Почему ваш состав ПВХ не соответствует расчетной твердости? Вы следовали опубликованным таблицам, использовали рекомендованное количество частей на 100 частей ПВХ, но показание по Шору А отличается от нормы на 5 пунктов. Это распространенная проблема, поскольку даже идентичные составы могут давать разные результаты в разных условиях обработки.
Опубликованные таблицы соотношения частей смолы на 100 частей смолы дают отправную точку, а не окончательный ответ. Каждый смеситель, каждый экструдер, каждая партия смолы ведут себя немного по-разному. Рекомендуемое мной соотношение компонентов в рецептуре всегда является отправной точкой, требующей проверки путем тестирования и корректировки на основе фактических измерений.
Диапазоны PHR в зависимости от твердости цели
Дозировка пластификатора в ПВХ измеряется в phr (частях на сто частей смолы). Для придания ПВХ гибкости необходимо не менее 15 phr. Ниже этого порога может наблюдаться антипластификация, когда добавление пластификатора фактически увеличивает жесткость, а не уменьшает ее. Этот парадоксальный эффект наблюдается при дозировке от 1 до 20 phr в зависимости от типа пластификатора.
Шор А 90-95 (полужесткий)
Для полужестких конструкций, требующих твердости по Шору А 90-95, используйте 25-40 частей на 100 частей каучука. пластификатор общего назначения как DOP или DOTP. При содержании 40 частей на 100 частей смолы ожидается приблизительно твердость по Шору А 95. Эти составы с низким содержанием пластификаторов сохраняют хорошую механическую прочность и термостойкость, обеспечивая при этом ограниченную гибкость.
Берег A 70-85 (стандартный гибкий)
Стандартный гибкий ПВХ имеет твердость по Шору А 70-85, что является наиболее распространенным диапазоном для общего применения. Для этого требуется 45-65 частей на 100 частей ПВХ. При 50 частях на 100 частей ПВХ твердость по Шору А составляет около 88. При 60 частях на 100 частей ПВХ твердость снижается примерно до Шору А 80. DEHP достигает твердости по Шору А 70 примерно при 30 частях на 100 частей ПВХ, в то время как менее эффективным пластификаторам, таким как TOTM, для достижения того же результата может потребоваться 45 частей на 100 частей ПВХ.
Берег A 50-70 (очень гибкий)
Для высокоэластичных изделий, таких как медицинские трубки и мягкие прокладки, требуется твердость по Шору А 50-70, что соответствует 70-100+ phr. Для очень мягких изделий может потребоваться 140-150 phr для достижения максимальной гибкости. При таких высоких значениях каждая дополнительная единица phr снижает термостойкость на 2-3°C, поэтому необходимо сбалансировать гибкость с требованиями к термической обработке.
Различия в эффективности пластификаторов
Не все пластификаторы обеспечивают одинаковый размягчающий эффект при одинаковых концентрациях на 100 частей каучука (phr). После выбора подходящего типа пластификатора для вашего применения следующим шагом является определение необходимого количества. Эффективность пластификатора описывает его способность размягчать ПВХ относительно ДОФ (диоксида фосфата) в качестве базового эталона. Эффективность обычно сравнивается при твердости по Шору А 80 или при концентрации 50 phr.
Коэффициент замещения показывает, как пересчитывать типы пластификаторов:
| пластифицирующая добавка | Коэффициент эффективности | Для работы на берегу A 80 требуется PHR. |
|---|---|---|
| DBP | 0.86 | ~43 частей на сто частей |
| DOA | 0.93 | ~47 частей на сто частей |
| ДОП (исходный уровень) | 1.00 | 50 чел. |
| ДОТФ | 1.03 | ~52 частей на сто частей |
| DINP | 1.04 | ~52 частей на сто частей |
| ТОТМ | 1.11 | ~56 частей на сто частей |
| DTDP | 1.26 | ~63 частей на сто частей |
Более низкий коэффициент эффективности означает, что для достижения той же твердости требуется меньшее количество частей на 100 частей смолы (phr). DOP примерно на 5-10% эффективнее, чем DOTP. Если в вашей рецептуре используется 50 phr DOP, и вы переходите на DOTP, увеличьте его количество примерно до 53-55 phr, чтобы сохранить тот же показатель твердости по Шору А.
Эта разница в эффективности объясняет, почему копирование показателя phr у конкурента без знания типа пластификатора приводит к непоследовательным результатам. Один и тот же показатель 45 phr дает совершенно разную твердость в зависимости от того, является ли он DBP или TOTM.
Отправные точки для конкретных приложений
Для разных приложений установлены диапазоны значений phr, основанные на требованиях к производительности. Используйте их в качестве отправной точки, а затем проверьте с помощью тестирования.
Провод и кабель
Для изоляции кабелей общего назначения обычно используется 40-50 частей на 100 частей каучука (phr). Для оболочки кабеля, требующей большей гибкости, используется 50-60 phr. Для высокотемпературных кабелей (с рейтингом 90°C, 105°C) требуется несколько более высокое содержание термостойких пластификаторов, таких как TOTM, для компенсации снижения эффективности.
Пленки и листы
Для каландрированных пленок используется приблизительно 50 частей пластификатора на 100 частей каучука. Для пленок, полученных методом выдувания, обычно требуется 45-50 частей на 100 частей каучука. Эти уровни обеспечивают баланс между гибкостью процесса и требованиями к технологическому оборудованию для формования пленок.
Медицинские трубки
Трубки из ПВХ медицинского класса В качестве базовой рецептуры часто используется 50 частей пластификатора на 100 частей смолы, 2.5 части стабилизатора на 100 частей смолы и 0.25 части смазки на 100 частей смолы. Для улучшения гибкости при низких температурах количество пластификатора увеличивается до 70 частей на 100 частей смолы. Для медицинского применения доступны марки смолы с твердостью по Шору А 50-90, использующие не содержащие фталатов пластификаторы, такие как ATBC, TOTM или DOTP.
Гибкая продукция общего назначения
Для пластизольных составов, используемых в производстве гибких изделий общего назначения, рекомендуемая твердость по Шору А составляет 75-80 при содержании пластизоля примерно 57 частей на 100 частей полимера. Для прокладок, уплотнений и гибких профилей этот показатель находится в диапазоне 50-70 частей на 100 частей полимера в зависимости от требуемой гибкости и условий окружающей среды.
От начала разработки PHR до окончательной рецептуры
Инструменты для расчета дают надежные результаты в диапазоне 40-80 частей на 100 частей смолы. За пределами этого диапазона вы используете экстраполяцию, а не интерполяцию, и результаты становятся менее предсказуемыми. Все рассчитанные значения следует рассматривать как приблизительные оценки, требующие проверки.
Проверочное тестирование
После приготовления пробной партии проверьте ее свойства перед запуском в серийное производство:
- Твердость по Шору А – Основные технические характеристики. Проверка проводится в нескольких точках образца.
- Поведение обработки – Если крутящий момент или нагрузка на двигатель необычно высоки, это может указывать на неравномерное пластифицирование компаунда, что свидетельствует о дисбалансе состава.
- Качество поверхности: – Маслянистая или жирная поверхность указывает на избыток пластификатора или проблемы с совместимостью. Белый налет свидетельствует о миграции пластификатора.
- Гибкость при различных температурах – Проведение испытаний как при экстремальных температурах окружающей среды, так и при экстремальных рабочих температурах.
Рекомендации по настройке
Когда результаты теста не соответствуют целевому показателю:
Слишком высокая прочность (уровень прочности по шкале А выше целевого):
- Увеличьте показатель phr на 3-5 единиц.
- Убедитесь, что пластификатор полностью растворился (проверьте время и температуру смешивания).
- Если возможности оборудования ограничены, рассмотрите возможность использования более эффективного пластификатора.
Слишком низкая температура (температура по Шору А ниже целевого уровня):
- Снизьте показатель phr на 3-5 единиц.
- Проверьте наличие ошибок измерения при расчете phr.
- Убедитесь, что значение K смолы соответствует предположениям относительно состава.
Поверхностные проблемы проявляются в течение нескольких недель:
- Снизьте общее содержание пластификатора, чтобы предотвратить его миграцию.
- Для большей стойкости следует рассмотреть возможность использования пластификатора с более высокой молекулярной массой.
- Проверьте совместимость пластификатора и ПВХ.
Документируйте каждую настройку и ее результат. Создание таких данных для вашего конкретного оборудования и источников смолы гораздо ценнее любой опубликованной таблицы.
Заключение
Начните с диапазонов phr, указанных в этом руководстве, но будьте готовы к корректировкам в зависимости от результатов ваших контрольных испытаний. Таблицы дают вам разумную отправную точку. Условия обработки, характеристики оборудования и вариации партий смолы определяют, нужно ли увеличить или уменьшить это значение на 5 phr.
Для существующих рецептур, где необходимо проверить или определить содержание пластификатора методом обратного проектирования, фактическое содержание пластификатора определяется методом экстракционного анализа с использованием расчета концентрации. Новые рецептуры начинаются с определения целевой твердости, выбора соответствующего типа пластификатора, расчета начального количества phr с использованием коэффициентов эффективности, а затем проверяются и корректируются посредством тестирования.