Grupy materiałów PPA
Polimerowe środki wspomagające przetwórstwo (PPA) obejmują różne grupy materiałów, które wspierają przetwarzanie tworzyw sztucznych, poprawiając zarówno wydajność procesu, jak i jakość gotowych wyrobów:
- Woski poliolefinowe: są to jedne z najstarszych dodatków, obecnie szeroko stosowane jako środki poślizgowe. Pomagają zapobiegać pękaniu stopionego tworzywa, zmniejszają osadzanie się materiału w formie i zwiększają ogólną wydajność przetwarzania tworzyw sztucznych.
- Stearyniany metali i wyższe kwasy tłuszczowe: te środki redukują lepkość stopu polimerowego i działają jako środki poślizgowe. Zmniejszają tarcie, poprawiają właściwości płynięcia żywic, co przekłada się na łatwiejsze wyjmowanie produktów z formy, niższe zużycie energii oraz lepszą jakość powierzchni wyrobów końcowych.
- Fluoropolimery: stosowane jako PPA od lat 60. XX w., są jednymi z najskuteczniejszych dodatków. Najczęściej wykorzystywanym fluoropolimerem jest kopolimer fluorku winylidenu i heksafluoropropylenu, znany jako fluoroelastomer. Choć nieusieciowany nie posiada właściwości elastycznych, znajduje szerokie zastosowanie, zwłaszcza w produkcji folii PE. W 1988 r. kopolimer ten został zatwierdzony przez FDA do kontaktu z żywnością. Nowoczesne funkcjonalizowane fluoroelastomery PPA oferują wyższą efektywność - ich stosowanie wymaga o około 50% mniejszych dawek niż tradycyjnych PPA, przy jednoczesnym utrzymaniu skuteczności w eliminacji żeli i zarastania głowic. Takie właściwości są szczególnie cenione w produkcji folii do laminowania czy ochrony powierzchni. Fluoropolimery poprawiają również jakość powierzchni i właściwości mechaniczne produktów, zwiększając ich trwałość i odporność na zużycie. Dzięki szerokiej kompatybilności z różnymi tworzywami sztucznymi łatwo integrują się z istniejącymi procesami produkcyjnymi.
- Polimery silikonowe: wykorzystywane jako PPA od lat 70. XX w., charakteryzują się zdolnością do pozostawania w stanie ciekłym podczas zestalenia polimeru. Są jednak niekompatybilne z poliolefinami, co prowadzi do ich wykwitania na powierzchnię i tworzenia tam dużych koncentracji. Taki efekt ogranicza aktywność powierzchni, uniemożliwiając jej zadrukowanie i kontakt z żywnością. W odpowiedzi na te ograniczenia opracowano silikonowe środki polepszające przetwórstwo (SPA) na bazie polidimetylosiloksanów o ultrawysokim ciężarze cząsteczkowym. Dzięki temu pozostają w stanie stałym po zestaleniu polimeru, co zmniejsza ich mobilność i pozwala na zadrukowanie powierzchni tworzyw poliolefinowych, jednocześnie oferując doskonałe właściwości przetwórcze.
Zastosowania dodatków PPA w przemyśle tworzyw sztucznych
- Ekstruzja rur: dodatki PPA poprawiają przepływ materiału w procesie wytłaczania, redukując przywieranie do form lub ścianek wytłaczarek. Dzięki temu możliwe jest skrócenie czasu produkcji, zmniejszenie zużycia energii i uzyskanie wyrobów o lepszej jakości.
- Produkcja podzespołów samochodowych i elektronicznych: stosowanie PPA pozwala na zwiększenie odporności produktów na uderzenia i pęknięcia, co jest kluczowe dla ich trwałości i niezawodności w wymagających warunkach użytkowania.
- Rozdmuchiwanie folii: redukcja tarcia dzięki dodatkom PPA umożliwia pracę linii produkcyjnych z dużą prędkością, co zwiększa efektywność procesów wytwarzania folii i poprawia ich stabilność jakościową.
Korzyści ze stosowania środków wspomagających przetwarzanie polimerów
Środki wspomagające przetwarzanie polimerów (PPA) przynoszą wymierne korzyści zarówno w trakcie procesu produkcyjnego, jak i w odniesieniu do jakości wyrobów końcowych. Dzięki poprawie charakterystyki przepływu polimerów, eliminują wiele typowych problemów związanych z przetwarzaniem tworzyw sztucznych.
Jednym z najczęściej spotykanych wyzwań jest pękanie stopu, które występuje w wyniku wysokiego naprężenia przy wyjściu masy polimerowej z matrycy. Skutkiem tego zjawiska są deformacje wyrobów oraz szorstkość powierzchni, zwana "skórą rekina". Dodatek PPA zmniejsza naprężenia, eliminując ten problem i zapewniając gładką oraz wypolerowaną powierzchnię produktu końcowego.
Kolejnym problemem jest narastanie matrycy, czyli osadzanie się materiału na krawędziach, które z czasem pogarsza jakość wyrobów i wymaga częstego czyszczenia. W skrajnych przypadkach konieczne jest przerywanie procesu co kilka godzin, zamiast standardowych dni lub tygodni. Stosowanie PPA ogranicza osadzanie się materiału, co pozwala na dłuższą pracę bez konieczności konserwacji i zwiększa wydajność.
Tworzenie się żelu, wynikające z niepożądanych reakcji między cząsteczkami polimeru, to kolejny problem, który PPA pomagają wyeliminować. Dzięki poprawie przepływu masy polimerowej i skróceniu czasu jej przebywania w urządzeniach, znacznie redukują ryzyko powstawania żeli.
Środki te także usprawniają przepływ polimerów wzdłuż ścianek matrycy, eliminując zjawisko sprężystego powrotu, co prowadzi do zaniku pęknięć stopowych. Dodatkowo, minimalizują tworzenie osadów, które powstają na głowicy wytłaczarki w wyniku degradacji polimerów pozostających w przedłużonym kontakcie z metalowymi powierzchniami. Ograniczenie osadów zmniejsza liczbę przestojów na czyszczenie i pozwala na obniżenie kosztów operacyjnych.
