על ידי הוספת כמה חומרי מילוי לפלסטיק, ניתן לשפר כמה תכונות של הפלסטיק, כך שהוא מתאים יותר לכמה שימושים מיוחדים. על מנת להפחית את הצפיפות והקשיחות של הפלסטיק, או לשפר את בידוד החום או בידוד הרעש שלו, חומר המילוי האידיאלי ביותר הוא החלל. פלסטיקים המכילים חללים או חורי בועות מסווגים כקצף, ועם מידת ההקצפה, כלומר ההבדל בנתח הנפח של הקצף הנגרם מהריק, ביצועי הקצף עשויים להיות שונים לגמרי מהפלסטיק הבסיסי. חומר ניפוח הוא חומר כימי שניתן להוסיף לפלסטיק, ובזמן הנכון במהלך העיבוד הוא ישחרר גז, מה שיגרום להיווצרות חורי בועות בפלסטיק. בדרך כלל ניתן לחלק את היווצרות קצף פלסטי לארבעה שלבים.
·ארבעה שלבים של תהליך ההקצפה·
【שלב ראשון】
חומר הניפוח חייב להיות מפוזר באופן שווה לחלוטין בתוך הפולימר, שהוא בדרך כלל במצב נוזלי או מותך. לאחר מכן, חומר הניפוח יכול ליצור תמיסה אמיתית בפולימר, או שהוא יכול פשוט להתפזר באופן אחיד בפולימר, וליצור מערכת דו-פאזית.
【שלב שני】
לאחר יצירת מספר רב של בועות בודדות, המערכת הופכת למערכת של גז המפוזר בנוזל. בשלב זה, לעתים קרובות יש צורך בחומרי גרעין כדי לקדם היווצרות של מספר רב של בועות קטנות. גרעינים הם בדרך כלל חלקיקים אדירים מאוד עדינים המספקים אתרים להיווצרות שלבי גז חדשים.
【שלב שלישי】
הנקבוביות שנוצרו במקור ממשיכות לגדול ככל שיותר גז מתפזר דרך הפולימר וחודר לנקבוביות. אם תקופה זו ארוכה מספיק, התאים הבודדים יבואו במגע זה עם זה. אם הקיר המפריד בין תא בודד נשבר, נוצר תא גדול יותר באמצעות התלכדות זו. אם הקצף נוצר בעיקר דרך חיבור של בועות, זה נקרא קצף תאים פתוחים. אם הקצף נוצר על ידי חורי בועות לא מחוברים, זה נקרא קצף תאים סגורים. אם נותנים להתאחות התא להימשך ללא בדיקה, הקצף מתמוטט מכיוון שהגז מופרד אוטומטית מהפולימר.
【שלב רביעי】
כאשר צמיגות הפולימר עולה והתא אינו יכול לגדול יותר, הקצף מתייצב. ניתן להגדיל את הצמיגות של הפולימר על ידי קירור, הצלבה או שיטות אחרות.
ניתן לראות ששלושת השלבים האחרונים של תהליך ההקצפה, מנקודת מבט של זמן, יכולים להיות קצרים כמו שבריר שנייה, הארוך ביותר לא יעלה על מספר שניות. היווצרות הקצף מחייבת את הפולימר להיות נוזלי. זה מאפשר לפולימר להיות מומס או פלסטי על ידי חימום. תהליך הייצור של קצף כמעט זהה לכל תהליך ייצור פלסטיק רגיל, בדרך כלל באמצעות אקסטרוזיה, יציקה רוטוומולדת והזרקה, כמו גם עיבוד משחת פלסטית ו- thermoforming. מאותה סיבה, ניתן להפוך כמעט כל סוג של פלסטיק לקצף. PVC (קשה ורך), פוליסטירן, פוליפרופילן, ABS ופוליאתילן נעשו כולם לקצף בקנה מידה תעשייתי. הדבר נכון גם לגבי פלסטיקה הנדסית עמידה בחום ופולימרים תרמוסטיים.
· סוכן קצף AC ·
חומר ניפוח AC מוכן על ידי חמצון של משתן, אבקה גבישית בצהוב בהיר או כתום צהוב. משקלו המולקולרי הוא 116, חום פירוק 359.9J/g מעלות, גז הפירוק הוא בעיקר חנקן (65%), פחמן חד חמצני (32%) וכמות קטנה של פחמן דו חמצני (3%). השאריות המוצקות המפורקות הן בעיקר ביאוריאה, חומצה ציאנורית ואוראזול. פירוק מעט בטעם אמוניה, לא דליק, כיבוי עצמי. אחסון יציב בטמפרטורת החדר. מוצר זה יכול להיחשב לא רעיל.
לחומר ניפוח AC יש ביצועים טובים. לכן, הוא נמצא בשימוש נרחב, במיוחד בפרופילי קצף PVC קשיחים.
·השפעה של כל רכיב של פרופילי קצף PVC קשיחים על קצף AC·
1.1שרף PVC:
שרף PVC עם ערך K בטווח של 58-65 נבחר עבור פרופילים כלליים. שרף PVC בעל ערך K נמוך משמש לעתים קרובות לחומרים מקציפים, דבר המסייע לג'לציה מהירה במהלך העיבוד ומבטיח שלהמסה יש מבנה הומוגני בטמפרטורת הקצף.
1.2 מְיַצֵב:
בנוסף להיותו בעל אפקט מייצב חום בפורמולה, מייצב החום ממלא תפקיד גם בהפחתת טמפרטורת הפירוק של היזם, פועל כמפעיל, מקדם פירוק AC, והפיכת טמפרטורת ההקצפה למתאימה לטמפרטורת העיבוד.
הניסוי הראה שטמפרטורת הפירוק של AC ירדה באופן משמעותי עם עליית מינון הטריזלט, ותפוקת הגז גדלה. הבריום הקשה והעופרת הקשה משפיעים גם הם על הפחתת טמפרטורת הפירוק של AC, אך הם משפיעים על הפחתת תפוקת גז AC. לכן, יש לקחת שיקול מקיף כדי לבחור באופן סביר את כמות המייצב.
1.3חומר נפוח AC:
עם הגידול בכמות חומר הניפוח AC, נפח הגז גדל וצפיפות המוצר ירדה. כאשר כמות ה-AC היא בערך מסוים, הצפיפות של מוצרי PVC נמוכה, והמשטח חלק. עם זאת, ככל שכמות ה-AC ממשיכה לעלות, כמות הגז גדולה מדי, כך שעוצמת ההמסה של PVC לא יכולה לכסות את חור הבועות, מה שגורם לחור הבועות להישבר, נראה שהמראה של המוצר מתמוטט, וכן צפיפות המוצר עולה. יש לבחור את מינון חומרי הנשיפה נגד AC לפי מוצרים שונים, מינון אופטימלי.
1.4משנה:
ישנם סוגים רבים של מתני PVC קשיחים, ביניהם CPE ו-ACR הם המשנים העיקריים. תוספת ACR יכולה לשפר את חוזק ההיתוך של שרף PVC, כך שדופן הבועות תוכל לעמוד בלחץ הגז בבועה בתהליך ההקצפה מבלי להישבר ולגרום לחורים גדולים. ככל שכמות ה-ACR עולה, חוזק ההיתוך עולה, ונקבוביות הבועות נעשות קטנות יותר ויותר. לכן, ACR לא רק משפיע על מבנה התא, אלא גם משפיע על צפיפות המוצר.
התפקיד העיקרי של CPE הוא לשפר את חוזק ההשפעה של חומרי PVC קשיחים. לבחירה של סוגים שונים של CPE ולמינון שלו יש השפעה רבה על הביצועים של מערכת PVC. בדרך כלל, CPE-135A טוב, וכמות התוספת היא 5%-15%.
1.5שימוש ב-CaCO3:
במערכת הקצף הנמוכה, כמות CaCO3 קטנה, ויש לה תפקיד של חומר גרעיני, שעוזר ליצור חורי בועות מתאימים. עם זאת, תוספת מופרזת של CaCO3 הופכת את התא לבלתי סדיר, וצפיפות החומר גדלה בהתאם, דבר שאינו חיובי גם לחוזק הפגיעה. בדרך כלל, המינון של 10%-15% טוב יותר.
·תְשׁוּמַת לֵב·
① בניסוח של פרופילי קצף PVC קשיחים, סוג שרף PVC, כמות ובחירת המייצב, בחירת המשנה ובחירת CaCO3 כולם משפיעים באופן משמעותי על מערכת הקצף AC, ויש לבחור את הנוסחה הטובה ביותר באמצעות ניסויים.
② לחץ שחול, טמפרטורת האקסטרוזיה, טמפרטורת התבנית, זמן השמירה ומהירות ההברגה בתהליך יציקת האקסטרוזיה כולם משפיעים על מערכת הקצף AC, ולכן יש לשלוט בקפדנות על תנאי תהליך האקסטרוזיה.
