Cel mai important lucru despre spume și spumarea plasticului

Toată lumea știe spume! Te culci sau stai pe el, folosindu-l pentru a răzuie crustele de grăsime de pe tigaie sau pentru a te enerva de bilele de polistiren blocate static peste tot. Oricine lucrează cu spumă de construcție poate experimenta în direct modul în care este creată spuma PUR, sistemul versatil de construcție ușor din lumea materialelor plastice. Ceea ce urmează este elementele de bază ale spumării și producției de spumă.

Când vine vorba de spume, unele dintre avantajele centrale ale materialelor plastice sunt combinate cu caracteristicile fizice ale sistemelor celulare care, ca bureți naturali sau ca pastă din lemn de bătrân, au și modele biologice. Materialele plastice cu spumă obțin o greutate redusă, izolează împotriva căldurii și a frigului, diminuează zgomotul și sarcinile mecanice și sunt de obicei plutitoare, dar și puternice atunci când vine vorba de absorbția și depozitarea lichidelor și gazelor. Nu în ultimul rând, materialele plastice sunt ieftine, ușor de prelucrat și, ca piese din plastic spumat, economisesc energie și material. Acestea sunt principalele avantaje, motiv pentru care piesele din spumă din plastic și-au găsit locul în aproape fiecare industrie. Multe industrii cheie, cum ar fi construcția de vehicule, logistica, industria aerospațială, ambalaje sau sectorul construcțiilor, astăzi nu se pot descurca fără spumă.

Aceste materiale plastice pot fi spumate

Deoarece atât materialele termoplastice (materialele plastice re-topibile, asemănătoare cu ceara pentru lumânări: PE, PP, PS), cât și cea mai mare parte non-topibile, deoarece reticulate chimic, termorezistente și elastomere (PUR, cauciucuri și siliconi) pot fi spumate tehnic, în timp o ramură considerabilă și importantă a industriei în ceea ce privește producția de piese din spumă și construcția mașinilor corespunzătoare pentru spumare. Apropo, materialele plastice armate cu sticlă sau fibră de carbon pot fi, de asemenea, spumate.

Materialele plastice modelează diferite tipuri de spumă

Dacă materialele plastice sunt spumate, pot fi produse spume cu celule deschise, cu celule închise sau așa-numitele spume integrale, în funcție de condițiile de procesare. Aceasta din urmă poate fi înțeleasă ca o formă specială importantă din punct de vedere tehnic de tip cu celulă închisă. În practică, există întotdeauna tipuri mixte.

Tipul cu celulă deschisă este practic binecunoscutul spumă de burete sau saltea (ambele sunt produse într-un proces continuu de spumare), la fel ca spuma florală. În cazul spumelor cu celule deschise, bulele de spumă izbucnesc în timpul stabilirii plasticului și resturile pielii lor rămân doar ca un fel de rețea 3D solidificată, interconectată.

Părțile din spumă cu celule închise au bule intacte distribuite în interiorul lor și au o piele exterioară mai mult sau mai puțin groasă, închisă - un bun exemplu în acest sens sunt covorașele de dormit sau tăiței de înot (adesea realizate prin extrudare). Cu toate acestea, spumele cu celule închise sunt adesea ascunse sub o „piele” decorativă (lac, film) sau funcțională de protecție, realizată dintr-un alt material.

Spumele integrale nu sunt întotdeauna recunoscute imediat ca piese din spumă din exterior. Este caracteristic faptul că numărul de bule către interiorul piesei crește, adică densitatea specifică a piesei scade continuu până la o valoare minimă. Spumele integrate sunt de obicei create prin turnare prin injecție sau prin compresie în matrițe bine închise. Avantajul este că suprafața lor este practic fără bule și, prin urmare, ușor de vopsit. Stratul exterior compact face, de asemenea, părțile integrale din spumă relativ subțiri destul de stabile.

Astfel se pot spuma plasticele

Spumarea materialelor plastice face parte din spectrul larg de prelucrare a materialelor plastice, dar ocupă și peisajul de cercetare din cadrul tehnologiei materialelor plastice. Spumarea fizică sau chimică este utilizată pentru spumarea materialelor plastice sau, pentru a o spune mai profesional, polimeri. Pâinea, prăjiturile sau floricelele comestibile „spume” sunt create într-un mod foarte asemănător!

Spumarea fizică a polimerilor

În cazul spumării fizice, un gaz inert (gaz inert) sub formă de dioxid de carbon (CO2) sau azot (N2) - înainte de interzicerea acestuia și CFC - este turnat în topitura de plastic (în cazul unui termoplastic) într-o instalație de prelucrare (extruder sau mașină de turnat prin injecție) în așa-numita unitate de plastifiere. sau încorporat în termorezistent, care este inițial lichid sau asemănător rășinii, vâscos, înainte de a se întări în matriță.

Acesta este modul în care funcționează spumarea fizică în mașină

Există două metode cunoscute pentru aceasta (Mucell și Sulzer), care diferă în esență în punctul în care gazele sunt injectate în unitatea de plastifiere. Combustibilii gazoși introduși în acest mod se extind imediat ce masa topită sau vâscoasă echipată cu acestea se află în cavitatea matriței. După solidificare (termoplastic) sau reacție de întărire (duromer), este disponibilă o parte din spumă solidă, utilizabilă, care este o spumă integrală (turnare prin injecție într-o matriță închisă) sau o spumă cu celule închise sau oarecum integrată (proces de extrudare), care acționează ca un fel de tăiței este transportat din extruderul în formă de tocător de carne și se răcește relativ repede. Se pot crea furtunuri sau profile (cum ar fi garnituri din cauciuc spumos) de toate tipurile și țevi (izolație pentru conductele de încălzire), precum și bine-cunoscutul tăiței de înot.

Avantajul spumării fizice

Avantajul este că umplerea optimă a cavității de mucegai, uneori destul de complexă, este susținută de expansiunea gazului în topitură - principiul Gugelhupf, dacă un capac greu ar fi plasat deasupra tăvii de tort. Unele defecte ale componentelor care apar în piesele de plastic compacte, cum ar fi vacuolele (bule aproape goale în interior), urme de chiuvetă sau distorsiuni apar cu greu.

"Plastinum Foam Injection Molding" este nou

Noul tip de turnare prin injecție cu spumă Plastinum este un proces nou, special în care gazul inert CO2 este introdus în granulatul de plastic sub presiune - chiar înainte de a fi transportat în mașina de turnat prin injecție. Gazul se difuzează în granulat. Procesul combină astfel manipularea simplă a proceselor de spumare chimică cu efectele pozitive ale spumării fizice. Procesul poate fi realizat pe orice mașină de turnat prin injecție și efectul său de spumare poate fi reglat la fel de ușor ca procesul Mucell. Este pregătit pentru producția de serie de la sfârșitul anului 2018. Mai multe detalii de la specialiști

Spumarea pur chimică a materialelor plastice

În spumarea chimică a materialelor plastice, trebuie adăugați aditivi solizi la granulatul de plastic, care produce CO2 atunci când polimerul se topește în timpul prelucrării. Cu toate acestea, în mare parte, granulatele de plastic spumabile sunt deja oferite de producătorii de materiale. Gazul transformă apoi topitura într-o masă de spumă curgătoare inițial care, după răcire (termoplastic) sau întărire (duromer), formează partea solidă din spumă în matrița metalică corespunzătoare. Un punct pozitiv al spumării chimice este că producătorul de spumă nu are nevoie de sisteme suplimentare complexe pentru aceasta. El poate prelucra granulatele din plastic spumabil cu mașinile sale existente (din nou extruder sau mașină de turnare prin injecție) atâta timp cât stabilește parametrii de procesare corespunzători. În funcție de mașina de prelucrare, piesele din spumă create în acest fel aparțin și spumelor integrale sau tipurilor de celule închise.

Poliuretanul versatil devine astfel o „spumă născută”

În special, grupul de materiale din poliuretan (PUR sau PU), aparținând duromerilor, și majoritatea foarte cunoscut sub numele de spumă de construcție sau de asamblare, formează spumă prin reacția materiilor prime poliol și izocianat, care sunt amestecate între ele printr-un așa-numit cap de amestecare care controlează cantitatea de material adăugat fi amestecat. Capul de amestecare poate fi așezat ferm pe o matriță sau mutat cu mâna peste matrița deschisă. Spumele PUR pot forma toate tipurile de spumă și pot deveni moi ca cauciucul până la dur ca sticla - în funcție de tipul de produse chimice inițiale și de rețetă. Mai întâi se adaugă apă la poliol (un tip special de alcool), care se transformă în abur datorită căldurii generate în timpul reacției și amestecul poliol-izocianat spumă în timpul reacției sale de întărire, care are loc în paralel. Întregul lucru poate fi privit ca o combinație de chimie (reacție exotermă, inclusiv crearea de CO2) și fizică (forța motrice a vaporilor de apă și CO2).

Cu spumarea PUR depinde de amestec

În funcție de tipul partenerului de reacție, de cantitatea de apă și de volumul pe care îl permiteți amestecului să se spumeze, se creează celule mai mult sau mai puțin mari, care fac produsul final fie moale (saltele și perne pentru scaune), fie dur, dar ușor (panouri termoizolante pentru interior) ). O structură cu celule închise se formează în special în cazul componentelor de tapițerie fabricate în matrițe închise. Acest lucru pune problema că gazele conținute în ele scapă de-a lungul săptămânilor și lunilor, iar partea își pierde forma și poate, ca să zicem, să se prăbușească. Acest lucru este evitat prin așa-numita zdrobire. Componentele sunt transportate printr-un decalaj foarte îngust între rolele metalice, care rupe structura celulei. Acest lucru permite evacuarea ușoară a gazului și împiedică prăbușirea acestuia.

Materiale plastice întărite cu fibre de spumă

O variantă specială a spumării PUR se numește procesul RRIM (Reinforced Reaction Injection Turning), care poate fi utilizat și pentru fabricarea componentelor ușoare armate cu fibră de sticlă sau fibră de carbon prin impregnarea fibrelor, de exemplu sub formă de țesături de tip mat, cu amestecul poliol-izocianat și apoi impregnarea reacția de spumare începe într-o matriță închisă. Acest lucru oferă o componentă care poate fi vopsită foarte ușor cu o suprafață de înaltă calitate. În cazuri speciale, componentele sunt prevăzute cu vopsea decorativă în timp ce sunt încă în matriță (acoperire în matriță).

Spumele din plastic pot fi, de asemenea, excitate mecanic

Ai frisca sau albusuri? Apoi devine clar modul în care funcționează spumarea mecanică. Cu sisteme de agitare puternic adecvate, aerul este pur și simplu amestecat în topitura de plastic sau mai ales într-un compus de rășină termorezistentă mai puțin vâscos care rămâne sub formă de bule în componenta solidă ulterioară. Deci, este de fapt o formă de spumare fizică din nou, doar nu prin expansiunea gazelor inerte, ci prin relaxare prin introducerea aerului.

Procesul de spumă de poliester face ca bile de plastic speciale să se aburească

Procesul de polistirol este, de asemenea, unul dintre procesele de spumare fizică pentru termoplastice și ne oferă bine-cunoscutele componente de ambalare albe, super-ușoare, din polistiren (PS), la a căror denumire comercială se referă cel mai bine denumit termenul. În plus, materialele plastice din polipropilenă (PP), polietilenă (PE) și recent și PET, precum și poliuretanul termoplastic special (TPU), pot fi transformate în piese turnate ușoare, utilizând procesul de polistiren. Cerința de bază pentru procesul de polistiren este ca materialele plastice menționate să fie disponibile sub formă de granule expandabile - mai ales sub formă de sfere mici. Acest lucru se realizează prin adăugarea unor cantități mici de pentan la materialul de bază înainte de a face granule din acesta.

Compresoare Atlas Copco și tehnologia aerului comprimat

Exact acest lucru se întâmplă cu procesul de polistiren

După aceea, devine de fapt destul de simplu: ai nevoie din nou de un fel de mucegai. Cu toate acestea, trebuie să aibă pereți permeabili la vaporii de apă, ceea ce se realizează prin utilizarea unor inserții mici, asemănătoare supapelor, distribuite uniform peste peretele matriței (ale căror amprente circulare pot fi văzute mai târziu în jurul piesei turnate). Acum trebuie doar să introduceți o cantitate relativ mică de granulat din plastic expandabil în matriță, să îl închideți și să suflați vapori de apă la peste 100 ° C prin supapele din exterior. În funcție de conținutul de pentan și de tipul de plastic, granulatul se extinde apoi cu până la 80 de ori volumul său, prin care se apasă de peretele matriței în timp ce este încă moale și apoi se răcește (sferele devin inițial particule de spumă cu celule închise mai mari, care se lipesc între ele sinter înainte de a se solidifica). Piesele care au fost fabricate folosind procedeul de polistiren pot fi recunoscute prin segmentele sferice clar vizibile, aplatizate de pe suprafața componentului, care își dezvăluie adevărata formă în suprafața fracturii atunci când sunt rupte. Granulatele din plastic care pot fi extinse în acest mod primesc adăugarea „E” în abrevierea lor tehnică ... adică EPS, EPP, EPE.

Sisteme care cresc productivitatea, de la uscătoare de module la pultruziune