To najdôležitejšie na penách a penení plastov
Peny pozná každý! Ľahnete si na ňu alebo si na ňu sadnete a pomocou nej zoškrabete tukové krusty z panvice alebo vás rozčúlia staticky prilepené polystyrénové guľky všade. Každý, kto pracuje s konštrukčnou penou, môže naživo zažiť, ako vzniká PUR pena, univerzálny ľahký konštrukčný systém zo sveta plastov. Nasledujú základy penenia a výroby peny.
Pokiaľ ide o peny, niektoré kľúčové výhody plastov sa spájajú s fyzikálnymi vlastnosťami bunkových systémov, ktoré ako prírodné špongie alebo ako buničina zo staršieho dreva majú aj biologické modely. Penové plasty bodujú svojou nízkou hmotnosťou, izolujú proti teplu a chladu, tlmia hluk a mechanické zaťaženie a sú zvyčajne nadnášajúce, ale tiež silné, pokiaľ ide o absorpciu a skladovanie tekutín a plynov. V neposlednom rade sú plasty lacné, ľahko spracovateľné a ako penové plastové diely šetria energiu a materiál. To sú hlavné výhody, a preto si plastové penové diely našli svoje miesto prakticky v každom priemysle. Mnoho kľúčových priemyselných odvetví, ako je výroba automobilov, logistika, letectvo, balenie alebo stavebníctvo, sa dnes bez peny ťažko zaobíde.
Tieto plasty môžu byť napenené
Pretože termoplasty (pretaviteľné plasty podobné sviečkovým voskom: PE, PP, PS), ako aj termosety a elastoméry (PUR, gumy a silikóny), ktoré zvyčajne nie sú taviteľné, pretože sú chemicky zosieťované, sa pena časom stane realitou. Významné a dôležité odvetvie priemyslu z hľadiska výroby penových častí a výroby príslušných strojov na penenie. Mimochodom, sklo alebo plasty vystužené uhlíkovými vláknami môžu byť tiež napenené.
Plasty tvarujú rôzne druhy peny
Ak sú plasty napenené, môžu sa podľa podmienok spracovania vyrábať peny s otvorenými alebo uzavretými pórmi alebo takzvané integrálne peny. Posledne uvedenú možno chápať ako technicky dôležitú špeciálnu formu typu uzavretých buniek. V praxi ide vždy o zmiešané typy.
Typ s otvorenými bunkami je prakticky známa piškóta alebo matracová pena (obe sa vyrábajú v procese nepretržitého penenia), rovnako ako kvetinová pena. V prípade pien s otvorenými bunkami praskajú penové bubliny v priebehu tuhnutia plastu a zvyšky ich pokožky zostávajú iba ako akýsi spevnený, vzájomne prepojený 3D rošt.
Penové časti s uzavretými bunkami obsahujú neporušené bubliny distribuované v sebe a majú viac alebo menej silnú uzavretú vonkajšiu vrstvu - dobrým príkladom toho sú podložky na spanie alebo rezance na kúpanie (často vyrobené extrúziou). Peny s uzavretými bunkami sú však často skryté pod dekoratívnou (lak, film) alebo ochrannou funkčnou „pokožkou“ vyrobenou z iného materiálu. Myslite na izoláciu stien, penové surfovacie dosky alebo sendvičové panely, ako aj penový izolačný materiál v stenách chladničky.
Integrované peny nie sú zvonku vždy okamžite rozpoznateľné ako penová súčasť. Je charakteristické, že počet bublín smerom do vnútra dielu rastie, to znamená, že hustota špecifického dielu kontinuálne klesá až na minimálnu hodnotu. Integrálne peny sa zvyčajne vyrábajú vstrekovaním alebo lisovaním v tesne uzavretých formách. Výhodou je, že ich povrch je prakticky bez bubliniek, a preto sa ľahko farbí. Vďaka kompaktnej vonkajšej vrstve sú relatívne tenké integrálne penové časti celkom stabilné.
Takto sa dajú plasty napeniť
Penenie plastov patrí do širokého spektra spracovania plastov, ale tiež zaberá oblasť výskumu v rámci technológie plastov. Na penenie plastov sa používa buď fyzikálne, alebo chemické napenenie, alebo, aby sme to povedali odbornejšie, polyméry. Veľmi podobným spôsobom sa vytvára jedlý „penový“ chlieb, koláč alebo popcorn!
Fyzikálne penenie polymérov
V prípade fyzického napenenia sa inertný plyn (inertný plyn) vo forme oxidu uhličitého (CO2) alebo dusíka (N2) - pred zákazom tiež CFC - naleje do taveniny plastov v spracovateľskom závode (extrudér alebo vstrekovací lis) v takzvanej plastifikačnej jednotke (v prípade termoplastu). alebo zabudovaný do termosetu, ktorý je pôvodne tekutý alebo podobný živici, viskózny, vo forme pred vytvrdením.
Takto v stroji funguje fyzické penenie
Existujú dva známe spôsoby (Mucell a Sulzer), ktoré sa zásadne líšia v bode, v ktorom sú plyny vstrekované do plastifikačnej jednotky. Takto zavedené plynné hnacie plyny sa rozpínajú, akonáhle sa tavenina alebo viskózna hmota s nimi vybavená nachádza v dutine formy. Po stuhnutí (termoplast) alebo vytvrdzovacej reakcii (duromer) je k dispozícii pevná, použiteľná penová časť, ktorou je integrálna pena (vstrekovanie v uzavretej forme) alebo uzavretá bunka alebo trochu integrálna pena (proces extrúzie), ktorá funguje ako druh rezanca sa transportuje z extrudéra podobného mlynčeku na mäso a ochladzuje sa pomerne rýchlo. Môžu byť vytvorené hadice alebo profily (napríklad tesnenie z penovej gumy) všetkých druhov a rúry (izolácia pre vykurovacie potrubia), ako aj známe plavecké rezance.
Výhoda fyzického penenia
Výhodou je, že optimálne plnenie niekedy dosť zložitej dutiny formy je podporené expanziou plynu v tavenine - Gugelhupfov princíp, ak by sa na tortovú formu umiestnilo ťažké viečko. Niektoré chyby komponentov, ktoré sa vyskytujú v kompaktných plastových častiach, ako napríklad vakuoly (takmer prázdne bubliny vo vnútri), stopy po umývaní alebo skreslenie sa ťažko vyskytujú.
„Vstrekovanie plastovej peny“ je úplne nové
Nový typ vstrekovania plastovej peny je nový, špeciálny proces, pri ktorom sa inertný plyn CO2 zavádza do plastového granulátu pod tlakom - ešte predtým, ako sa dopraví do vstrekovacieho stroja. Plyn difunduje do granulátu. Proces teda kombinuje jednoduchú manipuláciu s chemickými procesmi napenenia s pozitívnymi účinkami fyzického napenenia. Proces sa môže uskutočňovať na akomkoľvek stroji na vstrekovanie plastov a jeho penivý efekt sa dá regulovať rovnako ľahko ako proces Mucell. Na sériovú výrobu je pripravený od konca roku 2018. Viac podrobností od odborníkov
Čisto chemická penivosť plastov
Pri chemickom napenení plastov sa do plastového granulátu musia pridávať tuhé prísady, ktoré keď sa polymér počas spracovania roztaví, vytvárajú CO2. Väčšinou však výrobcovia materiálov ponúkajú penové plastové granule. Plyn potom zmení taveninu na pôvodne tekutú penovú hmotu, ktorá po ochladení (termoplast) alebo vytvrdnutí (duromér) vytvorí tuhú penovú časť v zodpovedajúcej kovovej forme. Plusom chemického napenenia je, že výrobca peny pre ňu nepotrebuje žiadne zložité ďalšie systémy. Môže speniť plastové granuláty pomocou svojich existujúcich strojov (opäť extrudér alebo vstrekovací lis), pokiaľ stanoví príslušné parametre spracovania. V závislosti na spracovateľskom stroji patria výsledné penové časti tiež k integrálnym penám alebo typom s uzavretými bunkami.
Z univerzálneho polyuretánu sa tak stane „rodiaca sa pena“
Najmä skupina materiálov z polyuretánu (PUR alebo PU), ktorá patrí k duromérom, a väčšina z nich je veľmi dobre známa ako stavebná alebo montážna pena, vytvára penu reakciou východiskových materiálov, polyolu a izokyanátu, ktoré sa navzájom miešajú prostredníctvom takzvanej zmiešavacej hlavy, ktorá riadi vstupné množstvo. byť zmiešaný. Miešacia hlava môže byť pevne umiestnená na forme alebo sa môže rukou pohybovať po otvorenej forme. PUR peny môžu vytvárať všetky druhy peny a stať sa mäkkými ako guma až tvrdo ako sklo - v závislosti od typu východiskových chemikálií a receptúry. Do polyolu (špeciálny druh alkoholu) sa predtým pridáva voda, ktorá sa vplyvom tepla vytváraného počas reakcie mení na paru a zmes polyol-izokyanát pení počas jeho vytvrdzovacej reakcie, ktorá prebieha paralelne. Na celú vec sa dá pozerať ako na kombináciu chémie (exotermická reakcia vrátane tvorby CO2) a fyziky (hnacia sila vodnej pary a CO2).
Pri penení PUR záleží na zmesi
V závislosti od typu reakčného partnera, množstva vody a objemu, ktorý je zmesi povolený počas napenenia, vznikajú viac alebo menej veľké bunky, vďaka ktorým je konečný produkt buď mäkký (matrace a sedáky), alebo tvrdý, ale stále ľahký (tepelnoizolačné panely pre interiér) ). Štruktúra s uzavretými bunkami sa vytvára najmä v prípade komponentov čalúnenia vyrobených v uzavretých formách. To predstavuje problém, že plyny v ňom obsiahnuté unikajú v priebehu týždňov a mesiacov a časť stráca svoj tvar a môže sa akoby zrútiť. Tomu sa dá vyhnúť takzvaným drvením. Komponenty sa dopravujú cez veľmi úzku medzeru medzi kovovými valcami, ktorá rozbije bunkovú štruktúru. To umožňuje ľahký únik plynu a zabraňuje jeho zrúteniu.
Plasty vystužené penovými vláknami
Špeciálny variant penenia PUR sa nazýva proces RRIM (Reinforced Reaction Injection Molding), ktorý sa môže použiť aj na výrobu ľahkých komponentov vystužených sklenenými alebo uhlíkovými vláknami impregnáciou vlákien vo forme matných látok zmesou polyol-izokyanátu a ich následnou impregnáciou penová reakcia začína v uzavretej forme. Získa sa tak komponent, ktorý sa dá veľmi ľahko natrieť kvalitným povrchom. Vo zvláštnych prípadoch sú súčasti opatrené dekoratívnou farbou, keď sú ešte vo forme (in-mold coating).
Plastové peny je možné budiť aj mechanicky
Už ste niekedy šľahačka alebo sneh z bielkov? Potom sa rýchlo ukáže, ako mechanické penenie funguje. Pri zodpovedajúco výkonných miešacích systémoch sa vzduch jednoducho primiešava do plastovej taveniny alebo väčšinou do menej viskóznej termosetovej živicovej zmesi, ktorá zostáva vo forme bublín v neskoršej pevnej zložke. Je to teda opäť forma fyzického napenenia, nie však s expanziou inertných plynov, ale s uvoľňovaním zavedením vzduchu.
Proces polystyrénu robí zo špeciálnych plastových guľôčok paru
Proces polystyrénu je tiež jedným z procesov fyzickej penivosti termoplastov a poskytuje nám známe, superľahké, biele komponenty balenia vyrobené z polystyrénu (PS), na ktorých najznámejší obchodný názov tento výraz odkazuje. Okrem toho je možné z polystyrénu (PP), polyetylénu (PE) a nedávno tiež z PET, ako aj zo špeciálneho termoplastického polyuretánu (TPU) vyrábať ľahké tvarované diely pomocou polystyrénového procesu. Základnou požiadavkou na postup z penového polystyrénu je, aby uvedené plasty boli dostupné ako expandovateľné granule - väčšinou ako malé guľôčky. To sa dosiahne pridaním malého množstva pentánu do základného materiálu pred výrobou granúl z neho.
Kompresory a technológia stlačeného vzduchu Atlas Copco
To je presne to, čo sa deje s procesom polystyrénu
Potom sa to stane celkom jednoduchým: Potrebujete opäť nejakú formu. Musí však mať steny priepustné pre vodnú paru, čo sa dosahuje použitím malých ventilových vložiek, ktoré sú rovnomerne rozložené po stene formy (ktorých kruhové odtlačky sú viditeľné neskôr okolo tvarovanej časti). Teraz stačí do formy vložiť porovnateľne malé množstvo expandovateľného plastového granulátu, uzavrieť ho a z vonkajšej strany cez ventily vyfúknuť vodnú paru pri teplote nad 100 ° C. V závislosti na obsahu pentánu a druhu plastu sa potom granulát roztiahne až 80-násobne, čím pritláča na stenu formy, kým je ešte mäkký, a potom sa ochladí (guľôčky sa spočiatku stávajú väčšími penovými časticami s uzavretými bunkami, ktoré sa zlepujú). spekajú skôr, ako stuhnú). Súčiastky, ktoré boli vyrobené pomocou postupu z polystyrénu, spoznáte podľa zreteľne viditeľných, sploštených sférických segmentov na povrchu komponentu, ktoré pri zlomení odhalia svoj skutočný tvar na povrchu lomu. Takto expandovateľné plastové granuláty majú vo svojej technickej skratke označenie „E“ ... tj. EPS, EPP, EPE.
Systémy, ktoré zvyšujú produktivitu, od sušičiek modulov po pultruziu