Ceratizit AMPER 2019

Nový polyether TPU vyztužený skelnými vlákny

Vysoká tuhost, velmi dobrá odolnost proti nárazu a pružnost i při nízkých teplotách - to jsou silné stránky nového plastu vyztuženého skelnými vlákny, polyetherdiolu na bázi termoplastického polyuretanu (TPU), který vyvinuly společnosti Bayer Material Science a Geba Kunststoffcompounds.

 

Poptávka po skelnými vlákny vyztužených TPU v posledních letech výrazně vzrostla. Jsou stále více žádány např. ve strojírenství, automobilovém průmyslu, sportovních odvětvích, zabezpečovací technice, nářadí, u výrobců domácích spotřebičů nebo námořního technického vybavení. Spektrum použití TPU se proto stalo velmi diferencovaným, odrážející do značné míry velmi odlišné a specifické technické požadavky, které nemůže pokrýt několika univerzálních typů materiálu.
Bayer Material Science a Geba Kunststoffcompounds pojaly tento trend jako příležitost, aby společně vypracovaly novou řadu zesílených odolných plastových materiálů pro nové aplikace. Obchodní název těchto plastů je Desmovit R (R = odolný, zesílený). Jsou založeny na materiálu Desmopan, TPU firmy Bayer. Dvě čísla na konci kódu produktu neidentifikují tvrdost, ale flexibilní modul při pokojové teplotě, což je pro zesílené produkty mnohem důležitější vlastnost.

Houževnatost vyšší při -30 °C, než při pokojové teplotě
Nejnovějšími zástupci produktové řady jsou Desmovit DP R 9918, 9920, 9924, 9929 a 9930. Tyto polyetherové TPU mají obsah skelného vlákna až 20 % hm. a pokrývají širokou škálu od modulů pružnosti v ohybu 1800 MPa do 3000 MPa (při pokojové teplotě). Doplňují skelným vláknem vyztužené polyestery, které jsou již v prodeji, s modulem pružnosti v ohybu 1400 MPa až 3200 MPa.
Nové ethery TPU jsou odolné proti opotřebení, ale také velmi pružné. Obzvláště silnou stránkou je velmi dobrá rázová houževnatost při nízkých teplotách. Rázová odolnost při -30 °C je srovnatelná s tou při pokojové teplotě a v některých případech dokonce i lepší. Například Desmovit DP R 9929 má rázovou houževnatost (ISO 179/1eU) 75 kJ/m2 při pokojové teplotě a 82 kJ/m2 při teplotě -30 °C. Zkušební tyče z plastu Desmovit RP R 9918, 9920 a 9924 tento test při dané teplotě vydržely, aniž by se zlomily.
Zvýšení tuhosti (která materiály, pokud jsou vystaveny nízkým teplotám obvykle činí křehčími) je u nových plastů poměrně malé. Jednotlivé výztužné faktory, uváděny jako poměr hodnot modulů pružnosti v ohybu při -30 a +23 °C, leží mezi hodnotami 1,5 a 1,8. Mechanické vlastnosti profilu materiálu se proto liší jen v malé míře, jsou relativně stálé v širokém rozsahu teplot (a do značné míry i konstantní) a použitelné i pro nízké teploty. To otevírá pro polyetherové TPU široké spektrum aplikací. Nízké výztužné faktory mají navíc za následek vysokou elasticitu odrazu, což je jeden z důvodů vysoké odolnosti těchto materiálů proti nárazům. Vykazují stále pružné chování i při teplotách pod -30 °C na rozdíl od jejich "sourozenců" na esterové bázi, které jsou při -30 °C tuhé a křehké .

Tepelná roztažnost srovnatelná s kovy
Nové TPU vykazují dobrou UV stabilitu spolu s vysokými teplotami tepelné deformace. Některé hodnoty nad 126 °C byly získány při vysokoteplotní distorzi (HDT). Tepelná roztažnost při testování v souladu s DIN EN ISO 75/1-3, metoda A, při 1,8 MPa zatížení, jakož i 174 °C, podle metody B při zatížení 0,45 MPa je podstatně nižší než u mnoha jiných plastů a blíží se vlastnostem kovů. Koeficienty tepelné roztažnosti jsou srovnatelné se součástmi z hliníku. Z tohoto důvodu je jednodušší s novými TPU navrhnout např. úzké mezery mezi přilehlými částmi montovaných součástek (tzv. vzhled s nulovými mezerami). To je důležité v automobilovém průmyslu nebo u high-end zařízení s náročnými konstrukčními prvky.
Nové TPU jsou založeny na materiálech, jako je polyetherdioly, které jsou odolnější proti mikrobům a rozkladu hydrolýzou ve srovnání s jejich "sourozenci" na bázi polyesteru. To platí i pro trvalý styk s mořskou vodou. Jejich toková schopnost a přesnost v reprodukci povrchových struktur, je na vysoké úrovni, mohou být snadno barveny a potiskovány. Ve srovnání s jinými plasty také velmi efektivně tlumí hluk. Relativně nízká hustota 1,3 g/cm umožňuje díky nízké hmotnosti spotřebovaného materiálu hospodárnou výrobu dílů.

Šampioni v odolnosti mezi plasty
Polyetherové TPU mají potenciál pro aplikace zahrnující komponenty vystavené vysokému mechanickému zatížení, a vykazují dobré výsledky při nízkých teplotách. To platí např. u funkčních částí sportovního nářadí, jako jsou špičky lyží, kryty, spojky, ochranné brýle a chrániče hran, nebo funkčních technických částí karoserie pro zemědělské a stavební stroje, ochranu u motoristických sportů, přilby, kryty a spínače pro domácí spotřebiče a elektrické nářadí apod. Vysoká odolnost proti mořské vodě, rázová houževnatost za studena a odolnost proti nárazům předurčují nové TPU rovněž pro použití v lodním zařízení a v odvětví rybolovu - např. jako závaží pro rybářské sítě. Jejich aplikace v offshore oblasti je obzvláště atraktivní. Hodí se třeba jako materiál pro kryty sond geofyzikálního měření. Tyto díly někdy tráví více než rok v mořské vodě - často v polárních oblastech - a nesmí selhat z důvodu obrovských nákladů na opravy a výměny. Díky odolnosti proti opotřebení, pružností a odolností proti mořské vodě jsou nové TPU vhodné i jako materiál pro výrobu zipů pro potápěčské obleky. Kvůli protihlukovým vlastnostem představují však i zajímavou alternativou pro výrobu odhlučňovacích prvků karoserií nebo protihlukových komponent v automobilovém průmyslu, jako jsou díly pro vytápění a větrání.
Relativně omezená nabídka TPU s výztuží ze skelných vláken na trhu má svůj důvod: TPU je materiál citlivý na vysoké teploty, které samozřejmě vznikají vzhledem k procesům, kdy jsou skelná vlákna zakomponována do TPU. Bayer Material Science a Geba proto musely v rámci své spolupráce při vývoji Desmovitu R vybudovat unikátní výrobní technologie a know-how. Společnost Geba např. prováděla zkoušky s různými typy skleněných vláken, různými parametry zpracování, geometrie a šroubové konfigurace. Výsledkem je proces umožňující poměrně jemné, ale přesto účinné slučování speciálních skleněných vláken, i když jde o vysoké teploty. Know-how vytvořené v rámci tohoto výzkumu se uplatní i v optimalizaci již komercializovaných polyesterových TPU.

Přírodní a bio-vlákna místo skelných
Desmovit R představuje řadu produktů, která by se měla stále rozšiřovat a nabízet různé typy plastů rozličné tuhosti s vyšším nebo nižším obsahem zesilujících skelných vláken podle požadavků zákazníků a aplikací. Základním předpokladem je samozřejmě ekonomický objem výroby. Geba nabízí navíc verze, kde jsou jako zesilující výplň využity miniaturní skleněné korálky. Jde o materiál vhodný pro aplikace vyžadující aby komponenty byly rozměrově stabilní s nízkou smrštitelností. Posílení TPU uhlíkovými vlákny je vhodné pro komponenty vyžadující kombinaci vysoké síly a odolnosti s nízkou hmotností.
Ve střednědobém horizontu plánuje výrobce rozšířit sortiment nejen řadou s vyztužením dlouhými skelnými vlákny, ale i polyethery na bio-bázi a polyestery TPU vyztuženými přírodními vlákny. Poslední novinkou uvedenou na trh je např. Desmovit DP R Eco - nová produktová řada založená na TPU Desmopan, vyztuženém přírodními vlákny. Materiál přátelský k životnímu prostředí s vysokou mechanickou stabilitou, odolný proti oděru a s optimalizovanou hmotností je vyráběn s 10, 15 a 20procentním podílem přírodních vláken. Nachází využití zejména ve sportu a automobilovém průmyslu, kde je - vzhledem k nižší hmotnosti - nabízen jako vhodná alternativa k současně používaným plastům vyztuženým skelnými vlákny.
/tpe/
 

 
Publikováno: 23. 9. 2013 | Počet zobrazení: 4928 článek mě zaujal 312
Zaujal Vás tento článek?
Ano