Tworzywa Komórkowe

Tworzywa Komórkowe

Tworzywa komórkowe

Tworzywa komórkowe

,

,

tworzywa sztuczne

tworzywa sztuczne

zawierające w strukturze

zawierające w strukturze

puste przestrzenie.

puste przestrzenie.

Tworzywa komórkowe dzielą

Tworzywa komórkowe dzielą

się na: tworzywa pustakowe

się na: tworzywa pustakowe

(otrzymywane przez sklejenie

(otrzymywane przez sklejenie

szeregu warstw pofałdowanej

szeregu warstw pofałdowanej

folii lub nośnika nasyconego

folii lub nośnika nasyconego

żywicą) oraz tworzywa

żywicą) oraz tworzywa

porowate (poroplasty), które z

porowate (poroplasty), które z

kolei dzielą się na:

kolei dzielą się na:

Tworzywa Komórkowe

Tworzywa Komórkowe

-

tworzywa piankowe o porach

tworzywa piankowe o porach

zamkniętych (pianki),

zamkniętych (pianki),

tworzywa gąbczaste o porach

tworzywa gąbczaste o porach

otwartych i

otwartych i

-

tworzywa kanalikowe.

tworzywa kanalikowe.

Tworzywa komórkowe

Tworzywa komórkowe

stosowane są m.in. do

stosowane są m.in. do

wyrobu: izolacji cieplnej i

wyrobu: izolacji cieplnej i

akustycznej, przedmiotów

akustycznej, przedmiotów

pływających (np. pływaków

pływających (np. pływaków

nawigacyjnych), materiałów

nawigacyjnych), materiałów

opakowaniowych, wykładzin

opakowaniowych, wykładzin

meblowych.

meblowych.

PODSTAWOWE GRUPY TWORZYW

PODSTAWOWE GRUPY TWORZYW

KOMÓRKOWYCH

KOMÓRKOWYCH



gąbki(pory otwarte)

gąbki(pory otwarte)



pianki (pory zamknięte)

pianki (pory zamknięte)



pianki integralne (z gradientem porowatości)

pianki integralne (z gradientem porowatości)

Tworzywa Komórkowe

Tworzywa Komórkowe

Syntetycznymi tworzywami

Syntetycznymi tworzywami

porowatymi nazywa się

porowatymi nazywa się

otrzymane sztucznie, bardzo

otrzymane sztucznie, bardzo

lekkie tworzywa o strukturze

lekkie tworzywa o strukturze

komórkowej. Wspólną cechą

komórkowej. Wspólną cechą

charakterystyczną tych

charakterystyczną tych

materiałów jest budowa

materiałów jest budowa

komórkowa i wynikająca stąd

komórkowa i wynikająca stąd

mała gęstość pozorna.

mała gęstość pozorna.

Tworzywa Komórkowe

Tworzywa Komórkowe

Właściwości tworzyw

Właściwości tworzyw

porowatych umożliwiają

porowatych umożliwiają

stosowanie ich w charakterze

stosowanie ich w charakterze

materiałów izolacyjnych,

materiałów izolacyjnych,

dźwiękochłonnych,

dźwiękochłonnych,

tapicerskich,

tapicerskich,

opakowaniowych,

opakowaniowych,

konfekcyjnych, filtracyjnych,

konfekcyjnych, filtracyjnych,

konstrukcyjnych materiałów

konstrukcyjnych materiałów

rdzeniowych itp.

rdzeniowych itp.

Tworzywa Komórkowe

Tworzywa Komórkowe

Największe znaczenie praktyczne zyskały

Największe znaczenie praktyczne zyskały

tworzywa porowate wytwarzane z poliuretanów,

tworzywa porowate wytwarzane z poliuretanów,

polistyrenu, polichlorku winylu i żywic

polistyrenu, polichlorku winylu i żywic

mocznikowych.

mocznikowych.

Tworzywa Komórkowe

Tworzywa Komórkowe

Produkowane również tworzywa porowate z

Produkowane również tworzywa porowate z

polietylenu, polipropylenu, kopolimerów styrenu,

polietylenu, polipropylenu, kopolimerów styrenu,

policzterofluoroetylenu, silikonów oraz z żywic

policzterofluoroetylenu, silikonów oraz z żywic

fenolowych, epoksydowych i poliestrowych.

fenolowych, epoksydowych i poliestrowych.

Tworzywa Komórkowe

Tworzywa Komórkowe

Zależnie od struktury komórek rozróżnia się dwa

Zależnie od struktury komórek rozróżnia się dwa

podstawowe typy syntetycznych tworzyw

podstawowe typy syntetycznych tworzyw

porowatych:

porowatych:

1) tworzywa piankowe o porach zamkniętych,

1) tworzywa piankowe o porach zamkniętych,

odizolowanych od siebie, bardzo często o

odizolowanych od siebie, bardzo często o

strukturze sztywnej,

strukturze sztywnej,

2) tworzywa gąbczaste o porach otwartych,

2) tworzywa gąbczaste o porach otwartych,

łączących się między sobą, nasiąkliwe i często

łączących się między sobą, nasiąkliwe i często

elastyczne.

elastyczne.

Tworzywa Komórkowe

Tworzywa Komórkowe

Tworzywa porowate mogą

Tworzywa porowate mogą

mieć zatem strukturę

mieć zatem strukturę

pośrednią (mieszaną), tj.

pośrednią (mieszaną), tj.

zawierać jednocześnie pory

zawierać jednocześnie pory

otwarte i zamknięte.

otwarte i zamknięte.

W zależności od zachowania

W zależności od zachowania

się podczas ściskania w

się podczas ściskania w

temperaturze pokojowej,

temperaturze pokojowej,

rozróżnia się dwa rodzaje

rozróżnia się dwa rodzaje

syntetycznych tworzyw

syntetycznych tworzyw

porowatych: sztywne i

porowatych: sztywne i

elastyczne.

elastyczne.

Tworzywa Komórkowe

Tworzywa Komórkowe

Podział ten nie jest całkowicie ścisły, gdyż

Podział ten nie jest całkowicie ścisły, gdyż

istnieją tworzywa o właściwościach pośrednich,

istnieją tworzywa o właściwościach pośrednich,

tj. półelastyczne czy półsztywne, o różnym

tj. półelastyczne czy półsztywne, o różnym

stopniu elastyczności.

stopniu elastyczności.

Tworzywa Komórkowe

Tworzywa Komórkowe

Właściwości poszczególnych tworzyw

Właściwości poszczególnych tworzyw

porowatych są ściśle związane z rodzajem

porowatych są ściśle związane z rodzajem

polimeru i zastosowaną metodą spieniania.

polimeru i zastosowaną metodą spieniania.

Tworzywa te odznaczają się najmniejszą

Tworzywa te odznaczają się najmniejszą

gęstością spośród ogólnie stosowanych

gęstością spośród ogólnie stosowanych

materiałów konstrukcyjnych, jak również

materiałów konstrukcyjnych, jak również

najmniejszym przewodnictwem cieplnym

najmniejszym przewodnictwem cieplnym

spośród znanych materiałów termoizolacyjnych.

spośród znanych materiałów termoizolacyjnych.

Tworzywa Komórkowe

Tworzywa Komórkowe

Poważną wadą wielu tworzyw porowatych jest

Poważną wadą wielu tworzyw porowatych jest

niewielka wytrzymałość mechaniczna, co

niewielka wytrzymałość mechaniczna, co

uniemożliwia stosowanie tych materiałów w

uniemożliwia stosowanie tych materiałów w

przypadku działania większych obciążeń. Znane

przypadku działania większych obciążeń. Znane

są jednak i takie tworzywa porowate, które przy

są jednak i takie tworzywa porowate, które przy

niskiej gęstości wykazują stosunkowo wysoką

niskiej gęstości wykazują stosunkowo wysoką

wytrzymałość mechaniczną.

wytrzymałość mechaniczną.

Tworzywa Komórkowe

Tworzywa Komórkowe

Spienianie tworzyw

Spienianie tworzyw

sztucznych jest procesem

sztucznych jest procesem

polegającym na rozprężeniu

polegającym na rozprężeniu

gazu wewnątrz

gazu wewnątrz

uplastycznionego lub

uplastycznionego lub

ciekłego tworzywa, które

ciekłego tworzywa, które

zostaje następnie zestalone.

zostaje następnie zestalone.

Proces spieniania może

Proces spieniania może

przebiegać w wyniku:

przebiegać w wyniku:

Tworzywa Komórkowe

Tworzywa Komórkowe

- mechanicznego lub pneumatycznego

- mechanicznego lub pneumatycznego

tworzywa z gazem,

tworzywa z gazem,

- wprowadzenia gazu spieniającego do

- wprowadzenia gazu spieniającego do

tworzywa przed jego ostatecznym

tworzywa przed jego ostatecznym

uformowaniem,

uformowaniem,

- wydzielania się gazów w tworzywie,

- wydzielania się gazów w tworzywie,

stanowiących produkt reakcji komponentów

stanowiących produkt reakcji komponentów

użytych do jego wytwarzania lub będących

użytych do jego wytwarzania lub będących

produktem termicznego rozkładu poroforów

produktem termicznego rozkładu poroforów

wprowadzonych uprzednio do tworzywa.

wprowadzonych uprzednio do tworzywa.

Tworzywa Komórkowe

Tworzywa Komórkowe

Metoda mieszania polega na

Metoda mieszania polega na

bezpośrednim wprowadzeniu

bezpośrednim wprowadzeniu

gazu do lepkiej,

gazu do lepkiej,

uplastycznionej żywicy przez

uplastycznionej żywicy przez

pneumatyczne mieszanie lub

pneumatyczne mieszanie lub

mechaniczne ubijanie, na

mechaniczne ubijanie, na

przykład przy użyciu

przykład przy użyciu

mieszadła szybkoobrotowego.

mieszadła szybkoobrotowego.

Tworzywa Komórkowe

Tworzywa Komórkowe

Ubita piana jest poddawana

Ubita piana jest poddawana

następnie utwardzaniu.

następnie utwardzaniu.

Metodę tę stosuje się głównie

Metodę tę stosuje się głównie

do spieniania żywic

do spieniania żywic

mocznikowych.

mocznikowych.

Spienianie tworzyw

Spienianie tworzyw

wprowadzonym do ich masy

wprowadzonym do ich masy

gazem może być prowadzone

gazem może być prowadzone

dwiema metodami:

dwiema metodami:

Tworzywa Komórkowe

Tworzywa Komórkowe

1) przez wprowadzenie gazu obojętnego (np.

1) przez wprowadzenie gazu obojętnego (np.

azotu lub dwutlenku węgla) pod zwiększonym

azotu lub dwutlenku węgla) pod zwiększonym

ciśnieniem,

ciśnieniem,

2) przez wprowadzenie łatwo lotnej cieczy w

2) przez wprowadzenie łatwo lotnej cieczy w

niskiej temperaturze. Po usunięciu ciśnienia lub

niskiej temperaturze. Po usunięciu ciśnienia lub

ogrzaniu gaz wydziela się, tworząc komórkową

ogrzaniu gaz wydziela się, tworząc komórkową

strukturę tworzywa, która utrwala się po

strukturę tworzywa, która utrwala się po

ochłodzeniu lub utwardzeniu

ochłodzeniu lub utwardzeniu

Tworzywa Komórkowe

Tworzywa Komórkowe

Proces spieniania w

Proces spieniania w

podwyższonej temperaturze,

podwyższonej temperaturze,

w którym wykorzystuje się

w którym wykorzystuje się

energię gazu sprężonego w

energię gazu sprężonego w

porach tworzywa nosi nazwę

porach tworzywa nosi nazwę

ekspandowania.

ekspandowania.

Tworzywa Komórkowe

Tworzywa Komórkowe

Spienianie tworzyw przez

Spienianie tworzyw przez

wprowadzanie do nich łatwo

wprowadzanie do nich łatwo

lotnych cieczy jest metodą

lotnych cieczy jest metodą

stosowaną głównie do

stosowaną głównie do

otrzymywania porowatego

otrzymywania porowatego

polistyrenu.

polistyrenu.

Tworzywa Komórkowe

Tworzywa Komórkowe

Do najczęściej stosowanych

Do najczęściej stosowanych

metod wytwarzania

metod wytwarzania

tworzyw porowatych należy

tworzyw porowatych należy

spienianie za pomocą

spienianie za pomocą

środków porotwórczych.

środków porotwórczych.

Wprowadzone do tworzywa

Wprowadzone do tworzywa

porofory rozkładają się w

porofory rozkładają się w

podwyższonej

podwyższonej

temperaturze z

temperaturze z

jednoczesnym

jednoczesnym

wydzieleniem gazu.

wydzieleniem gazu.

ŚRODKI SPIENIAJĄCE (porofory)

ŚRODKI SPIENIAJĄCE (porofory)

Def.: w celu otrzymania tworzyw porowatych:

Def.: w celu otrzymania tworzyw porowatych:



gąbek (pory otwarte)

gąbek (pory otwarte)



pianek (pory zamknięte)

pianek (pory zamknięte)



pianek integralnych (z gradientem porowatości)

pianek integralnych (z gradientem porowatości)

Podział:

Podział:



stałe;

stałe;

węglan amonu, wodorowęglan sodu

węglan amonu, wodorowęglan sodu

2 NaHCO

2 NaHCO

3

3

Na

Na

2

2

CO

CO

3

3

+ H

+ H

2

2

O + CO

O + CO

2

2



ciekłe;

ciekłe;

niskowrzące węglowodory i halogenowęglowodory

niskowrzące węglowodory i halogenowęglowodory



gazowe;

gazowe;

CO

CO

2

2

, N

, N

2

2

, propan, butan

, propan, butan

(wprowadzane pod ciśnieniem)

(wprowadzane pod ciśnieniem)

Wymagania:

Wymagania:



rozkład w wąskim zakresie temperatur

rozkład w wąskim zakresie temperatur



kontrolowanie ilości gazów

kontrolowanie ilości gazów



brak toksyczności i korozyjności gazów

brak toksyczności i korozyjności gazów

Tworzywa Komórkowe

Tworzywa Komórkowe

Gaz ten spienia tworzywo,

Gaz ten spienia tworzywo,

które po ochłodzeniu

które po ochłodzeniu

uzyskuje porowatą

uzyskuje porowatą

strukturę. Metodą tą

strukturę. Metodą tą

produkuje się głównie

produkuje się głównie

porowaty PVC. Na

porowaty PVC. Na

podstawie tej metody

podstawie tej metody

prowadzi się spienianie

prowadzi się spienianie

polietylenu, polipropylenu,

polietylenu, polipropylenu,

polistyrenu i kopolimerów

polistyrenu i kopolimerów

styrenu (np. kopolimeru

styrenu (np. kopolimeru

ABS), silikonów oraz żywic

ABS), silikonów oraz żywic

fenolowych i

fenolowych i

epoksydowych.

epoksydowych.

Tworzywa Komórkowe

Tworzywa Komórkowe

Substancje wytwarzające

Substancje wytwarzające

pory wprowadzane są

pory wprowadzane są

zwykle do tworzywa jako

zwykle do tworzywa jako

odrębny składnik. Istnieje

odrębny składnik. Istnieje

również możliwość

również możliwość

wydzielania gazu w wyniku

wydzielania gazu w wyniku

reakcji zachodzącej między

reakcji zachodzącej między

składnikami użytymi do

składnikami użytymi do

wytwarzania tworzywa.

wytwarzania tworzywa.

Tworzywa Komórkowe

Tworzywa Komórkowe

Przykładem tworzyw

Przykładem tworzyw

porowatych

porowatych

otrzymywanych tą metodą

otrzymywanych tą metodą

są pianki poliuretanowe.

są pianki poliuretanowe.

Środkiem spieniającym i

Środkiem spieniającym i

nadającym porowatą

nadającym porowatą

strukturę poliuretanu jest

strukturę poliuretanu jest

produkt reakcji

produkt reakcji

izocyjanianów z wodą, czyli

izocyjanianów z wodą, czyli

dwutlenek węgla.

dwutlenek węgla.