Műanyagok tulajdonságai, vizsgálatok

Kompaundálásnál a végtermékek minőségének biztosítása egy sor vizsgálatot igényel, amelyek gyorsasága, pontossága és költséghatékonysága kulcskérdés a gyártás hatékonysága szempontjából. A legfontosabb vizsgálatok – a nyersanyag azonosítása, a kémiai és fizikai – főleg a termikus – tulajdonságok és azoknak az adalékokkal való kölcsönhatásának vizsgálata, és ezekhez ma már szorosan hozzájön a környezeti hatások, elsősorban a lebomlás vizsgálata.

A termékek egyedi azonosítása ma már nemcsak a hamisítás elleni harcban fontos, hanem a teljes élettartam során is értékes információkat szolgáltat. Az alábbiakban két új technikát mutatunk be, az egyik adalékot alkalmaz, a másik pedig egy „láthatatlan” jelölést.

A poliamidok jelentős szerepet játszanak az autóiparban. A motortérben hűtőfolyadékot szállító csövek anyagaként alkalmazzák, ahol magas és ingadozó hőmérsékleteken és különböző közegeknek kell ellenállniuk hosszú időn keresztül. A tulajdonságok ellenőrzésére kidolgoztak vállalati szabványokat, azonban a hosszú távú vizsgálatok kiegészítésre szorulnak.

Vajon öregíti-e a műanyagok felületét az UV sugárzással történő fertőtlenítés?

Az alapanyagokat a műanyag-feldolgozók ma már nemcsak az ömledékviszkozitás (Melt-index) mérésével ellenőrizhetik, hanem mélyebb szerkezetvizsgálatokat is végezhetnek. Ez utóbbiaknak különösen a reciklált anyagok feldolgozásánál van jelentősége. Másik szempont, hogy a vizsgálatoknak mind az alapanyagok, mind a feldolgozás, mind a késztermék minősítésére ki kell terjednie.

A műanyagok alkalmazási területeit szélesíti, hogy ütésállóságukat sokféle módszerrel lehet növelni. A fejlesztések motorja az autóipar, amelynek az acél alkatrészek műanyagokkal történő cseréjéhez kiváló minőségű és mechanikai tulajdonságú polimerekre van szüksége.

-

A Covid-19 járvány elterjedésével újból érdeklődés mutatkozik az olyan adalékanyag-technológiák iránt, mint a biocidek és antimikrobiális (mikrobaölő) szerek, amelyek a műanyag termékek tulajdonságainak megőrzése mellett javítják a higiéniai teljesítményt is. Az alábbiakban a legújabb vírus- és baktériumölő szerekről olvashatnak.

Speciális mikroméretű geometriával kialakított szilikon filmfelület a baktériumok elleni védekezésben kínál kedvező megoldást. A Türingiai Textil-és Műanyag Kutatóintézet különleges célszerszámmal különböző mikroméretre strukturált víztaszító és szupervíztaszító szilikon fóliaréteget állított elő. Az optimális méretezésű szilikonfelületet beható optikai vizsgálatok elvégzését követően a nedvesíthetőségre jellemző kontaktszög meghatározásával választották ki. Kezdeti kísérleti tapasztalatok alapján a baktériumok tapadásának hatékonyabb megakadályozása önkenő szilikon kombinációval fokozható.

A HDT a műanyagok terhelés alatti deformációjának kezdeti hőmérséklete, amelyet évtizedek óta alkalmaznak a műanyagok hőállóságának jellemzésére. Ez egy ún. egy pontos érték, amely csak a vizsgálat körülményei között érvényes. A műanyagok tulajdonságait mélyebben tanulmányozó kutatók már hosszú évek óta igyekeznek az ipari szakembereket meggyőzni arról, hogy helyette inkább a dinamikus mechanikai elemzést (DMA) kellene alkalmazni, a feldolgozó üzemek mérnökeinek többsége ezt az eljárást túl bonyolultnak tartja. Egy amerikai tanácsadó cég vezetője, M. Sepe cikksorozatában azt mutatja be, hogy a DMA görbékből bonyolult matematikai számítások nélkül is nagyon fontos információkat lehet kapni a műanyagok tulajdonságairól. Publikációnk előző számban megjelent 1. része azzal foglalkozott, hogy mennyivel többet árul el a DMA a vizsgált műanyag rugalmassági modulusáról, mint a HDT (amely lényegében az a hőmérséklet, amelynél a polimer rugalmassági modulusa hirtelen csökken); az ebben a számban megjelenő 2. rész pedig a DMA görbékből leolvasható további hasznos ismereteket tárja fel.

A HDT a műanyagok terhelés alatti deformációjának kezdeti hőmérséklete, amelyet évtizedek óta alkalmaznak a műanyagok hőállóságának jellemzésére. Ez egy ún. egypontos érték, amely csak a vizsgálat körülményei között érvényes. A műanyagok tulajdonságait mélyebben tanulmányozó kutatók már hosszú évek óta igyekeznek az ipari szakembereket meggyőzni arról, hogy helyette inkább a dinamikus mechanikai elemzést (DMA) kellene alkalmazni, azonban a feldolgozó üzemek mérnökeinek többsége ezt az eljárást túl bonyolultnak tartja. Egy amerikai tanácsadó cég vezetője, M. Sepe cikksorozatában azt mutatja be, hogy a DMA görbékből bonyolult matematikai számítások nélkül is nagyon fontos információkat lehet kapni a műanyagok tulajdonságairól. Publikációnk 1. része azzal foglalkozik, hogy mennyivel többet árul el a DMA a vizsgált műanyag rugalmassági modulusáról, mint a HDT (amely lényegében az a hőmérséklet, amelynél a polimer rugalmassági modulusa hirtelen csökken); a következő számban megjelenő 2. rész pedig a DMA görbékből leolvasható további hasznos ismereteket tárja fel.

A ZwickRoell cég évtizedek óta az anyagvizsgáló gépek egyik vezető szállítója a világon. A kutatás-fejlesztésben és a minőségbiztosításban használt statikus gépeket kifejezetten szakító-, nyomó-, hajlítóvizsgálatok, valamint nyírási és torziós igénybevételek szabványos mérésére tervezték.

A műanyagiparban az egyik leggyakrabban használt mérés a folyásindex meghatározása. A különböző igényeket számos készüléktípus elégíti ki. Az alábbiakban ezek újdonságait ismertetjük.

A fröccsöntés során a szerszám hőmérsékletét különböző módon lehet mérni. Az eddig használt hőmérsékletmérési eljárások hátrányait küszöböli ki a fröccsöntött darabba beépített, (körül fröccsöntött) RFID érzékelő.

A műanyagok feldolgozásának hatékonyságát számos eszközzel lehet növelni, többek között adalékanyagokkal. Ezek közé tartoznak a montánviaszok, amelyek jelentősek a hulladékok reciklálásában is. Igény mutatkozik olyan feldolgozást segítő adalékanyagok iránt, amelyek a hagyományos kenésen túlmutatnak, például a reológiai hatások mellett javítják a modulust, a gócképzést vagy a diszpergáló képességet. A PVC adalékanyagok az újabb fejlesztéseknek köszönhetően nemcsak hatékonyabbak lettek, de kevésbé károsak az egészségre és a környezetre is.

A műanyagok feldolgozásának különböző technológiáinál fontos információ az ömledék viszkozitásának hőmérséklettől és nyírási sebességtől függő értéke. Ilyen adatokat különböző reométerekkel, de laborextruderekre szerelhető résszerszám viszkozitás-mérőkkel is kimérhetünk. Az Anton Paar GmbH új komplex mérő berendezésével a reológiai adatok mellett meghatározhatjuk a műanyagok mechanikai jellemzőit is.

Az egyre vékonyabb fóliák gyártásához új adalékokat fejlesztettek ki, amelyek a fólia súrlódását beállítják, a sztatikus feltöltődést, a fólia párásodását megakadályozzák. Terjed a hamisítás elleni védelmet nyújtó adalékok kínálata is. Az újdonságok között barrier hatású mesterkeverékeket és a reciklátumok minőségét javító adalékokat is találunk.

A dinamikus mechanikai analízisből sokkal több mindent lehet megtudni a polimerek szerkezetéről és mechanikai tulajdonságairól, mint a módszer alkalmazójának többsége gondolná. Ennek a vizsgálati módszernek a lehetőségeit és kapacitását még távolról sem használják ki kellőképpen.