Словарь терминов смешивания ПВХ

Твёрдые или мягкие комки в сухой смеси, образующиеся при слипании смолы, наполнителя или жидких добавок. Обычные причины: слишком быстрая подача жидкостей или подача при неверной температуре, недостаточное охлаждение, влага, изношенные лопасти. Комки нарушают равномерность питания экструдера и вызывают дефекты поверхности, поэтому их предотвращают правильной последовательностью загрузки, эффективным охлаждением и просеиванием.

Система, перемещающая порошок или гранулы по закрытым трубопроводам воздушным потоком, создаваемым вакуумным насосом или воздуходувкой. Обеспечивает гибкость на больших расстояниях, при перепадах высот и на предприятиях, где питаются несколько экструдеров. Скорость транспортирования и фильтр подбирают под материал, чтобы смесь не расслаивалась.

Вода в сырье или в смеси, попадающая в процесс главным образом с наполнителями и гигроскопичными добавками. Влага может вызывать пузыри, дефекты поверхности и комкование при экструзии, поэтому важно отводить её в виде пара из смесителя-нагревателя. Хранение недостаточно охлаждённой смеси или контакт с холодными поверхностями также может приводить к конденсации.

По мере роста температуры при смешении пористые частицы смолы впитывают пластификатор и жидкие добавки, после чего смесь снова становится сухой и сыпучей. Собственно желирование (сплавление) происходит позже — в экструдере или каландре под действием тепла и сдвига. Перегрев в смесителе может привести к преждевременному желированию и комкованию.

Общее название смесителей с высокой окружной скоростью лопастей, обеспечивающих интенсивное перемешивание и фрикционный нагрев за короткое время. В отрасли ПВХ под этим обычно понимают смеситель-нагреватель (турбосмеситель); тот же принцип применяется для цветовых концентратов и металлик-бондинга. В отличие от тихоходных ленточных или планетарных смесителей, он передаёт энергию материалу за короткий цикл.

Простое и экономичное устройство, транспортирующее порошки и гранулы в закрытой системе с помощью спирали, вращающейся внутри гибкой трубы. Широко применяется на коротких и средних расстояниях между силосами, смесителями и экструдерами. Закрытая конструкция снижает пыление; для больших расстояний и многоточечных линий лучше подходит вакуумный транспорт.

Метод дозирования, при котором материал отмеряется по массе с помощью тензодатчиков, а не по объёму. Поскольку на него не влияют колебания насыпной плотности, повышаются точность рецептуры и воспроизводимость от замеса к замесу. Кроме того, оно исключает перерасход дорогих добавок и упрощает учёт.

Непрерывный гравиметрический дозатор, который постоянно взвешивается сам, а расход регулируется по измеренной убыли массы за единицу времени. Применяется в непрерывных процессах, где добавки или наполнитель подаются прямо в экструдер. В отличие от порционного взвешивания он непрерывно поддерживает заданный расход в кг/ч.

Композит из древесной муки или волокна и полимера, например ПВХ или полиолефина; применяется для террасной доски, панелей и профилей. Поскольку древесная мука впитывает влагу, удаление влаги до и во время смешения имеет решающее значение. Низкую насыпную плотность и волокнистую структуру нужно учитывать при выборе степени заполнения смесителя и системы питания.

Жёсткий ПВХ (НПВХ, PVC-U) не содержит или почти не содержит пластификатора и используется для жёстких изделий: профилей, труб, кабель-каналов. Пластифицированный (мягкий) ПВХ (PVC-P) содержит много пластификатора и применяется для кабелей, шлангов, плёнок и тентов. Эти типы требуют разных температур смешения, систем дозирования жидкостей и условий охлаждения.

Замес — количество смеси, приготовленное за один цикл смешения, в кг; часовая производительность равна массе замеса, умноженной на число замесов в час. По данным каталога модели EPM-H рассчитаны на 150–500 кг за замес, EPM-V — на 100–200 кг, при типичном режиме 4–6 замесов в час. Массу замеса выбирают исходя из часового потребления экструдера и насыпной плотности рецептуры.

Пылеуловитель, который задерживает пыль от смесителей, силосов и транспортных линий рукавными или картриджными фильтрами и автоматически очищает их импульсами сжатого воздуха. Он поддерживает чистоту в цехе и снижает потери материала, возвращая уловленную пыль в процесс. Фильтр подбирают по виду пыли, расходу воздуха и компоновке линии.

Компаунд — сухая смесь, расплавленная и гомогенизированная в экструдере или смесителе-пластикаторе, а затем гранулированная. Его широко применяют для кабелей, шлангов и литьевых изделий; гранулы удобнее транспортировать и хранить. Если сухая смесь подаётся напрямую в экструдеры профилей и труб, то и производство компаунда начинается с качественно приготовленной смеси.

Показатель, рассчитываемый по вязкости раствора и характеризующий среднюю молекулярную массу ПВХ-смолы. Смолы с низким K-value легче текут и подходят для литья и тонкостенных изделий; смолы с высоким K-value дают лучшие механические свойства и применяются для труб, профилей и пластифицированных изделий. K-value влияет и на впитывание пластификатора, а значит на режим смешения.

Тихоходный смеситель, в котором внутренняя и наружная спиральные ленты, перемещающие материал в противоположных направлениях в горизонтальном U-образном корпусе, обеспечивают перемешивание. Подходит для бережной гомогенизации порошков и гранул, холодного смешения и усреднения перед хранением без нагрева. Поскольку фрикционного нагрева нет, он не заменяет стадию нагрева при производстве сухой смеси ПВХ.

Процесс в производстве порошковых красок, при котором металлические или перламутровые пигменты закрепляются на поверхности частиц краски путём смешения при контролируемом нагреве. Это предотвращает расслоение пигмента и порошка при нанесении и обеспечивает стабильность оттенка и внешнего вида. Температуру необходимо контролировать очень точно, иначе возможны комкование или преждевременное отверждение.

Полимерная добавка, снижающая хрупкость жёсткого ПВХ и повышающая ударную прочность, особенно при низких температурах; распространены акриловые (ACR) и CPE-модификаторы. Является одним из ключевых компонентов рецептур оконного профиля и некоторых труб. Поставляется в виде порошка и должна равномерно распределяться в смесителе, как правило в начале цикла после смолы.

Наиболее распространённый наполнитель в рецептурах ПВХ — тонкоизмельчённый, как правило поверхностно обработанный карбонат кальция (CaCO3). Он снижает стоимость, повышает жёсткость и влияет на переработку; его содержание зависит от типа изделия. Высоконаполненные рецептуры повышают насыпную плотность и пыление, поэтому особенно важны точное дозирование и хорошая аспирация.

SPC (Stone Plastic Composite) — напольное покрытие с жёстким сердечником из ПВХ и большого количества карбоната кальция. LVT (Luxury Vinyl Tile) — более гибкое виниловое покрытие из пластифицированных слоёв. Особенно для SPC высокое содержание наполнителя делает точное взвешивание, хорошее диспергирование и контроль пыления ключевыми требованиями к смесительной линии.

Насыпная плотность — масса порошка в единице объёма с учётом пустот между частицами (г/л или кг/м³); она определяет, сколько килограммов помещается в камеру смесителя и насколько эффективно питается экструдер. Сыпучесть — способность порошка свободно истекать из силосов, бункеров и загрузочной горловины без сводообразования. Правильно приготовленная и хорошо охлаждённая сухая смесь имеет более высокую насыпную плотность и лучшую сыпучесть.

Метод дозирования, при котором материал отмеряется по объёму, например по оборотам шнека или объёму камеры, а не по массе. Он прост и недорог, но фактическое количество меняется при изменении насыпной плотности или сыпучести. Поэтому требуется регулярная калибровка, а для точных рецептур предпочтительны гравиметрические системы.

Пигменты — порошковые добавки, придающие ПВХ цвет и укрывистость; для белых изделий чаще всего используется диоксид титана (TiO2). Мастербатч — концентрированная дисперсия пигмента в носителе в виде гранул или порошка, упрощающая дозирование. Поскольку их вводят в небольших количествах, точное взвешивание и хорошее диспергирование критичны для стабильности цвета.

Непрерывная и контролируемая подача готовой сухой смеси из промежуточного силоса в бункер экструдера. Обычно выполняется гибким шнековым конвейером или вакуумным транспортом и работает автоматически по датчику уровня в бункере. Поскольку неравномерное питание вызывает колебания давления и размеров изделия, линию подачи проектируют вместе с производительностью смесителя.

Смеситель, в котором мешалки вращаются вокруг собственных осей и одновременно движутся по круговой орбите внутри ёмкости. Такое движение охватывает весь объём и обеспечивает перемешивание высоковязких паст, мастик и пластизолей без застойных зон. Применяется для вязких продуктов, а не для производства порошковых сухих смесей.

Суспензия пастообразующей (эмульсионной) ПВХ-смолы в пластификаторе, текучая при комнатной температуре. Наносится методами покрытия, окунания или литья и при нагреве желируется в твёрдую эластичную плёнку. Поскольку это вязкий продукт, а не сухой порошок, его готовят в планетарных или диспергирующих смесителях.

Добавки, как правило жидкие, придающие ПВХ мягкость и эластичность; наиболее известны DOP (диоктилфталат) и его бесфталатная альтернатива DOTP. Используются в больших количествах в гибких изделиях: кабелях, шлангах, плёнках и тентах. Для хорошего впитывания и сыпучести смеси важно подавать их с контролируемой скоростью после нагрева смолы до нужной температуры.

Формула, определяющая вид и соотношение всех компонентов смеси ПВХ, обычно в массовых частях на 100 частей смолы (phr). Её разрабатывают производитель и поставщики сырья с учётом типа изделия, способа переработки и требуемых свойств. В автоматизированных линиях рецептуры хранятся в системе управления, которая по ним выполняет дозирование и смешение.

Добавки, уменьшающие трение между макромолекулами (внутренние смазки) и прилипание расплава к металлическим поверхностям (внешние смазки) при переработке; типичные примеры — парафин, ПЭ-воск, стеариновая кислота и стеараты. Баланс внутренней и внешней смазки напрямую влияет на скорость желирования, качество поверхности и нагрузку на экструдер. Многие смазки плавятся и обволакивают смолу в определённом диапазоне температур в смесителе, поэтому порядок загрузки важен.

Вертикальный смеситель с высокоскоростным блоком лопастей в нижней части, нагревающий смесь за счёт трения. В нём смола и добавки гомогенизируются, жидкие компоненты впитываются, а по достижении заданной температуры выгрузки смесь передаётся в охладитель. Лопасти, уплотнения вала и выгрузной клапан — основные узлы, требующие регулярного обслуживания.

Смеситель, который охлаждает горячую сухую смесь после смесителя-нагревателя медленным перемешиванием в корпусе с водоохлаждаемой рубашкой. Его задача — довести смесь до безопасной температуры хранения, для жёсткого ПВХ обычно около 40–50 °C, без комкования, конденсации влаги и деградации добавок. Объём охладителя выбирают больше объёма нагревателя, чтобы он свободно принимал весь горячий замес.

Стандартное оборудование для производства сухих смесей ПВХ, в котором смеситель-нагреватель и смеситель-охладитель работают как единая система. Сначала смесь нагревается трением в нагревателе, затем охлаждается до температуры хранения в охладителе; благодаря параллельной работе один замес охлаждается, пока готовится следующий. Охладитель может быть вертикального или горизонтального типа.

Белый порошкообразный базовый материал, получаемый полимеризацией винилхлорида; для профилей, труб и кабелей в основном используется суспензионная смола (S-PVC). Сама по себе смола не перерабатывается — её смешивают со стабилизатором, смазками и другими добавками в сухую смесь. Структура частиц, пористость и K-value определяют её поведение в смесителе.

Сыпучий порошок, получаемый смешением ПВХ-смолы со стабилизатором, смазками, наполнителем, пигментом и при необходимости пластификатором в смесительной установке нагрев–охлаждение. Добавки равномерно распределяются по поверхности и в порах частиц смолы, что обеспечивает стабильное питание экструдера. Качество сухой смеси зависит от рецептуры, порядка загрузки, температуры выгрузки и условий охлаждения.

Температура, при которой смесь выгружается из смесителя-нагревателя в охладитель; один из главных параметров качества сухой смеси. Для рецептур жёсткого ПВХ она обычно составляет около 110–120 °C: при более низкой добавки впитываются не полностью, при более высокой возможны изменение цвета и повышенный расход стабилизатора. Точное значение определяется рецептурой и рекомендациями поставщиков сырья.

Датчик, преобразующий приложенное усилие в электрический сигнал; основа любых весовых систем. Установленный под дозирующими бункерами, он измеряет массу материала и делает возможным гравиметрическое дозирование. Для точных измерений нужны регулярная калибровка, виброизоляция и подсоединения, не нагружающие взвешиваемую ёмкость.

Обязательная добавка, предотвращающая деструкцию ПВХ (выделение HCl, изменение цвета) при температурах переработки. Свинцовые системы в значительной мере вытеснены кальций-цинковыми (Ca/Zn) и органическими бессвинцовыми стабилизаторами. Стабилизатор часто поставляется в виде «one-pack» вместе со смазками и загружается со смолой в начале цикла смешения.

Добавка, обычно высокомолекулярная акриловая, ускоряющая желирование ПВХ и повышающая прочность расплава. При экструзии жёсткого ПВХ она обеспечивает более однородный расплав, лучшее качество поверхности и стабильность процесса. Поставляется в виде порошка и должна равномерно распределяться в сухой смеси вместе с остальными добавками.

В смесителе-нагревателе смесь нагревается не внешним нагревателем, а за счёт трения быстровращающихся лопастей о порошок и соударения частиц между собой. Скорость нагрева зависит от геометрии лопастей, окружной скорости, степени заполнения и рецептуры. Поэтому износ лопастей или неверная загрузка удлиняют цикл и напрямую снижают часовую производительность.

Устройство плавного пуска постепенно повышает напряжение на двигателе при запуске и ограничивает пусковой ток, но не позволяет регулировать скорость во время работы. Частотный преобразователь также обеспечивает плавный пуск и дополнительно даёт бесступенчатое регулирование оборотов под рецептуру и стадию смешения. Выбор зависит от разнообразия рецептур, параметров электросети и бюджета.