PlasticPortal.eu - denne aktualizovaný portál pre plasty a gumu

Aktuality
Možnosti získania grantu v Slovenskej republike

17.01.2018 | Prehľad noviniek - január 2018.

COBA získala cenu dodávateľ roka už druhý krát po sebe

15.01.2018 | COBA bola nedávno pozvaná na stretnutie dodávateľov spoločnosti AGC – AGC Automotive Supplier Day v Belgicku.

Konferencia NEWMATEC 2018 už za dva mesiace na Táloch

12.01.2018 | Zväz automobilového priemyslu Slovenskej republiky Vás pozýva na 4. ročník konferencie NEWMATEC .

Konferencia Formy a Plasty Brno 2018

10.01.2018 | Firma JAN SVOBODA s.r.o. Vás pozýva na deviaty ročník tradičnej konferencie Formy a Plasty 2018, ktorá sa koná v príjemnom prostredí hotela Maximus Resort (Hrázní 327/4a, 635 00 Brno).

Snímače polohy MTS Sensors pre priemyselné využitie

08.01.2018 | Spoľahlivé a inteligentné riešenia snímačov polohy pre priemyselné použitie od spoločnosti MTS Sensors.

 
Plastikársky slovník
Portál ZÁKONY A NORMY
Portál ZÁKONY A NORMY
Aktuálne v legislatíve
Harmonizované normy v októbri 2017

18.12.2017 | V Úradnom vestníku EÚ boli v októbri 2017 zverejnené nasledujúce názvy a odkazy harmonizovaných noriem:

Zákona č. 79/2015 Z.z. o odpadoch - novela

11.12.2017 | Novela č. 292/2017 zákona č. 79/2015 Z.z. o odpadoch nadobúda účinnosť od 1.1.2018 do 31.12.2022.

Obsah PAH v predmetoch a v hračkách

03.07.2017 | Na webovej stránke ECHA je nová výzva na predkladanie pripomienok a dôkazov týkajúce sa obsahu PAH uvedeného v položke 50 prílohy XVII nariadenia REAC ...

Nová vydaná změna nařízení č. 10/2011 (nařízení PIM) o materiálech a předmětech z plastů určených pro styk s potravinami

31.05.2017 | Nařízení Komise č. (EU)2017/752 mění a opravuje nařízení PIM o materiálech a předmětech z plastů určených pro styk s potravinami:

 
Newsletter
CAPTCHA Image
 
Úvod > Aktuálne články > Z výskumu do praxe
Z výskumu do praxe
 
 
Z výskumu do praxe

Z výskumu do praxe

Cieľom projektu „Otestovanie vhodnosti spracovania laboratórne vyvinutého biodegradovateľného materiálu technológiou vstrekovania a príprava materiálu pre prevádzkové skúšky v rámci prenosu výsledkov výskumu do praxe“ bolo riešenie prenosu výsledkov výskumu do priemyselnej praxe v oblasti vývoja biodegradovateľných zmesí na báze polymérov z obnoviteľných zdrojov. Projekt nadväzuje na výsledky laboratórneho výskumu a vývoja zmesí na báze kyseliny polymliečnej (PLA) v kombinácii s polyhydroxybutyrátom (PHB).

Riešením spolupráce Ústavu polymérov SAV a Ústavu polymérnych materiálov FCHPT STU je smerná receptúra zmesi polymérov a vhodných aditív, na základe ktorej je možné variáciou zloženia zmesi v pomerne širokom rozpätí upravovať najmä reologické a fyzikálno-mechanické vlastnosti polymérneho materiálu podľa požiadaviek danej technológie ako aj podľa požiadaviek kladených na hotový výrobok. Ide o originálne riešenie, chránené prihláškou vynálezu. Východiskovým stavom bola receptúra zmesi biodegradovateľných plastov s výrazne zvýšenou húževnatosťou a flexibilitou a pomerne veľkou variabilitou vlastností podľa požiadaviek spracovateľa. Zloženie zmesí je chránené prihláškou slovenského patentu a podala sa aj prihláška WPT. Zmes podľa horeuvedených patentových prihlášok bola adaptovaná v rámci iných projektov pre spracovanie vytlačovaním na fólie a na spracovanie termoformingom, pričom do začiatku riešenia projektu nebola upravená pre techológiu vstrekovania. Posledne menovaná technológia je podstatnou pre výrobu mnohých produktov a vyžaduje, aby materiál mal určité špeciálne technologické parametre. Projekt bol zameraný práve na detailné riešenie tejto časti technológií.

Biopolyméry a polyméry pochádzajúce z obnoviteľných zdrojov surovín sú známe svojimi špecifickými vlastnosťami, ako spracovateľskými, tak aj fyzikálno-mechanickými. Pre úspešné zavedenie takýchto materiálov do priemyselnej praxe je potrebné riešiť optimálne reologické vlastnosti taveniny a súčasne spracovateľskú stabilitu v roztavenom stave. Ako hlavný cieľ bol pre projekt vyšpecifikovaný vývoj, resp. modifikácia vyvinutej receptúry tak, aby bolo možné spracovanie materiálu technológiou vstrekovania. Riešenie projektu bolo rozdelené do troch etáp. V rámci prvej etapy sa pripravilo 13 zmesí, z ktorých sa optimalizačným postupom vybrala smerná receptúra, vyhovujúca svojimi vlastnosťami výrobe vybraného prototypu uzáveru na fľašu. Následne sa testovali reologické vlastnosti zmesi, ktoré sa následne upravovali tak, aby tokové vlastnosti zodpovedali požiadavkám technológie vstrekovania. V druhej etape sa vyrobilo dostatočné množstvo granulátu z dvoch typov materiálu potenciálne vhodného pre vstrekovanie. Následne sa uskutočnili prevádzkové skúšky vstrekovania vo výrobnom podniku.

Laboratórny vývoj zmesi na báze PLA/PHB
V rámci laboratórneho vývoja sa pripravolo 13 zmesí s rozdielnym zastúpením PLA/PHB ako aj s rozdielnou koncentráciou aditív. Ako metóda experimentovania sa zvolil plánovaný experiment, konkrétne dvojfaktorová päťúrovňová schéma. Zmesi sa pripravili na laboratórnej dvojzávitovke pri priemernej teplote taveniny 160°C a z granulátov sa na vytlačovacom jednozávitovkovom zariadení s chill roll nástavcom vyrobili vzorky fólií, ktoré sa použili na testovanie mechanických vlastností. Reologické merania sa robili na kapilárnom reometri pri teplote 180 °C. Z tokových kriviek sa vyhodnotila viskozita pri šmykovej rýchlosti 1260 s-1. Z mechanických vlastností sa vyhodnocovala pevnosť na medzi klzu, pevnosť v ťahu pri pretrhnutí, Youngov modul pružnosti a relatívne predĺženie pri pretrhnutí.

Z nameraných hodnôt jednotlivých vlastností sa zistilo, že je možné v sledovanom rozmedzí zloženia dosiahnuť pomerne variabilné kombinácie vlastností študovanej zmesi. Pevnosť na medzi klzu sa mení vo veľmi širokom intervale od 1,0 MPa po 48,8 MPa, pričom rastie s rastúcim obsahom PHB a klesá s rastúcim obsahom modifikátora.

Pevnosť v ťahu pri pretrhnutí sa pohybuje od hodnoty 9,9 po 35,4 MPa. Čo je však dôležité, ani v jedom prípade nekleslo relatívne predĺženie pri pretrhnutí pod hodnotu 279 %. Toto zistenie zaručuje v porovnaní s čistou PLA, alebo s čistým PHB veľmi dobrú húževnatosť materiálu.

Zo spracovateľských vlastností sa vyhodnocovali tokové krivky, ktoré boli merané na kapilárnom reometri. Namerané zdanlivé tokové krivky boli korigované pomocou Rabinowitschovej a Bagleyho korekcie. Pre optimalizačný experiment sa z jednotlivých kriviek vypočítala viskozita pri šmykovej rýchlosti 1 260 s-1 a táto sa následne vyhodnotila ako výstupný spracovateľský parameter.

Z uvedených experimentov a výsledkov sa zistilo, že hranice zloženia zmesi boli zvolené vhodne, nakoľko sa v sledovanom rozsahu experimentu nachádzajú také zmesi, ktoré svojimi mechanickými vlastnosťami plne vyhovujú základným požiadavkám kladeným na polyméry určené pre obalovú techniku, predovšetkým pre výrobu vstrekovaných výrobkov.

Na základe optimalizačného procesu boli vybrané dve receptúry, pričom základným optimalizačným kritériom bola dostatočná stabilita relatívneho predĺženia pri pretrhnutí v závislosti od doby státia. Závislosti jednotlivých vlastností od času skladovania sú znázornené pre obe vzorky na obr. 1 až 3.

 

Závislosť pevnosti na medzi klzu optimalizovaných zmesí od doby skladovania  
Obr. 1. Závislosť pevnosti na medzi klzu optimalizovaných zmesí od doby skladovania  

 

Závislosť pevnosti pri pretrhnutí optimalizovaných zmesí od doby skladovania  
Obr. 2. Závislosť pevnosti pri pretrhnutí optimalizovaných zmesí od doby skladovania  

 

Závislosť relatívneho predĺženia pri pretrhnutí optimalizovaných zmesí od doby skladovania  
Obr. 3. Závislosť relatívneho predĺženia pri pretrhnutí optimalizovaných zmesí od doby skladovania  

 

Ako je z uvedených výsledkov vidieť, počas testovacej doby dochádza k poklesu pevnosti na medzi klzu, avšak zvyšuje sa pevnosť pri pretrhnutí. Čo je ale dôležité z pohľadu zachovania si dostatočnej húževnatosti výliskov z tohto materiálu, nedochádza prakticky k žiadnym zmenám v relatívnom predĺžení pri pretrhnutí ani po 150 hodinách skladovania, zatiaľ čo v prípade samotnej PLA klesne táto vlastnosť na hodnoty 5-10 % v priebehu 20 – 30 hodín skladovania.

Z pohľadu mechanických vlastností možno konštatovať, že sa podarilo definovať dve receptúry na báze biodegradovateľných polymérov z obnoviteľných zdrojov surovín, ktoré potenciálne vyhovujú požiadavkám kladeným na výrobky obalovej techniky.

Z hľadiska spracovania technológiou vstrekovania bolo potrebné v ďalšom laboratórnom vývoji pokračovať v testovaní vhodnosti spracovateľských parametrov. Za týmto účelom sa zmerali tokové krivky PP, ktorý sa bežne používa napr. na vstrekovanie vrchnákov na niektoré PET fľaše a tieto sa porovnali s tokovými krivkami nami navrhnutých materiálov. Výsledky merania tokových kriviek pre obidve vzorky sú znázornené na obr. 4 a 5.

 

Tokové krivky PP a zmesi č.1 pri rôznych teplotách  
Obr. 4. Tokové krivky PP a zmesi č.1 pri rôznych teplotách  

 

Tokové krivky PP a zmesi č.2 pri rôznych teplotách  
Obr. 5. Tokové krivky PP a zmesi č.2 pri rôznych teplotách  

 

Pre obidve vzorky je možné získať reologické vlastnosti veľmi blízke PP, avšak pri podstatne vyšších teplotách, ako sú spracovateľské teploty pre tento typ polymérov. Preto bolo potrebné hľadať iné cesty zníženia viskozity ako zvyšovaním teploty, aby sa zabránilo termickej degradácii biodegradovateľného materiálu. Táto úprava sa robila s pomocou ďalšieho aditíva označeného ďalej ako P. Tokové krivky sú znázornené na obr. 6.

 

Tokové krivky testovaných materiálov pri rôznych teplotách v porovnaní s tokovými krivkami PP  
Obr. 6. Tokové krivky testovaných materiálov pri rôznych teplotách v porovnaní s tokovými krivkami PP  

 

Testovanie v prevádzke
Na základe dosiahnutých výsledkov bolo možné konštatovať, že pripravené optimalizované zmesi v laboratórnych podmienkach spĺňajú požadované kritéria. Následne sa pristúpilo k priemyselnému overeniu spracovateľnosti týchto dvoch materiálov na prevádzkovom vstrekolise. Pre tieto testy sa vyrobilo na poloprevádzkovom dvojzávitovkovom vytlačovacom zariadení po 15 – 20 kg z oboch typov zmesi.

Vo firme Esox sa vyrobené zmesi testovali na vhodnosť ich spracovania technológiou vstrekovania. Vstrekovací stroj, vybavený formou pre uzáver na PET fľaše sa nastavil na spracovanie PP. Následne po nastavení vstrekovacieho cyklu sa PP zamenil postupne najprv jednou a následne druhou zmesou biodegradovateľných plastov. Z oboch zmesí bolo možné vystreknúť výlisky. Počas experimentovania sa ukázalo, že je možné teplotu vstrekovania znížiť na 170 °C. Okrem toho bolo potrebné znížiť teplotu chladiaceho média formy a predĺžiť dobu chladenia. Boli nájdené také podmienky vstrekovania, že bolo možné vstrekovať polymér pri spustenom automatickom lisovacom cykle. Z hľadiska spracovania sa ukázalo ako kritické chladenie výlisku vo forme. Do budúcna  bude potrebné optimalizovať teplotu formy a dĺžku chladenia. Takisto pomerne často dochádzalo k „zamrznutiu“ vtokovej sústavy. Vyrobené výrobky v rámci skúšky vykazovali dostatočnú húževnatosť a vyhovujúce mechanické vlastnosti. Do budúcnosti bude nevyhnutné doriešiť geometriu vtokovej sústavy a režim chladenia výlisku. Celkove možno hodnotiť prevádzkové skúšky ako úspešné, avšak je potrebné uvažovať o úprave formy ako aj o prípadnej úprave receptúry materiálu s ohľadom na konkrétny výrobok.

Záver
Ciele projektu sa splnili v celom plánovanom rozsahu. V laboratórnych podmienkach sa pripravili zmesi, ktoré svojími spracovateľskými vlastnosťami vyhovujú pre testovanie v prevádzkových podmienkach. Prevádzkový pokus ukázal, že zmesi je možné bez mimoriadnych ťažkostí spracovávať vstrekovaním na bežných prevádzkových zariadeniach. Úspešnosť pokusu sa potvrdila najmä dôkazom, že testovaná zmes vyhovovala aj pri práci v automatickom lisovacom cykle.

V súčasnosti je možné pre širokú paletu výrobkov vybrať najvhodnejšiu alternatívu z receptúr, ktoré sú pokryté patentovými prihláškami. Skúsenosti z projektu umožňujú každú takúto vybranú receptúru upraviť pre vstrekovanie v prevádzkových podmienkach.

Projekt bol financovaný z dotácie Ministerstva školstva, vedy, výskumu a športu Slovenskej republiky.

4.6.2013
autor: Jana Mrlianová, SPK
 
 
 
 
 
Odporučte článok Vytlačiť článok Späť
 
 

Späť


 
Najnovšia inzercia

Kúpa | PP drť
17.01.2018

 
 
 
 

Kúpa | PC, PMMA, PC/ABS
15.01.2018

 
 

Kúpa | PC metaliza
15.01.2018

 
 

Predaj | Drť PS plata
15.01.2018

 
 

Predaj | Drť z PP prepraviek
15.01.2018

 
 

Predaj | Drť PET
15.01.2018

 
 

Predaj | Drť HDPE
15.01.2018

 
 
 
Výstavy
EcoWASTE 2018

15.01.2018 | EcoWASTE je nová medzinárodná platforma, ktorá združuje popredných miestnych i medzinárodných profesionálov zo sektora odpadov pre recykláciu na Strednom Východe.

Automotive Lightweight Technology Expo 2018

17.01.2018 | Japonská výstava sa špecializuje na automobilový priemysel odľahčených technológií. To najlepšie miesto pre stretnutie s Automotive Engineers z celého sveta.

Saudi Plastics and Petrochem 2018

21.01.2018 | Medzinárodný veľtrh pre plasty a petrochémiu.

Interplastica 2018

23.01.2018 | Veľtrh pre plastikárske technológie.

EXPOSHOP 2018

25.01.2018 | Výstava strojov a technológií pre obchody.

Danubius Gastro 2018

25.01.2018 | 25. ročník medzinárodného veľtrhu gastronómie DANUBIUS GASTRO

Gastropack 2018

25.01.2018 | 17. výstava obalových materiálov a baliacej techniky

SamuPlast

31.01.2018 | Výstava pre technológie, stroje a plastové materiály.