Технология применения ТПВ

Улучшение реологических характеристик ТПВ, достигаемое не за счет утраты эластомерных свойств материала, лежит в области текущих интересов исследователей. ТПВ имеет крайне неньютоновский характер течения. Динамическое сшивание каучуковой фазы ведет к увеличению вязкости ТПВ. Эффект очевиден при низких степенях сшивания (рис. 35.19), то есть при 50-60%; более высокие степени сшивания не ведут к дальнейшему увеличению вязкости. Реологическое поведение этих материалов подобно поведению наполненных термопластов. При низких скоростях сдвига вязкость аномальна, что указывает на контакт каучуковых частиц, хотя прямые морфологические указания на такой контакт отсутствуют. Такие кластеры частиц более представлены в мягких составах при низких скоростях сдвига и более высоких температурах. Подобные межчастичные силы наблюдались в минеральных суспензиях, и их описывали как долговременные зацепления между частицами сшитого эластомера. Можно думать, что в головке экструдера и в выходном отверстии частицы каучука и матрица располагаются так, что имеют вид псевдо-сонепрерывной каучуковой фазы. Эти материалы проявляют относительно малое разбухание экструдата (рис. 35.20), что облегчает управление размерами экструдированного профиля. Влияние температуры на вязкость показано на рис. 35.21; обычно вязкость этих материалов высокочувствительна к скорости сдвига (сдвиговое разжижение), затрудняя управление процессом, они могут проявлять проскальзование по стенке, и не подчиняются корреляции Кокса-Мерца.


Технологические параметры полимеров существенно зависят от свойств течения материала. О значении этого фактора говорилось в предыдущем разделе. Эти материалы обладают преимуществами быстрой переработки термопластов и, соответственно, дают выигрыш в стоимости по сравнению с прессовым формованием термореактивного каучука, если функциональные характеристики сравнимы. Кроме указанных технологических преимуществ, эти материалы допускают рециклинг, тогда как обрезки или отслужившие детали реактопластов можно удалять только на свалки или, возможно, сжигать для использования как топлива. Одним из недостатков этих материалов является необходимость стадии сушки перед переработкой.
Однако прогресс в технологии делает доступными материалы, не требующие сушки.

Этот метод производства полых изделий дает наибольшее снижение экономических затрат по сравнению с производством полых изделий из реактопластов, для которых необходим твердый сердечник. В случае ТПВ, сначала экструдируется или производится литьем под давлением заготовка для раздува (преформа), затем вводится воздух и расплавленный материал раздувается в полости формы. Степень раздува обычно составляет 2,5:1 или 3:1. Вдуваемый воздух должен быть сухим и не нести пыли и масел. Форма должна вентилироваться. Высокая вязкость расплава ТПВ позволяет заготовке поддерживать форму с минимальным проседанием. Полые изделия из ТПВ показаны на рис. 35.22.

Литье под давлением — наиболее распространенный способ производства с помощью разнообразных литьевых машин с возвратно-поступательным движением шнека. Усилие смыкания формы должно составлять от трех до пяти тонн на площадь проекции давления. В процессе литья используются неньютоновские характеристики материала с помощью высокого давления литья и быстрого извлечения изделия из формы. Усадка отливки составляет 1,5-2,5%, и она минимизируется правильным заполнением формы и температурой расплава.


ТПВ можно экструдировать через сложные головки, чтобы получать листы, трубы и другие профили. С помощью экструзии с Т-образной головкой изоляционное покрытие из ТПВ можно наносить на трубки и электрические провода и кабели. При работе с ТПВ следует использовать экструдеры с соотношением L/D > 20, чтобы получить хорошую однородность смеси. Существует множество конструкций шнеков со степенью сжатия массы от 2,0:1 до 4,0:1. Температура расплава не должна превышать 250 °С. Качественный контроль за экструдатом требует, чтобы было небольшое разбухание экструдата. Факторами, увеличивающими это разбухание, являются уменьшение температуры расплава, увеличение скорости сдвига в головке экструдера и увеличение отношения термопласт/эластомер.