Műanyagok feldolgozása

Az SPE Polyolefins 2014 nevű nemzetközi konferenciáján számos új adalékot mutattak be, amelyekkel meg lehet könnyíteni a feldolgozást vagy javítani lehet a termékek tulajdonságait. Közülük a poliolefinekbe szánt új készítményekből mutatunk be néhányat.

Az orvostechnikában alkalmazott műanyag eszközökre vonatkozó követelmények az átlagosnál sokkal szigorúbbak. A korszerű sebészet mikroméretű eszközeinek előállítása pedig egyre korszerűbb új eljárásokat igényel. Ebben segítenek az olyan technikák, mint az ultrahangos és lézeres hegesztés vagy az ultrahangos fröccsöntés.

Természetes szálakkal erősített PP kompozitokat a világ számos kutatóhelyén fejlesztenek. Az autóipar egyike ezen kompozitok felhasználóinak, mivel segítségükkel csökkenthetik a járművek tömegét és még környezetvédelmi hatásokat is elkönyvelhetnek. Az alábbiakban két különböző, PP mátrixon alapuló fejlesztést ismertetünk.

A tömegműanyagok kivételével a legtöbb hőre lágyuló műanyagot feldolgozásuk előtt alaposan ki kell szárítani. Ennek elmulasztása nem csak esztétikai hibákat, de a polimer láncok tördelődése következtében lényegesen gyengébb tulajdonságú termékeket is eredményez. Ha falisztet vagy természetes anyagú rostokat alkalmaznak töltő- vagy erősítőanyagként, akkor a tömegműanyagokat is szárítani kell.

PET-ből gyártott pillekönnyű tejespalackok; Fém konzervcsomagolás helyett átlátszó műanyagdoboz; Keményítővel kevert polietilén kompaund fóliagyártáshoz

Ki gondolná, hogy egy-egy palack kupakja mind a sokféle elvárást kielégítő tervezési trükkök, mind pedig a mai technikai határokat súroló gyártmánymód miatt valóságos műremek, amelyet emellett fillérekért kell előállítani, hiszen pár perces vagy néhány napos használat után legtöbbször úgyis a szemétbe dobják. Az alábbi cikk 1. része az előző számban bemutatta, hogy mit is várnak el a feldolgozók, a töltőüzemek és a fogyasztók a kupakoktól. A jelen számban olvasható 2. részben pedig arról adunk számot, hogy a gép- és szerszámgyártók mekkora műszaki erőfeszítéseket tesznek azért, hogy a kupakok megfeleljenek ezeknek a fokozott igényeknek.

A poliamid 6 ε-kaprolaktámból történő anionos polimerizációja megfelelő aktivátor és katalizátorrendszer használata esetén lehetővé teszi a reaktív extrúziót és fröccsöntést egyaránt. A kaprolaktám ömledék alacsony viszkozitása révén jól impregnálja az erősítő szálakat, és ezáltal reaktív extrúzióval vágott szálakkal erősített kompaundokat lehet közvetlenül előállítani, illetve hosszú szálakat tartalmazó üvegszövettel erősített bonyolult formájú multifunkciós fröccstermékeket gyártani. Ez utóbbi módszer egyesíti a hosszú szálakkal erősített kompozitok rendkívül előnyös mechanikai tulajdonságait a fröccsöntés nagy termelékenységével és formaszabadságával.

A PET palackok gyártása óriásit fejlődött az elmúlt évtizedekben, de nincs megállás. Egy új technológia, ill. berendezés a kétlépcsős rendszerek rugalmasságát az egylépcsősek kényelmével kombinálja. Emellett még további előnyöket nyújt. A nyújtva-fúvás során egyenlőtlen falvastagságok alakulhatnak ki, amelyek több okra vezethetők vissza. Ezeket veszi sorba az alábbi cikk.

A különböző szálak (üveg, szén, aramid) mellett az ezekből felépített textilszerkezeteknek is egyre nagyobb szerepük van a műanyag kompozitok gyártásában. Az erősítés mértékének növelése és a tömegcsökkentés érdekében egyre újabb szerkezeteket fejlesztenek, amihez a természetben található példákat is felhasználják. A kompozitok hagyományos felhasználója az autóipar és a repülőgépgyártás mellett az építőipari alkalmazások is megindultak.

A műanyag fólia ma tömegtermék, amelyet elsősorban csomagolóanyagként használnak. Vannak azonban olyan területek, ahol szuperminőségű fóliára van szükség. Az ilyenek gyártására tett erőfeszítések közül egy amerikai és egy német vállalat példáját mutatjuk be.

Új antisztatikus szénszál-erősítésű poli(butilén-tereftalát); Alifás poliketon kompaund az AkroPlastic-tól; Bioműanyagból 3D nyomtatással készült különleges fejhallgató; Folyékony színezékkel színezett, tartósan fekete színű poliamid; Avon NH15 lélegzésvédelmi eszköz; Poliuretán konferencia; Konferencia a kerékpárokról

A műanyag termékek felületének módosítása, a különböző eljárásokkal felvitt bevonatok gyakran döntő szerepet játszanak a termék alkalmazástechnikai tulajdonságaiban. A nagyon fontos dekorációs hatások mellett a bevonatok sokszor funkcionális szerepet is játszanak, a felület kémiai módosítása pedig részben az alkalmazástechnikai szempontok, részben pedig a további feldolgozási lépések (pl. ragasztás) kivitelezhetősége szempontjából fontosak. A leggyakrabban alkalmazott felületbevonó eljárás a lakkozás és a fóliázás számos változata ismert. A felületkezelési eljárásoknál a trend egyre inkább az integrált, in-line módszerek és az egyedi, testreszabott termékkialakítás irányába tolódik el.

Ki gondolná, hogy egy-egy palack kupakja mind a sokféle elvárást kielégítő tervezési trükkök, mind pedig a mai technikai határokat súroló gyártmánymód miatt valóságos műremek, amelyet emellett fillérekért kell előállítani, hiszen pár perces vagy néhány napos használat után legtöbbször úgyis a szemétbe dobják. Az alábbi cikk 1. részében bemutatjuk, hogy mit is várnak el a feldolgozók, a töltőüzemek és a fogyasztók a kupakoktól. A következő számban megjelenő 2. részben pedig arról adunk számot, hogy a gép- és szerszámgyártók mekkora műszaki erőfeszítéseket tesznek azért, hogy a kupakok megfeleljenek ezeknek a fokozott igényeknek.

Az additív gyártástechnológia, vagy közismertebb nevén a 3-D nyomtatás forradalmasítja a termékek előállításának módját. Olyan termékkialakítást is lehetővé tesz, amely a korábbi eljárásokkal nem volt gazdaságosan megoldható. Különösen az egyedi és kisszériás gyártás terén kínál előnyöket, de kisebb anyag- és energiafelhasználása, illetve hulladékmentessége következtében jelentősek környezetvédelmi előnyei is. A helyben végzett gyártás csökkenti a logisztikai kiadásokat és a szállítás ideje is megtakarítható. Előnyeinek maradéktalan kihasználásához a terméktervezők új gondolkodásmódja szükséges.

Ha egy új termék esetében nem megfelelő darabokat kapnak, a hiba elhárítása érdekében gondosan kell elemezni a termék és a szerszám kialakítását, és számítógépes modellezéssel kell megismerni az ömledék folyási jellemzőit a szerszám kitöltése során. Ez csapatmunka, fontos a feldolgozó és szerszámtervező, illetve az alapanyag tulajdonságait jól ismerő szakemberek bevonása. A szisztematikus munka elengedhetetlen. Egyszerre lehetőleg kevés dolgot változtassanak, használjanak tervezett kísérleti elrendezést és igyekezzenek a lehető legkisebb költségnövelést igénylő változtatásokkal célt érni.

Az amerikai és európai üregestestgyártó iparágban némileg eltérő trendek figyelhetők meg az alapanyagok felhasználása és az energiahatékonyság fontosságának tekintetében. Ugyanakkor a teljesen elektromos hajtású, szervomotoros gépek mindkét területen elterjedőben vannak. A biopolimerek alkalmazása egyes réspiacokon már megfigyelhető.

2014-ben az európai hőformázók legnagyobb rendezvénye a Prágában rendezett 9. konferencia volt, de új termékeiket a berlini Interpack kiállításon és néhány más rendezvényen is bemutathatták. Ezekből adunk némi ízelítőt.

Kerékabroncsok termoplasztikus kompozitból; Cellulózszállal erősített kompaundok a Monditól; Műanyaggal az árvizek ellen; Hőre keményedő műanyagok fröccsöntése; A fröccsöntés energiaköltsége modern technológiákkal jelentősen csökkenthető

Az extrúziós folyamatokban számos probléma léphet fel, ezen belül a fóliák és az átlátszó extrúziós termékek esetében a mikrogélek és a különböző elszíneződések jelentős minőségi problémát okozhatnak. E jelenségek okainak felderítése, majd ez alapján elhárításuk – vagy legalább előfordulásuk jelentős mértékű visszaszorítása – fontos feladat. Az extruderek belsejében a műanyagömledék nyomásának túlzott mértékű megnövekedése a berendezés tönkremeneteléhez, sőt személyi sérülésekhez is vezethet. E jelenség detektálása és a túlnyomás megakadályozása fontos EU előírások bevezetését tette indokolttá.

A műanyag-feldolgozás egyik leggyorsabban fejlődő ága ma az orvosi eszközök gyártása. Ezeket szigorú követelmények szerint, ún. tisztaterekben kell előállítani. A teljes fröccsgépet befogadó tágas terek helyett újabban csak a gyártási folyamat kritikus elemeit – a szerszámot, a kezelőrendszert és a csomagolóteret – veszik körül tisztatérrel. Ez lehetővé teszi, hogy a közeljövőben bevezethessék az ún. autosteril gyártást, amellyel megtakarítható lesz a becsomagolt termékek utólagos sterilizálása.