Polypropylén (PP) plnený skleným vláknom je kompozitný materiál, ktorý kombinuje výhody polypropylénovej matrice s vysokou pevnosťou a tuhosťou sklených vlákien. Tento materiál nachádza široké uplatnenie v rôznych priemyselných odvetviach, od automobilového priemyslu až po výrobu spotrebného tovaru.
Zloženie a výroba
Polypropylén plnený skleným vláknom sa vyrába primiešavaním sklených vlákien do polypropylénovej živice. Sklené vlákna môžu byť krátke alebo dlhé, pričom dĺžka vlákien ovplyvňuje výsledné vlastnosti kompozitu. Priama vkladanie vláken do taveniny (FDC) je proces, ktorý umožňuje energeticky a zdrojovo efektívnu výrobu vysoce pevných konstrukčních dílů. Jednotka FDC instalovaná na vstřikovací jednotce zahrnuje boční plnění s integrovaným sekacím zařízením, upravený plastikační válec a prodloužený šnek se speciální geometrií. Skleněná vlákna jsou přiváděna jako prameny, následně sekána na požadovanou délku a zaváděna přímo do taveniny plastikačního válce. V praxi se osvědčily délky vláken od 5,6 do 33,6 milimetrů. Sekání vláken je vybaveno senzorikou a regulací pro přesnou přípravu individuálně zvolené délky vlákna a jeho množství.
Vlastnosti polypropylénu plneného skleným vláknom
Mechanické vlastnosti
Pridanie sklených vlákien výrazne zvyšuje pevnosť, tuhosť a rázovú húževnatosť polypropylénu. Vďaka tomu je materiál vhodný pre aplikácie, kde sa vyžaduje vysoká odolnosť voči mechanickému namáhaniu.
Tepelné vlastnosti
Kompozit vykazuje lepšiu tepelnú stabilitu v porovnaní s čistým polypropylénom. To znamená, že si zachováva svoje mechanické vlastnosti aj pri vyšších teplotách.
Chemická odolnosť
Polypropylén plnený skleným vláknom si zachováva dobrú chemickú odolnosť voči mnohým rozpúšťadlám, kyselinám a zásadám, čo ho robí vhodným pre použitie v agresívnych prostrediach.
Prečítajte si tiež: Sklom plnený polypropylén
Rozmerová stabilita
Pridanie sklených vlákien znižuje zmršťovanie materiálu počas spracovania a zlepšuje jeho rozmerovú stabilitu. Výsledný polypropylenový kompozit má z hľadiska príčného a podélného smršťování podobné materiálové vlastnosti ako hliník.
Ďalšie vlastnosti
- Nízka hmotnosť: V porovnaní s kovmi ponúka polypropylén plnený skleným vláknom významnú úsporu hmotnosti.
- Elektrická izolácia: Materiál je dobrý elektrický izolant.
- Recyklovateľnosť: Polypropylén je recyklovateľný, čo z neho robí ekologicky prijateľnejšiu voľbu. Nahrazování sklem plněných technických plastů jako PA polypropylenem vyztuženým dlouhými skleněnými vlákny zlepšuje recyklovatelnost a snižuje spotřebu energie.
Aplikácie
Automobilový priemysel
V automobilovom priemysle sa polypropylén plnený skleným vláknom používa na výrobu rôznych komponentov, ako sú:
- Interiérové diely: prístrojové dosky, obloženie dverí, stredové konzoly
- Exteriérové diely: nárazníky, blatníky, kryty kolies
- Konštrukčné diely: držiaky batérií, moduly prednej časti vozidla
- Skořepiny sedadel a dveřní moduly ve vnitřním prostoru vozidel, ale i konstrukční díly v motorovém prostoru.
Spotrebný tovar
V oblasti spotrebného tovaru sa tento materiál používa na výrobu:
- Nábytku: sedadlá, operadlá, rámy
- Športových potrieb: lyžiarske viazania, prilby, rámy bicyklov
- Domácich spotrebičov: kryty, komponenty
Priemyselné aplikácie
V priemyselných aplikáciách sa polypropylén plnený skleným vláknom používa na výrobu:
- Čerpadiel: telesá čerpadiel, obežné kolesá
- Ventilov: telesá ventilov, disky
- Potrubných systémov: rúry, tvarovky
- Elektronické obehové čerpadlá s nízkou spotrebou energie určené pre cirkuláciu vody, vhodné pre všetky typy domových vykurovacích a klimatizačných systémov.
- Obehové čerpadlo EVOSTA3 je vybavené elektronickým zariadením, ktoré zachytáva zmeny požadované systémom a podľa toho automaticky prispôsobuje výkon obehového čerpadla, aby bola zaistená optimálna účinnosť a minimálna spotreba energie.
Výhody použitia polypropylénu plneného skleným vláknom
- Vysoká pevnosť a tuhosť: Umožňuje výrobu ľahkých a odolných dielov.
- Dobrá chemická odolnosť: Zabezpečuje dlhú životnosť v agresívnych prostrediach.
- Nízka hmotnosť: Znižuje celkovú hmotnosť konštrukcií, čo vedie k úspore energie.
- Rozmerová stabilita: Zaručuje presné rozmery a minimálne deformácie.
- Recyklovateľnosť: Prispieva k udržateľnosti a ochrane životného prostredia.
- Hospodárnosť: Postup FDC lze jednoduše začlenit do stávajících výrobních procesů a díky přímému dávkování vlákna do taveniny se snižuje spotřeba energie na výrobu sklem plněných granulátů. Nakupovat a skladovat se musí pouze polymer základní matrice cívky s navinutým provazcem nekonečných skleněných vláken. Všechny důležité parametry týkající se množství a délky vláken se nastavují přímo na řízení vstřikovacího stroje a lze je individuálně přizpůsobovat podle příslušného konstrukčního dílu.
Príklady použitia v praxi
Automobilový priemysel
- Opierky sedadiel: V projekte BMBF MoPaHyb sa demonštračne vyrábali opierky a podvozky z vláknitých kompozitov pomocou špeciálne vyvinutej vstrekovacej jednotky od firmy Arburg a vertikálneho vstrekovacieho lisu firmy Dieffenbacher.
- Dverné moduly: Spoločnosť Forel sa zaoberá designom dielov z rôznych materiálov pre e-vozidla budúcnosti. V spolupráci so spoločnosťou SamPa bolo vyvinuté inovatívne obloženie dverí vozidiel, v ktorom je kombinovaná mäkká pena EPP so zastrieknutými konštrukčnými dielmi, pričom do penovej štruktúry boli integrované vložky z kovu a plastu.
Alternatívy k iným materiálom
- Vysoce výkonné plasty ako PBT alebo sklem plněný polyamid (PA) nahrazují v řadě případů v automobilové výrobě kovy. Příkladem zvyšování efektivity procesů výběrem správných materiálů a výrobní technologie je nahrazování těchto drahých granulátů plněných sklem a jejich záměna za polypropylen vyztužený dlouhými skleněnými vlákny při použití výrobního postupu FDC (PP LGF).
Inovatívne výrobné postupy
- Pre hospodárnou výrobu hybridních konstrukčních dílů i v malých sériích se využívají modulární výrobní zařízení.
- Postup FDC lze rovněž kombinovat s tzv. "organoplechy" (vláknitá výztuž impregnovaná termoplastem). V rámci kompozitního stavebnicového systému projektu Fupro společnosti Forel se polotovary z organoplechů obstříkávají termoplastem a výsledkem jsou vysoce kvalitní dílce vícesložkové struktury.
- Pro jeho výrobu byl použit hydraulický vstřikovací stroj Allrounder 920 S se vstřikovací jednotkou pro technologii FDC. Firma Arburg se navíc podílela na realizaci nového chapadla. Během projektových prací se totiž ukázalo, že pro manipulaci, stabilizaci a řasení - tj. trojrozměrné přípravné tvarování - organoplechů je nezbytná speciální technologie chapadla šestiosého robotu.
Obehové čerpadlá EVOSTA3
Elektronické obehové čerpadlá EVOSTA3 využívajú polypropylén plnený skleným vláknom v konštrukcii obežného kolesa. Tieto čerpadlá sú určené pre cirkuláciu vody v domových vykurovacích a klimatizačných systémoch. Obehové čerpadlo EVOSTA3 je vybavené elektronickým zariadením, ktoré zachytáva zmeny požadované systémom a podľa toho automaticky prispôsobuje výkon obehového čerpadla, aby bola zaistená optimálna účinnosť a minimálna spotreba energie.
Prečítajte si tiež: Okrúhly chlieb plnený dobrotami: Recepty
Konštrukčné vlastnosti čerpadiel EVOSTA3
- Obežné koleso z technopolyméru (polypropylén plnený skleným vláknom).
- Prevádzkový rozsah: od 0,4 do 4,2 m3/h s výtlačnou výškou až do 8 m.
- Rozsah teploty kvapaliny: od -10 °C až do +110 °C.
- Pracovný tlak: 10 bar (1000 kPa).
- Stupeň krytia: IPX5.
- Trieda izolácie: F.
- Inštalácia: s horizontálnou osou hriadeľa motora.
- Štandardné napätie: jednofázové 1x230 V - 50/60 Hz.
Prečítajte si tiež: Plnený steak s pestom a mozzarellou