ALIFÁS SZÉNHIDROGÉNNEK ELLENÁLLÓ PVC CSŐ
2. Anyag és Módszer 2.1. Anyag
Egy termék alapanyaga önmagában alkalmatlan feldolgozásra, így szükséges adalékanyagok alkalmazása. Az adalékanyagok igen nagy befolyásoló hatással lesznek a kialakult belső szerkezetre, illetve a termék egyes tulajdonságaira. A receptúrákhoz választott adalékanyagokat a felhasználási területükhöz szükséges választani, a minél jobb mechanikai és fizikai eredmény elérése érdekében. Az alapanyag jelen esetben a PVC por, amihez csúsztatót, stabilizátort alkalmaztam. Mint említettem a kialakított szerkezet a megválasztott adalékanyagokban rejlik. Nem csak egy típusú lágyítót (PVC-hez általánosan alkalmazott monomer lágyító), hanem egy második lágyítót egy poliészter típusút is adagoltam az eddigi rendszerhez. Az alifás szénhidrogénnel szembeni védelmet nem csak a két féle lágyító, hanem a hozzájuk adagolt akrilnitril (NBR) adalékanyag is befolyásolni fogja. Ennek a hármas rendszernek köszönhetően egy homogén és termodinamikailag összeférhető keverék készült el. Végül töltőanyagot is alkalmaztam az eddigi keverékhez. A töltőanyagoknak nem csak árcsökkentő hatásuk van, hanem képesek azok is az anyag belső szerkezetét és tulajdonságát módosítani. A felsorolt alap- és adalékanyagokból 6 eltérő keverék készült, amelyek különbsége az adalékanyagok tömegrészes arányában változik. A hat minta esetén az első 3 növelt monomer és csökkentett poliészter lágyítót, míg a 4-6.-ig terjedő receptúrákban növelt poliészter lágyítót tartalmaz.
2.2. Módszer
A kialakított hármas rendszernek köszönhetően érhető el az alifás szénhidrogénnel szembeni ellenállás. Az olyan szerkezetű anyagok, amelyeknél ez az anyagösszetétel vagy hasonló anyagokból összeállított szerkezet nem áll fent, akkor a PVC-hez alkalmazott lágyítót a pentán kioldja. A kioldódás következtében az anyag tömege csökkeni fog, és emellett a feladatát sem fogja tudni ellátni.
A kialakított szerkezetet ellenőrizve, az eredményei bizonyítják a termék megfelelősségét.
Megfelelés esetében a termék biztonsággal alkalmazható és forgalmazhatóvá válik. A megfelelő értékeket szabvány rögzíti, és azok előírásait pontosan be kell tartani.
A próbatestek készítésének folyamatát az alábbiak szerint történt:
• Alap- és adalékanyagok keverése
• Hengerlés (8 perc; 160 C°)
• Préselés (2.5 perc 30 bar és 2.5 perc 300 bar; 165 C° 1 mm vékony lemez
• Méretre vágás (30 d) 2.2.1. Pentánállósági vizsgálat
A PVC pentánnal szembeni viselkedésének tesztelésére történt ez a vizsgálati módszer. A vizsgálat során 2 folyamat zajlódhat le. Az első, hogy a kialakított szerkezet ellenállást fog biztosítani, de az oldószer hatására az anyag megduzzadhat. A duzzadás az áztatási folyamat után normalizálódik, tömegveszteség ekkor nem tapasztalható. A második esetnél tömegcsökkenés történik, a PVC-ből az oldószer kioldja a hozzá adagolt lágyítót, így az anyag keményedik és merevvé válik.
A pentánállósági vizsgálat ún. áztatási módszer, amely során 1 hétig folyamatos áztatásnak vetjük alá a kísérleti keverékekből készült próbatesteket és a készterméket. A vizsgálat során exikátorban lévő pentánba helyezzük a felszámozott mintákat. A vizsgálatot ugyanolyan külső paraméterek mellett alkalmaztam mind a kísérleti próbatestek és a termékből kialakított próbatesten is.
2.2.2. Termék előállítás
A termék előállítása az 5. keverék alapján történt. A keverék alap és adalékanyagait belső keverőben homogenizáltam. A homogenizálás során figyelni kell az adalékok adagolására, mivel nem mindegyik adalékanyag keverhető hidegen, illetve melegen a rendszerhez. A homogén porkeverékből majd 3-4 mm vastagságú granulátumok készültek.
1. ábra: Pentánnak ellenálló PVC granulátum
A pentánálló csövek jellegzetessége a többrétegű szerkezet. A belső fekete réteg maga a gázzal szembeni ellenállást nyújtó réteg, afelett egy PE szövet található. A PE szövetet a nyomás állóság érdekében használják, az esetleges térfogat növekvésével a PVC és ez a PE szál alkalmazkodni tud. A PE szálon egy a gázcső granulátumától keményebb és plusz adalékanyagokat nem tartalmazó lágy PVC réget található. Amely egyrészt az árát másrészt a mechanikai viszonyokkal szemben védelmet nyújtja. Fontos emellett megemlíteni a két lágy PVC réteg keménységét. A rétegek keménysége közötti különbség nem lehet 3 ShoreA keménységnél nagyobb, ha nagyobb lenne, akkor a két réteg nem tapadna össze.
Összességében így állítható elő ez a gázt vezető tömlő.
3. Eredmények
3.1. Kísérleti receptúrából készült próbatestek mérési eredményei
A kísérleti receptúrákból képzett próbatesteket exikátorba helyeztem ahol egy hétig alfás szénhidrogénben áztattam. A minták egyedi jelöléssel vannak ellátva a könnyebb azonosítás érdekébe. A 2. ábra az alkalmazott próbatesteket szemlélteti.
2. ábra: Kísérleti receptúrák próbatestei 2. táblázat: Pentánállósági vizsgálat eredményei
1 2 3 4 5 6
Tömegváltozás
(%) 13,49 9,06 5,35 0,34 0,033 0,3167
A mérések elemzése alapján látható, hogy az 1., 2., 3. minták eredményei magasabbak, mint a másik három eredményei. A különbség a keverékekben az alkalmazott poliészter és monomer lágyító aránya. A 4., 5., 6. minták esetében a poliészter lágyító mennyiség és a monomer lágyító csökkentésével az eredmények javulása tapasztalható. Ezek esetében a legalacsonyabb érték a legjobb, mivel abban az esetben tapasztalható a legkisebb változás. A hat minta
esetében az 5 keverék nyújtott a legmegbízhatóbb eredményeket. Az 5. keveréket találtam alkalmasnak a termék előállítására.
3.2. Termékből előállított próbatestek mérési eredményei
Azonos körülmények mellett előállított próbatestek készültek. A termék rétegeit szétválasztva mind a két rétegen el lett végezve a pentánállósági vizsgálati módszert. A mérés során bebizonyítható, hogy a plusz adalék nélküli lágy PVC önmagában nem alkalmas ilyen felhasználási terültre.
3. ábra: Szétválasztott gázálló és sima lágy PVC réteg 3. táblázat: Lágy PVC mérési eredményei
Sorszám Tömegváltozás (%)
1 -6,45
2 -6,53
3 -6,64
A 2. táblázat eredményei alapján látható, hogy tömegváltozás történt. A PVC-hez alkalmazott lágyítót az alifás szénhidrogén, azaz a pentán kioldotta. A tömegváltozás hatására a próbatest megkeményedett ez által vesztett a rugalmasságából.
4. táblázat: Pentánálló PVC réteg mérési eredményei Sorszám Tömegváltozás (%)
1 1,41
2 1,31
3 1,47
A gázálló réteg eredményei esetén látható kisebb mértékű növekedés a kísérleti keverékekhez képest. Ez a receptúra változtatásából adódhat. Az adalékok kisebb mértékű módosításával is nagymértékben befolyásolhatjuk a termék tulajdonságait. Jelen esetben a gyártó a könnyebb feldolgozhatóság érdekében valószínűleg megváltoztatta a poliészter és monomer lágyító arányát, ennek tudható be ez a változás. Ennek hatására is csak duzzadás és nem tömegcsökkenés történt. Ami azt jelenti, hogy a pentán folyamatos áramoltatásának szűntével a cső visszanyeri eredeti állapotát, semmilyen szerkezetbeli módosulás nem következik be. A változott értékek is megfelelőek, így minimális módosítással is kiváló termék született. A 2.
és 3. táblázat összehasonlítása is bizonyítja az adalékanyagok megfelelő megválasztásának fontosságát.
4. Összegzés
Összességében véve a célom egy új tulajdonságokkal felruházható lágy PVC termék előállítása volt. A termék előállításához, először a receptúrák kidolgozása történt, majd a gyártási paramétereik pontos meghatározása. A kísérleti receptúrákból készült és a gyártásra került termék tulajdonságait ugyanolyan vizsgálati módszerrel határoztam meg. A késztermék esetén az adalékanyagot nem tartartalmazó anyagot is vizsgáltam az összehasonlítás és szemléltetés érdekében.
Az eredmények alapján kijelenthető, hogy a termék biztonsággal használható a megjelölt célra, de fontos a kísérleti technológia pontos betartása a termék tulajdonságának folyamatos biztosítása érdekében. Akár kismértékű változtatás is nagyságrendekkel ronthatja a kialakított tulajdonságokat.
Irodalomjegyzék Diplomamunka:
[1] Román Krisztina: Alifás szénhidrogéneknek ellenálló lágy PVC receptúra kialakítása, 2016
Lektorálta: Dr. Zsoldos Gabriella, adjunktus, Miskolci Egyetem
1.