NOWA GENERACJA NUKLEANTÓW W MOTORYZACJI Praca zbiorowa Volker Heppert Marian Stanienda Krystalizacja jest procesem powstawania i wzrostu kryształów. Krystalizacja w polimerach przebiega poprzez proces nukleacji, to jest powstawania termodynamicznie stabilnych zarodków oraz poprzez proces wzrostu fazy krystalicznej. Nukleacja, inaczej zarodkowanie, to proces powstawania najmniejszych kryształów substancji rozpuszczonej, jakie są stabilne termodynamicznie w kontakcie z przesyconym roztworem macierzystym. Kryształy te noszą nazwę zarodków 1. PLASTRON NUC stanowi nową generacja środków poślizgowo - nukleacyjnych o unikalnej recepturze opracowanej przez francuską firmę PLASTRON sarl. PLASTRON NUC to nukleanty wykorzystujące specjalne mieszanki poroforów niskiej koncentracji, wprowadzające jako zarodniki do polimeru mikrokomórki gazu CO 2. W odróżnieniu od tradycyjnych nukleantów - małocząsteczkowych związków składniki PLASTRON NUC nie pozostają w polimerze. Mikrokomórki CO 2 po spełnieniu zadania zarodkowania struktury krystalicznej pod wpływem ciśnienia docisku są eliminowane z wypraski. Można zatem stwierdzić, że PLASTRON NUC przyspiesza proces krystalizacji nie wprowadzając do polimeru obcej domieszki nie zmieniając własności końcowych gotowego wyrobu. Zaletą PLASTRON NUC - mikrokomórkowego gazowania jest również efekt działania poślizgowego w trakcie przetwórstwa polimerów co skutkuje możliwością obniżenia temperatur przetwórstwa w układzie plastyfikującym, poprawienia i przyspieszenia procesu wtrysku. Uzyskujemy w ten sposób oszczędności zużycia energii ale również możliwość dodatkowego skrócenia czasu chłodzenia wypraski (ze względu na mniejszą energię cieplną potrzebną do odebrania z wypraski). Eliminowane są również problemy z wadami wyprasek (wciągi, zapady, zniekształcenia wymiarów). Zdjęcie 1. Standardowy element obudowy głośnika w drzwiach Porsche z częstą wadą wciągu 1 P. CHMIELEWSKI, A. JEZIERSKI: Chemia. Słownik encyklopedyczny, Wydawnictwo Europa, Wrocław 1999.
Zdjęcie 2. Element obudowy głośnika w drzwiach Porsche produkowany z dodatkiem środka Plastron pozbawiony wad. Czas cyklu wtrysku skrócony o 15% Podczas topienia polimeru zostaje przekroczona temperatura środka porotwórczego, w której rozpoczyna się termiczny rozpad poroforu. Zostaje uwolniony dwutlenek węgla, który osadza się w strukturze polimeru. Działa on w molekularnym zespoleniu polimeru jako środek poślizgowy pomiędzy łańcuchami polimeru. Stop zachowuje się pozornie jak produkt w istotnym stopniu o mniejszej lepkości. Wymagana moc dla wypełnienia formy zmniejsza się w stosunku do produktu standardowego. Mówi się o wprowadzeniu energii przy odlewaniu ciśnieniowym produktów standardowych w zależności od lepkości o rzędzie wielkości, przy którym temperatura topienia w krótkim czasie może podnosić się o 10 40 C/ przy 280 C temperatury wyjściowej, (np. PA 6 GF). Ten efekt może w zależności od ilości środka porotwórczego - zostać zredukowany do niewielu C różnicy. Jeżeli polimer płynie łatwiej (przy zastosowaniu PLASTRON NUC), to tym samym może być szybciej wtryskiwany przy takim samym profilu temperatury. Podczas procesu wtryskiwania przy różnych szybko płynących stopach polimerowych ze środkiem porotwórczym można także stwierdzić dodatkową poprawę właściwości płynięcia pod wpływem lepkości strukturalnej. Mniejsza temperatura topienia w formie jest osiągana przez doprowadzenie mniejszej energii przy tak samo szybkim procesie wtryskiwania. Jest to widoczne poprzez wymagane mniejsze ciśnienie wtrysku. Oprócz tego odlew, który został napełniony zimniejszym wytopem, wymaga do czasu uzyskania trwałości kształtu krótszego czasu na schłodzenie.
Zdjęcie 3. Element chłodnicy wyprodukowany z dodatkiem Plastron Nuc: obniżone temperatury przetwórstwa o 30 C, zredukowana o 24% siła zwarcia, obniżone o 45% ciśnienie docisku, skrócony o 25% czas docisku. Czas cyklu zredukowany o 10%. Podsumowując można stwierdzić, że zastosowanie PLASTRON NUC pozwala na redukcję: - temperatur przetwórstwa - czasu wtrysku do 30 %. - siły zwarcia do 50% - ciśnienia docisku do 30% - czasu docisku do 40% - czasu chłodzenia do 30% - możliwa jest również redukcja wagi wypraski W celu sprawdzenia wpływu nowego nukleanta z rodziny PLASTRON NUC na optymalizację procesu wtrysku poddano analizie kilka wybranych procesów produkcji elementów bez użycia PLASTRON NUC oraz z użyciem PLASTRON NUC. Przedmiotem analizy jest środek pomocniczy PLASTRON NUC C 20-N zaoferowany przez dystrybutora VGT Polska Sp. z.o.o. w Krakowie. Środek ten dodawany jest do tworzywa podstawowego w procesie jego przetwarzania. Jest to innowacyjny środek nukleacyjny, szczególnie wykorzystywany do przetwarzania polipropylenu (PP), polietylenu (PE), poliakrylonitryl-butadien-styrenu (ABS), poliamidu (PA), polistyrenu (PS), EPDM. Dzięki zastosowaniu tego środka w procesie przetwórstwa tworzyw sztucznych można w znaczący sposób poprawić parametry ich przetwarzania. Możliwe jest przetwarzanie tworzywa w znacznie obniżonych temperaturach, co bezpośrednio wpływa na skrócenie czasu chłodzenia produktu finalnego. Porównanie czasów cyklu wypraski standardowej oraz z użyciem PLASTRON NUC C 20-N przedstawiono na rysunku 1.
Rysunek 1. Czasy cyklu procesu produkcyjnego detali motoryzacyjnych produkowanych standardowo oraz z zastosowaniem Plastron Nuc C20-N na podstawie przeprowadzonych badań Podstawową zaletą działania środka PLASTRONNUC C 20-N jest poprawienie parametrów przetwórstwa przy braku wpływu na własności fizyko-chemiczne tworzywa. Dodatkową zaletą jest możliwość obniżenia ciśnienia docisku formy oraz skrócenia czasu jej docisku. W wielu przypadkach możliwe jest również zwiększenie prędkości wtrysku. Przeprowadzona analiza kilku wybranych produktów poddanych procesowi produkcyjnemu przy zastosowaniu środka PLASTRONNUC C 20-N pozwala stwierdzić, że środek ten działa czynnie w fazie plastyfikacji tworzywa, a po zakończeniu procesu krystalizacji (stygnięcia) znika, czyli nie jest obecny w składzie chemicznym wyrobu. Pozytywne efekty zastosowania środka pomocniczego PLASTRONNUC C 20-N w procesie przetwarzania tworzyw sztucznych w postaci obniżenia temperatury przetwarzania tworzyw, zmniejszenia ciśnienia docisku, mają bezpośredni wpływ na zmniejszenie ilości zużytej podczas jednego cyklu, energii potrzebnej do wytworzenia elementu. Porównanie temperatur przetwórstwa wypraski standardowej oraz z użyciem PLASTRON NUC C 20-N przedstawiono na rysunek 2. Wynika z niego, że temperatura przetwórstwa znacznie spada przy zastosowaniu PLASTRONNUC C 20-N w każdym z wybranych produktów (co jest ogromną zaletą).
Rysunek 2. Porównanie temperatur przetwórstwa detali dla motoryzacji w sposób standardowy oraz z zastosowaniem Plastron Nuc C20-N na podstawie przeprowadzonych badań Kolejną ważną zaletą przy stosowaniu tego środka w procesie przetwarzania tworzyw sztucznych jest poprawa stabilności kształtu i wymiaru oraz łatwiejsze i dokładniejsze mieszanie się dodawanego barwnika z tworzywem. Poza tym środek pomocniczy w postaci PLASTRONNUC C 20-N zapewnia powtarzalność jakości produktu końcowego. Oprócz tego PLASTRONNUC C 20-N może być stosowany przy produkcji elementów dla wszystkich rodzajów branż (spożywczej, farmaceutycznej, itd.), gdyż jest środkiem bazującym na składnikach stosowanych między innymi w przemyśle spożywczym (istnieje zatem możliwość kontaktu z żywnością i wodą pitną) 2 Zalety tego innowacyjnego środka zostały docenione również w branży motoryzacyjnej, gdzie coraz częściej stosowany jest w celu poprawienia parametrów przetwórstwa, redukcji wadliwych wyprasek, przyspieszenia cyklu produkcyjnego i generowania oszczędności w procesie produkcyjnym. Reasumując stosowanie środka PLASTRONNUC C 20-N dla poprawy jakości produktu, wydajności oraz oszczędności w procesie produkcji staje się koniecznością XXI wieku. Dystrybutor: VGT Polska Sp. z o.o.; os. Bohaterów Września 80; 31-621 Kraków; tel. 12 281 34 87; e-mail: info@vgt.com.pl; www.vgt.com.pl Bibliografia: 1. P. CHMIELEWSKI, A. JEZIERSKI: Chemia. Słownik encyklopedyczny, Wydawnictwo Europa, Wrocław 1999. 2. J. STANIENDA: Sposoby budowania przewagi konkurencyjnej w przedsiębiorstwach branży tworzyw sztucznych, Wyd. Media Press Politechnika Łódzka, Lódź 2009. 2 J. STANIENDA: Sposoby budowania przewagi konkurencyjnej w przedsiębiorstwach branży tworzyw sztucznych, Wyd. Media Press Politechnika Łódzka, Łódź 2009.