ТЕХНОЛОГИЯ ПЛАСТМАСС НА ОСНОВЕ ПОЛИАМИДОВ

Способы получения различных экструзионных изделий

Экструзией можно получать большое число разно­образных изделий. Ниже приводится описание осо­бенностей процессов получения типичных экструзион­ных изделий.

Экструзия стержней и пластин

С первого взгляда может показаться, что процесс экструзии стержней из высококачественного поли­амида не представляет никаких трудностей. Однако при освоении этого процесса была обнаружена тен­денция к образованию пустот в средней части экстру - дата, особенно в толстых сечениях. Эти пустоты об­разуются при усадке неотвержденной сердцевины эк - струдата, окруженной уже застывшей жесткой обо­лочкой. Этот эффект обусловлен резким переходом из твердого в расплавленное состояние и наоборот,

А также высокой объемной усадкой полимера при от­верждении. При переработке большинства других тер­мопластов образования пустот можно избежать мед­ленным и контролируемым охлаждением экструдата. Способ преодоления указанных трудностей перера­ботки полиамидов был найден Стоттом [9]. В пред­ложенном методе при формовании стержня на рас­плавленную сердцевину экструдата создавалось избы­точное давление со стороны стенки формующей го­ловки, что способствовало частичному уплотнению материала. Так как расплавленный экструдат испы­тывал постоянное давление, пустоты не образовыва­лись. Величина обратного давления при утолщении затвердевшей оболочки регулировалась скоростью ох­лаждения, и при достижении стабильной производи­тельности оборудования устанавливались равновес­ные условия. Установка для получения монолитных стержней описанным способом изображена на рис. 4.8 [6].

Фирма «NV Onderzockinstitut Researsh» [10] полу­чила патент на способ уплотнения тонкой отвержден - ной оболочки под действием давления расплава. В этом способе, основанном на том же принципе, вни­мание было обращено на постепенное охлаждение экструдата при входе в формующую головку.

При использовании описанных выше способов по­лучения экструзионных изделий без пустот из-за раз­личия скоростей охлаждения по сечению экструдата возникают значительные внутренние напряжения. Для изделий, диаметр поперечного сечения которых пре­вышает 25 мм, обычно применяют термообработку —

Нагревают изделие в масле с последующим медлен­ным охлаждением. Описанные способы формования используют в промышленности для производства стержней диаметром до 200 мм.

Экструзия труб

Основной особенностью экструзионных установок, предназначенных для изготовления труб, является на­личие головки с кольцеобразной формующей частью и устройств для точной калибровки по внешнему и внутреннему диаметрам заготовки. Существуют две основные конструкции формующих головок: прямо­точная (или осевая) головка в которой осуществляет­ся формование и калибровка экструдата, и угловая головка, при использовании которой поток материала изменяет направление течение на 90°. После выхода экструдата из формующей головки осуществляют его калибровку до заданных размеров, после чего труба поступает на приемное устройство. Две указанные * конструкции головок показаны на рис. 4.9 [6].

Прямоточные головки в большей степени способ­ствуют получению труб с постоянной толщиной стен­ки. Однако их недостатком является невозможность регулирования температуры дорна или торпеды из-за трудностей, связанных с подводом тепла через дорно- держатель. Конструкция угловых головок обеспечи­вает легкий доступ к мундштуку и устраняет необхо­димость в дорнодержателе. Нагрев и охлаждение дорна осуществляются очень легко. Кроме того, в пря­моточных головках рассечение потока расплава кре­стовиной дорнодержателя приводит к образованию слабых мест в виде линий спая. Линии спая могут быть незаметными, но они существуют и нарушают структуру полимера.

В головках обеих конструкций должны отсутство­вать резкие изменения поперечных сечений. Как пра­вило, поперечное сечение каналов в головках посте­пенно уменьшается по направлению к дорнодержа - телю.

Размеры поперечного сечения экструдата и выход­ного отверстия головки редко совпадают. Конечная форма и размеры трубы определяются размерами не

7 Зап. 75

Только головки, но и калибрующих насадок, в кото­рых под действием вакуума (предпочтительно) или сжатого воздуха экструдат приобретает необходимые контуры трубы. Сжатый воздух обычно используют для достижения заданных размеров труб небольшого диаметра. При этом воздух нагнетают через торпеду внутрь экструдируемой трубы, препятствуя ее дефор­мации и в то же время обеспечивая заданные раз­меры и толщину стенки. Вакуум на внешней поверх­
ности трубы создается при ее выходе из формующей головки и входе в калибрующую насадку. В послед­нем случае предусматривается небольшой зазор ме­жду оформляющей головкой и калибрующей насад­кой, в котором происходит некоторое вытягивание трубы.

В процессе калибровки труб до заданных разме­ров необходим отвод тепла для предотвращения по­следующих изменений размеров. С этой целью в ка­либрующем устройстве делается водяное охлаждение.

Для изготовления труб с повышенной точностью размеров и во всех случаях формования, когда ме­жду оформляющей головкой и калибрующей насад­кой остается воздушный зазор, используют высоко­вязкие полиамиды.

Покрытие проводов и нанесение кабельной изоляции

Полиамиды могут использоваться в качестве пер­вичного слоя при нанесении покрытия на провода. Но чаще всего полиамидное покрытие наносят на про­вод, уже изолированный другим полимером, например ПВХ, в качестве вторичной изоляции, обладающей повышенной абразивной и химической стойкостью.

Для нанесения покрытия на провода применяют низковязкие полиамиды. При этом в процессе экстру­зии поддерживают очень высокие температуры. В процессе нанесения покрытия достигается высокая

Степень вытяжки экструдата вследствие большой ско­рости выдавливания. Толщину изолирующего слоя регулируют, варьируя частоту вращения червяка.

Для нанесения изоляции используют угловые го­ловки, конструкция которых представлена на рис. 4.10 [7]. Для достижения заданной толщины изолирую­щего слоя необходим зазор между дорном и наконеч­ником торпеды.

Установка для нанесения изоляции на провода включает кроме экструдера последовательно располо­женные охлаждающее устройство, приемное устрой­ство барабанного типа и намоточное устройство, по своей конструкции аналогичное подобным устройст­вам, используемым при производстве кабельной изо­ляции из полиэтилена или ПВХ. Часто предусматри­вается введение в линию контрольно-измерительных средств для определения диаметра изолированного кабеля.

Экструзия пленок

Экструзионное формование пленок из полиамидов может осуществляться как рукавным (экструзия с по­следующей раздувкой), так и плоскощелевым мето­дами. Для получения рукавной пленки применяют вы­соковязкие полиамиды (их вязкость должна быть примерно в 10—12 раз больше вязкости полиамидов, используемых для нанесения кабельной изоляции). Температура в оформляющей головке должна быть на 5 °С выше температуры плавления полиамида.

Обычно производство рукавной пленки включает наполнение экструдируемого рукава сжатым возду­хом, поступающим через центральное отверстие в тор­педе, и равномерное охлаждение заполненного возду­хом рукава с его внешней стороны. Размеры пленки — ее толщина и ширина — регулируют давлением воз­духа с внутренней стороны рукава и скоростью на­мотки на приемном устройстве. После охлаждения раздутого рукава полученная пленка складывается в плоское двойное полотно, протягивается между вы­тяжными валками и наматывается на бобины.

Получение пленки плоскощелевым способом осу­ществляется путем выдавливания расплава через ши­рокую щель формующей головки с последующим ох­лаждением экструдата на поверхности вращающегося барабана или водяной ванне. Для получения тонкой пленки используют полиамиды со средней вязкостью. Температуру оформляющей головки поддерживают на 15—20 °С выше температуры плавления перерабаты­ваемого полиамида. Из-за более резкого охлаждения степень кристалличности пленки, полученной плоско­щелевым способом, обычно ниже степени кристаллич­ности рукавной пленки, изготовленной из того же по­лимера.

Получение моноволокна

Поперечное сечение моноволокна имеет форму круга очень небольшого диаметра, причем в конце моноволокна диаметр составляет «0,1 мм, а в на­чале — 1,8 мм.

Установка для получения моноволокна состоит из экструдера, узла вытяжки — кондиционирования и намоточного устройства в виде бобин. Получение мо­новолокна очень похоже на процесс формования по­лиамидного волокна из расплава. Экструдер, предна­значенный для получения моноволокна, включает ше­стеренчатый насос (вместо червяка), пакет песчаных фильтров с большим числом отверстий, расположен­ный до формующей головки. После выхода из фор­мующей головки волокно выдавливают в водяную баню с температурой воды примерно 40 °С. После этого волокно проходит через два ряда тянущих ро­ликов (называемых прядильными дисками), вращаю­щихся с различными скоростями. Здесь осущест­вляется обогрев нити и ее вытяжка для уменьшения диаметра и увеличения прочности. После вытяжки может происходить дальнейшее изменение размеров моноволокна. Для устранения этого нить пропускают через обогреваемую камеру кондиционирования и за­тем наматывают на бобины. Для производства моно­волокна используют наиболее низковязкие полиамиды.