Вспененный ПВХ является широко распространённым материалом, который применяется в строительстве, а также в производстве жестких и легких конструкций. От обычного ПВХ он отличается меньшей плотностью, а значит меньшим удельным весом, меньшей теплопроводностью за счет наличия в материале пор, и меньшей механической прочностью, что позволяет облегчить процесс обработки материала.
При производстве изделий из вспененного поливинилхлорида (ПВХ) для получения необходимых свойств материала (негорючесть, пластичность, антибактериальные свойства, колеровка изделия) применяют стандартные присадки, подходящие для ПВХ. Порообразование может проводиться двумя способами.
Механическая газация материала. В процессе производства при получении расплава ПВХ в экструдере расплавленная масса насыщается сжатым углекислым газом или воздухом, в процессе формообразования продукции происходит вспенивание материала. Данный метод не получил широкого распространения из-за сложности конструкции аппарата и малой надежности такого оборудования.
Химическое порообразование. В процессе производства на этапе приготовления смеси вместе с прочими веществами добавляется химический порообразователь и катализатор, которые под воздействием внешних факторов образуют поры в монолите изделия. Сегодня практически все современное оборудование использует этот метод порообразования.
При таком способе производства возможен точный контроль плотности материала, что позволяет производить изделия толщиной от 1 мм. Кроме того, химический метод порообразования позволяет легко контролировать процесс образования пористой структуры, что дает возможность производить вспененный ПВХ с закрытыми и открытыми порами. Закрытые поры не связаны между собой, такой материал имеет большую механическую прочность. Во вспененном материале с открытыми порами поры связаны между собой, что позволяет получить паропроницаемость изделия, что широко используется в строительных конструкциях.
Технология производства вспененного ПВХ
Процесс производства изделий из вспененного ПВХ имеет большую степень автоматизации, присутствие человека требуется только для загрузки исходных материалов, транспортировки готовой продукции и наладки оборудования. Как правило, технологическая цепочка непрерывна на протяжении всего процесса производства, производственная линия представляет собой сложную единую конструкцию.
Процедура производства состоит из взаимосвязанных процессов. Технология изготовления предъявляет высокие требования к производственным процессам для получения необходимых свойств конечного изделия.
Основные этапы производства:
-
- Формирование смеси. С помощью дозаторных устройств происходит смешивание исходного материала ПВХ с необходимыми добавками для придания изделию необходимых свойств. На данном этапе также производится добавление химического порообразователя – при достижении определенной температуры добавка начинает выделять газ, который образует поры, и катализатора, ускоряющего процесс порообразования и делающего его более равномерным.
- Расплав смеси. Смесь подается в экструдер, в котором при определенной температуре происходит расплавление и перемешивание вещества с образованием технологической массы, из которой производится продукция. Как правило, используется двухшнековый экструдер. Такая конструкция аппарата позволяет добиться более точного соблюдения температурного режима подготовки пластикового расплава.
- Формообразование. На выходе экструдера располагается фильера, которая придает первоначальную форму изделию. При прохождении через нее расплава происходит процесс порообразования и материал начинает расширяться.
- Калибровка и охлаждение. Для контролирования процесса расширения изделие проходит калибровочное устройство, которое не позволяет расширению материала происходить в поперечном направлении. Также при калибровке происходит охлаждение поверхности изделия, что позволяет получить монолитную плоскость. Интенсивность охлаждения контролирует толщину монолитного слоя изделия. В некоторых случаях в конце калибровочного устройства располагается подогреватель, который убирает напряжения поверхностного слоя для исключения изгибания и коробления изделия.
- Вытягивание изделия. Существует две конструкции механизмов вытягивания, отличающихся друг от друга только конструкцией вытягивающего основания – это ленточные и траковые конструкции. Площадь контакта изделия с механизмом должна быть не менее 850 мм для обеспечения надежного сцепления.
- Нарезка готового изделия. С помощью отрезного круга происходит отрез необходимого размера изделия. Для исключения попадания пыли и других отходов резки на ранние этапы изготовления обязательным условием является применение аспирационных устройств, удаляющих все отходы.
- Декорирование продукции. На изделие наносится рисунок или производится однотонная окраска поверхности. Грейнер – оборудование, наносящее рисунок посредством печати. Процесс печати сопровождается образованием взвешенных частиц красящего вещества, которые присутствуют в воздухе. Из-за этого данное оборудование располагают в отдельной комнате, имеющей свою систему вентиляции.
Способы производства изделий
Существует несколько способов производства изделий из вспененного ПВХ. При этом технологическая цепочка оставляется практически без изменений, все процессы производства так или иначе присутствуют во всех способах. Отличие данных способов имеется только в процессе формообразования. На данном этапе закладываются необходимые механические свойства изделия – отсутствие или наличие пор на поверхности, физические размеры и шероховатость поверхности.
Можно перечислить несколько основных способов производства:
- Технология свободного вспенивания. Расплавленный материал после прохождения фильеры начинается произвольно расширяться во всех направлениях. При этом толщина изделия контролируется скоростью вытягивания готовой продукции. Данным способом производится ПВХ листовой вспененный толщиной от 1 мм. Метод неприменим для сложных геометрических форм изделия.
- Технология «Celuka». На выходе расплавленного материала из фильеры происходит формообразование изделия с регулированием и контролем процесса вспенивания. При производстве изделие проходит процесс калибрования, где осуществляется формирование монолитной поверхности. Порообразование происходит внутри материала посредством охлаждения поверхности изделия, при этом контролируется размер изделия в поперечном сечении. Данная методика запатентована.
- Технология «Gedal». Отличается от предыдущей технологии конструкцией фильеры и калибратора – их форма непрерывно сужается, что позволяет добиться более низкой плотности изделия и большей точности ее размеров. Данная технология позволяет использовать не только ПВХ, но и другие материалы на стандартных технологических линиях. Данная методика запатентована.
- Технология «Goodrich». Практически повторяет технологию свободного вспенивания. В процессе формообразования расплав пластика попадает в вакуумную ванну, где образуется монолитная поверхность при непосредственном контакте материала с водой. Качество изделий более низкое, чем при производстве изделий по технологии «Celuka» и «Gedal», но технологическая линия не имеет запатентованных устройств, а значит, производство имеет более низкую себестоимость продукции, используется стандартное оборудование.
