Zpracování kapalných systémů
Máčení
obsah • Definice máčení • Používané materiály • Postup máčení pro latexy • Postup máčení pro PVC plastisol • Aplikace • Výhody • Omezení
Definice máčení • Máčení je cyklický výrobní postup, při kterém se forma namáčí do roztoku nebo disperze. Vysušením, želatinací nebo vulkanizací se získá souvislá vrstva, která se z formy sejme. Obr. č. 1: princip máčení
Používané materiály • pasty PVC
• latexy – přírodní kaučuk (NR – možnost vzniku alergických reakcí, zbytky proteinů), nitril kaučuk (NBR – žádné proteiny, žádné alergie) • roztoky PVA
Schéma zařízení pro máčení
1- forma 2 - rám 3 - máčecí vana 4 - hydraulický válec 5 - přívod hydraulické kapaliny
Formy v máčecí lázni
Máčení do latexových směsí • výrobky odolnější proti stárnutí, lepší mechanické vlastnosti • méně transparentní - bílkoviny přítomné v latexu způsobují větší hygroskopičnost výrobků • bezpečná, zdravotně nezávadná a ekonomičtější výroba • Máčení přímé, koagulační, do termosenzibilního latexu
Přímé máčení • • • • • •
ponoření forem do latexové směsi vytvoření souvislého filmu - tloušťka závisí na sušině a viskozitě latexu, povrchu formy a rychlosti máčení vhodná pro výrobu tenkostěnných výrobků, např. pro operační rukavice a ochranné prostředky Jedním ponořením film o tloušťce 0,05 až 0,1 mm. Tlustší film - opakovaným máčením - po každém máčení se film suší při 50 až 60 C vlhkým vzduchem Okraje výrobku se zpevňují krčkováním, pak vulkanizace starší, zdlouhavý, a proto ekonomicky méně výhodný postup
Koagulační máčení • • • • • • •
nejpoužívanější postup, založený na vysrážení latexové vrstvy na formě účinkem koagulačních činidel koagulanty - organické kyseliny (mravenčí, octová, mléčná aj.) nebo kysele reagující soli (chloridy nebo dusičnany) Ba2+, Ca2+, Mg2+, Zn2+ aj. rozpuštěné ve vodě, alkoholu nebo acetonu koagulant-latex: předehřáté formy se krátce ponoří do roztoku srážedla koagulantpo zaschnutí se forma ponořuje do latexu rychlostí asi 2 cm za 1 s, při nejhlubším ponoru se ponechá 5 až 15 s a potom zvolna vyjíždí (rychlostí asi 0,3 cm za I s) tloušťka - na době ponoření, koncentraci latexové směsi a na koncentraci koagulační lázně; jedním namočením lze získat film o tloušťce až 1,5 mm film se zpevňuje vysušením
•
latex-koagulant: latexkoagulant: forma do latexu, ještě mokrý film se fixuje ponořením do roztoku koagulantu, a tím získá zvrásněný povrch
•
latex-koagulantlatexkoagulant-latex: forma do latexu, vzniklý film se vysuší při 70° 70°C, a tím se zpevní. Ještě zatepla do koagulantu a po jeho zaschnutí opět do latexu, který se účinkem koagulantu vysráží
•
U koagulačních metod je bezpodmínečně nutné vypírání koagulačního činidla z filmu, a to buď ihned po vysrážení, nebo až po vysušení, popř. při vulkanizaci nebo po ní Nevyprané koagulanty způsobují hygroskopičnost výrobků a urychlují jejich stárnutí. rychlé, používá se v automatických linkách při výrobě technických rukavic, různých druhů balónů a dalšího průmyslového zboží
• •
Máčení do termosenzibilního latexu • přídavkem vhodných činidel do latexu se latex stává citlivým na teplo (termosenzibilním), tj. při zahřátí na určitou teplotu zgelovatí • ponořením předehřáté formy vznik vrstvičky gelu, tloušťka závisí na době ponoření • film se suší, vypírá a vulkanizuje • termosenzibilační činidla - např. amonné soli (způsobují gelovatění při teplotách nad 60° 60°C), polyvinylmetylether (46 až 50° 50°C), trypsin (85° (85°C) aj. • termosenzibilační přísady nutno z výrobků vypírat
Máčení do roztoků kaučukových směsí • roztok - kaučuková směs velkou kaučukovitostí — kolem 90 % • nejjakostnější druhy bílé krepy nebo uzeného kaučuku, zplastikované • Směs obsahuje jen nejnutnější množství přísad — vulkanizační činidlo, urychlovače, aktivátory, prostředky proti únavě a stárnutí, někdy též plniva a barviva • všechny přísady suché, velmi jemně rozemleté a prosáté • míchání za předepsaných podmínek na dvouválci • rozpouštěním v benzínu - 12 až 14%ní roztoky • Filtrace, stání, kontrola a máčení
Postup pro latex • namočení do srážedla (kyselý roztok v H2O, ethanolu nebo acetonu) • namočení do latexu • sušení/vulkanizace (horký vzduch) • stahování z formy (pneumaticky)
Obr. č. 3: schéma výrobního postupu pro latex
Úpravy polotovarů před vulkanizací • zpevňování okraje krčkováním • zdrsňování povrchupovrchu- např. ponoření výrobku do suspenze dřevěných pilin v benzínu, film mírně zbotná, stane se lepivým a piliny se na něj přilepí • zvrásněný povrch také výrobním postupem latexlatexkoagulant nebo použitím desénované formy • sametování (semišování) - u rukavic pro domácnost - po vysušení vytvořeného filmu naneseme vrstvu lepidla a potom elektrostatickým vločkováním uchycení vláken
Aplikace a) Latex – kondomy, chirurgické rukavice, balónky…
Obr. č. 4, 5, 6: aplikace máčení v latexu
Vulkanizace máčeného zboží • vulkanizace v horké vodě (90 až 95° 95°C) - pro výrobky získané koagulační metodou nebo máčením do termosenzibilního latexu - vypírání činidel z výrobků proběhne současně s vulkanizací • vulkanizace horkým vzduchem při 80 až 140° 140°C - v rotačních pecích • rámy s formami jsou nasazeny na rotoru a při vulkanizaci se otáčejí • pro výrobky s kratší vulkanizační dobou (15 až 35 minut) • v komorách - pro tlustostěnnější výrobky s delší vulkanizační dobou • v tunelových vulkanizačních pecích - při automatických způsobech máčení - posun rámů zajišťují kladkové nebo řetězové dopravníky
Výrobní postup pro PVC pasty • • • • •
předehřev modelu (pro dosažení tlustší vrstvy, 110 110°°C) máčení (rychlost 1010-20 cm/min. – limitující faktor) želatinace (vzduch, 110110-150 150°°C) chlazení (lázeň nebo sprcha) stahování výrobku (tlakový vzduch, mechanicky)
Obr. č. 2: schéma výrobního postupu pro PVC pasty
Máčení do PVC past • máčení horkých forem – formy vyhřáté na 100 až 120 C do vany s pastou na 10 až 30 sekund • na horké formě naželatinuje vrstvička gelu • tloušťka úměrná době ponoření a teplotě formy • po okapání tekuté pasty je nutno formy umístit do želatinační sušárny nebo tunelu – při 140 až 170° 170°C želatinace po dobu 10 až 60 minut • Ochlazení na asi 30 30°°C a výrobky se stahují • Máčecí vany opatřeny chladicími hady a cirkulací, aby při opakovaném máčení horkých forem nevzrůstala teplota pasty ( • Máčení většinou jedenkrát – pro větší tloušťku vrstvy – předželatinace a další vrstva • Totéž pro více barev • Při opakovaném máčení většinou pasty rozdílné kvality • máčení studených forem - pro získání tenkostěnných výrobků • tixotropní pasty nebo rychlá předželatinace vzniklého filmu ponořením na 1 až 3 s do transfortmiátorového oleje vyhřátého na 150 až 160° 160°C (to však komplikuje výrobní postup) • Želatinace a stáhnutí • rukavice pro domácnost, s pryžovými rukavicemi - odolnější proti benzínu, olejům a kyselinám; mají i lepší dielektrické vlastnosti • nevýhoda - malá tepelná odolnost (jen do 50 až 60° 60°C) • koupací čepice, koupací obuv, hračky, těsnicí manžety, ochranné povrchy
Aplikace b) PVC – ochranné rukavice, povlakování pletiv, rukojeti nářadí
Obr. č. 7, 8, 9: aplikace máčení v PVC
Výhody máčení • snadná automatizace • nižší nároky na strojní vybavení (oproti např. vstřikování) • snadná tvorba prototypů (nízké náklady na modely) • žádné vnitřní napětí ve výrobku • dosažení velmi složitých tvarů výrobků (duté výrobky) • žádné studené spoje na výrobku • snadné barvení výrobků, široká škála barev • možnost produkce vícevrstvých výrobků
Omezení máčení • nízká rychlost máčení (kvůli stejnoměrné tloušťce nanesené vrstvy) • nižší dosažená přesnost rozměrů výrobků (tloušťky povlaků) • vyšší nároky na pasty, disperze, roztoky (řízená viskozita, tixotropie, teplotní stálost, skladovatelnost) • obtížnější dosahování tlustších nánosů (nutnost vícenásobného máčení)
Odlévání
Charakteristika • výrobní postup, při kterém se kapalná látka odlévá do dutiny formy, kde ztuhne a změní se ve výrobek požadovaného tvaru • plné nebo duté předměty přetržitým způsobem • technologie vhodná pro malosériovou nebo kusovou výrobu • při atmosférickém tlaku • vzniká odlitek • Malé síly - málo pevné materiály, jednoduché tvary, levné • při pokojové teplotě - z plastů, např. z polyethylénu • Vyšší teploty - ze silikonové pryže • Nevýhoda - malá rozměrová přesnost • Pro výrobu ve větších sériích - formy ze skla nebo z lehkých kovů či z olova • Formy složitých tvarů –výroba galvanoplasticky
Materiály pro odlévání • hmoty s nízkou viskozitou - působením gravitační síly je schopna do nejmenších detailů zaplnit dutinu formy a v následující fázi je schopná v přijatelně krátké době přejít do tuhého stavu • splněna obecná kritéria kladená na výrobek: mechanické a fyzikální vlastnosti výrobku dostatečná rozměrová a tvarová přesnost nepřítomnost vtaženin a vnitřních bublin kvalitní povrch • některé vytvrditelné pryskyřice, např. fenolformaldehydové, epoxidové a polyesterové. • polyurethany - do tuhého stavu vytvrzením • termoplasty omezeně – monomerní systémy • pasty PVC.
Způsoby odlévání • statické neboli přímé - forma v klidu (PMMA a aPA) • rotační - forma rotuje kolem jedné, ale častěji podle dvou os, a to takovou rychlostí, že odstředivá síla je menší než gravitační • rychlost otáčení formy ne větší než asi 50 ot/min • pro výrobu dutých těles • odstředivé - forma se otáčí kolem jedné osy rychlostí několik set otáček minutu • odstředivá síla je vyšší než síla gravitační
Schéma způsobů odlévání
a - gravitační odlévání, b - odstředivé odlévání, c - rotační odlévání
Schéma rotačního odlévání 1 - motor, 2 - dutá hřídel, 3 - hřídel, 4 - upínací talíř, 5 - fortna, 6 - stěna sušárny
Odlévání PMMA • Organické sklo • PPMA s cca 15% konverzí mezi dvě desky ze skla • Desky olepeny papírovou lepenkou a mezera vytvořena pružnými zarážkami • Po nalití se zalepí otvor, desky se položí a dle tloušťky dochází při pokojové teplotě k polymeraci – hodiny až týdny • Dokončení polymerace zvýšením teploty • Málo ekonomické, pomalé, složité, špatné zpracování odpadu – přechod na výrobu vytlačováním • Dentakryl – práškový suspenzní PMMA + monomerní MMA, iniciátor a katalyzátor • Smíchání, zahřátí na 6060-70 70°°C a dopolymerace
Alkalický PA • Roztavený monomer do vytápěných Al forem • Ozubená kola, řemenice, ložisková pouzdra
PVC pasty • Forma vyhřátá na 9090-110 °C • Nalije se PVC pasta, na stěně naželatinuje, tloušťka závisí na době • Přebytek pasty se vylije, doželatinace • Modernější rotační – přesně odměřené množství • Hračky, míče, dopravní kužely
Linka na odlévanou obuv z PVC
1- vylévání forem silikonovou emulzí, 2 - přodhřívání na 90 °C, 3 - první naléváni pasty, 4 - vylévání, okapávání, 5 – předželatinace při 150 °C, 6- rozvod tepla, 7- předehříváni na 130 až 180°C, 8 - druhé nalévání pasty, 9 - nárůst želatinátu, 10 - infrazářiče, 11 - vylévání, odkapávání, 12 - předželatinace při 190 °C, 13 - třetí nalévání, 14- vylévání pasty, 15 - předželatinace při 140 °C, 16 - želatinace při 200°C, 17 - chlazení vzduchem, 18 - chlazení vodou, 19- vyjímání odlitků, 20 - dopravník
Technologie rotomoulding • Rotační tváření plastů - moderní technologie, základní materiál plastový prášek (PP) • přetvářený pomocí gravitace, tepla, tvaru formy a pomalého otáčení do výrobku, který je dutý, nemá vnitřní pnutí a švy, má pravidelnou vnitřní strukturu a tvarovou paměť • výrobky mají přirozeně zesílené rohy a hrany a tenčí, pružnější stěny • do výrobku se dají přímo ve výrobním procesu zalít matice, šrouby a nátrubky, které pak slouží k upevnění výrobku ke konstrukci, nebo k montáži komponentů a dalších zařízení • výrobky jsou plně recyklovatelné, použitý materiál je naprosto čistý a proto nezatěžuje životní prostředí
Lití
• lití - jedna z technologií na výrobu fólií • princip - filmotvorný polymer v podobě roztoku, taveniny nebo pasty se nepřetržitě lije na velkou plochu licího stroje • z roztoků fólie buď odpařením rozpouštědla nebo vysrážením (celofán), z tavenin ochlazením (PES), z past želatinací • licí stroje pásové nebo bubnové
Lití folií
1- temperované zásobníky, 2 - vanička, 3 - nekonečný ocelový pás, 4 - uzavřený prostor, 5 - vodní uzávěr, 6 - sušárna, 7 - navíjení fólie, 8 - detail vodního uzávěru, 9 - přívod dusíku, 10 - odtah par
Lití folií – celofán transparitový a tryskový způsob
1- zásobníky, 2 - vanička, 3 – licí buben ‚ 4- srážecí lázeň, 5 – zušlechťovací lázně, 6 - sušárna, 7 – navíjení celofánu
Lehčený PUR
Schéma výroby Molitanu A, B, C — reakční složky, 1 — zubová čerpadlo, 2 — dávkovací zařízení, 3 — směšovací hlava. 4 — dopravní pás, 5 — lehčený polyurethan, 6 — řezací drát
Lití podlah Použití: • Potravinářský průmysl • automobilový průmysl • farmaceutický průmysl • strojírenství • sklady • interiéry administrativních budov • dílny, garáže, rampy, terasy , schodiště atd.
Výhody aplikovaných systémů: • rychlost aplikace • chemická odolnost • dlouholetá životnost • rychlá zatížitelnost • vysoká pružnost • ekologická nezávadnost • otěruvzdornost
Natírání
• Princip natírání - rovnoměrné rozprostření kapalné hmoty po povrchu plochého podložního materiálu (např. textilu nebo papíru) • klasický způsob natírání - pod nehybným natíracím nožem tažen podložní materiál tak, že se před nožem vytvoří zásoba roztoku nebo disperze nanášeného polymeru • Pohybem podložního materiálu (nosiče) nanášená tekutá hmota strhávána pod natírací nůž a vytváří na nosiči vrstvu o tloušťce dané mezerou mezi nožem a nosičem • Podle požadované tloušťky povlaku je podložní materiál veden pod natíracím nožem přes různé podpěry (kovový či opryžovaný válec nebo pryžový pás), popř. je nosič veden pod natíracím nožem bez podpěry - tzv. natírání pod volným nožem
Způsoby natírání
Natírání na kovovém nebo opryžovaném válci (a), pod volným nožem (b), na pryžovém pásu (c)
Natírání technikou obráceného válce
1- natírací válec 2 - oddělovací válec 3 - opryžovaný válec, textilní pás
Sítotiskové natírání 1 - sítotiskový buben, 2 - pružná stěrka, 3 - natíraný podklad, 4 - podložný válec, 5 -dopravník
Pro nesouvislou plochu či vzor
Válcové natírací ústrojí
a, b - se stíracími válci, d, e - s brodicími válci, c - s natavovacími válci 1- stírací válec, 2 - natavovací válec, 3 -stírací lišta, 4 -natíraný podklad, 5 - brodicí válec
Natírací linka
1 - odvíjení, 2 - spojování pásu, 3,17- tažné válce, 4,16 - zásobníky, 5,9 - natírací ústrojí, 6 - předželatinační válec, 7,14 - chladička, 8,11 - měření tloušťky, 10 - sběrač statické elektřiny, 12 - sušárna, 13 - desénovací ústrojí, 15 - ořezávání okrajů, 18 - délkoměr, 19 navíjení
Nepřímé natírání
1 - odvíjení podložky, 2,3- natírání, 4 - odvíjení textilu, 5 - sušicí tunel, 6- chlazení, 7 - separace podložky, 8- navíjení koženky, 9 tažné válce, 10 - navíjení podložky
Natírání taveniny - kašírování a - stavicími válci, b - s natíracími noži
1 - odvíjení, 2 - tavné válce, 3 dávkování, 4 - desénovací zařízení, 5 chladicí válce, 6 - ořezávání okrajů, 7 tažné válce, 8 - navíjení, 9 - kotlík, 10 natírací nože, 11 - příčné dělení
Natírání na nekonečný ocelový pás
termofixace
Výroba laminátů • Prosycení vláknitého výztužného materiálu kapalným polymerním pojivem (reaktivní pryskyřicí) • po převedení pojiva do tuhého stavu - pevný a pružný tenkostěnný produkt – laminát • Výztužná vlákna - aplikace ve formě pramenců (tzv. rovingu, vzniklého sdružením základních elementárních vláken), stříže, rohože nebo tkanin • Pro snazší textilní zpracování - křehké skleněné vlákno bývá lubrikováno různými prostředky (ty ale zhoršují adhezi skla k polymernímu pojivu - proto se zejména textilie před dalším zpracováváním těchto látek zbavují (např. vypálením), popř. se ještě opatřují impregnací ke zvětšení adheze (např. vhodnými silany) • pro speciální účely (vysoce tepelně nebo mechanicky namáhané díly v letectví a kosmonautice, sportovní nářadí apod.) - skleněná vlákna možno z části nebo úplně nahradit jinými vlákny (např. aramidovými či uhlíkovými) • polymerní pojivo - kapalné reaktivní pryskyřice tvrditelné za studena, popř. za tepla • obvykle nenasycené polyesterové pryskyřice rozpuštěné ve styrenu, v omezeném množství též epoxidové pryskyřice • pro zmenšení objemového smrštění laminátu při vytvrzení možno přidávat termoplastickou složku (např. polyakryláty) nebo práškové plnivo, jež současně snižuje cenu výrobku, popř. ovlivňuje reologické vlastnosti hmoty při lisování
Diskontinuální postupy Ruční laminování • • • •
• • • • •
Nejstarší a nejjednodušší metoda výroby laminátů - založena na ručním nanášení po vrstvách vláknité výztuže (rohož, tkanina) a pryskyřice, která se nanáší štětcem nebo válečkem Štětcem, resp. válečkem - vrstva se laminátu zároveň zhutňuje a ze struktury se vytlačuje vzduch po dosažení požadovaného počtu vrstev nebo tloušťky se laminát vytvrzuje na formě, na které je vytvořen - proto se laminovací forma opatřuje separačním nátěrem (např. PVAL) vyžaduje--li se u výrobku hladký, popř. barevný povrch, nanáší se jako první vrstva pryskyřice vyžaduje (může být obarvená), která se zpravidla nevyztužuje vůbec nebo jen minimálně (např. pavučinou z polyesterových vláken), a vlastní laminování se provádí až do zgelovatělé vrstvy (odtud název gelcoat) Nejčastěji se vytvrzuje volně tzv. kontaktním lisováním, kdy během vytvrzováni zůstává v kontaktu s formou bez přídavného tlaku Vytvrzování lze urychlit zvýšením teploty Formy jsou levné, neboť mohou mít lehkou konstrukci z nejrůznějších materiálů (dřeva, laminátu, sádry, betonu apod) může být doplněno nízkotlakým lisováním pomocí pružného vaku a to vakuovou nebo přetlakovou metodou nebo v autoklávu vlivem tlaku je materiál proti kontaktnímu lisování bez tlaku více zhutněn, má kvalitnější povrch a u sendvičových konstrukcí dochází k lepšímu spojení vrstev
Stříkání laminátů • značně zmechanizováno • speciální zařízení (stříkací pistole) - současné nanášení přesně dávkovaných podílů skleněné stříže a kapalné polyesterové pryskyřice na povrch formy • nejprve sekání skleněného vlákna na žádanou délku (roving) • vzniklá stříž unášena proudem vzduchu a po opuštění ústí pistole vrhána do proudu pryskyřice - skleněná vlákna se tak za letu obalí pryskyřicí a dopadají na laminovaný povrch již dokonale impregnována • pryskyřice - obvykle dávkována jako dvousložková ze dvou trysek (jedna složka s peroxidem a druhá s urychlovačem) a ke smíšení složek dochází až na vláknech (tzv. nízkotlaké stříkání) • vysokotlaké stříkání - urychlovač dávkován v kapalné formě přímo do stříkací pistole k pryskyřici s katalyzátorem, po nanesení požadovaného množství se vrstva vláknovláknopryskyřice zhutní ručně válečkem a lisuje se obdobným způsobem u ručního laminování • Postup vhodný pro malosériovou výrobu, k dodatečnému vyztužování dílů z iiných polymerů apod. • Se stříkací pistolí se manipuluje ručně nebo mechanizovaně s programovým ovládáním • Otáčí Otáčí--li se forma, lze stříkáním vytvářet rotační předměty (např. nádrže) • programové řízení se využívá např. při stavbě lodí • řada larninačních zařízení konstruována jako přenosná - může se laminovat přímo na daném místě
zařízení pro stříkání laminátů
a - stříkací tryska, b - stříhání skleněných vláken, c - tlakový vzduch, d - roving, e - pryskyřice + peroxid, ff- pryskyřice + urychlovač
• Určitá modifikace stříkacích postupů - výroba předlisků ze skleněných vláken v předformovacírn zařízení • skleněná stříž připravená sekáním rovingu nanesena proudem vzduchu do předformovací komory, kde je vytvořen podtlak • proudění vzduchu v komoře upraveno otvory po obvodu komory tak, že stříž se v komoře rovnoměrně rozptýlí a klesá dolů na děrované formy, kterými je odsáván vzduch • na povrchu formy vytvořena rovnoměrná vrstva vláken, neboť v místě, kde je vrstva tenčí, proudí vzduch rychleji, dochází zde k rychlejšímu ukládání vláken a rozdíl se rychle vyrovnává • Obdobný - mokrý způsob předformování, analogický s předchozím s tím rozdílem, že vlákna tvoří suspenzi ve vodě a předlisek vzniká odsáváním vody přes děrovanou formu • předlisky dále zpracovávány na lamináty lisovacími postupy
výroba předlisků předformovacím způsobem
1 - roving 2 - střihání skleněných vláken 3 pneupneumatická doprava stříže 4 - formovací pojivo 5 - děrovaná forma 6 - odsávání vzduchu 7 - připouštění vzduchu k regulaci prouděni v předformovací komoře
Navíjení laminátů • • • • • • • • •
• • •
rotačně symetrická tělesa (roury, nádrže apod.) ze skelných laminátů navíjení impregnovaných vláken na vhodné jádro (formu) skleněná vlákna ve formě rovingu, ale i jako tkanina nebo rohož předpokládanému rozložení napětí musí odpovídat í výsledné rozdělení orientace vláken v laminátu nejjednodušší způsob výroby - značně podobný práci soustruhu - forma se otáčí kolem své osy a podélně pojíždí kolem suport s impregnační lázní a kladecím mechanismem výztužná vlákna sycena pryskyřicí v impregnační lázni a vedena a kladena na otáčející se formu nutné zajištění konstantního napnutí vláken během celého navíjecího procesu po dosažení patřičného množství vrstev laminát vytvrzen beztlakově při normální nebo zvýšené teplotě v sušárně pro snazší snímání výrobku - forma rozebíratelná nebo sklopná do menšího průměru, dna nádrží a připojovací prvky se vyrábějí zvlášť a přilepují se na patřičná místa
pro výrobu vysokotlakých nádrží (např. palivových nádrží raket) výhodné tzv. polární navíjení - kladecí zařízení je pohyblivé v takovém rozsahu, že umožňuje dosáhnout libovolný úhel navíjení celé zařízení programově řízené a výsledkem je uzavřená nádrž s otvory jen v místech pólů k laminování se používají předimpregnovaná vlákna, neboř vzhledem k velké pohyblivosti kladecího zařízení impregnace současně s laminováním problematická
Lisovací postupy • výroba ve velkých sériích - lisovací postupy užívající hydraulické lisy a většinou kovové formy • při lisování za studena - formy z jiných materiálů, např. ze skelných laminátů zpevněných ocelovým rámem nebo dřevem • lisováním se zpracovávají předlisky, rohože a tkaniny ze skleněných vláken a předimpregnované skelné materiály (prepregy a premixy) • mělké výlisky - přímo ze skelné rohože • skleněné tkaniny se pro svou malou tvarovou přizpůsobivost využívají k přímému lisování omezeně, používají se např. při lisování desek tištěných spojů • hluboké menší díly (např. ochranné přilby) - z předlisků připravených předformovacím způsobem a kapalné pryskyřice - přidávána buď do otevřené formy na skleněnou výztuž (lisování) nebo do uzavřené formy obsahující výztuž (přetlačování, nebo analogie reakčního vstřikování, proces je někdy označován jako SRIM (Structual Reaction Injection Molding či RRIM (Reinforced RIM) • díly větších rozměrů výhodnější lisovat z impregnovaných skleněných vláken nastříkaných přímo na formu - už se při lisování pryskyřice nepřidává
• Nyní - lisování impregnovaných skelných rohoží tzv. prepregů (označovaných též jako SMC - Sheet Moulding Compound či modifikace lišící se poněkud složením a postupem přípravy označované jako TMC - Thick Moulding Compound) - proti předliskům některé výhody, zejména je s nimi snazší manipulace před a při lisování • prepregy - kontinuálními postupy buď z rohoží, nebo z rovingu • dodávají se formě pásů opatřených separační polyethylenovou folií, nutno před lisováním musí odstranit • Skladování - navinuté do rolí v dobře utěsněných obalech, aby se zabránilo unikání styrenu • lisování předchůdců prepregů, tzv. premixů (BMC - Bulk Moulding Compound - smíšením kapalné reaktivní pryskyřice a skleněných vláken do těstovité hmoty • výztužná vlákna kratší a jejich celkový obsah obvykle menší (10 až 25 hmotn. % skleněných vláken proti 20 až 40 hmotn. % , v některých případech až 70 hmotn. % u prepregů) - tak dobrá tekutost, že je lze zpracovávat kromě lisování i přetlačováním a vstřikováním na tvarově složité výrobky s rozdílnou tloušťkou stěn • materiály typu TMC rovněž zpracovatelné vstřikováním • technické vlastnosti laminátů z premixů -poněkud horší ve srovnání s lamináty připravenými jinými způsoby
Výroba impregnovaných rohoží z rouna a - roving b - vedení rovingu c – stříhání vláken d - reaktivní pryskyřice e- polyethylenová fólie f- přítlačné válce g - hnětací válce h - vyrovnávací válce k - impregnovaná rohož (prepreg) 1 - navíjení
Kontinuální postupy • nejsložitější mechanické výrobní procesy - konkurují jim diskontinuální výrobní postupy - rozsah jejich aplikací omezen Výroba profilovaných desek • forma pro vznikající laminát (desku) - dvě krycí fólie • nesou laminát celým procesem a zabraňují uzavírání vzduchu v laminátu a znečišťování tvarovacího ústrojí • Výrobní postup začíná rozestřením pryskyřice na spodní fólii (natíracím nožem, litím štěrbinou apod.) a přidružením skelné rohože, jež je vhodným způsobem vtlačena do vrstvy pryskyřice (někdy vrstvena na fólii impregnovaná skleněná vlákna stříkáním) • po zakrytí vrchní fólií a průchodu přes kalibrační válečky (vymezení tloušťky) přechází laminát do tvarovací a vytvrzovací zóny • při výrobě desek profilovaných podélně prochází laminát pod stálým napětím vyhřívaným tunelem, kde za pomoci tvarovacích elementů získává požadovaný profil a současně se vytvrzuje. • dopravní zařízení musí umožnit zmenšení šířky pásu dané jeho profilováním, které může dosáhnout až 25 % • po ochlazení a ořezání okrajů pás laminátu řezán na požadovanou délku a vzniklé desky se stohují
• při příčném tvarování pásu vznikajícího laminátu se tvarovací elementy musí zákonitě pohybovat zároveň s laminátem, a tak tvoři též nosné (tažné) zařízení • tvarování analogickým postupem jako při výrobě vlnitých desek z termoplastů vytlačováním - tvarovací ústrojí nákladné, používá se obvykle jen pro jeden typ profilu, obvykle ve tvaru sinusoidy • ploché desky - vyřazeno tvarovací ústrojí a při vytvrzování je zajištěn mírný tlak vedením laminátu mezi dopravním pásem a opěrnou deskou nebo mezi dvěma dopravními pásy • rychlostí 10 m/min i více - všechny časově závislé operace (impregnace vláken, tvarování a vytvrzování laminátu) vyžadují odpovídající délku jednotlivých zařízení - celková délka linky může dosáhnout až 100 m (více než třetinu tvarovací a vytvrzovací část) • nové vývojové směry vedoucí ke snížení energetických nákladů na výrobu a ke zkrácení vytvrzovací zóny -možnosti aplikace světlocitlivých pryskyřic - vytvrzování při normální teplotě běžnými zářivkami
Výroba profilů • • • •
Kontinuální laminační postup - analogický výrobě profilovaných desek lze vyrábět jednoduché profily, jako úhelníky, profily ve tvaru U apod. obsah skleněných vláken ve hmotě zřídka přesahuje 40 hm. % tažení profilů (i dutých) – další postup, obsah skleněných vláken může dosáhnout až 80 hm. % • výztužný materiál - původně pouze roving, dnes s výhodou skleněné nitě, textilní pásky, pletené útvary nebo netkané textilie v závislosti na typu profilu a požadavcích na něj • - pultrúze (angl. pulltrusion) : odvíjení a skládání výztuže, impregnace reaktivní pryskyřicí, tvarování ve vyhřívaných protahovacích tryskách, vytvrzení teplem, chlazení, řezání na délku • spolu s navíjecími postupy neumožňuje žádný jiný způsob výroby skelných laminátů tak přesné ukládání vláken v napnutém, z hlediska rozložení napětí optimálním stavu • protahovací tvarovací trysky ocelové, jejich délka obvykle od 40 do 150 cm • délka trysky – tak, aby profil získal průchodem tryskou dostatečnou tvarovou stabilitu a během následujícího dotvrzení, které již probíhá volně mimo tvarovací oblast, se nedeformoval
Navíjecí postupy • Kontinuálními - dva základní způsoby: navíjení na integrované formy a navíjení na pohyblivé formy • první způsob - nejprve šnekovým vytlačovacím strojem kontinuálně vytlačována trubka z PVC a na ni je navíjena pryskyřicí impregnovaná skelná výztuž • použití vysoce citlivého světelného iniciátoru k vytvrzování pryskyřice, který umožňuje osvětlením zářivkami výrobní rychlost až 120 m/h při tloušťce stěny laminátu do 2,5 mm • trubka z PVC zůstává součástí hotové trubky a tvoří její vnitřní část • druhý způsob - trubky navíjením skelných výztužných materiálů na „nekonečnou“ válcovou formu, která se otáčí a současně posouvá axiálně vpřed • známo několik řešení, jak takovouto formu vytvořit • forma současně stáčí a posouvá axiálně vpřed - impregnační, odvíjecí a kladecí zařízení nepojíždí • používané skelné výztuže - stejné jako pří diskontinuálním postupu • vytvrzení při teplotě 80 až 120 °C ohřevem infrazářiči na formě bez tlaku • trubky o průměru 300 až 8 500 mm rychlostí až 4 m/h v závislosti na tloušťce stěny a délce vytvrzovací zóny • obsah skleněných vláken obvykle 45 až 55 hm. %
Tzv. polaminování - povrchová úprava základních materiálů (především beton, železo, dřevo a některé jiné materiály) nejpopulárnější - bazény a palivové nádrže pro kamiony povrchová úprava, která nám zajistí požadované vlastnosti jako jsou: chemická odolnost, pevnost, dokonalé spojení s podkladním materiálem, minimální údržba, stálobarevnost, atd.
