmura, daca se preseaza blocuri de 80-150 mm grosime obtinute din granule de diferite culori. Presarea mai poate fi aplicata pentru formarea din foi a unor piese cu grosime mare destinate confectiilor cum sunt funduri bombate, clopote, diafragme nervurate. Tot prin acest procedeu se pot obtine structuri sandwich in care, intre foile presate, sau pe una. sau pe ambele suprafete ale placii presate se solidarizeaza straturi din alte materiale ca plase sau impletituri metalice, retele sau tesaturi textile (vegetale, sintetice, de sitcla...), sau stratificarea unor placi de PVC de compounduri sau culori diferite.

5. Termoformarea PVC-ului

Poli(clorura de vinil) este un material ieftin dar prelucrarea sa din foi nu e la fel de simpla ca in cazul materialelor bazate pe poli(stiren), de aceea pretul produselor este ceva mai mare. Pe de alta parte este considerat mai ieftin decat materialele celuloizice, acesta este motivul pentru care este considerat un bin inlocuitor al acestor materiale in cazul ambalajelor. Majoritatea foilor din PVC folosite sunt obtinute prin calandrare, insa in anii recenti extruderea a devenit mai facila si este de asteptat ca mai mult PVC sa intre pe piata. Temperaturile necesare termoformarii pentru PVC flexibil este de 130-140oC.

Proprietatiile excelente ala foilor din PVC sunt: transparenta perfecta oriunde e necesara si in acelasi timp toleranta la un numar mare de

pigmenti

permeabilitate foarte scazuta pentru gaze si vapori umezi, ceea ce face ca PVC-ul sa se preteze la ambalaje folosite la impachietarea carnii si a altor elemente sensibile la oxigen

posibilitatea de a stabiliza PVC-ul in vederea unori expuneri exterioare

6. Sudare

Poli(clorura de vinil) se poate suda atat termic, la temperaturi de 138-142oC, cat si cu ultrasunete la 75-130oC.

7. Prelucrarea plastisolilor

Depunerea pe suport

Agenti de expandare pentru inlocuitori de piele, din plastisoli de policlorura de vinil:

ProdusulTemperatura de

expandare in PVC (0C)

Volumul de gaz eliberat

(cm3/g)Utilizari specifice

Azodicarbonamida 163-200 0.50 Plastisoli cu plastifianti polimerici

p,p'-Oxibis (benzen sulfonil-hidrazina)

149-171 110Plastisoli pentru gelifiere la

temperaturi joase

Azo-bis-izobutironitril 104-122 105Plastisoli pentru gelifiere la

temperaturi joasaeN N'-dimetil-N', N'-

dinitrozotereftalamida88-150 125

Plastisoli cu temperatura joasa de gelifiere cu expandare in faza separata

Depunerea prin imersie:

La imersia cu mulaje reci acestea sunt introduse cu viteza foarte mica in plastisol in scopul eliminarii eventualelor bule de aer de pe suprafata lor, iar scoaterea se conduce mai lent pentru ca scurgerea excesului de fluid sa se termine odata cu iesirea mulajului din cuva pentu a evita depuneri inegale si mai ales formarea de "lacrimi", picaturile de la extremitatea inferioara a molajului. La imersia cu mulaje calde (120-140oC), productivitatea este mult mai sporita prin accelerarea vitezei de imersie si de scoatere, cat si prin faptul ca gelifierea incepe odata cu imersia.

Turnarea plastisolilor:

Tiparele incarcate sunt supuse unei incalziri lente si progresive in vederea gelifierii. Timpul si temperatura de incalzire sunt interdependente, dupa cum se poate vedea din urmatoarea figura care se refera la gelifierea unui cub de plastisol cu latura de 100 mm.

8. Spume din plastisoli (materiale expandate):

Structura lor spatiala reprezinta o alternanta statistic distribuita intre pereti cu grosimi foarte mici si cavitati (celule, alveole) pe care le delimiteaza. Din PVC plastifiat, in speta din plastisoli, se obtin, in functie de tehnologia folosita, o gama larga de spume cu celule inchise sau deschise. Tehnologiile de obtinere ale spumelor pot fi: la presiuni inalte, la presiune atmosferica, la presiuni joase.

a. Obtinerea spumelor la presiuni inalte: Acst procedeu asigura cea mai mare proportie de celule inchise in structura spumei. Plastisolul preparat este asezat in matrite etansate cu garnituri metalice si inchise in presa si prin canale prevazute in acest scop, incalzite. Viteza de incalzire se regleaza in functie de compozitia plastisolilor, grosimea spumei si constructia matritelor folosite. Dupa terminarea gelifierii, matritele sunt racite sub presiune si materialul gelifiat scos din matrita. Expandarea se relizeaza in apa fierbinte, semifabricatele fiind inchise in sabloane pentru a impiedica deformari nedorite in timpul expandarii. Dupa expandare, inaintea utilizarii, spumele sunt stabilizate dimensional prin incalzire la 40-60oC, timp de 12-48 ore. Tot la presiune inalta se cunoaste un alt procedeu, in care structura celulara se otine prin dizolvarea unui gaz in amestecul de PVC. In acest procedeu plastisolul este mai putin indicat, preferindu-se amestecuri pulverulente (din PVC suspensie tip poros) in care pentru usurinta dizolvarii gazului se includ amestecuri de dizolvanti-nedizolvanti in proportii de 25-30%. Saturarea cu gaz (de oicei N2sau N2si H2) se produce la 120-150oC, timp de 5-10 ore, la 300-60 kgf/cm2.

b. Obtinerea spumelor la presiuni joase: Procedeul de obtinere a spumelor la presiuni joase se aplica pentru realizarea unor obiecte formate, care in interior trebuie sa aiba o structura celulara. In acest scop spumarea plastisolului se produce odata cu gelifierea in invelisuri din PVC plastifiat prefabricate.

c. Obtinerea spumelor la presiune atmosferica

Plastisolul saturat cu gaz este supus unei gelifieri rapide, conditie in care se produce si spumarea. Plastisolul pentru acesta tehnologie se prepara din PVC emulsie cu granulatie foarte precis limitata intre 0.5 si 1 . Plastifiantii se aleg in functie de viteza de gelifiere, care in cazul acestor tehnologii este foarte mare. In plastifiant se depoziteaza cu ajutorul detergentilor neionogeni 0.5-1.0% apa precum si mici cantitati (max 5%) de agenti de expandare pulverulenti, de preferinta sulfohidrazina care se descompune la 150-160oC. Plastisolul saturat cu gaz este depus uniform pe benzi transportoare sau direct pe suporturi textile prin intermediul unor duze de gelifiat odata cu expandarea in cuptoare tunel. Gelifierea se realizeaza prin incalzire cu curenti de inalta fregventa (13MHz). Gelifierea si expandarea se produc in cateva minute in doua trepte, dintre care prima de 120oC si a doua la 170-175oC.

Bibliografie:1. Niuma Goldenberg, Teodor Has ,"POLICLORURA DE VINIL", Editura Tehnica Bucuresti-19722.Tudor Iclazan, "PLASTURGIE: TEHNOLOGIA PRELUCRARII MATERIALELOR PLASTICE", Editura Politehnica, Timisoara-20033. M.J. Stevens, "EXTRUDER PRINCIPLES AND OPERATON"4. S. Horun, T. Paunica, O. M. Sebe, S. Serban, “MEMORATOR DE MATERIALE PLASTICE”, Editura Tehnica Bucuresti -1988