Пленкалық орама материалдар
Сұйық күйдегі органикалық заттар горизанталь орналасқан бетке жаққан кезде жұқа пленка түзу қабілетіне ие. Пленканың қалыңдығы сұйықтың меншікті шығыны, тұтқырлығы, температурасы мен лиофильдігіне тәуелді болады. Уақыт өтуімен органикалық заттың тұтқырлығы артып, қатайған пленкаға айналады. Адгезиялық қабілетіне қарай қатайған пленка астардан оңай алынуы немесе астармен берік байланысуы мүмкін. Жалпы қалыңдығы 1...1,5 мм болған бұйымдар пленка, ал қалыңдығы 1,5 мм артық бұйымдарды табақша немесе пластинкалар деп атайды.
Полимерлік материалдарды өндірудің негізгі технологиялары
Полимерлік бұйымдарды өндіруде келесі тәсілдер қолданылады: біліктеу, каландрлеу (біліктер жүйесінен тұратын пресс-қыспақ), экструзия, қысыммен тығыздау, құю, қанықтыру, тозаңдату, дәнекерлеу, желімдеу және т.б.
Біліктеу. Жұмсақ табанды полимерді осы әдіспен өндіреді. Әдісті кейде майлау деп те атайды. Негізгі құрастырушылар – шайыр, ол байланыстырғыш ретінде қолданылады, ұнтақты толықтырғыштар (мысалға тальк), пластификаторлар (дибутилфталаттар), бояйтын пигменттері бар компоненттерді біркелкі масса алынғанша, ұқыпты түрде араластырады.
Дайын араласпа жұмсақ табиғи жағдайға дейін (қағазға, матаға) біркелкі ретте төселеді, біліктің жәрдемімен тығыздалады және одан әрі 140–145оС температурада қатайту үшін жылу камерасына жіберіледі.
Қажетті температураға дейін су буымен немесе электр энергиясымен қыздырылып, ал салқындату үшін суды пайдаланады (6.4 - сурет).
а- қоспаны төсеу; б – біліктеу; в – қоспаны біліктерге орау; г – біліктелген қоспаны кесу; 1 – қосымша білік; 2 – араласпа; 3 – негізгі білік; 4 – пышақпен кесу
6.4 сурет - Полимерлі араласпаны біліктеу сызбасы
Біліктер жүйесінен өткізіп тығыздау. Бір және көп қабатты линолеумдерді біліктеу және біліктер жүйесінен өткізіп тығыздау арқылы дайындайды. Біліктердің температурасы 155–1600С, қысымы – 15 МПа. Дайын резина сияқты масса Г-ге ұқсас каландрге беріледі, содан соң тығыздалады, ауасызданады және таспа сияқты пішін алынады.
Экструзия тәсілі. Полимерлі массаны бұйымға белгілі пішін беретін арнайы тесік арқылы басып шығару жолымен бұйымдар өндіріледі. Экструзиялы әдіспен ұзын бұйымдарды – диаметрі 5-тен 250 мм дейінгі құбырлар, ені 0,3–1,5 м және қалыңдығы 0,1–4 мм полимерлі плиталар дайындалады (6.5- сурет).
1 – полимерлі араласпалардың шанағы; 2 – шнек; 3 – экструдердің бүркегіші; 4 – саптама; 5 – тартатын қондырғы; 6 – дорн; 7 – сүзгі
6.5 сурет – Экструзиялық машинаның сызбасы
Құю. Құюдың екі әдісі бар: сұйық және балқытылған полимерлік композицияны қалыпқа құю және қысыммен құю.
Қарапайым тәсілмен қалыпталған полимерлі композициялар салқындау кезінде полимерленіп қатаяды. Осындай тәсілмен полиамид, полиметилметакрилат негізінде дайындалатын әрлегіш материалдар өндіріледі. Қою полимерлік қоспа табанның қырына (қағаз, мата және басқа) төселеді және тегістеледі. Қатаю үрдісі жылу камерасында іске асырылады. Осындай тәсілмен линолеум, павинолдар және линкруст өндіріледі.
Жабық саңылаусыз жағдайда престеу. Осы әдіспен термореактивті полимерлер – пенолпластар, аминопластар негізіндегі пластмассалы бұйымдар дайындалады. Жабық саңылаусыз пресс – қалыптарды пресске орналастырады. Престеу 150 – 170оС температура мен 20 – 30 МПа қысымда іске асырылады. Осындай технологиялық жолдармен эфирлерден, целлюлозадан, полиэтиленнен, полиамидты бұйымдар өндіріледі.
Термопластарды тығыздау әдісімен қалыптау. Полимерлі ұнтақты немесе түйіршікті қалыпқа салып қыздырады. Балқыған соң, айналу жылдамдығы 1500 айлану/мин центрифугада араласпаны тығыздайды.
Термоиілгішті плиталарды штамптау. Органикалық шыны мен винипласты, целлулоидты, полиэтиленді бұйымдарды өндіруде осы тәсіл қолданылады.
Қысымды қалыптау. Бұндай тәсілде иілгіш полимерлі қоспа белгілі пішінге дейін сығымдалған ауамен үрленеді. Целлулоидтан, ПВХ, полиэтилен мен полистиролдан алынатын әр түрлі сыйымдылықтар мен ойыншықтар осылайша алынады. Қызып, сығымданған ауаның қысымы 7–8 МПа.
Металды және басқа полимерлі бұйымдардың беттерін жабу үшін тозаңдату тәсілін пайдаланады. Ол үшін бұйымның қыздырылған қырына полимерлі ұнтақты жағады. Өңдеу кезінде полимер балқып, бұйымның бетінде қорғаушы қабат түзеді. Полимерлер (полиэтилен, полиамид, полистирол, поливинилбутирал және басқа) балқыған күйде жағылуы мүмкін.
Дәнекерлеу және желімдеу. Осы тәсіл термоиілгішті полимерлердің жапсарларын сығымданған ауаның көмегімен толтыруда және жоғары жиіліктегі токтың көмегімен бөлшектерді желімдеуде іс жүзінде жиі қолданылады.
Ұштастырмалы қалыптау. Арнайы қалыпта шайырлармен (полиэфирлі және эпоксидті) қаныққан шыны талшықтарды орнықтырады, роликтердің көмегімен тығыздалады, содан соң резиналы табақпен жабылады, 0,1-0,5 МПа қысыммен сығымдалады. Бұйым қатайған соң, қалыптан босатылады.
Пластиктерді көбіктендіру. Көбікті шайырларға арнайы қоспаларды – қатырғыштарды араластыру арқылы қатайтады. Барлық көбіктіпластар осындай тәсілмен өндіріледі. Шайырлар газдардың көмегімен көбіктенеді. Қыздыру кезінде газдың көлемі ұлғаяды, соның нәтижесінде композиция көбіктенеді.
Пленкалық материалдар битумдық немесе қара майлық материалдармен салыстырғанда жоғары беріктік, суөткізбеушілік және диэлектриктік қасиеттерге ие. Пленкалық материалдардың ішінде полимерлік немесе олардың битум немесе битум, қара майлармен және минералды толықтырғыштармен композициялары кеңінен қолданылады. Пленка өндірісінде негізінен полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полиизобутилен, полистирол, полиамид, фенолформальдегид шайыры және алдын ала девулканизацияланған резина түйірлері қолданылады.
Полиэтилен пленкалары - зауытта жоғары қысымдағы полиэтилен негізінде өндіріледі. Шикізатқа қартаюға қарсы қоспалар, жарыққа тұрақтандырғыштар және минералды пигмент қосады.
Қолдану бағытына сәйкес өндірісте пленканың үш маркасы өндіріледі: М,С, және Н. Су шаруашылығы құрылысы мен гидроизоляциялық мақсатта негізінен С маркадағы пленка қолданылады. Пленканың ені 800 мм 3000 мм аралықта өндіріледі. Пленканың ені енді болған сайын қалыңдығы да арта түседі. Ораманың ұзындығы 70 м дейін жетуі мүмкін.
Полиэтилен пленкасының негізгі физика-механикалық қасиеттері 6.2 кестеде көрсетілген. Пленканың тығыздығы 0,918...0,929 г/см2, ол бу және су өткізбейді, жұмсару температурасы 108...1120С.
6.2 кесте – Полиэтилен пленкасының техникалық сипаттамалары
| р/с | Көрсеткіштердің аталуы | Пленканың қалыңдығы, мм | ||
| 0,06 | 0,085 | 0,2 | ||
| Үзу кезіндегі беріктік шегі, МПа аз емес | ||||
| Салымтырмалы созылуы, % аз емес | ||||
| Аязға төзімділігі, 0С артық емес | -70 | -70 | -70 |
Полиэтилен пленкасын негізінен парниктік жабын және бастырма ретінде кеңінен қолданады, бірақ та оның жарыққа төзімділігі төмен, ерте көктемде қолданылған пленка 4 айдан кейін өзінің эластикалығын жойып, жыртылып кетеді. Гидроизоляциялық мақсатта қалыңдығы 0,1...0,15 мм кем болмайтын пленканы қолданған жөн.
Полиэтиленнің басқа да полимерлер сияқты ағаш, металл, бетон және қарапайым желімдер мен лактарға адгезиясы нашар болады. Бұл өз кезегінде полиэтиленді қорғалатын беттерге жабыстыру және желімдеу кезінде қиындықтар туғызады. Бұл мақсатта арнайы күрделі құрамдағы желімдер немесе аутогезия (макромолекулалардың бір қабаттан екінші қабатқа диффузиялануы) арқылы дәнекерлеу қолданылады.
Полиэтилен пленкасын экструзия тәсілімен келесі пневмомеханикалық созу арқылы өндіреді. Ұнтақ немесе түйіршік түріндегі шикізат эластикалық таспалар көмегімен мөлшерлегіш арқылы шнекті преске беріледі. Шнекке түскен материал қыздырылатын цилиндрдің айналасында қызып, пластикалық күйге өтеді. Полиэтиленнің балқымасы 120...1300С температурада мөлшерлегіш қондырғының көмегімен үздіксіз ағынмен экструзиялық машинаға беріледі. Экструзиялық машинаның шнек-пресінен балқыған материал 1450С температурада қалың қабырғалы түтікше түрінде шығады. Арнайы компресор арқылы қысылған ауаның көмегімен 0,2...0,03 МПа қысымда үрленген түтікше кеңейіп, қажетті диаметрге ие болады. Кейіннен үрлеу тоқтатылады. Егер пленка қажетті қалыңдыққа ие болмаса, онда арнайы кернеуші біліктердің көмегімен керіліп, кейіннен біртіндеп салқындатылады. Толық салқындаған соң пленка машинаның барабанына оралады.
Полипропилен пленкасын құрамына фенол (0,05%) және пигмент (0,05%) қосу арқылы полипропиленнен өндіреді. Оның тығыздығы 0,9 г/см3, созу кезіндегі беріктік шегі 25...30МПа, үзу кезіндегі салыстырмалы созылуы 500...700%, - 200С дейін өзінің эластикалығын сақтайды. Полипропилен пленкасы полиэтилен сияқты будан және судан оқшаулау үшін, жаңа жатқызылған бетонды қорғау т.б. мақсаттарда қолданылады. Полипропиленнің газ және бу өткізбеушілігі полиэтиленнен жоғары.
6.3 кесте – Пленканың газ өткізгіштігі
| р/с | Газдың аталуы | Пленканың өткізгіштігі | |
| Полипропилен | Полиэтилен | ||
| Оттегі | 0,18 | 0,35 | |
| Сутегі | 0,70 | 0,89 | |
| Азот | 0,74 | 0,12 | |
| Метан | 0,08 | 0,41 | |
| Су буы | 0,20 | 0,35 | |
| Толуол | 93,6 | 180,0 | |
| Төртхлорлы көміртек | 221,0 | 230,0 |
Полипропилен пленкасының өндірісі полиэтилен пленкасына ұқсас.
Полиамидті пленкалары – ПК-4 маркада ұзындығы – 1000...1200 мм, ені 300 мм дейін және қалыңдығы 0,2 мм орама түрінде өндіріледі. Бұл пленкалар ауыл шаруашылығы құрылыстарында шынының орнына және металл қондырғыларды ұзақ уақытқа атмосфералық жауын-шашыннан қорғау үшін қолданылады.
Полиамидті пленкалар бұл термопластикалық массаны соруға мүмкіндік беретін арнайы аспабы бар экструзиялық машиналарда өндіріледі.
Полистирол негізіндегі пленкалар ені 20...50 мм және қалыңдығы 0,1...0,02 мм таспа түрінде өндіріледі.
Таспаларды экструзиялық машинада полимерді механикалық тарту арқылы өндіреді. Полистирол негізіндегі пленка стирофлекс деп аталады. Ол жоғары эластикалық қасиетке ие, суға тұрақты және су өткізбейді, бірақ термиялық төзімділігі төмен. Полистиролдың орнына оның сополимерін қолдау арқылы стирофлекстің термиялық төзімділігін арттыруға болады. Стирофлекстен алынған таспалар құбырлады қорғау үшін, ал қалың пленкалары ғимараттарды уақытша шынылау үшін қолданылады.
Қазіргі кезде таза полимерлер негізіндегі пленкалардан басқа, композициялық полимерлік материалдар негізіндегі пленкалар да кеңінен қолданылуда. Бұндай компазициялық массаны дайындау үшін алдын-ала есептелген құрамдағы полимерлер біртекті масса түзілгенше араластырылып, кейіннен каландрлеу арқылы пленка алынады.
Полиэтилен пленкасының композициялық түр өзгерісіне ПКП, ППКП, ППКПМ жатады. ПКП маркасы білікті-каландрлеу тәсілімен, ал ППКП және ППКПМ маркалары білікті-каландрлеу және экструзия тәсілімен де өндіріледі. 6.4 – кестеде полиэтилен пленкасының композициялық түр өзгерісткрінің құрамы және техникалық сипаттамалары көрсетілген.
6.4 кесте – Полиэтилен негізіндегі пленкалардың құрамы ментехникалық сипаттамлары
| р/с | Компоненттер мен техникалық сипаттамалар аталуы | Пленка маркалары | ||
| ПКП | ППКП | ППКПМ | ||
| Жоғары қысымдығы полиэтилен, % | 20...50 | |||
| Полиизобутилен П-118, % | - | 20...30 | 20...30 | |
| Жоғары температуралы тас көмір қар күйесі, % | 20...30 | 25...35 | ||
| Жұмсартқыш – битум конденсатының қайнау температурасы жоғары фракциясы, % | - | - | 50...20 | |
| Ұзыннан үзу кезіндегі беріктік шегі, МПа кем емес | ||||
| Салыстырмалы созылуы, % кем емес | ||||
| 20 мм стержндегі икемділігі, 0С кем емес | -40...-45 | -55...-60 | -55...-60 | |
| Суға қанығуы, % артық емес | 0,1 | 0,1 | 0,1 | |
| Пленканың қалыңдығы, мм | 0,5 дейін | 0,5 дейін | 0,5 дейін |
Пленканың құрамынан құрамында канцерогенді (канцерогенді заттар пленканы қолдану кезінде ерекше қауіпсіздік ережелерін сақтауды қажет етеді) заттары көп тас көмір қара күйесін алып тастау үшін, оның орнын баса алатын заттар, мысалы мұнай битумы мен табиғи антисептик майларды бірге тотықтыру өнімдері қолданылады. Бұндай заттар РДБ типіндегі резиналы-қарамайбитумды пленкаларды өндіруге мүмкіндік береді. Бұндай пленкалардың сапасы жоғары, биологиялық төзімді, сондықтын қолдану мерзімі де ұзақ болады.
6.5 кесте – РДБ пленкаларының құрамы
| р/с | Компоенттер атауы | РДБ-1 | РДБ-2 | РДБ-3 | РДБ-4 |
| Резина түйірлері | 30,0 | 30,0 | 30,0 | 30,0 | |
| БНК 90/30 битумы | 15,0 | - | - | - | |
| Антрацен немесе сланц майы | 15,0 | - | - | - | |
| Битум мен антисептиктің бірге тотыққан өнімі | - | 30,0 | 30,0 | 30,0 | |
| Жоғары қысымдағы полиэтилен | 20,0 | 15,0 | 20,0 | 10,0 | |
| Төменгі қысымдағы полиэтилен | 20,0 | 15,0 | 20,0 | 10,0 | |
| Битум конденсаты | - | 10,0 | - | 20,0 |
6.6 кесте – РДБ пленкаларының техникалық сипаттамалары