Plasty pre ľahké konštrukcie: radiačné sieťovanie a recyklácia od spoločnosti BGS
Plasty s vylepšenými vlastnostmi
Plasty jsou díky svým velmi dobrým izolačním vlastnostem a téměř neomezeným možnostem tvarování již dlouho důležitým základním materiálem jak ve strojírenství, tak v automobilovém průmyslu. Neustále rostoucí požadavky na tepelnou a chemickou odolnost, mechanickou pevnost, hořlavost a chování při opotřebení však vyžadují stále nová řešení. Vysoce výkonné plasty jako LCP, PEEK, PES a PEI lze použít v celé řadě náročných aplikací. Jsou ale finančně nákladné a v některých případech velmi obtížně metalizovatelné. Pokud se běžné konstrukční nebo komoditní plasty zesíťují ionizujícím zářením, vykazují výrazně vylepšené vlastnosti z hlediska tepelné a chemické odolnosti, tečení a oděruvzdornosti. Životnost takto upravených dílů lze výrazně prodloužit. To umožňuje nejen nahrazovat drahé vysoce výkonné plasty, ale v mnoha funkčních komponentech i kov, a to pomocí radiačně zesítěných, vstřikovaných plastových dílů.
Technologie radiačního síťování
K ozařování plastových materiálů se zpravidla používá beta záření z elektronových urychlovačů s maximální energií 10 megaelektronvoltů (MeV). Během ozařování jsou elektrony v materiálu brzděny a jejich energie je absorbována. V důsledku kaskády sekundárních elektronů dochází ve struktuře polymeru ke statistickému štěpení makromolekul za vzniku radikálů, které se následně znovu spojují do větších struktur - materiál se zesíťuje. Výsledek: vlastnosti takto „zušlechtěných“ materiálů jsou trvale zlepšeny a výrobky lze používat v náročnějších podmínkách. Radiační síťování je přesně řiditelný proces. Požadovanou materiálovou kvalitu lze nastavit a opakovaně reprodukovat prostřednictvím dávky záření.
Zesítěné plasty v praxi:
Strojírenství a e-mobilita
Změněný materiálový profil a delší životnost radiačně zesítěných komponent rozšiřují také jejich možná použití ve strojírenství. Požadavky na materiály používané v převodovkách a kluzných komponentech, jako jsou ozubená kola, valivá ložiska nebo kluzná pouzdra, neustále rostou. Radiačně zesítěné díly se zlepšenými tribologickými vlastnostmi, tedy se sníženým oděrem a opotřebením a s menší tendencí k tečení, mohou představovat ekonomicky výhodnou alternativu ke kovům nebo drahým vysoce výkonným polymerům (PEEK, PAI aj.). V mnoha aplikacích lze například kov nahradit radiačně zesítěnými vstřikovanými plastovými díly z materiálů jako PA nebo PBT. Spojovací prvky, jako jsou šrouby a matice, různé držáky nebo klipy, mohou být vyráběny z radiačně zesítěného polyamidu místo z kovu. Výhodou je nižší hmotnost a nižší výrobní náklady díky eliminaci náročných obráběcích operací na kovových dílech.
V souvislosti s rozvojem e-mobility činí radiační síťování z plastů používaných v elektronických komponentech, konektorech a kabelech konkurenceschopné materiály, které dokážou splnit nové, přísnější požadavky. Technologie umožňuje vysokou flexibilitu jak při volbě surovin, tak i při návrhu kabelů a jejich konstrukci. Zesíťovat lze nejen jednotlivě izolovaná jádra vodičů, ale i vícežilové kabely nebo kompletně zkonfekcionované kabelové svazky, a to v jednom kroku. Pokud je nutné použít na vodičích radiačně citlivé izolace nebo dělící a izolační fólie, je možné zesíťovat pouze vnější plášť. Lehká konstrukce navíc hraje v elektromobilech stále důležitější roli, neboť pomáhá kompenzovat dodatečnou hmotnost baterie a souvisejících komponent. Plasty jsou proto již dnes a budou i v budoucnu klíčovým konstrukčním materiálem. Radiační síťování jim umožňuje vyhovět podstatně komplexnějším požadavkům v tomto prostředí ekonomicky efektivním způsobem.
Radiační síťování v logistickém řetězci
V rámci výrobního řetězce představuje radiační síťování finální krok po tom, co jsou díly vyrobeny vstřikováním, vytlačováním nebo vyfukováním – obvykle v podobě krátké zastávky u specializovaného ozařovacího poskytovatele služeb. Zpravidla se jedná o externě zajišťovaný procesní krok, který probíhá před dalšími navazujícími operacemi nebo před finální expedicí koncovému zákazníkovi. Mnoho ozařovaných produktů je součástí sériové výroby, která podléhá pevnému harmonogramu v dodavatelském řetězci. Pro výrobce a dodavatele to znamená, že krok radiačního ošetření musí plynule a rychle navazovat na samotnou výrobu. Velkou výhodou úpravy ionizujícím zářením je skutečnost, že výrobky lze po jednoduchém uvolnění okamžitě použít nebo dále zpracovávat – bez nutnosti dalších testů či skladování a čekacích dob.
Radiačně zesítěné díly a recyklace
V zájmu ochrany životního prostředí jsou regulatorní požadavky na plasty stále přísnější. Aktuálně je v popředí zejména jejich recyklovatelnost. Radiačně zesítěné komponenty jsou extrémně odolné a lze je proto používat po velmi dlouhou dobu. Na konci jejich životnosti přicházejí v úvahu tři základní způsoby nakládání: materiálové (fyzikální), surovinové (chemické) a energetické (termické) využití. Při materiálové recyklaci se druhotné suroviny používají k výrobě nových plastových dílů. Pokud jsou výrobní zbytky před zesíťováním tříděny podle typu a jakosti, lze je znovu využít ve stejné aplikaci. Materiálová recyklace funguje i v přítomnosti přísad pro síťování (ve formě regranulátu). Zesítěné plasty lze v čisté formě nadrtit a v určitých mezích zpětně přimíchávat k primárním surovinám jako regranulát. Tyto mezní hodnoty závisí na konkrétním materiálu a stupni zesítění a je nutné je vždy individuálně ověřit. Pokud materiálová recyklace není možná nebo vhodná, mohou být radiačně zesítěné komponenty bez problémů zpracovány surovinovým způsobem nebo energeticky využity (spáleny za účelem získání energie).
Závěr
Ozařování elektronovým paprskem zlepšuje materiálové vlastnosti technických plastů a umožňuje jejich nasazení v produktech, které byly dosud konstruovány z vysoce výkonných polymerů nebo dokonce z kovů. Ať už jde o optimalizaci stávajících aplikací, nebo o cílené zohlednění radiačního síťování už ve fázi návrhu, možnosti jsou velmi široké. Konstrukčním inženýrům se tím otevírá prostor pro vývoj inovativních a vysoce výkonných řešení, která zároveň splňují požadavky produktu i trhu.
-
BGS Beta-Gamma-Service GmbH & Co. KG.
Priemyselné ožarovanie, procesy optimalizácie plastových výrobkov, radiačné sieťovanie plastových výrobkov, radiačná sterilizácia, beta...
CEE Automotive Supply Chain 2025: Transformácia bez istôt. Ako udržať Európu v globálnej hre?
5.12.2025 Ako v čase energetickej neistoty, regulačných tlakov a geopolitických zmien udržať strednú a východnú Európu atraktívnu pre podnikanie? Čo potrebujú dodávateľské firmy, aby dokázali čeliť konkurencii najmä zo strany čínskych...
.gif "PlasticPortal vianočný")
