Există două tipuri de spume, și anume, materiale caracterizate printr-o structură poroasă uniformă și spume, miezul căruia este spumat și stratul de suprafață este monolit (adică nu este spumat).
Ultimul grup de materiale spumate a fost denumit structural sau integral. Conceptul de polistiren este reglementat de standardul DIN 7726. Conform acestui fapt, spumele sunt materiale fabricate artificial, cu o structură poroasă și densitate redusă.
În ultimii ani, spumele au devenit din ce în ce mai orientate spre piață, ceea ce se datorează în mare parte faptului că aproape fiecare polimer poate fi spumat și aproape orice procedeu este potrivit pentru fabricarea produselor din materiale similare.
Penoplastul este clasificat în funcție de diferite criterii, și anume de structura poroasă, rigiditatea și de metoda de producție.
Conform structurii poroase, se disting spume cu pori închise și deschise, precum și spume cu structură de pori mixte. Penoplastul cu pori închise este un material a cărui cavitate nu este conectată una cu cealaltă. Dacă gazul (aerul) poate circula liber între porii spumei, acesta este un material cu pori deschise. Un material care a închis și a deschis porii în același timp se numește o spumă cu pori amestecați. Structura porilor depinde de tipul de spumare și de tipul de agent de suflare.
Dacă spumele sunt subdivizate în funcție de duritatea lor, spumele cu o rezistență ridicată la deformare și elasticitate scăzută (spuma tare) includ PS, PVC (neplasticizată), PU (rigid), MFS, CFF, ES, rășină poliesterică nesaturată și poliizocianurat. Pentru spumele cu o rezistență ușoară deformare elastică și maleabilitate sunt PU (moale) PVC (plastifiat) și PE.
În mod separat, spumele integrale de spumă trebuie luate în considerare, care, având în vedere zonele lor de aplicare, ar trebui să aibă o anumită elasticitate cu rigiditate ridicată a matriței.
Să observăm câteva calități mai importante:
• solicitări interne scăzute;
• proprietăți bune de izolare;
• Extinderea oportunității de turnare, care rezultă din costul scăzut al achiziționării și fabricării unui instrument de formare.
Densitatea scăzută este rezultatul structurii poroase a spumelor, care asigură o bună izolare termică. Cu spumarea liberă a materialului, inclusiv în matrițe, solicitările interne care apar în material sunt nesemnificative. Simplitatea procesării, care este comună tuturor polimerilor, este în continuare simplificată de structura poroasă a materialului. Presiunea redusă de spumare permite producerea de produse de dimensiuni mari la costuri reduse pentru achiziționarea și producerea de scule (matrițe), deoarece acestea pot fi realizate nu numai din oțel, ci și din lemn sau din polimeri termorezistenți.
Structura poroasă a spumelor este formată cu ajutorul agenților de formare a porilor (Figura 1). Comună pentru toți agenții de suflare este aceea că, la o anumită temperatură, emit gaze sau în timpul reacției le separă. În timpul procesului de spumare, volumul piesei sau articolului se mărește, astfel încât densitatea, în orice caz, devine mai mică decât densitatea polimerului, care nu face obiectul unei astfel de proceduri.
Spumele spumoase pot fi împărțite în trei grupe:
• particule de spumare, de exemplu PS;
• topituri de polimeri termoplastici, de exemplu PS, PE, PVC;
• materiale de pornire lichide reactive, de spumare, de exemplu, PU, MFS, rășină poliesterică.
Atunci când se iau în considerare factorii de formare a porilor, substanțele cu efect fizic și chimic sunt izolate. Pentru a evita distrugerea spumei finite sau, în general, pentru a face posibilă formarea unei structuri poroase, de regulă, devine necesară adăugarea de stabilizatori și inițiatori la material.
Figura 1 prezintă schematic procesul de fabricare a spumelor.
Fig.1 Fabricarea spumelor
Vorbind despre cele trei grupe de polimeri expandabili, trebuie menționat faptul că atunci când se lucrează cu paste (de exemplu, PVC), spumarea poate fi realizată cu aer. Cu toate acestea, o astfel de tehnologie în producție joacă un rol nesemnificativ.
polimeri
În termeni cantitativi, cei mai importanți polimeri pentru tehnologia de spumare sunt PU și MS. Dezvoltarea sa a început la mijlocul secolului trecut, iar la început a fost vorba despre fabricarea de spume cu o distribuție uniformă a densității. Tehnologia spumei integrale a apărut mult mai târziu.
Domeniul principal de aplicare pentru ambele tipuri de spume a fost fabricarea de materiale izolatoare și ambalaje. PU este de asemenea utilizat în producția de produse tehnice (spume integrale), compuși de etanșare și materiale de tapițerie. Printre spumele de auto-întărire, polimerii cum ar fi poliizocianurat, PPS, MPS, ES și rășină poliesterică nesaturată sunt de o importanță mai mică, care spre deosebire de PU nu au o capacitate de spumare simplă. În plus, proprietățile lor nu se schimbă atât de ușor.
Având în vedere termoplastice spumante, împreună cu PS, ABS, PE, PP, PVC, PC, polimetacrilimid și oxid de polipropilenă modificat ar trebui menționate mai întâi.
Am observat deja că procesul de spumare se datorează agenților de suflare. În funcție de metoda utilizată și densitatea necesară, se utilizează fie agenți chimici sau fizici de gazeificare. Aportul de aer este relativ rar, deși este posibil la lucrul cu MFS, PVC și PU. Materialul din urmă este un caz special, deoarece uneori este spumat fără adăugarea de agenți de suflare. De exemplu, când PU reacționează cu apă, se eliberează dioxid de carbon, care ar putea fi suficient pentru spumare, dar în practică, pentru a obține anumite proprietăți și densitatea spumei, se adaugă agenți fizici de suflare.
Un important agent fizic de suflare este pentanul (de exemplu, pentru spumarea PS). Derivații fluorului și clorului din hidrocarburi, care au fost utilizați pentru a produce spumă de PU, sunt acum interzise datorită efectelor lor nocive asupra stratului de ozon. Fluoruri parțial halogenate și derivați de clor sunt utilizați ca soluție intermediară. Cu toate acestea, scopul principal al cercetătorilor în acest domeniu este de a găsi formatori de pori care nu conțin halogeni. Nu există înlocuire universală pentru derivații convenționali de fluor și clor ai hidrocarburilor - pentru fiecare material este necesar să găsiți soluții proprii:
• pentru spumă poliuretanică moale - dioxid de carbon produs prin reticulare în prezența apei;
• pentru spumă poliuretanică moale integrală - n-pentan sau dioxid de carbon (dacă inflamabilitatea este o piedică);
• pentru spumă poliuretanică rigidă integrală - t-butanol;
• pentru spumă poliuretanică rigidă - cicloalcani (de exemplu, ciclopentan);
• pentru spumă rigidă din polistiren extrudat - dioxid de carbon cu etanol. Atunci când punctul de fierbere este depășit, agenții fizici de suflare devin gazoși. Creșterea volumului rezultat favorizează spumarea topiturii de polimer. Utilizarea agenților fizici de suflare a devenit larg răspândită pentru practic toți polimerii și metodele de procesare. Datorită punctului lor de fierbere scăzut, acestea asigură spumarea precoce și, prin urmare, sunt folosite acolo unde obiectivul este obținerea unei densități uniforme scăzute.
Agenții chimici de spumare pentru spumare necesită temperaturi mai ridicate, care se obțin numai atunci când se procesează topirea termoplastelor. Dacă se depășește o anumită temperatură, ele se descompun, despicând produsul de reacție gazos. Randamentul gazului este un factor decisiv în determinarea cantității de aditivi și a densității care trebuie atinsă. Următoarele cerințe sunt impuse agentului de formare a porilor chimici:
• despicarea agentului de suflare a gazului în intervalul de temperatură îngust;
• ieșire mare de gaz;
• reziduurile formate în timpul reacției nu trebuie să afecteze negativ proprietățile materialului spumant;
• Introducerea amestecului trebuie să aibă loc în mod uniform și fără complicații.
Agenții chimici de suflare sunt utilizați în principal pentru prepararea spumelor integrale.
Formulările utilizate pentru producerea spumelor constau din mai multe componente care asigură realizarea proprietăților specificate. Astfel de aditivi pot acționa după cum urmează:
• acceleratoare de reacție (servesc pentru spumare rapidă);
• agenți de reticulare pentru PE sau elastic PU;
• substanțe care reduc inflamabilitatea (substanțe ignifuge);
• stabilizatori și grunduri (pentru formarea de spumă stabilă și structură uniformă a porilor);
• armarea fibrelor și a materialelor de umplutură;
• coloranți și paste (pentru colorarea corespunzătoare).
Prezentare generală a tehnologiei de spumare
Aproape toți polimerii pot fi spumați și aproape orice metodă cunoscută de prelucrare este adecvată pentru fabricarea de spume. Cu toate acestea, există alte modalități prin care sunt produse spumă de tip bloc, turnat și bandă. În tabel. 1 sa făcut o încercare de a le clasifica. Rețineți că, pe măsură ce noile tehnologii apar în mod constant, este dificil să se facă o listă finală de materiale.
În tabel, spumele sunt împărțite în două grupe mari:
• spume cu distribuție uniformă a densității pe toată secțiunea transversală;
• spume integrale, a cărei secțiune transversală este caracterizată de o densitate diferită.
Personalul redacțional plătește pe bază contractuală
articole tehnice, rapoarte de marketing, rețete, recenzii de piață
și alte informații și drepturi sectoriale, nu localizarea acestora
Utilizarea completa sau partiala a oricarui material postat pe Plastinfo.ru,
în mass-media, ediții tipărite, rapoarte de marketing, este autorizat numai cu indicația de referință
pe "Plastinfo.ru" și, în unele cazuri, necesită permisiunea scrisă a PLCL Plastinfo