Wytwarzanie Tworzyw Komórkowych

Tworzywa Komórkowe

Tworzywa komórkowe

tworzywa sztuczne

zawierające w strukturze

puste przestrzenie.

Tworzywa komórkowe dzielą

się na: tworzywa pustakowe

(otrzymywane przez sklejenie

szeregu warstw pofałdowanej

folii lub nośnika nasyconego

żywicą) oraz tworzywa

porowate (poroplasty), które z

kolei dzielą się na:

Tworzywa Komórkowe

tworzywa piankowe o porach

zamkniętych (pianki),

tworzywa gąbczaste o porach

otwartych i

tworzywa kanalikowe.

Tworzywa komórkowe

stosowane są m.in. do

wyrobu: izolacji cieplnej i

akustycznej, przedmiotów

pływających (np. pływaków

nawigacyjnych), materiałów

opakowaniowych, wykładzin

meblowych.

PODSTAWOWE GRUPY TWORZYW

KOMÓRKOWYCH



gąbki(pory otwarte)



pianki (pory zamknięte)



pianki integralne (z gradientem porowatości)

Tworzywa Komórkowe

Syntetycznymi tworzywami

porowatymi nazywa się

otrzymane sztucznie, bardzo

lekkie tworzywa o strukturze

komórkowej. Wspólną cechą

charakterystyczną tych

materiałów jest budowa

komórkowa i wynikająca stąd

mała gęstość pozorna.

Tworzywa Komórkowe

Właściwości tworzyw

porowatych umożliwiają

stosowanie ich w charakterze

materiałów izolacyjnych,

dźwiękochłonnych,

tapicerskich,

opakowaniowych,

konfekcyjnych, filtracyjnych,

konstrukcyjnych materiałów

rdzeniowych itp.

Tworzywa Komórkowe

Największe znaczenie praktyczne zyskały

tworzywa porowate wytwarzane z poliuretanów,

polistyrenu, polichlorku winylu i żywic

mocznikowych.

Tworzywa Komórkowe

Produkowane również tworzywa porowate z

polietylenu, polipropylenu, kopolimerów styrenu,

policzterofluoroetylenu, silikonów oraz z żywic

fenolowych, epoksydowych i poliestrowych.

Tworzywa Komórkowe

Zależnie od struktury komórek rozróżnia się dwa

podstawowe typy syntetycznych tworzyw

porowatych:

1) tworzywa piankowe o porach zamkniętych,

odizolowanych od siebie, bardzo często o

strukturze sztywnej,

2) tworzywa gąbczaste o porach otwartych,

łączących się między sobą, nasiąkliwe i często

elastyczne.

Tworzywa Komórkowe

Tworzywa porowate mogą

mieć zatem strukturę

pośrednią (mieszaną), tj.

zawierać jednocześnie pory

otwarte i zamknięte.

W zależności od zachowania

się podczas ściskania w

temperaturze pokojowej,

rozróżnia się dwa rodzaje

syntetycznych tworzyw

porowatych: sztywne i

elastyczne.

Tworzywa Komórkowe

Podział ten nie jest całkowicie ścisły, gdyż

istnieją tworzywa o właściwościach pośrednich,

tj. półelastyczne czy półsztywne, o różnym

stopniu elastyczności.

Tworzywa Komórkowe

Właściwości poszczególnych tworzyw

porowatych są ściśle związane z rodzajem

polimeru i zastosowaną metodą spieniania.

Tworzywa te odznaczają się najmniejszą

gęstością spośród ogólnie stosowanych

materiałów konstrukcyjnych, jak również

najmniejszym przewodnictwem cieplnym

spośród znanych materiałów termoizolacyjnych.

Tworzywa Komórkowe

Poważną wadą wielu tworzyw porowatych jest

niewielka wytrzymałość mechaniczna, co

uniemożliwia stosowanie tych materiałów w

przypadku działania większych obciążeń. Znane

są jednak i takie tworzywa porowate, które przy

niskiej gęstości wykazują stosunkowo wysoką

wytrzymałość mechaniczną.

Tworzywa Komórkowe

Spienianie tworzyw

sztucznych jest procesem

polegającym na rozprężeniu

gazu wewnątrz

uplastycznionego lub

ciekłego tworzywa, które

zostaje następnie zestalone.

Proces spieniania może

przebiegać w wyniku:

Tworzywa Komórkowe

- mechanicznego lub pneumatycznego

tworzywa z gazem,

- wprowadzenia gazu spieniającego do

tworzywa przed jego ostatecznym

uformowaniem,

- wydzielania się gazów w tworzywie,

stanowiących produkt reakcji komponentów

użytych do jego wytwarzania lub będących

produktem termicznego rozkładu poroforów

wprowadzonych uprzednio do tworzywa.

Tworzywa Komórkowe

Metoda mieszania polega na

bezpośrednim wprowadzeniu

gazu do lepkiej,

uplastycznionej żywicy przez

pneumatyczne mieszanie lub

mechaniczne ubijanie, na

przykład przy użyciu

mieszadła szybkoobrotowego.

Tworzywa Komórkowe

Ubita piana jest poddawana

następnie utwardzaniu.

Metodę tę stosuje się głównie

do spieniania żywic

mocznikowych.

Spienianie tworzyw

wprowadzonym do ich masy

gazem może być prowadzone

dwiema metodami:

Tworzywa Komórkowe

1) przez wprowadzenie gazu obojętnego (np.

azotu lub dwutlenku węgla) pod zwiększonym

ciśnieniem,

2) przez wprowadzenie łatwo lotnej cieczy w

niskiej temperaturze. Po usunięciu ciśnienia lub

ogrzaniu gaz wydziela się, tworząc komórkową

strukturę tworzywa, która utrwala się po

ochłodzeniu lub utwardzeniu

Tworzywa Komórkowe

Proces spieniania w

podwyższonej temperaturze,

w którym wykorzystuje się

energię gazu sprężonego w

porach tworzywa nosi nazwę

ekspandowania.

Tworzywa Komórkowe

Spienianie tworzyw przez

wprowadzanie do nich łatwo

lotnych cieczy jest metodą

stosowaną głównie do

otrzymywania porowatego

polistyrenu.

Tworzywa Komórkowe

Do najczęściej stosowanych

metod wytwarzania

tworzyw porowatych należy

spienianie za pomocą

środków porotwórczych.

Wprowadzone do tworzywa

porofory rozkładają się w

podwyższonej

temperaturze z

jednoczesnym

wydzieleniem gazu.

ŚRODKI SPIENIAJĄCE (porofory)

Def.: w celu otrzymania tworzyw porowatych:



gąbek (pory otwarte)



pianek (pory zamknięte)



pianek integralnych (z gradientem porowatości)

Podział:



stałe;

węglan amonu, wodorowęglan sodu

2 NaHCO

+ H

O + CO



ciekłe;

niskowrzące węglowodory i halogenowęglowodory



gazowe;

, N

, propan, butan

(wprowadzane pod ciśnieniem)

Wymagania:



rozkład w wąskim zakresie temperatur



kontrolowanie ilości gazów



brak toksyczności i korozyjności gazów

Tworzywa Komórkowe

Gaz ten spienia tworzywo,

które po ochłodzeniu

uzyskuje porowatą

strukturę. Metodą tą

produkuje się głównie

porowaty PVC. Na

podstawie tej metody

prowadzi się spienianie

polietylenu, polipropylenu,

polistyrenu i kopolimerów

styrenu (np. kopolimeru

ABS), silikonów oraz żywic

fenolowych i

epoksydowych.

Tworzywa Komórkowe

Substancje wytwarzające

pory wprowadzane są

zwykle do tworzywa jako

odrębny składnik. Istnieje

również możliwość

wydzielania gazu w wyniku

reakcji zachodzącej między

składnikami użytymi do

wytwarzania tworzywa.

Tworzywa Komórkowe

Przykładem tworzyw

porowatych

otrzymywanych tą metodą

są pianki poliuretanowe.

Środkiem spieniającym i

nadającym porowatą

strukturę poliuretanu jest

produkt reakcji

izocyjanianów z wodą, czyli

dwutlenek węgla.

Document Outline