Pengantar Teknologi Busa Polypropylene
Dengan meningkatnya tuntutan untuk perlindungan lingkungan, daur ulang limbah, dan efektivitas biaya dalam produk, metode berbusa fisik menggunakan agen seperti CO2, N2, dan isopentana telah mendapatkan perhatian yang signifikan. Saat ini, CO2 adalah agen berbusa yang paling banyak digunakan.
Metode dasar untuk menyiapkan bahan polimer mikropori menggunakan cairan superkritis melibatkan menciptakan campuran polimer yang sangat jenuh/campuran gas dan menginduksi ketidakstabilan termodinamika selama proses pendinginan. Dengan mengendalikan parameter seperti tekanan dan suhu, struktur mikroseluler terbentuk dalam matriks polimer, dengan cairan superkritis yang bertindak sebagai media nukleasi. Langkah -langkah kunci dalam proses ini adalah sebagai berikut:
Sistem saturasi polimer/gas
Pada suhu tertentu, metode yang tepat digunakan untuk melarutkan gas bertekanan tinggi, tidak reaktif (misalnya CO2 atau N2) ke dalam polimer, membentuk sistem saturasi polimer/gas homogen. Konsentrasi gas biasanya berkisar dari 5% hingga 20%. Difusi gas dalam polimer lambat dan dapat dipercepat dengan meningkatkan suhu dan tekanan.
Nukleasi
Dengan mengurangi tekanan dan/atau peningkatan suhu, sistem polimer/gas memasuki keadaan termodinamik tidak stabil, menjadi sangat jenuh. Ini memicu nukleasi yang homogen dan heterogen, yang mengarah pada pembentukan berbagai gelembung gas.
Pertumbuhan gelembung
Gas tak jenuh ganda berdifusi ke dalam gelembung, menyebabkan mereka tumbuh dan mengurangi energi bebas sistem. Pertumbuhan gelembung dikendalikan oleh faktor -faktor seperti waktu, suhu, jenuh, tegangan, dan sifat viskoelastik sistem.
Stabilisasi struktur mikro
Metode seperti pendinginan digunakan untuk menstabilkan struktur gelembung.
Sistem polimer/gas konsentrasi yang seragam dan tinggi dan kontrol yang tepat dari pertumbuhan nukleasi dan gelembung sangat penting untuk proses tersebut. Busa mikroseluler yang diproduksi biasanya memiliki ukuran pori mulai dari 5-30 μm. Dibandingkan dengan lembaran berbusa tradisional, bahan -bahan mikropor ini menunjukkan 30% -40% kekuatan tarik dan tekan yang lebih tinggi untuk kepadatan yang sama, dan mereka dapat diproduksi pada jalur produksi yang ada. Kombinasi teknologi cairan superkritis dan cetakan injeksi plastik telah membuat produksi langsung produk mikroseluler polipropilen yang dicetak injeksi menjadi kenyataan.
Teknologi berbusa polypropylene kekuatan lebur tinggi
Dalam berbusa polypropylene konvensional, viskositas menurun tajam di atas titik leleh kristalisasi, membuat kontrol suhu selama ekstrusi menjadi sulit. Namun, polypropylene harus mempertahankan aliran yang cukup dalam ekstruder sementara juga memiliki kekuatan leleh dan elastisitas yang memadai untuk melestarikan struktur gelembung biasa. Polypropylene kekuatan lelehan tinggi karena itu sangat penting dalam proses berbusa.
Sebagai contoh, resin Prefax F814, yang diproduksi oleh perusahaan asing, memiliki rantai samping panjang yang diperkenalkan selama proses pasca-polimerisasi, memberikannya 9 kali kekuatan leleh homopolimer konvensional dengan karakteristik aliran yang sama. Perilaku gelembung dalam PP linier dan PP bercabang selama berbusa berbeda secara signifikan. Linear PP menunjukkan kandungan sel terbuka yang tinggi, dan gelembung-gelembung bergabung dengan cepat, bahkan di bawah pendinginan yang cepat. Sebaliknya, PP bercabang cenderung membentuk struktur sel tertutup dengan penggabungan gelembung minimal, sehingga cocok untuk mencapai kekuatan leleh yang tinggi.
Teknologi berbusa polypropylene silang
Beberapa perusahaan juga telah mengadopsi proses ikatan silang untuk menghasilkan busa polypropylene, seperti mencampur PP dengan PE dan ikatan silang PE. Sebagai contoh, sebuah perusahaan telah mengembangkan busa polypropylene mikro-crosslink menggunakan proses dua tahap: pertama, mengekstrusi lembaran padat tebal 3mm, kemudian mengikat silang dengan peroksida atau iradiasi, dan akhirnya menempatkannya di kapal bertekanan tinggi (hingga 69 MPa) dengan N2 untuk menginduksi busa. Metode ini menghasilkan busa dengan 1 0% struktur sel tertutup dan kepadatan 0,3g/cm³. Busa ini digunakan dalam aplikasi seperti suku cadang otomotif dan barang olahraga.
Kunci dari proses ini adalah mengikat silang resin PP sebelum berbusa, yang mengurangi viskositas leleh dan meminimalkan pecahnya gelembung selama berbusa. Busa-busa PP yang saling terkait menunjukkan ketahanan panas yang jauh lebih baik ({30-50 derajat lebih tinggi) dan kinerja creep termal (100 kali lebih baik) dibandingkan dengan busa non-crosslink. Namun, kristalinitas tinggi PP dan kesulitan dalam ikatan silang saat ini, membutuhkan kontrol yang tepat dari kondisi reaksi untuk meminimalkan degradasi.
Agen nukleasi dalam berbusa
Memproduksi busa PP mikroseluler dengan termoset konvensional atau teknologi termoplastik amorf sulit karena kelarutan gas yang rendah di daerah kristal PP, yang membatasi gelembung nukleasi dan pertumbuhan. Menambahkan sejumlah kecil natrium benzoat sebagai zat nukleasi dapat menurunkan tegangan permukaan polimer, mempromosikan nukleasi gelembung. Namun, bedak, yang membentuk ikatan yang kuat dengan PP, tidak efektif sebagai agen nukleat dan tidak boleh digunakan.