Műanyagok feldolgozása

Az autóipar a kompozit fejlesztések egyik motorja. A fejlesztők és az autógyárak képviselői rendszeresen konferenciákon számolnak be a legújabb eredményekről, vitatják meg a fejlesztések irányát.

A hőre lágyuló műanyag hablemezek gyártására legtöbbször korotáló kétcsigás extrudereket alkalmaznak. Az izobután és pentán mellett egyre gyakrabban használnak szuperkritikus szén-dioxidot habosítószerként.

Az éles globális verseny miatt a műanyag-feldolgozók olcsóbban – elsősorban jobb energiahatékonysággal – üzemeltethető, de kifogástalanul dolgozó feldolgozógépekre vágynak. Ez különösen fontos az európai cégek számára, akik sokkal többet fizetnek az energiáért, mint észak-amerikai versenytársaik.

A nagyon kis méretű termékek fröccsöntése rohamosan fejlődik, az új technológiák révén már 0,00001 g-nál is kisebb darabokat is gyártottak, illetve olyanokat, amelyeknek legalább egy mérete kisebb, mint 1 μm. Egyre több cég kínál nagyon kis ömledékmennyiségek pontos adagolására alkalmas berendezést.

A fröccsöntött termékek címkézéséhez többnyira valamilyen ragasztót használnak, de ezek az apoláros és gyengén tapadó poliolefinekről hamar leeshetnek. Egy amerikai cég a hagyományos fűtött bélyeges címkézés egy új változatával eltávolíthatatlan grafikát visz fel a PE és PP formadarabokra.

Pár évvel ezelőtt a többrétegű fóliák néhány rétegből épültek fel, manapság pedig a 9 vagy a 11-rétegű fóliáknál tartanak a fejlesztések. Az egyre több réteget tartalmazó fólia nemcsak nagyobb használati értékkel bír, hanem gyártása is gazdaságosabb a korábbiaknál.

Ha egy lépésben végzik a fröccsöntést és lakkozást, a megfelelő lakk kiválasztása igen fontos. Újabban a kétkomponensű polikarbamidlakk vizsgázott sikeresen ebben a technológiában.

Élelmiszerek csomagolásához, a termékek megfelelő idejű szavatosságának biztosításához sokszor kell oxigénzáró csomagolóanyagokat használni. Ezt a követelményt csak néhány műanyag (EVOH, PVDC, PA) teljesíti.

A műanyagok amúgy is széles választékát kompaundokkal tovább lehet növelni. Gyártásukhoz különböző felépítésű extruderek állnak a kompaundáló cégek rendelkezésére. Az alábbiakban ezekről a berendezésekről adunk áttekintést.

Különösen a hulladékok visszadolgozását is végző extrudersorok esetében egyre nagyobb fontossága van a műanyagömledék szűrésének és a megfelelő szűrőcserélő berendezés kiválasztásának. A drága termeléskieséssel járó üzemzavarok jelentős része a szűrőcserélők megfelelő üzemeltetésével és karbantartásával megelőzhető.

A műanyagok olyan mértékben tölthetők fémmel, hogy az ólom és más nehézfémek szerepét is átvállalhatják a nagy energiájú elektromágnese sugárzás árnyékolásában. A vezetőképes műanyag kompaundokat is fejlesztik, amelyek ugyancsak fémeket helyettesítenek. A kormot, grafitot, szénnanocsövet tartalmazó kompaundokat, ill. termékeket elsősorban akkumulátorokban, üzemanyagcellákban alkalmazzák.

Az ipari gyártásban a robotok alkalmazása ma magától értetődő. A robotok legtöbbször kisegítő szerepet kapnak, emberi erőt helyettesítenek, de vannak olyan gyártóüzemek is, ahol emberi beavatkozás nélkül éjjel-nappal „robotolnak” a gépek, amelyek egyre bonyolultabb és finomabb mozgásokra képesek. Lehet azonban, hogy ezekben az „embertelen” üzemekben a jövőben ismét megjelennek a hús-vér „dolgozók”. Előrejelzések szerint a 4.0 típusú ipari üzemekben az ember és a robot egymást segítve végzi majd a munkát. Robotra bízzák majd nehéz, kényelmetlen, piszkos vagy veszélyes munkát, és ember lesz ott, ahol döntéseket kell hozni és ahol (minden ellenkező híreszteléssel ellentétben) az emberi agyat (és néha az emberi kezet sem) pótolhatja a robot „intelligenciája”.

A megújítható nyersanyagokból előállítható politejsav (PLA) elterjedésének egyik akadálya, hogy drága a petrolkémiai alapú versenytársaihoz hasonlítva. Ennek oka, hogy a gyártási technológiája sok közbenső lépésből áll, és hulladékok is keletkeznek.

A többkomponenses fröccsöntés, vagyis amikor egy terméket többféle (esetenként csak többféle színű) műanyagból állítanak elő azok szerszámon belüli egymásra fröccsöntésével, egyre jobban elterjedő technológia. Az anyagok összehegedési szilárdsága különböző módszerekkel jelentősen megnövelhető. Újabban terjedőben vannak az ún. hibrid műanyag-feldolgozási technológiák, melyek során a fröccsöntést egy teljesen automatizált géprendszeren belül más műanyag-feldolgozási technológiákkal – pl. hőformázás, reaktív fröccsöntés (RIM) – kombinálják a tömeg- és költségcsökkentés érdekében.

Az extrudált fóliák és lemezek folyamatos vastagságmérése nem csak a termék minőségének ellenőrzésére szolgál, de felhasználható a gyártási hibák okainak beazonosítására is. Az egy percnél rövidebb időtartam alatt ismétlődő hibák okainak feltárása a mért adatok Fourier transzformációs feldolgozásával érhető el. Az extrúziós termék gyártási hibáit gyakran az anyagkomponenseket részarányosan az extruderbe juttató adagolóberendezés meghibásodására gyanakodva kezdik vizsgálni. Nem szabad azonban megfeledkezni arról, hogy a betáplálandó anyagok minőségét és mennyiségét a technológiai lánc korábbi lépései (pl. az anyagszállító pneumatikus rendszer) is károsan befolyásolhatják, a hibaokok keresésekor ezeket is kellő alapossággal kell figyelembe venni.

Minden műanyag-feldolgozó technológiát folyamatosan fejlesztenek, és ebben a hőformázás sem különbözik: a legújabb gép- és anyagfejlesztések segítik a hőformázókat abban, hogy csökkentsék a termékben a feszültségeket, növeljék a kihozatalt és száműzzék a homályosságot.

Az Arburg cég új additív technológiája normál műanyag granulátumból kiindulva, apró cseppekből építi fel a terméket. Az így előállított darabok kémiai és legtöbb fizikai tulajdonsága hasonló az ugyanilyen anyagból fröccsöntöttekével. Egy német kutatócsoport olvasztott depozíciós eljárással (FDM) készített poli(éter-imid) próbatesteket. Szakítószilárdságuk jól reprodukálható és megközelíti a fröccstermékekét, de függ a rétegfelépítés és a húzófeszültség relatív irányától. UV besugárzás hatására hosszú távon elszíneződés és ridegedés lép fel. A minták hősokkal szemben érzéketlennek mutatkoztak.

Régi téma: sört műanyag palackba?; Újfajta hibrid kompozitok; A Victrex új K+F centrumot hoz létre; Világszerte nőtt a kereslet a poliftálamid (PPA) iránt; PVOH fólia csomagolási célokra

A szerszámüregekbe épített nyomás- és hőmérsékletérzékelők használatára ad példákat az alábbi cikk. A fröccsöntés minőségbiztosítását segíti továbbá a szerszámüregek jelölése, amelynek azonban meg vannak a szabályai. A fészkek tudatos jelöléséhez néhány egyszerű szabályt érdemes követni.

A fröccsöntés, a többi feldolgozási folyamathoz hasonlóan komplex folyamat. Soha nem elég a jó tanácsokból. Az alábbiakban a csiga fűtőzónáinak hőmérséklet-beállításához és a beömlő csonk helyének megválasztásához kaphat tanácsokat.