Най-важното за пените и разпенването на пластмаса

Всеки знае пени! Лежите или сядате върху него, като го използвате, за да изстържете мастните кори от тигана или да се дразните от статично залепване на стиропорени топчета навсякъде. Всеки, който работи със строителна пяна, може дори да изпита на живо как се създава PUR пяната, универсалната лека конструктивна система от света на пластмасите. Ето основите на производството на пяна и пяна.

Що се отнася до пяните, някои от централните предимства на пластмасите се съчетават с физическите характеристики на клетъчните системи, които като естествени гъби или като пулп от дърва от бъз също имат биологични модели. Пенопластмасите се отличават с лекото си тегло, те изолират срещу топлина и студ, намаляват шума и механичните натоварвания и обикновено са плаващи, но при необходимост могат да се използват и за абсорбиране и съхранение на течности и газове. Не на последно място, пластмасите са евтини, лесни за обработка и като разпенени пластмасови части спестяват енергия и материал. Това са основните предимства, поради което частите от пластмасова пяна са намерили своето място практически във всяка индустрия. Много ключови сектори като строителството на превозни средства, логистиката, космонавтиката, опаковката или строителния сектор днес трудно могат да се справят без пяна.

Тези пластмаси могат да бъдат разпенени

Тъй като както термопластите (претопяеми пластмаси, подобни на восък от свещи: PE, PP, PS), така и най-неразтопяемите, тъй като химически омрежените термореактиви и еластомери (PUR, каучуци и силикони) могат да бъдат технически разпенени с течение на времето доста значим и важен отрасъл на промишлеността по отношение на производството на части от пяна и изграждането на съответните машини за разпенване. Между другото, пластмасите, подсилени със стъкло или въглеродни влакна, също могат да бъдат разпенени.

Пластмасите оформят различни видове пяна

Ако пластмасите са разпенени, могат да се получат отворени клетки, затворени клетки или така наречените интегрални пяни, в зависимост от условията на обработка. Последното може да се разбере като технически важна специална форма от затворен тип. На практика винаги има смесени видове.

Типът с отворени клетки е на практика добре познатата гъба или пяна за матраци (и двете се създават в непрекъснат процес на разпенване), точно като флорална флорална пяна. В случай на пяна с отворени клетки, мехурчетата пяна се пукат по време на залепването на пластмасата и остатъците от кожата им остават само като един вид втвърдена, взаимосвързана, 3D мрежа.

Затворените клетъчни части от пяна съдържат непокътнати мехурчета, разпределени в тях и имат повече или по-малко дебела, затворена външна кожа - добър пример за това са постелки за спане или юфка за плуване (често направени чрез екструзия). Въпреки това, затворените клетки често се крият под декоративна (лак, филм) или защитно-функционална "кожа", направена от друг материал. Помислете за изолация на стени, разпенени дъски за сърф или сандвич панели, както и разпенен изолационен материал в стените на хладилника.

Неразделните пяни не винаги се разпознават веднага като част от пяна отвън. Характерно е, че броят на мехурчетата към вътрешността на частта се увеличава, т.е. специфичната плътност на частите непрекъснато намалява до минимална стойност. Интегралните пяни обикновено се произвеждат чрез шприцоване или компресиране в плътно затворени форми. Предимството е, че повърхността им практически не съдържа мехурчета и следователно е лесна за боядисване. Компактният външен слой също прави сравнително тънки интегрални части от пяна доста стабилни.

Ето как пластмасите могат да бъдат разпенени

Разпенването на пластмаси принадлежи към широкия спектър на обработка на пластмаси, но също така заема изследователския пейзаж в рамките на технологията на пластмасите. За разпенването на пластмаси или, по-професионално казано, на полимери, се използва физическо или химическо разпенване. Ядливите "пяна" хляб, торта или пуканки са създадени по много подобен начин!

Физическото разпенване на полимери

В случай на физическо разпенване, инертен газ (инертен газ) под формата на въглероден диоксид (CO2) или азот (N2) - преди неговата забрана и CFC - се излива в пластмасовата стопилка в преработвателно предприятие (екструдер или машина за шприцоване) в така наречената пластифицираща единица (в случай на термопластмаса) или вградени в термореактора, който първоначално е течен или подобен на смола, вискозен, във формата, преди да се втвърди.

Ето как физическото разпенване работи в машината

Има два известни метода за това (Mucell и Sulzer), които по същество се различават в точката, в която газовете се инжектират в пластифициращата единица. Въведените по този начин газообразни горива се разширяват веднага щом разтопената или вискозна маса, снабдена с тях, е в кухината на матрицата. След реакцията на втвърдяване (термопластична) или втвърдяване (дуромер) се предлага твърдата, използваема част от пяна, която е интегрална пяна (шприцоване в затворена форма) или затворена клетка или донякъде интегрална пяна (процес на екструдиране), която действа като вид юфка се транспортира от екструдера, подобен на месомелачката, и се охлажда относително бързо. Могат да бъдат създадени маркучи или профили (като уплътнения от пяна) от всякакъв вид и тръби (изолация за отоплителни тръби), както и добре познатата юфка за плуване.

Предимството на физическото разпенване

Предимството е, че оптималното запълване на понякога доста сложната кухина на матрицата се поддържа от разширяването на газа в стопилката - принципът на Гугелхупф, ако отгоре на формата за кекс се постави тежък капак. Някои дефекти на компонентите, които се появяват в компактни пластмасови части, като вакуоли (почти безвъздушни мехурчета вътре), следи от мивка или изкривяване почти не се появяват.

"Пластиновата пяна за леене под налягане" е чисто нова

Новият тип инжекционно формоване на пяна от пластин е нов, специален процес, при който инертният газ CO2 се вкарва в пластмасовия гранулат под налягане - дори преди да се транспортира в машината за шприцоване. Газът се дифузира в гранулата. По този начин процесът съчетава простото боравене с химическите процеси на разпенване с положителните ефекти на физическото разпенване. Процесът може да се извърши на всяка машина за леене под налягане и нейният разпенващ ефект може да се контролира също толкова лесно, колкото и процеса на Mucell. Той е готов за серийно производство от края на 2018 година. Повече подробности от специалистите

Чисто химичното разпенване на пластмаси

При химическото разпенване на пластмаси към пластмасовия гранулат трябва да се добавят твърди добавки, които произвеждат CO2, когато полимерът се стопи по време на обработката. Най-вече обаче производителят на материали вече предлага пенопластов пластмасов гранулат. След това газът превръща стопилката в първоначално течаща пяна, която след охлаждане (термопластична) или втвърдяване (дуромер) образува твърдата пяна в съответната метална форма. Плюс на химичното разпенване е, че производителят на пяна не се нуждае от сложни допълнителни системи. Той може да обработва разпенващите се пластмасови гранули със съществуващите си машини (отново екструдер или машина за шприцоване), стига да зададе подходящите параметри за обработка. В зависимост от обработващата машина, получените части от пяна също принадлежат към вградените пяни или типовете затворени клетки.

По този начин универсалният полиуретан се превръща в "роден в пяна"

По-специално, групата от полиуретанови (PUR или PU) материали, която принадлежи към дуромерите и повечето от тях са много добре известни като строителна или монтажна пяна, образува пяна чрез реакцията на изходните материали полиол и изоцианат, които се смесват помежду си чрез така наречената смесителна глава, която контролира количеството добавен материал да се обърка. Смесителната глава може да се постави здраво върху матрицата или да се премести на ръка върху отворената матрица. PUR пяните могат да образуват всички видове пяна и да станат меки до каучук до твърдо стъкло - в зависимост от вида на изходните химикали и рецептата. Преди това към полиола (специален вид алкохол) се добавя вода, която се превръща в пара поради топлината, генерирана по време на реакцията и полиол-изоцианатната смес се разпенва по време на реакцията му на втвърдяване, която протича паралелно. Цялото нещо може да се разглежда като комбинация от химия (екзотермична реакция, включително създаването на CO2) и физика (движеща сила на водните пари и CO2).

При PUR разпенването зависи от сместа

В зависимост от вида на реакционния партньор, количеството вода и обема, който е разрешен за сместа по време на разпенване, възникват повече или по-големи клетки, които правят крайния продукт или мек (матраци и възглавници на седалките) или твърд, но все още лек (топлоизолационни панели за интериори ). Структура със затворена клетка се формира особено в случая на компоненти за тапицерия, произведени в затворени форми. Това поставя проблема, че газовете, съдържащи се в него, излизат в продължение на седмици и месеци, а частта губи формата си и може да се срути. Това се избягва чрез така нареченото смачкване. Компонентите се пренасят през много тясна междина между металните ролки, която разрушава клетъчната структура. Това позволява на газа да излиза лесно и предотвратява нейното срутване.

Подсилена с влакна пяна пластмаса

Специален вариант на PUR разпенване се нарича RRIM процес (Reinforced Reaction Injection Molding), който може да се използва и за производство на подсилени със стъклени влакна или въглеродни влакна, леки компоненти чрез импрегниране на влакната под формата на матирани тъкани със смес от полиол-изоцианат и след това импрегнирането реакцията на разпенване започва в затворена форма. Това дава компонент, който може да бъде боядисан много лесно с висококачествена повърхност. В специални случаи компонентите са снабдени с декоративна боя, докато са все още в матрицата (покритие във формата).

Пластмасовите пяни могат да се възбуждат и механично

Някога разбита сметана или белтъци? Тогава бързо става ясно как работи механичното разпенване. Със съответно мощни разбъркващи системи въздухът просто се смесва в пластмасовата стопилка или най-вече в по-малко вискозна, термореактивна смола, която остава под формата на мехурчета в по-късния твърд компонент. Така че това всъщност е форма на физическо разпенване отново, само не с разширяване на инертните газове, а чрез разхлабване чрез въвеждане на въздух.

Процесът на стиропор кара специални пластмасови мъниста да се пара

Процесът на стиропор също е един от физическите процеси на разпенване на термопласти и ни дава добре познатите, свръхлеки, бели опаковъчни компоненти, изработени от полистирол (PS), към чието най-известно търговско наименование се отнася терминът. В допълнение, пластмасите полипропилен (PP), полиетилен (PE), а отскоро и PET, както и специалният термопластичен полиуретан (TPU), могат да бъдат направени в леки формовани части с помощта на стиропорен процес. Основното изискване за процеса на стиропор е, че споменатите пластмаси се предлагат като разширяващи се гранули - най-вече като малки сфери. Това се постига чрез добавяне на малки количества пентан към основния материал, преди да се направят гранули от него.

Компресори Atlas Copco и технология за сгъстен въздух

Точно това се случва с процеса на стиропор

След това всъщност става съвсем просто: Отново се нуждаете от някаква плесен. Той обаче трябва да има стени, пропускливи за водни пари, което се постига чрез използване на малки вложки, подобни на клапани, които са равномерно разпределени по стената на матрицата (чиито кръгли отпечатъци могат да се видят по-късно около формованата част). Сега трябва само да поставите сравнително малко количество разширяем пластмасов гранулат във формата, да го затворите и да издухвате водни пари при над 100 ° C през клапаните отвън. В зависимост от съдържанието на пентан и вида на пластмасата, гранулатът след това се разширява с до 80 пъти обема си, при което притиска стената на матрицата, докато е все още мека и след това се охлажда (сферите първоначално стават по-големи, затворени частици пяна, които се слепват заедно агломериране преди да се втвърдят). Части, произведени по метода на стиропора, могат да бъдат разпознати по ясно видимите, сплескани сферични сегменти на повърхността на компонента, които разкриват истинската си форма в повърхността на счупването, когато се счупят. Пластмасовите гранули, които могат да бъдат разширени по този начин, получават добавката „E“ в техническото им съкращение ... т.е. EPS, EPP, EPE.

Системи, които повишават производителността, от модулни сушилни до пултрузия