titMV první části se článek zabývá problematikou aktivace polymerů před zastříknutím elastomerem přímo ve formě namísto klasické aplikace mimo formu, čímž se šetří čas procesu a zároveň umožňuje spojování materiálů konvenčními technologiemi nezpracovatelných.


V druhé části článek představuje technologii fluorace jako moderní a ekologickou metodu předúpravy plastů před dalšími technologickými kroky.

In-Mould Plasma treatment
Předúprava plastových výlisků při dvoukomponentním vstřikování přímo ve formě pro lepší adhezi materiálů
Lisované díly vyrobené z termoplastů a termoplastických elastomerů (kompozity tvrdých a měkkých plastů) se ve stále větší míře používají v automobilovém průmyslu, lékařské výrobě nebo při výrobě spotřebního zboží, kde splňují rostoucí standardy kvality pro vzhled, povrch a funkci.
Průmysl zpracování plastů se stále více obrací na vícesložkové vstřikování plastů jako technologii výroby kombinovaných materiálů.

obr1

Při multikomponentním vstříkování je klíčem k zajištění adheze mezi různými materiály dosažení kovaletní vazby. Adheze je založena na intermolekulárních interakcích a procesech adheze a difúze, které se liší v závislosti na použitých typech polymerů. Technologie Openair-Plasma je úspěšně používána již několik let ve dvoukomponentním vstřikování, aby se vytvořila silná vazba při kombinaci tvrdého a měkkého materiálu. S cílem rozšířit spektrum materiálů a dosáhnout racionalizace procesu, Plasmatreat ve spolupráci s Institute of Polymer Engineering (KTP) na univerzitě v Paderbornu vyvinul proces In-Mould Plasma. Tento proces lze použít ke spojení dříve nekompatibilních materiálů, jako PP a TPU (polypropylen a termoplastický polyuretan, k vytvoření rozmanitých kombinací materiálů.
Procesem In-Mould Plasma se aktivuje polymer uvnitř vstřikovací formy. To výrazně snižuje počet procesních kroků, jako je navazující spojení dílů nebo vložení samostatně vyrobeného těsnění.

Nové příležitosti pro kombinace materiálů
Ve spojení s KPT prošly konvenční i nové kombinace materiálů rozsáhlými mechanickými zkouškami za použití dvoukomponentního zkušebního vzorku pro odlupování (dle VDI Standard 2019).

tab1

Plně integrovaný a spolehlivý proces s použitím technologie otočné formy
Pro dvoukomponentní vstřikování je plasmová předúprava integrována do formy při použití osvědčené technologie otočné formy se třemi pozicemi (viz ilustrace):
1. Vylisování plastového dílu
2. Plasmová aktivace
3. Zastříknutí elastomeru

obr2

Aktivace plasmou probíhá v aktivačním kanálku v poloze č. 2 otočné formy. Vylisovaný díl zůstane na otočné polovině formy a přesune se do druhé pozice. Výkonný zdroj studené plasmy v kombinaci s odsáváním zajišťuje, že plasma je vedena po celé délce kanálu. Plasma při průchodu reaguje s povrchem substrátu, aktivující ho jen sekundy před zastříknutím elastomerem ve stanici č. 3.
Kompaktní konstrukce plasmové trysky umožňuje standardizovanou, prostorově úspornou integraci do systému. Výboj je zároveň silný a vysoce reaktivní a generuje pouze mírný přívod tepla do polymeru.
Doba trvání plasmového cyklu závisí na kombinaci materiálů a geometrii dílu. Demonstrační model – víko s těsněním, viz obrázek – má plasmový cyklus 7 až 10 sekund, včetně konečné extrakce.

obr3

Celkový cyklus formování vstřikováním je určen dobou chlazení termoplastické složky, která je přibližně 35 sekund, v závislosti na materiálu (v tomto případě demonstrační model) a tloušťce stěny dílu. V důsledku toho je aktivace plasmou časově neutrální, protože je obvykle dokončena za kratší dobu, než je doba potřebná k ochlazení těchto dvou složek (termoplastický substrát a elastomerní složka).

Maximální kontrola procesu
Plasmový cyklus je monitorován pomocí PCU – plasmovou řídicí jednotkou (Plasma Control Unit). PCU zaznamenává energii plasmy a upravuje ji jak je potřeba. Tím je zajištěno, že aktivace vyhovuje zadaným parametrům procesu. Tlakové a teplotní senzory navíc monitorují a řídí proces vstřikování.

obr4

Výhody multikomponentního vstřikování
Nové kombinace materiálů: Významně zvyšuje přilnavost materiálů, které bylo dříve obtížné nebo nemožné spojovat. Rozšiřuje materiálové spektrum, zahrnující PP + TPU, PBT + TPU a TPE-S nebo PC + TPE-S bez potřeby promotorů adheze. Adheze je zachována i po klimatických testech.
Ochrana proti ztrátě těsnosti: Měkké součásti, jako jsou těsnění, zůstávají na svém místě, aby byla zajištěna spolehlivá montáž s minimálním rizikem poruchy.
Plně integrovaný a řízený proces pro zajištění vysoké kvality: PCU a tlakové a teplotní senzory pro úplnou kontrolu plasmového procesu při dvoukomponentním vstřikování. In-Mould Plasma poskytuje základ pro vysoce kvalitní technický proces, který lze monitorovat a řídit výhradně procesními parametry.
Umožňuje rozdílné koncepty forem: Rotační disky, posuvné stoly, krychle nebo stack forma – u systémů InMould-Plasma lze použít různé koncepce nástrojů. Protože proces nevyžaduje žádnou upínací sílu, může být také použit mimo oblast mezi upínacími deskami stroje.
Zvýšení flexibility návrhu dílu: Měkké komponenty mohou být použity tam, kde jsou potřeba nebo by měly být ideálně umístěny, například na rotačně symetrické komponenty. Tím se odstraní veškerá omezení v důsledku geometrických tvarů nebo kotevních bodů pro měkké součásti.
Snížení výrobních nákladů: Výroba vícesložkových dílů na vstřikovacím stroji inline bez nutnosti dalších montážních procesů, rozsáhlé příležitosti pro řízení procesů a kvality, výhodné použití standardních plastů – technologie In-Mould Plasma nabízí různá řešení pro nákladově efektivní výrobu.

Technologie fluorace pro zvýšení adheze materiálů při lakování, potiskování, laminování a lepení, minimalizace tření, zabránění permeace
Firma Fluor Technik System GmbH vyvinula a patentovala technologii fluorace plastových materiálů a součástí pro úpravu povrchového napětí (zvýšení adheze) nezbytnou pro další povrchové úpravy. Zvláště v automobilovém průmyslu je běžné používání polymerních materiálů s nízkým povrchovým napětím pro vytváření tvarově náročných 3D výrobků. To znamená, že výrobci zařízení pro povrchové úpravy musí nacházet nové způsoby tak, aby splnili zvýšené požadavky i na aktivaci povrchu.

obr5

Fluorace způsobila důležitou změnu v technologii povrchových úprav a umožnila zajistit vysokou kvalitu i ochranu životního prostředí při snížení výrobních nákladů. Je metoda přípravy polyolefínů tak, že následná povrchová úprava je provedena pouze v jedné vrstvě bez použití podkladové vrstvy, vazebních činidel nebo podobných materiálů.

Při provádění povrchových úprav v jedné vrstvě vznikají následující úspory:
a) Úspora nákladů na podkladové vrstvy
b) Snížení výrobních nákladů v lakovně vzhledem k nižším investicím na budovy a výrobní zařízení, nižší náklady na pracovní sílu i provoz.

Navíc je třeba vyzdvihnout aspekt ochrany životního prostředí vzhledem ke snížení spotřeby barev na vytvoření základních vrstev. Další důležitou výhodou fluorace je možnost dosažení velmi vysoké hodnoty povrchového napětí a tím dosažení optimální smáčivosti laku. Fluorace umožňuje použití levných a moderních polyolefínů pro širokou řadu aplikací (semišování, minimalizace kluzného tření) a zajišťuje značné úspory při výrobě polotovarů. Lze jí použít pro zabránění permeace organických látek z plastových nádob. To je důležité nejen pro zabránění ztrát části objemu odpařením, ale i pro ochranu životního prostředí.

obr6
Pro fluoraci materiálů ve formě rolí (fólie, technické textilie, pěnové materiály, tkaniny, profily) se používá kontinuální postup přes systém hermetických komor. Fluorací se dosáhne speciálních vlastností co do polarity a dlouhodobé stability, kterých nelze alternativními postupy dosáhnout.

TEXT/FOTO Petr Tichý, Surface treatment