Malutkie pęcherzyki uzyskiwane tanimi metodami
Uproszczenie wytwarzania pianek, a tym samym obniżenie jego kosztów przyniosłoby istotne korzyści małym i średnim przedsiębiorstwom (MŚP) tego sektora. Pozwoliłoby im na poprawę konkurencyjności oraz odzyskanie rynków, na których dominują obce firmy i oferowane przez nie tańsze produkty. Nowa technologia opracowana w ramach finansowanego ze środków UE projektu LIGHT-FOAM ma ułatwić tańsze wytwarzanie przy pomocy istniejących urządzeń do formowania wtryskowego, wytłaczania i formowania tłocznego. Polega ona na wtłoczeniu gazu azotowego do polimerów, uwięzieniu go i uwolnieniu go podczas produkcji w celu spienienia wyrobu. Naukowcy posłużyli się komercyjnym procesem autoklawu do wtłaczania dużych ilości azotu w temperaturze wyższej niż temperatura zeszklenia pięciu wybranych polimerów. Dyfuzja gazów jest tu wysoka. Schłodzenie do temperatury pokojowej pozwala na schwytanie cząsteczek azotu i zmniejszenie objętości swobodnej granulatu polimerowego. Predykcyjny model rozpuszczania się i dyfuzji azotu opracowany iteracyjnie w testach laboratoryjnych pomógł w optymalizacji warunków i uzyskaniu zgodności z aktualnie stosowanymi procesami autoklawu. Potrzebna była specjalna procedura pakowania i transportu, aby nie tracić azotu przed dostarczeniem granulatu do użytkowników końcowych. Specyfikacje opracowano zgodnie z przepisami dotyczącymi przewozu towarów pod ciśnieniem. Badacze wybrali niedrogie rozwiązanie składające się z warstw poliolefinu i aluminium zawierającego zawór jednokierunkowy, który uwalnia ewentualnie nagromadzone ciśnienie. Wstępne próby magazynowania zagazowanych niezagazowanych próbek poliwęglanu dały obiecujące wyniki. Zoptymalizowano też proces formowania pod kątem jednorodnej nukleacji i wytwarzania pęcherzyków azotu w polimerze. Przeprowadzono liczne próby oraz oceniono wpływ konstrukcji formy i parametrów procesu na gęstość, właściwości mechaniczne i mikrostrukturę produktu. Wytworzono trzy próbne części dla beneficjentów konsorcjum, po jednym dla każdej techniki produkcji. Działania informacyjne i demonstracyjne zaowocowały nawiązaniem współpracy z kilkoma firmami i zidentyfikowaniem dwóch szans komercyjnych. Dzięki projektowi LIGHT-FOAM powstała nowa technika wytwarzania wysokiej jakości pianek z polimerów nie wymagająca stosowania chemicznych środków porotwórzczych ani specjalistycznego sprzętu. Znaczne obniżenie kosztów oraz możliwość ciągłej optymalizacji pod kątem materiałów, procesów i linii produktów użytkownika końcowego przyniesie liczne korzyści MŚP tego sektora.
Słowa kluczowe
Pianki, tworzywa sztuczne, chemiczny środek porotwórczy, formowanie, formowanie wtryskowe, formowanie tłoczne, gaz azotowy, polimery, proces w autoklawie, granulat polimerowy, nukleacja, pęcherzyki azotu
