Tworzywa termoplastyczne już ze swojej natury jako materiału o bardzo dobrej charakterystyce do zastosowań konstrukcyjnych, oferują dobre właściwości mechaniczne. Mogą one zapewnić formowanej części odpowiednią trwałość, wytrzymałość czy odporność na uderzenia w różnorodnych warunkach eksploatacji i użytkowania. Gdy wymagana jest zwiększona trwałość, do matrycy polimerowej można wprowadzić materiały wzmacniające (nośniki) lub środki wypełniające (napełniacze), które mogą w istotny sposób zmienić i jednocześnie poprawić określone właściwości.
Środki te mogą być stosowane praktycznie w tworzywach przeznaczonych do wszystkich technologii przetwórstwa: w formowaniu z rozdmuchem, rozdmuchiwaniu folii, wytłaczaniu, formowaniu wtryskowym i termoformowaniu jak również wytłaczaniu.
Nie ulega także wątpliwości, że materiały wzmocnione włóknem nadal zyskują na atrakcyjności, ponieważ redukcja masy pozostaje trendem dla wielu aplikacji i zastosowań, zwłaszcza w branży motoryzacyjnej i lotniczej, gdzie możliwość zastąpienia innych materiałów (w tym metali i ich stopów) przekłada się na ograniczenie spalania i emisji dwutlenku węgla.
***
Warto przy tej okazji odnotować, że struktura stosowanych i przetwarzanych w chwili obecnej tworzyw sztucznych znacznie odbiega od tej, którą przewidywano ponad 30 lat temu, a za główną przyczynę takiego stanu rzeczy należy uznać opracowanie doskonalszych metod polimeryzacji oraz nowych technologii mieszania i kompatybilizacji już istniejących polimerów.
Blendy, stopy oraz kompozyty polimerowe stanowią doskonałą alternatywę w zastosowaniach wielu zaawansowanych, ze względu na metody otrzymywania i właściwości, tworzyw technicznych otrzymywanych bezpośrednio w wyniku polimeryzacji.
Jednak przede wszystkim dają one możliwość stosowania ich jako tańszych surowców dla tych samych aplikacji, a często także są jedynym właściwym rozwiązaniem w doborze właściwego surowca.
Napełniacze stosowane w przetwórstwie tworzyw sztucznych są to stałe związki nieorganiczne lub organiczne, zazwyczaj trudno rozpuszczalne w wodzie, odpowiednio rozdrobnione, których wprowadzenie do mieszanki uzasadnione jest: obniżeniem kosztu, zmniejszeniem skurczu, często także poprawą pewnych właściwości (twardości, odporności cieplnej, zmniejszeniem palności, czy przewodnictwa cieplnego) a w odniesieniu do napełniaczy aktywnych także wyraźną poprawę wytrzymałości (wprowadzenie sadzy do kauczuku powoduje wzmocnienie mieszanki i przyrost jej wytrzymałości na rozciąganie o około 150%).
W przypadku napełniaczy niemających charakteru aktywnych utworzenie odpowiedniego rodzaju wiązań jest niemożliwe albo utrudnione ze względu na brak odpowiednich grup funkcyjnych, czy też znacznych różnic chemicznych w budowie składników. W efekcie uzyskanie wzmocnienia polimeru takim napełniaczem jest praktycznie niemożliwe. Napełniacze można jednak zaktywować przez modyfikację ich powierzchni za pomocą środków proadhezyjnych, które zawierają dwa rodzaje ugrupowań: 1) zdolne do utworzenia wiązań chemicznych lub silnych oddziaływań fizycznych z ziarnami napełniacza, 2) zdolne do podobnych oddziaływań z łańcuchami polimeru.
Najogólniej napełniacze to nieorganiczne ciała stałe (najczęściej) umożliwiające selektywną modyfikację (poprawę) właściwości tworzyw sztucznych (ang. fillers/reinforcing fillers), wpływające szczególnie na:
- Wzrost gęstości
- Wzrost modułu elastyczności (sztywności)
- Obniżenie skurczu
- Wzrost twardości
- Zmiana jakości powierzchni
- Wzrost HDT
- Obniżenie wpływu temperatury na właściwości fiz.-mech.
- Zmianę kosztu
- Możliwość anizotropii (napełniacze włókniste)
Z kolei nośniki to dodatki o charakterze wzmacniającym, zwane także zbrojeniem lub wzmocnieniem, są to najczęściej włókna lub monokryształy tzw whiskersy, których zadaniem jest utworzenie kompozytu, w którym polimer spełnia rolę spoiwa, a nośnik przejmuje praktycznie całe obciążenie powodując, iż taki układ uzyskuje kilku- lub kilkunastokrotnie większą wytrzymałość niż wyjściowy związek wielkocząsteczkowy.
Włókna wprowadzane są do polimeru w różnej postaci jako:
- roving,
- cięty roving
- mata
- tkanina
Jacek SZCZERBA
Prezes Zarządu
GENPLAST Sp. z o.o.
35-328 Rzeszów
ul. Miodowa 24
M. +48 600 301572
T. +48 17 8611890
E. jacek.szczerba@genplast.pl
