Drukuj

Wykorzystanie PET dla uzyskania wulkanizatów termoplastycznych

Wykorzystanie PET dla uzyskania wulkanizatów termoplastycznych
Przedmiotem tekstu są reaktywne mieszaniny PET z uwodornionym kauczukiem butadienowo-akrylonitrylowym i kauczukiem akrylowym, a także ich otrzymywanie i właściwości mechaniczne.

Na drodze dynamicznej wulkanizacji mieszanin kauczuku z tworzywem termoplastycznym w stanie uplastycznionym wytwarzać można polimerowe materiały konstrukcyjne o cechach elastomerów termoplastycznych (TPE-V) zwane popularnie wulkanizatami termoplastycznymi. TPE-V łączą właściwości chemicznie usieciowanych kauczuków z łatwością przetwarzania i recyklingu termoplastów.

Termoplastyczne elastomery doskonale wypełniają lukę pomiędzy klasyczną gumą a termoplastami. W zależności od zastosowanych komponentów, TPE-V mogą być termostabilne i olejoodporne, co stwarza możliwość pracy tych materiałów w podwyższonych temperaturach, przy zmiennym obciążeniu termicznym oraz w bezpośrednim kontakcie z pospolitymi paliwami i smarami. Dzięki tym właściwościom TPE-V mogą znaleźć zastosowanie przede wszystkim w przemyśle samochodowym, zarówno jeżeli chodzi o wyposażenie zewnętrzne jak i wewnętrzne (uszczelki). Są również interesującym materiałem nie tylko jako materiał zastępczy dla gum, które nie mogą spełnić wymagań technologicznych, ale też dla sektora medycyny w rozwoju nowych materiałów biokompatybilnych. Wydaje się, że do wytwarzania tego typu elastomerów można wykorzystać odpady PET. Celem prowadzonych prac było zbadanie możliwości uzyskania olejoodpornych i termostabilnych wulkanizatów termoplastycznych na bazie PET i trze typów kauczuków: akrylowego (ACM), nitrylowego (NBR) i uwodornionego nitrylowego (HNBR).

Do badań stosowano materiały firmowe: ELPET (Elana): NBR, Nipol (Zeon)28% AN: HNBR, Therban AT C 3443 VP (Lanxess): ACM, HyTemp 4051 EP(Zeon).

Wpisz tytuł dla obrazu

Eksperymenty zostały przeprowadzone przy użycia mieszarki dwuślimakowej typu ZE 255 x 54d firmy Berstorff, wyposażonej w punkty załadowcze, 10 strefową regulację temperatury, strefę odgazowania i ślimaki o regulowanej geometrii. Kauczuk dodawany był w formie przedmieszki z systemem sieciującym, w kombinacji wytłaczarki jednoślimakowej i pompy zębatej, przyłączonej do mieszarki dwuślimakowej.

Zaletą takiego rozwiązania, dzięki pompie zębatej oraz strefach ślimaka o przeciwnie skierowanym uzwojeniu, jest łagodny przepływ bez pulsacji oraz stała wydajność zależna wyłącznie od szybkości podawania składników wyjściowych. Próbki wykonywano metodą prasowania i wtryskiwania. Badania właściwości mechanicznych w próbie rozciągania, twardości i pęcznienia w oleju ASTM 3 wykonywano wg obowiązujących norm.

PET jest atrakcyjnym materiałem polimerowym do wytwarzania elastomerów termoplastycznych ze względu na dobre właściwości wytrzymałościowe i dobrą odporność chemiczną, a także ze względu na dostępność odpadów poużytkowych PET z butelek po napojach. Jego wadą jest wysoka temperatura przetwórstwa. Zbadano wpływ układu mieszającego, szybkości podawania składników, rodzaj dodatków, sposób wprowadzania dodatków (przedmieszki) i udział kauczuku w mieszaninie na twardość, właściwości mechaniczne przy rozciąganiu, odkształcenie trwałe przy ściskaniu i pęcznienie w oleju.

Na poniższym rysunku widać pęcznienie w oleju w zależności od liczby obrotów ślimaka dla TPE-V na bazie HNBR/PET o różnej zawartości termoplastu, przy wydajności 6,5 kg/h (wykres górny) oraz zmiana twardości, wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenia przy zerwaniu dla TPE-V na bazie NBR/PET30% (dolny) po pęcznieniu w oleju.

Wpisz tytuł dla obrazu


Wpisz tytuł dla obrazu

Wyniki przeprowadzonych obszernych badań reaktywnych mieszanin PET z polarnymi kauczukami wskazują na możliwość wykorzystania takich układów do produkcji termoplastycznych elastomerów o dobrych właściwościach wytrzymałościowych oraz o bardzo dobrej odporności na oleje. Ustalono warunki wytwarzania elastomerów z udziałem odpadowego PET pozwalające na przygotowanie założeń technologicznych i działań wdrożeniowych.

Autorzy: Aleksandra Obłąk, Zbigniew Rosłaniec, Robert Schuster - Deutsches Institute für Kautchuktechnologie e.V., Hannover; Politechnika Szczecińska - Instytut Inżynierii Materiałowej