В настоящее время, в связи с резким ростом промышленности переработки пластмасс в России, конкуренция в отрасли значительно усилилась. На конкурентоспособность предприятия по производству изделий из пластмасс влияет множество факторов. Опыт ведущих западных компаний доказывает, что затраты на предотвращение образования брака несоизмеримо малы по сравнению с риском потери клиента или репутации. В данной статье рассматривается один из аспектов - повышение качества продукции и минимизация издержек. Для достижения этих преимуществ используется широкий спектр методов, в числе которых и использование добавок, облегчающих переработку полимеров. Термин "добавки, облегчающие переработку полимеров" (Polymer Processing Aid, далее РРА) объединяет несколько различных классов соединений, позволяющих облегчить течение расплавов высокомолекулярных полимеров в каналах формообразующего инструмента.
История появления технологии процессинговых добавок
В процессе синтеза полимеров (в основном, полиолефинов) образуется широкий спектр макромолекул разной длины, в том числе и очень коротких, с низкой молекулярной массой, так называемый "хвост". Влияние коротких макромолекул на физико-механические свойства полимеров отрицательно, поэтому основные усилия учёных были направлены на совершенствование катализаторов и технологии синтеза с целью создания полимеров с улучшенными свойствами. Влияние "хвоста" непосредственно на процесс переработки полимеров было выявлено после усовершенствования технологии синтеза полимеров, приведшей к получению полимеров (ПЭ и ПП) с узким молекулярно-массовым распределением. Переработка таких полимеров значительно усложнилась. Это и позволило сделать вывод о положительном влиянии низкомолекулярных компонентов на перерабатываемость полимерных материалов. Другим фактором, приведшим к появлению процессинговых добавок было использование стеаратов металлов и производных высших жирных кислот (ВЖК) для улучшения текучести полимерного расплава, предотвращения зависания материала в бункере, снижения коэффициента трения и т.д. Однако основным недостатком как восков, так и низкомолекулярных стеаратов и производных ВЖК является низкая термостабильность, приводящая к образованию нагара на формообразующем инструменте. Фторполимеры (фторэластомеры)
Открытие влияния фторполимеров на процесс экструзии высокомолекулярных полиолефинов было сделано случайно, так же как и открытие процесса полимеризации этилена при изучения цепных реакций. В начале 60-х годов прошлого века компания DuPont разрабатывала на заводе в Онтарио (Канада) новый полимер для своего плёночного производства, расположенного неподалёку. Новый полимер плохо перерабатывался, проявление "эффекта акульей кожи" было очень значительным. Исследовательский отдел в Делавере занялся модификацией полимера с целью устранения этого эффекта. После завершения работ по модификации были проведены испытания нового полимера на лабораторном экструдере. Поверхность получившейся плёнки была гладкой, без малейших проявлений "эффекта акульей кожи". Однако через несколько часов этот эффект проявился вновь. В ходе разбирательства было выяснено, что прямо перед испытаниями нового полимера на том же экструдере перерабатывали сополимер гексафторпропилена и чистка оборудования была произведена не полностью. Оказалось, что даже небольшие количества фторполимера способны значительно облегчить процесс экструзии и улучшить качество готовой плёнки. Первый патент на использование фторполимеров в качестве процессинговых добавок был получен П.С. Блатцем (P.S. Blatz) в 1964 г. В 80-х годах, с началом активного продвижения линейного полиэтилена на рынок, практически все производители добавляли в рецептуру фторполимеры для того, чтобы перерабатывать линейный ПЭ на стандартном оборудовании для ПЭНП. В основной своей массе в качестве процессинговых добавок используются сополимеры гексафторпропилена с винилиденфторидом. Этот материал часто называют фторэластомером, хотя он не имеет поперечных сшивок и не обладает свойствами эластомера. С развитием технологии процессинговых добавок их эффективность значительно повысилась, расширилась область их применения, появились процессинговые добавки не только для линейного полиэтилена, но и для высокомолекулярного ПЭВП, полипропилена, для полистирола и его сополимеров, для полиамидов и т.д.
|