PL206690B1

PL206690B1 - Kompozycja napełnionego niezmiękczonego poli(chlorku winylu) do wytłaczania rur i profili

Info

Publication number: PL206690B1
Application number: PL351977A
Authority: PL
Inventors: Bronisław Brach
Original assignee: Bronisław Brach
Priority date: 2002-02-01
Filing date: 2002-02-01
Publication date: 2010-09-30
Also published as: PL351977A1

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 206690 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 351977 ^{(51) Int.Cl.}

C08L 27/06 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 01.02.2002

Kompozycja napełnionego niezmiękczonego poli(chlorku winylu) do wytłaczania rur i profili

(43) Zgłoszenie ogłoszono: 11.08.2003 BUP 16/03	(73) Uprawniony z patentu: BRACH BRONISŁAW, Jasło, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.09.2010 WUP 09/10	(72) Twórca(y) wynalazku: BRONISŁAW BRACH, Jasło, PL

PL 206 690 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja napełnionego niezmiękczonego poli(chlorku winylu) stabilizowanego związkami ołowiu do wytłaczania rur i profili, zwłaszcza do rur kanalizacyjnych.

Kompozycje na bazie poli(chlorku winylu) do wytłaczania rur ciśnieniowych i kanalizacyjnych oraz profili zawierają na ogół, jako stabilizatory termiczne związki ołowiu, ze względu na ich na dobre własności przetwórcze i skuteczność stabilizacji termicznej oraz niską cenę. Istotnym składnikiem kompozycji są środki smarujące stosowane w połączeniu kilku smarów o działaniu synergetycznym. Ponadto mieszanki te zawierają napełniacze, zwłaszcza węglan wapnia oraz pigmenty barwiące. Węglan wapnia zwiększa wytrzymałość termiczną tworzywa i odporność na pełzanie oraz zmniejsza skurcz termiczny wyrobu. Niekorzystną cechą rur z poli(chlorku winylu) jest ich stosunkowo mała udarność. W celu poprawienia udarności stosowane są modyfikatory akrylowe i terpolimer metakrylanu, butadienu i styrenu. Jednak modyfikatory te zwiększają koszty mieszanki oraz mogą pogorszyć odporność na pełzanie rur. Do poprawienia płynięcia stopu i zmniejszenia tolerancji grubości ścianek rur stosuje się, jako modyfikatory odpowiednie polimery metakrylanu metylu lub ich kopolimery. Kompozycje stabilizująco-smarne pozwalają przetwarzać mieszanki PVC w sposób kontrolowany i uzyskać wyrób o wymaganych własnościach odpowiadającym standardom światowym. Poprawę właściwości fizykomechanicznych mieszanek można uzyskać przez zmianę proporcji składników. Jest to możliwe dzięki zjawisku synergizmu między środkami smarującymi. Jednak często w przetwórstwie występuje niekorzystne zjawisko zwane plate-out polegające na wypacaniu się ze stopionej mieszanki niektórych jej składników w postaci osadów na robocze części narzędzi. Powoduje to pogorszenie wyglądu zewnętrznego wyrobu i wymaga często zatrzymania produkcji, demontażu wytłaczarki i głowicy w celu jej oczyszczenia oraz ponownego uruchomienia linii do wytłaczania, co zwiększa końcowy koszt wyrobu.

Z polskich opisów patentowych nr 142444 i nr 155701 znany jest sposób ulepszania właściwości reologicznych kompozycji do wytłaczania rur z PVC do instalacji wodociągowych zawierających stearynian ołowiu, wapnia; stearynę, wosk parafinowy, biel tytanową i sadzę oraz modyfikatory w postaci żywic polimerowych jak poli(metakrylan metylu), butadienu i styrenu oraz akrylonitrylu. Kompozycja według opisu patentowego PL 173199 na elementy instalacji deszczowych budynków zawiera w swoim składzie wosk polietylenowy i polimer akrylowy. Do wytłaczania rur kompozycja ta jest nie przydatna, ze względu na małą sztywność i wytrzymałość na ciśnienie wewnętrzne. Znana jest również z polskiego opisu patentowego nr 140423 kompozycja zawierająca od 4 do 25 części wagowych węglanu wapnia, żywiczne kwasy roślinne, oraz kopolimer chlorku winylu z octanem winylu. Kompozycja ta nie pozwala uzyskać rur o zwiększonej udarności i połysku, a ponadto wymaga użycia zwiększonej ilości stabilizatorów i środków smarujących, co zwiększa koszt surowcowy rur. Kompozycja podana w zgłoszeniu patentowym nr 338960 przeznaczona na rury kanalizacyjne zawiera nieokreślony wosk parafinowy, nie jest odporna na wypacanie się osadu po dłuższej produkcji. Podany w tej kompozycji węglan wapnia w stężeniach większych niż 10 części wagowych pogarsza własności mechaniczne rur oraz ich wygląd powierzchni zewnętrznej.

Celem wynalazku jest opracowanie kompozycji PVC do rur i profili o zwiększonej wytrzymałości mechanicznej, zwłaszcza udarności oraz dobrym wyglądzie zewnętrznym odpowiednio do wymagań budownictwa do 50-letniej eksploatacji w instalacjach wodociągowych. Ponadto kompozycja ta powinna być odporna w warunkach wytłaczania na wypacanie składników na powierzchnie robocze głowicy oraz ślimaków i cylindra.

Nieoczekiwanie stwierdzono, iż kompozycja smarująca zawierająca w odpowiedniej proporcji wosk polimetylenowy i/lub wosk polietylenowy oraz utleniony wosk polietylenowy o ciężarze cząsteczkowym wagowym 3000-10000 poprawia udarność mieszanki PVC z naturalnym modyfikowanym węglanem wapnia. Ponadto okazało się, że kompozycja ta pozwala zmniejszyć plate-out na robocze części narzędzi do wytłaczania.

Kompozycja napełnionego niezmiękczonego poli(chlorku winylu) według wynalazku charakteryzuje się tym, że na każde 100 części wagowych poli(chlorku winylu) zawiera: 0,05 - 0,7 części wosku polimetylenowego i/lub wosku polietylenowego oraz 0,05 - 0,3 części utlenionego wosku polietylenowego o ciężarze cząsteczkowym od 3000 do 10000, w łącznej ilości do 0,8 części wagowych; w stosunku wagowym wosku polimetylenowego i/lub wosku polietylenowego do utlenionego wosku polietylenowego zawierającym się w granicach od 2 do 10, przy czym jako węglan wapnia stosuje się 3 - 22 części modyfikowanego naturalnego węglanu wapnia o średniej wielkości cząstek mniejszych niż μm i powierzchni właściwej większej niż 2 m²/g.

PL 206 690 B1

Korzystnym skutkiem wynalazku jest zwiększenie udarności rur w temperaturach bliskich zera, dobry wygląd zewnętrzny wytłaczanych wyrobów, zwłaszcza lepszy ich połysk, co jest istotne w przypadku profili. Zaletą kompozycji jest także zmniejszenie wypacania się osadu po wykonaniu ciągłej produkcji, zwłaszcza na rdzeń głowicy i kalibratora. Ponadto kompozycja ta pozwala znacznie zmniejszyć koszty wytwarzania w porównaniu do znanych ze stosowania w praktyce receptur, zwłaszcza na rury kanalizacyjne.

P r z y k ł a d y 1-5

Wynalazek został zilustrowany poniższymi przykładami wykonania. Kompozycje według receptur podanych w tabeli 1 odważono, a następnie wymieszano w dwustopniowym mieszalniku fluidalnym Henschel FM-200 do autogenicznego wzrostu temperatury do 120°C. Po automatycznym przesypaniu mieszanki do dolnego mieszalnika zimnego jego zawartość słodzono do 40°C Próbki otrzymanych mieszanek (przykłady nr 1 -5) zbadano na plastografie Brabendera w temperaturze 190°C przy obrotach 60 /min. Wyniki podano w tabeli 2.

Otrzymane mieszanki, po 24-godzinnym sezonowaniu, wytłoczono na linii z wytłaczarką dwuślimakową 2T 14 na rury kanalizacyjne o średnicy zewnętrznej 160 mm i grubości ścianek 4 mm. Stosowano następujące parametry wytłaczania; temperatura stref grzewczych cylindra:175,175,165, 165°C; głowicy: 165,175,185,195°C. Temperatura termostatu ślimaka wynosiła 90°C. Szybkość obrotowa ślimaków 16 obr/min. Rury kalibrowano metodą ciśnieniową. Po wykonaniu produkcji próbnej i zatrzymaniu wytłaczarki oraz jej demontażu łącznie z głowicą , nie stwierdzono występowania osadów na krzywiznach narzędzi.

Otrzymane rury kanalizacyjne 0160 x 4 mm charakteryzowały się dobrym wyglądem zewnętrznym, zwłaszcza połyskiem, z wyjątkiem próby nr 1 - bez utlenionego wosku polietylenowego. Rury poddano badaniom fizykomechanicznym, a otrzymane wyniki porównano do wymagań normy PN-EN 1401-1 pt Podziemne bezciśnieniowe systemy przewodowe z niezmiękczonego PVC do odwadniania i kanalizacji. Wyniki badań przedstawiono w tabeli 3.

Z przedstawionych wyników badań (tabela 2) wynika, iż wszystkie mieszanki spełniają wymagania własności przetwórczych, przy czym dodatek utlenionego wosku polietylenowego zwiększa moment obrotowy i szybkość żelowania oraz w niewielkim stopniu zmniejsza dynamiczną stabilność termiczną mieszanek. Wyniki badań fizykomechanicznych rur (tabela 3 - przykłady nr 2-5), dowodzą korzystnego wpływu kompozycji według wynalazku na zwiększenie udarności rur przy zachowaniu ich odpowiedniej wytrzymałości na ciśnienie wewnętrzne.

T a b e l a 1

Skład mieszanek (w częściach wagowych) do przykładów 1-5

Lp.	Składniki / nr przykładu	Nr 1	Nr 2	Nr 3	Nr 4	Nr 5
1	Poli(chlorek winylu)suspensyjny, K-67	100	100	100	100	100
2	Trójzasadowy siarczan ołowiu	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7
3	Dwuzasadowy stearynian ołowiu	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6
4	Neutralny stearynian ołowiu	0,4	0,4	0,4	0,4	0,4
5	Stearynian wapnia	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
6	Wosk polietylenowy	0,65		0,5	0,5
7	Wosk polimetylenowy		0,4			0,5
8	Utleniony wosk polietylenowy		0,15	0,15	0,3	0,15
9	Modyfikowany naturalny węglan wapnia	15	15	15	21	21
10	Czerwień żelazowa	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2
11	Żółcień żelazowa	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2

PL 206 690 B1

T a b e l a 2

Wyniki badań plastograficznych

Lp.	Parametr badania	Nr 1	Nr 2	Nr 3	Nr 4	Nr 5
1	Szybkość żelowania, min	8	5,7	3,5	5,5	6
2	Maks. Moment Obr, Nm	15	16	17,5	18,5	17
3	Min. Moment Obr, Nm	14	13,5	15	16	15
4	Dynamiczna stabilność termiczna, min	52	45	45	44	55

T a b e l a 3

Wyniki badań fizykomechanicznych rur kanalizacyjnych 0160x4

Lp.	Parametr	Wymagania normy	Nr 1	Nr 2	Nr 3	Nr 4	Nr 5
1	Ciężar właściwy, g/cm³		1,52	1,53	1,53	1,57	1,58
2	Skurcz wzdłużny, %	<5	3	2	2,5	1,4	1
3	Udarność metodą spadającego ciężarka	Tir< 10% w 0°C	5 pęknięć na 50 uderzeń	bez pęknięć, obszar A	bez pęknięć, obszar A	bez pęknięć, obszar A	bez pęknięć, obszar A
4	Wytrzym. na ciśnienie, 60°C napr. obw. 10 MPa	>1000 h					odpowia- da

Zastrzeżenie patentowe

Claims

Kompozycja napełnionego niezmiękczonego poli(chlorku winylu) do wytłaczania rur i profili, o składzie w częściach wagowych na 100 części PVC: 0,5 - 1,5 części trójzasadowego siarczanu ołowiu, 0,5 - 1,5 części dwuzasadowego i/lub jednozasadowego stearynianu ołowiu i/lub neutralnego stearynianu ołowiu, 0,2 - 0,7 części stearynianu wapnia, 0,05 - 0,8 części wosku polietylenowego, węglan wapnia, 0,05 - 1,0 części pigmentów oraz ewentualnie do 2,0 części żywicy akrylowej, znamienna tym, że na każde 100 części wagowe poli(chlorku winylu) zawiera kompozycję smarująco napełniającą: 0,05 - 0,7 części wosku polimetylenowego i/lub wosku polietylenowego oraz 0,05 - 0,3 części utlenionego wosku polietylenowego o ciężarze cząsteczkowym od 3000 do 10000, w łącznej ilości do 0,8 części wagowych, w stosunku wagowym wosku polimetylenowego i/lub wosku polietylenowego do utlenionego wosku polietylenowego zawierającym się w granicach od 2 do 10 oraz jako węglan wapnia 3 - 22 części modyfikowanego naturalnego węglanu wapnia o średniej wielkości cząstek mniejszych niż 4 μm i powierzchni właściwej większej niż 2 m²/g.