Износ ротационных форм

Методы исследования износа, ротационных форм вызванного прямым контактом полимера и формообразующей стенки - сложный процесс. Любой завод пластмасс СПб испытывает сложность в проведении экспери­мента по подбору материалов для ротационных форм, за­клющейся в обеспечении условий, реально существующих в формообразующей полости. Это в первую очередь относится к полимеру как про­межуточному телу, выполняющему роль смазки. Если поддержа­ние необходимого давления не вызывает особых затруднений, то обеспечение заданной температуры и обеспечить циркуляцию расплава в замкнутом объеме достаточно сложно. Существует простая конструкция, позволяющая проводить испытание ма­териалов в условиях прямого контакта. В объеме, заполненном промежуточным телом, вращается образец. Он имитирует ротационную форму, которая находится в контакте с неподвижным образцом. С ее помощью на­гружается пара трения. Однако в качестве промежуточного тела завод пластмасс СПб не может применить расплав полимера, по этой причине приходится использовать водомасляную эмульсию. В результате полученные данные не всегда подтверждаются на практике.

Возможно, более приемлемым вариантом исследований было бы использование конструкции с вращающимися образцами, снабженной нагрузочной системой на внешнее кольцо, или создание эксцентриситета за счет крепления внутреннего кольца. В этом случае удалось бы условия эксперимента в максимальной степени приблизить к реальным условиям работы оборудования.

Первые исследования коррозионной активности (по отношению к металлу) расплава полимера в ус­ловиях переработки проведены в 1972 г. На заводе пластмасс был осуществлен вакуумный пиролиз в замкнутом объеме гранулята при темпера­туре его переработки. Рабочий объем соединяли с охлаждаемой ловушкой. В отобранную пробу выделившихся летучих веществ помещали образцы металла и выдерживали их в течение 24 ч при комнатной температуре. Величину коррозионного повреждения оценивали ви­зуально путем сравнения с эталонными образцами, скорость кор­розионного процесса определяли по разности массы образца до и после испытания.

Завод пластмасс СПб проведя первые опыты по определению корродирующего действия рас­плава в процессе переработки полимеров показал, что для оцен­ки жидкофазной составляющей продуктов деструкции, которые, как правило, являются электролитами, необходимо использовать электрохимические методики. Газообразные продукты следует перевести в раствор и исследовать как жидкофазные. Продукты деструкции необходимо получать при разложении полимеров в присутствии металла, каталитически влияющего на протекающие процессы. Для исследования коррозионных процессов, протекаю­щих в местах соединения рабочих органов оборудования или ин­струмента (например, многосекционного цилиндра и шнека; пло­скостей разъема пресс-форм, вкладышей матрицы, т. е. там, где неизбежны щели), пригодны автоклавы, которые позволяют обе­спечить температуру и давление, характерные для процесса пере­работки. Разнообразные процессы коррозии и трения на различных стадиях переработки полимеров, характеризующиеся относитель­ным движением расплава вдоль формующей стенки (например, по цилиндру, шнеку, каналу формирующего инструмента, каналам пресс-форм) или движением металлических поверхностей в среде

продуктов деструкции и выделений, необходимо исследо­вать с целью определения скорости коррозии при одновременном точно заданном фрикционном нагружении. Последнее требование методически трудно выполнимо и, по-видимому, требует поэтап­ного решения.

Не­посредственно к выходному фланцу формующего инструмента, со­единенного с цилиндром литьевой машины, крепится стальной со­суд, в который попадает перерабатываемый полимер. Внутренний объем сосуда эвакуируется через вакуумный штуцер, соединенный с ловушкой, погруженной в жидкий азот. Собранный конденсат по­мещается в ячейку, которая состоит из термостатируемого объема, трехгорлой колбы, в которой подвешен образец. В колбу помещен электролитический ключ, соединенный с таломидовым электродом, подключенным к вольтметру. Для возврата испарений служит об­ратный холодильник. Технолог завода пластмасс СПб провел измерение свободного кор­розионного потенциала для ряда марок стали, алюминия и меди с использованием конденсата, полученного при переработке трех полимеров. Испы­тания проводили при 23 и 85 °С. При сопоставлении полученных результатов был установлен наиболее коррозионноактивный кон­денсат, а также оценена коррозионная стойкость различных марок стали, алюминия и меди. Данная методика позволяет определить количе­ство выделившихся кислых продуктов в зависимости от природы полимера и введенных добавок как функцию температуры и вре­мени термообработки. На основе полученных кинетических кривых можно оценить максимальную скорость выделения продуктов, а также рассчитать эффективную энергию активации процесса тер­моокислительной деструкции. Далее полученные растворы можно использовать для определения свободного коррозионного потен­циала или для прямых коррозионных исследований.

Наиболее изучен износ оборудования, вы­званный воздействием расплава в условиях переработки. По видимому, это объясняется тем обстоятельством, что износ формообразующей полости определяет рентабельность про­цесса переработки в целом. Следует отметить, что в тех случаях, когда нужно быстро получить данные по оценке из­нашивающего действия расплава, не предъявляя особо высоких требований к возможности использования полученных результа­тов применительно к промышленному оборудованию, целесооб­разно пользоваться вышеизложенной методикой. Она может быть при­годна для входного контроля качества пластических масс непосредственно заводе пластмасс СПб.

Методика имеет ограничение, связанное с коли­чеством исследуемого полимера, поскольку для оценки изнаши­вающего действия необходимо переработать не меньше 5 кг полимерного материла. Это значит, что изучение износа можно проводить только на тех составах, которые выпускаются в опытно-промышленном масштабе. Поэтому необходимо создание методики, позволяющей проводить опыты в условиях, максимально приближенных к про­мышленным, с использованием 0,2—0,3 кг полимера. Такое коли­чество модельных композиций можно получить в лабораторных условиях и изучить влияние отдельных компонентов, а также их совместного действия на механизм процесса изнашивания об­разцов. При этом можно оптимизировать состав полимера с целью получения материала с необходимыми физико-механическими свойствами, не вызывающего значительного износа оборудования.