Műanyagok tulajdonságai

A fröccsöntő üzemek arra törekszenek, hogy minden egyes formadarab minőségét automatikusan ellenőrizzék a gyártási folyamat alatt. Ezáltal egyrészt a hibás darabokat már a gyártósoron ki tudják selejtezni, másrészt a legrövidebb idő alatt be tudnak avatkozni a gyártási folyamatba. A meglévő ellenőrző eljárások mellett a közelmúltban kifejlesztettek egy ultrahangos és egy termográfiás vizsgálati módszert is.

Elsősorban motorházak magas hőmérsékletének és agresszív vegyszereinek elviselésére fejlesztették ki a térhálósítható poliamidkompaundokat, amelyekkel helyettesíteni lehet a nagy teljesítményű drága műszaki műanyagokat. Európában és Japánban már alkalmazzák őket, Észak-Amerika most ismerkedik velük.

Az ún. funkcionális töltőanyagokkal a műanyagok szilárdságát és ütésállóságát lehet növelni. Hatásosságuk a részecskék alakjától (hossz/szélesség arány), méretétől és a töl-tőanyag/polimer közötti kötés erősségétől függ. Ez utóbbit a töltőanyag bevonásával növelik. Az üvegszállal, ill. szénszállal erősített polimerek mechanikai tulajdonságait nanoanyagokkal kívánják tovább javítani.

A műanyaghabok remek hőszigetelők és nagyszerű csomagolóanyagok. De számos más jó tulajdonságuk is van – ilyen pl. néhány fajtájuk fajlagos merevsége, jó energiaelnyelő képessége, dinamikus terheléssel szemben mutatott ellenállása – amelyek alkalmassá teszik őket műszaki feladatok megoldására is. Kifejlesztettek pl. olyan speciális hibrid habokat, amelyek képesek elnyelni az erős ütés energiáját, ezért balesetkor fokozottan védhetik a gépkocsik utasainak biztonságát. A futócipők tartósságának, sportolókat segítő tulajdonságainak megőrzésének érdekében pedig széles körű vizsgálatokat végeztek, amelyek alapján eldönthető, hogy a térhálós poliolefinhabok közül melyik szolgálja legjobban ezt a célt.

A minőségbiztosítás megköveteli, hogy a gyártási folyamatokat a folyamaton belül vagy ahhoz közel, nagyon rövid (valós) idő alatt eredményt szolgáltató vizsgálati módszerekkel ellenőrizzék. Erre különleges mérési módszereket kell kifejleszteni. A következőkben a töltőanyag-tartalom és a termék színének ellenőrzésére szolgáló gyors eljárásokat mutatunk be.

Az egyik legsokoldalúbb műanyagcsaládot a poliuretánok képezik, amelyeket folyamatosan fejlesztenek és vizsgálják tulajdonságaikat. Többek között fejlesztik a nagyméretű szálerősített építőelemek gyártástechnológiáját és a különböző minőségű PUR felületek kialakítását. A PUR habok öregedésének vizsgálati feltételeit az autóipar igényeivel hozzák összhangba.

A légi közlekedésben, az autóiparban minden gramm megtakarítás számít a költségek és a környezeti terhelés csökkentése érdekében. A gömb alakú, levegővel „töltött” üveggyöngyökkel készült kompaundok ígéretesek ebből a szempontból, azonban feldolgozásuk nagyobb figyelmet érdemel. Ha kíméletes a kompaundálás és a fröccsöntés is optimális, a termékek nemcsak könnyűek, de mechanikailag és termikusan is jól terhelhetőek.

Elsősorban a közlekedési eszközök, ezen belül is az elektromos autók fejlesztése céljából indítják azokat a nagy ívű témákat, amelyekben könnyű, nagy szilárdságú hibrid kompozitok kifejlesztésén dolgoznak. A balesetekben még a legnagyobb teljesítményű szállal erősített kompozitok sem nyújtanak elegendő biztonságot, ezért a fejlesztők az acéllal erősített a műanyagok felé fordultak.

Eredeti alakjára "emlékező" poliuretánból önmagától felálló és beboltozódó fóliasátrat (is) lehet készíteni. Ha egy megfelelő szerkezetű poliuretán félhengert kristályos olvadáspontja felett megnyújtanak, majd hirtelen lehűtenek, sík lemez formájában tárolható. Ha az ilyen fóliát lefektetik a talajra és kb. 40 °C-ra felmelegítik, visszazsugorodik eredeti méretére úgy, hogy felveszi egy növénytermesztő fólia alakját. Mikroméretű poliuretánszálakkal borított felülettel pedig az olyan gyík lábának a tapadását próbálják utánozni, amely tapadóanyag nélkül futkos a falon és a mennyezeten.

A következőkben bemutatunk egy olyan poliamidot, amelynek alappolimerje a jól ismert PA6, de 65% erősítő- és töltőanyagot, továbbá halogén-, foszfor- és antimonmentes égésgátlót tartalmaz. Éghetőségét ezáltal sikerült annyira csökkenteni, hogy sínjárművek legmagasabb tűzveszélyességi szintbe sorolt részeiben is alkalmazható. Bemutatunk továbbá egy amorf poliamidcsaládot, amely rendkívül jó átlátszósága és emellett kitűnő tulajdonságai révén más átlátszó polimereket válthat ki.

Az eredetileg szigetelő műanyagokat vezetőképessé lehet tenni, akár a fémeket megközelítő mértékben (102–104 S/m). A műanyagok vezetésének növelésére eddig fémszálakat, szénszálakat, kormot adagoltak. Új módszernek számít a töltőanyagok - köztük a szénnanocsövek - kombinálása, valamint alacsony olvadáspontú fémötvözetek keverése a polimermátrixhoz.

Az ivóvíz-nyomóvezetékek nagy sűrűségű polietilén csövei néha a tervezett élettartamuknál jóval rövidebb idő alatt megrepednek, ami szivárgáshoz és/vagy csőtöréshez vezet. A meghibásodásnak számos oka lehet, így pl. a csőgyártás hibái, a polietilén alapanyag nem kielégítő antioxidánsadalékolása, az ivóvíz fertőtlenítésére szolgáló vegyszerek okozta korrózió, nem tervezett mechanikai feszültségek, és néha ezek kombinációja is előfordul. A forró vizes fűtési rendszereknél az erre a célra elterjedten használatos CPVC csővezetékeknél fellépő tipikus, feszültségkorróziós hatást közepesen poláros szénhidrogén származékok, legtöbbször a hőcserélők kenőanyagaként alkalmazott poliolészterek (POE) okozzák, amelyek a hőcserélő szivárgása során kerülnek a forró vizes rendszerbe.

A műanyagtermékekkel szemben nagyon szigorúak a minőségi elvárások. Ezt a minősé-get csak úgy lehet biztosítani, ha a tervező és gyártó nagyon jól ismeri az alapanyagok tulajdonságait, és a feldolgozás is optimális körülmények között megy végbe. A tulaj-donságok meghatározásához a készülékgyártók egyre újabb eszközöket és eljárásokat fejlesztenek ki. A feldolgozók pedig ma már az önmagát korrigáló automatikus gyártási folyamatot tekintik a minőségbiztosítás legmegbízhatóbb eszközének, amelynek fontos része a minden egyes darabra kiterjedő in-line ellenőrzés.

A vizsgálatoknak fontos szerepük van nemcsak a termék validálásában, hanem a fejlesztési folyamat során is. Mindkét esetben fontos, hogy a vizsgálatok ideje minél rövidebb legyen, ugyanakkor az eredmények használhatósága ne romoljon.

A jó minőségű termék előállításához szükséges, hogy a színezék a feldolgozás során egyszerűen diszpergálható legyen és a műanyagkeverékbe homogén eloszlással épüljön be. A műanyagtermékek gyártásához használható színezékkel szemben támasztott követelmények és a vizsgálati módszerek szabályozása céljából az európai és a nemzetközi bizottságok átgondolt, egységes szabványokat dolgoznak ki.

Az Észak-Amerikában megrendezett NPE kiállítások ugyan elsősorban a hatalmas méretű amerikai piac szereplőihez szólnak, azonban az ott bemutatott újdonságok szinte egyidejűleg Európában is megjelennek. Az alábbi cikkben a vezető adalékgyártók újdonságait ismertetjük.

A poli(éter-éter-keton) hőállósága mellett egy sor előnyös tulajdonsággal rendelkezik, amelyek alkalmassá teszik a földgáz- és kőolajiparban való alkalmazásra. Kopásállósága még tovább fokozható kompaundok esetében.

Ha a műanyagok vegyi anyaggal érintkeznek és egyidejűleg mechanikai feszültség is hat rájuk, bizonyos fajtáikban mikrorepedések képződnek, amelyek hosszabb idő alatt töréshez vezetnek. Ez bekövetkezhet polietilén vízvezetékekben klórozott víz hatására, de számítani kell rá az orvostechnikában előforduló testfolyadékok vagy fertőtlenítőszerek alkalmazásakor is. Az ilyen folyadékok hatására képződő mikrorepedések a műanyagok sterilizálhatóságát is rontják.

Egy korszerű fröccsöntő üzemben ma már nem számít ritkaságnak, hogy minden egyes kész darab minőségét még a gyártósoron belül ellenőrzik és a hibás darabokat kiselejtezik. Egy új eljárás szerint a szerszámból kivett darab minden oldaláról termogramot készítenek, és ezt hasonlítják össze a standard termogrammal. Az orvostechnikában egyre gyakrabban használnak fel nagyon korszerű új speciális műanyagokat. Az egyik német intézet megbízható és gazdaságos vizsgálatokat ajánl az alapanyagok ellenőrzésére.

Az ütésálló polisztirolok (HIPS) nyújtás hatására fellépő viselkedésének tanulmányozása különösen a hőformázással és fröccsfúvással történő feldolgozásuknál lényeges. A nyújtás hatására bekövetkező deformációt a HIPS eltérő relaxációs hajlammal rendelkező polisztirol és kaucsuk (polibutadién) molekulái igyekeznek kiegyenlíteni. Hőformázott joghurtos poharak falából vett mintákon végzett mechanikai vizsgálatokkal is igazolták, hogy a jobban megnyúlt kaucsukmolekulák javítják a termék szilárdsági jellemzőit.