Témata
Reklama

Extruzně vyráběné termoplastické vláknité materiály

V současnosti se vláknité materiály schopné tekutosti a tvarovatelnosti stále vážněji prosazují na trhu a vnikají do dosavadních domén umělých hmot. Termoplastické vláknité materiály (TVM) umožňují zpracování extruzním a následně vstřikovacím postupem. Touto technologií je již vyráběno mnoho rozličných výrobků - od bednění přes okenní parapety a duté profily až po tužky a pastelky. Po prvních zkušebních sériích je dnes již téměř dokončena příprava na velkosériovou výrobu.

Obor se výrazně prezentoval na loňském veletrhu Interzum v Kolíně nad Rýnem, např. v expozicích firem Rettenmaier & Söhne, Pro Poly Tec, Fasalex a Cincinnati Extrusion. Na vzorcích jednotlivých výrobků bylo možné přesvědčit se o tom, že výroba dřevovláknitého materiálu je již na vysoké úrovni. V USA vzrostl objem výroby vytlačovaných přírodních vláken na současnou úroveň zhruba 400 000 tun za rok.
Reklama
Reklama

O krok blíž k přírodě

Jednou z klíčových věcí v tomto procesu jsou používané suroviny - organické vlákniny. Vláknitý materiál vyrobený převážně ze smrku s příměsí jedle, borovice, buku a dubu má obchodní název Lignocel. Základem produktu jsou vlákna přesně definované kvality, aby bylo umožněno patřičné zpracování ve výrobě termoplastických dřevních materiálů. Granulací je dále docíleno vyšší sypné hmotnosti, zlepšeno dávkování a snížena prašnost. Obvyklá směs pro extruzní postup se skládá z 85 % vlákniny a 15 % pojiva ve formě polypropylenu. Při tomto složení činí náklady na surovinu na 1 kg konečného produktu asi 18 Kč. Pro dosažení vysokých pevností konečného produktu je potřebné použití měkkých dřevin, např. jehličnanů. Se stoupajícím podílem vlákniny rostou rovněž i technologické hodnoty výrobku. Zpracováním dřeva a celulózy na vlákno, přidáním aditiv a granulátů vyrobí specializované podniky v SRN ročně více než 370 000 tun vlákniny, přičemž dosahují v 8 závodech s 800 zaměstnanci obrat cca 180 mil. eur. Tyto podniky disponují v současnosti největšími mlýny na světě.
Výroba vytlačovaných vláknitých materiálů se od roku 1995 buduje jako samostatné odvětví. Byly vyvinuty nové nástroje a techniky, které v kombinaci se standardním vytlačováním poskytují nové možnosti. Touto technologií mohou být zpracovány na profily a konturové dílce různé vláknité materiály s rozličným obsahem vlákna (až 95 %). Materiálové složení je tvořeno ze 70 - 95 % vláknitým materiálem, z 5 - 25 % polyolefinem, z 5 - 25 % parafinem a z 3 - 5 % vazebným aditivem.
Materiál TVM umožňuje zpracovat předprodukty z rozličných materiálových kombinací na profily a konturové dílce. Do úvahy přicházejí: dřevo, sisal, len, konopí, bambus, seno, sláma a všechny ostatní vláknité rostliny. TVM se vyznačuje dobrými mechanickými, ekologickými, tepelnými a fyzikálními vlastnostmi. Použitím až 95 % přírodních materiálů a jen nepatrného množství organických uhlíkatých pojiv má produkce těchto materiálů z ekologického hlediska jasné přednosti nad ostatními produkty. Recyklovatelnost je naprosto bezproblémová, odpadají při ní nákladné procesy na úpravu materiálu před vlastní recyklací. Výrobky z TVM mohou být snadno dezintegrovány, i jen mechanicky, a po následném zahřátí se mohou bezprostředně zpracovat do nových tvarů. Možné jsou obvyklé povrchové úpravy, například lakováním, potiskováním, fóliováním, dýhováním apod. Spojování je možné prostřednictvím obvyklých lepicích postupů. Právě tak svařitelnost je podmíněna vhodnými postupy. Profilové a tvarové dílce z TVM mohou být obvyklými způsoby řezány, frézovány, broušeny a opracovávány. Z oblastí použití výtlačně vyráběných tvarových dílců z TVM je na prvním místě nábytkářství a výstavnictví, zejména se jich využívá pro interiéry, okenní parapety, lišty všeho druhu, kanály pro kabely, profily schodů, elementy bednění, hlavní a vedlejší okenní profily apod.

Výrobní zařízení

Podnik Pro Poly Tec sídlící v severobavorském Lichtenfelsu vyrábí od roku 1994 vstřikovací a výtlačné nástroje a zařízení pro následné profilové vytlačování. Pomocí těchto strojů a nástrojů je možné vyrábět široké spektrum produktů, například pro automobilový průmysl, stavebnictví, nábytkářství, lékařství, elektrotechniku a další odvětví. Vstřikovacím postupem s využitím technologie firmy Pro Poly Tec jsou vyráběny např. volanty, řadicí páky, transportní bedny, víka, hračky a tvarové dílce všeho druhu.
Zařízení pro extruzní vytlačování vyrábí také vídeňská strojírenská firma Cincinnati Extrusion. Její dvojitý šnekový extruder funguje na principu dvou proti sobě se otáčejících kónických šneků. Doba prodlevy materiálu je zde cca 2 minuty při teplotě 160 - 200 °C. Po dávkování je vláknitá hmota postupně zhutňována, potom odvzdušněna, následně plastifikována, dále zhuštěna a znovu odvzdušněna. Po krátké prodlevě ve vypuzovací zóně prochází přírubou připevněným extruzním nástrojem, ve kterém je vytvořen specifický profil. Po průchodu dvěma ohřívacími a jednou chladicí zónou vychází hotový profil, například dveřní zárubně rychlostí 2,5 m.min-1. Dvojitá extruze, která je při výrobě zárubní možná, snižuje náklady výroby na polovinu. Zpracovaný materiál v metrovém profilu stojí cca 35 Kč/kg, lišty cca 5 Kč/bm.

Široké pole využití výrobků

Od statických dílců směřuje vývoj ke speciálním výrobkům se zvláštní kvalitou povrchu. Barevnost je díky příměsi potravinářských barviv všech tónů bezproblémová. Nároky na produkty ze strany zákazníků neustále stoupají. Příkladem pro léto a podzim roku 2001 je mezi jinými 3D konstrukce sedáku pro nejvýznamnějšího německého výrobce sedacího nábytku. Hmotnostní limit při garantované pevnosti a zatížitelnosti byl stanoven po úspěšně provedeném testu na velkém počtu vzorků na hodnotu 1,6 kg.
Touto technologií je možné vyrábět i tužky a pastelky. Principem je, že materiál během výrobního procesu extruze obaluje tuhu. Obal je zdravotně nezávadný a tužky se snadno ostří. Rovněž jsou vyráběny laťové profily pro výrobu lodí podle návrhů designéra Luigiho Colaniho, jakož i rozličné pracovní desky a duté komorové profily. Z dobré odolnosti vůči povětrnosti vyplývají další možnosti použití v exteriérech, jako je například ve spolupráci s výrobci zahradního nábytku výroba parkových laviček a plotů.
Díky své mnohostrannosti nalezne pravděpodobně tento materiál v budoucnu řadu nových uplatnění. Novými testy, obvyklými při zpracování PVC nebo kaučuku, se zkoumá pěnivost. V roce 2002 by měly být vyrobeny první okenní profily. Stejně tak je možné využití tohoto materiálu pro zlepšení odolnosti vůči povětrnosti, například pro fasádní a stavební profily. Další výzkumy prováděné ve spolupráci s výrobci suroviny jsou zaměřeny na vývoj nových spojovacích prostředků, optimalizaci výkonu procesu a hospodárnosti a na optimalizaci dřevovláknitého granulátu. Je třeba vyvinout způsob tlakového odlévání ve všech variantách, například pro zhotovení spojovacích elementů.
Reklama
Vydání #12
Kód článku: 21204
Datum: 11. 12. 2002
Rubrika: Výroba / Plasty
Autor:
Firmy
Související články
Plasty pomáhají modernizovat strojírenství

S pokračujícím vývojem nových materiálů se mění i materiálová skladba strojírenských výrobků a zařízení. V současné době si již nelze rozvoj téměř všech strojírenských odvětví bez použití plastových materiálů představit. Vývoj pak ukazuje, že plasty budou hrát ve strojírenství stále významnější úlohu.

Laserové řešení pro plastikářský průmysl

Konvenční technologie opracování plastů již v mnoha případech nevyhovuje požadavkům koncových uživatelů. Moderní lasery posouvají kvalitu výroby plastů na zcela novou úroveň. Lastic představuje implementaci nejmodernějších laserových technologií a ergonomického ovládání do jediného produktu, jenž je navržen tak, aby jeho aplikace do stávajících výrobních linek byla zcela bezproblémová.

Absorbér energie, izolace nebo kreativní materiál?

Vypadá jako polystyren, ale není to polystyren. Rozdíl poznáte nejpozději ve chvíli, kdy jej vezmete do ruky. Řeč je o expandovaném polypropylenu, materiálu, který pod obchodním názvem Arpro vyrábí globálně působící japonská společnost JSP. Vnitřní struktura dílů z něj vyrobených na první pohled připomíná díly z pěnového polystyrenu, ale jejich vlastnosti jsou zcela rozdílné.

Související články
Nové vstřikovací jednotky pro vstřikovací stroje

Společnost Engel Austria od základu přepracovala své hydraulické vstřikovací jednotky a na veletrhu K 2016 od 19. do 26. října v Düsseldorfu představila novou generaci úspěšných řad vstřikovacích strojů Engel victory a Engel duo, které díky inovativním funkcím dosahují vyšší přesnosti, ergonomie a účinnosti.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Jak úspěšně zpracovávat pokrokové polymery

Průhledné součásti z plastů jsou zhotoveny většinou z PMMA. Existují však také speciální polyolefiny, které mají dobré optické vlastnosti, ale jejich bezproblémové zpracování je možné pouze za určitých předpokladů. Článek ukazuje, co je nutné brát v úvahu.

Nové možnosti průmyslového využití plastů

Supertechnopolymery představují nejnovější a nejvyspělejší článek ve vývoji polymerových materiálů. Od tradičních plastů se liší především vysokým obsahem vyztužujících skelných vláken, případně i přítomností syntetických vláken z aramidu, která dávají supertechnopolymerům výborné mechanické i tepelné vlastnosti. Díky své vysoké odolnosti se tyto moderní inženýrské plasty stále častěji stávají vhodnou alternativou za oceli, přičemž nabízejí i řadu výhod:

Trexel pro vyšší využití procesu MuCell

Americká společnost Trexel inc. po nabytí licencí od Massachusetts Institute of Technology rozvíjí proces MuCell a vyrábí techniku pro vstřikování lehčených materiálů. Koncem února oznámila, že uzavřela partnerství s tchajvanskou firmou CoreTech pro využití jejího simulačního software Moldex3D.

Žíhání termoplastů

Moderní nauka o plastech v mnoha směrech vychází z nauky o kovech. Příkladem je žíhání, jeden ze způsobů tepelného zpracování. Společným účelem žíhání kovů i plastů je pomocí řízených teplotních změn dosáhnout rovnovážných stavů struktury a tím i cíleně ovlivňovat vlastnosti.

Makroplasty versus mikroplasty

Plasty se staly nenahraditelným materiálem sloužícím téměř všem oblastem lidské činnosti. V poslední době se pozornost odborníků i veřejnosti soustřeďuje na zcela nový ekologický fenomén, zvaný mikroplasty. Ve smyslu ekologické terminologie je pak možné výrobky z plastů označovat jako makroplasty.

Reaktivní jednotka pro výrobu termoplastových kompozitů

Polymerizace in-situ přináší úžasné možnosti výroby plastových dílů s termoplastickou polyamidovou matricí vyztuženou textilními vlákny. Kombinace suché textilní výztuže s polymerizací a vstřikováním do formy je základem pro mimořádně efektivní a automatizované procesy v oblasti sériové výroby, například při produkci lehkých automobilových dílů. Rozhodujícím faktorem pro efektivitu zpracování a kvalitu produktu je reaktivní jednotka vyvinutá společností Engel speciálně pro přípravu a vstřikování ? kaprolaktamu. Společnost Engel své řešení systematicky optimalizovala a nyní přišla s novou, menší velikostí.

Plasty a kompozity v inovaci strojírenských výrobků

Plasty a kompozity s polymerní matricí přinesly revoluci v materiálových přístupech ke konstrukci strojírenských výrobků a zařízení. Nepřetržitě probíhající materiálové inovace v oblasti plastů a kompozitů spoluvytvářejí inovativní řešení ve strojírenství. Reagují na potřeby strojírenského průmyslu a stávají se kontinuálním procesem s jasnou perspektivou do budoucna.

Horké trysky jako nový standard

Studené plnicí kanály doprovázejí odvětví vstřikování plastů od prvopočátku. I dnes často vypadá tento způsob plnění dutiny jako ten nejjednodušší a nejelegantnější. Proč má tedy smysl zabývat se aplikací horkých trysek i do malých sérií a malých forem? Srovnejme oba způsoby plnění a porovnejme ekonomické přínosy.

Optimalizace plastových výlisků s obsahem přírodních vláken

V průmyslové výrobě, především v automobilovém průmyslu, se začíná prosazovat trend nasměrovaný k využívání obnovitelných materiálů, ke kterým mj. patří přírodní vlákna. Vývojáři nových výrobků se setkávají s požadavky na aplikační využití plastových materiálů vyztužených přírodními vlákny, jako jsou sisal, konopí, len atd.

Automatizační řešení pro kratší doby cyklů

Díky nové funkci active vibration control rozpoznají lineární roboty Engel viper nejen své vlastní vibrace, ale mohou také reagovat na vibrace, které jsou způsobeny vnějšími vlivy. Aktivní kompenzace kmitání během běžícího procesu zvyšuje rychlost nastavení polohy a zkracuje dobu cyklu.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit