Radia�ne zosie�ovan� plasty namiesto kovov

„O výhodách radia�ního sí�ování se mimo okruh p�ímých u�ivatel� �asto ví jen málo nebo v�bec nic,“ �íká Dr. Michal Dan�k, Key Account Manager odv�tví radia�ního sí�ování ve spole�nosti BGS, která je jedním z pr�kopník� úpravy pomocí elektronového beta nebo gama zá�ení. „Je to škoda, proto�e radia�n� zesít�né plasty nabízejí výhody pro výrobu celé �ady automobilových, pr�myslových a spot�ebních výrobk�.“

Vysokoenergetické elektronové nebo gama zá�ení št�pí chemické vazby v dlouhých �et�zcích molekul plast� zvláštním zp�sobem, který je znám pod názvem „homolytický“. To znamená, �e jsou n�které vazby v �et�zcích rozšt�peny tak, �e v ka�dém ze vzniklých fragment� z�stává jeden ze dvou vazebných elektron�. V chemii se tyto vysoce reaktivní, a tudí� nestabilní fragmenty nazývají volné radikály. Sousední radikály pak mezi sebou reagují a mezi �et�zcovými molekulami vytvá�ejí p�í�né vazby. Vzniká tak trojrozm�rná, velmi stabilní sí�.

Pro všechny typy plast� to však neplatí. Musí být p�ítomna odpovídající reaktivita. U n�kterých plast� pomáhá tuto reaktivitu zajistit pou�ití sí�ovací �inidla. Na trhu jsou k dispozici vhodn� upravené materiály. Krom� standardních plast�, jako je polyethylen (PE) a ethylenvinylacetát (EVA) atd., jsou pro radia�ní sí�ování vhodné technické plasty, jako je polybutylen tereftalát (PBT) a polyamidy (PA 6/66/11/12) nebo termoplastické elastomery, jako je TPE – v n�kterých p�ípadech pouze se sí�ovacím �inidlem. Vhodné jsou také vysoce výkonné plasty, jako je polyvinylidenfluorid (PVDF) a ethylen-tetrafluoretylen (ETFE).

Vylepšení pomocí radia�ního sí�ování

Radia�ní sí�ování výrazn� zlepšuje vlastnosti t�chto plast�. "Lze je pak pou�ívat i v podmínkách, které by jinak nevydr�ely. Materiál se skute�n� vylepšuje," �íká Dr. Michal Dan�k.

Zvlášt� dob�e je prozkoumán vliv radia�ní úpravy na polyamidech. Tyto technické plasty se vyzna�ují univerzálností a snadným zpracováním. Pokud však nejsou upraveny, jejich pou�ití nará�í na své limity, jakmile dojde na vysoké teploty nebo je vy�adována trvanlivost p�i t�ení nebo jiném silném mechanickém namáhání.

Radia�ní sí�ování m�ní chování polyamid� za tepla. Modul pru�nosti nezesí�ovaného PA 66 vyztu�eného skelnými vlákny p�i teplot� kolem 240 °C nap�íklad prudce klesá: materiál se za�íná tavit. Radia�n� zesí�ovaný PA 66 je jiný: p�i teplot� 240 °C má modul pru�nosti p�ibli�n� 120krát vyšší ne� nezesí�ovaný PA 66. Do teploty 360 °C zbytková tuhost tém�� neklesá. Celkov� to znamená, �e si tento zesí�ovaný plast zachovává dostate�nou pevnost i p�i teplotách 350 °C. Radia�ní sí�ovánínavíc sni�uje koeficient tepelné rozta�nosti, co� zajiš�uje dobrou rozm�rovou stabilitu vyrobených výlisk� p�i vysokých teplotách.

Radia�ní úprava rovn� zlepšuje mechanické vlastnosti.Sni�uje tendenci plast� k plastické deformaci p�i mechanickém namáhání, která m��e zhoršit jejich funk�nost. Sní�ení tohoto te�ení je nezbytné k tomu, aby plasty mohly nahradit kovy nap�íklad v upev�ovacích prvcích nebo šroubech. Nap�íklad tendence k te�ení PA 6 vyztu�eného skelnými vlákny se díky radia�ní úprav� sni�uje p�ibli�n� o 70 %.

Zesít�né plasty jsou také odoln�jší v��i brzdovým kapalinám a dalším agresivním chemikáliím. Mén� na n� p�sobí i rozpoušt�dla. Projevuje se to mimo jiné tím, �e si p�i p�sobení rozpoušt�del lépe zachovávají svou pevnost.

Dalším d�le�itým kritériem p�i výb�ru materiál� nap�íklad pro strojní sou�ásti je tribologické chování materiál�. O �ivotnosti sou�ástí, jako jsou kluzná lo�iska, vodicí vále�ky a ozubená kola, toti� rozhodují faktory jako opot�ebení a t�ení. Na tribologické chování má pozitivní vliv tryskání. Nap�íklad u PA 66 sni�uje koeficient opot�ebení o 60 a� 70 procent.

„Radia�ní sí�ování plastu provádí na hotové sou�ásti v�dy poskytovatel slu�eb,“ zd�raz�uje Dan�k. „Výrobce p�íslušné sou�ásti tedy m��e provád�t tvarování vst�ikováním, vytla�ováním nebo vyfukováním jako obvykle.“ Výrobc�m tak nevznikají �ádné dodate�né náklady na nákup nových stroj� nebo nástroj�. Mohou provád�t výrobní proces jako obvykle a optimální rychlostí. Radia�ní sí�ování u poskytovatele slu�eb lze bez problém� integrovat do p�epravní trasy ke kone�nému zákazníkovi, a ušet�it tak �as. Následné zpracování není nutné.

Ni�ší výrobní a materiálové náklady
Vst�ikování plast� obecn� eliminuje nákladné kroky následného zpracování a montá�e, které jsou �asto nutné, kdy� se roztavený kov nalije do ocelové formy pod vysokým tlakem a ztuhne do pevného odlitku. K tomu, aby byl kovový odlitek p�ipraven k pou�ití, se obvykle pou�ívají procesy, jako je odstra�ování ot�ep�, pískování, frézování nebo �ezání závit�. Další výhodou plastových díl� oproti kovovým je, �e není t�eba pou�ívat antikorozní ochranu. To vše p�ispívá k tomu, �e krom� náklad� na materiál jsou výrobní náklady na vst�ikované díly také ni�ší ne� náklady na tlakov� lité kovové díly.

To však není vše: vst�ikování umo��uje vyráb�t slo�it�jší geometrie a barevné komponenty. Díky tomu vzniká v�tší volnost p�i navrhování ne� u tlakového lití kov�. Další výhodou plast� je, �e jsou leh�í ne� kov. To je d�le�ité zejména pro pou�ití ve vozidlech: ka�dý ušet�ený gram nap�íklad v elektromobilech pomáhá sní�it spot�ebu energie. Tím se zvyšuje vzdálenost, kterou lze ujet na jedno nabití baterie. Plastové komponenty navíc tlumí hluk lépe ne� kovy, co� je d�le�ité v automobilovém pr�myslu i ve strojírenství.

Šrouby, vále�ky, ob�ná kola a kryty ventilátor�

„Vzhledem k mo�ným úsporám náklad� a mnoha výhodám by si výrobci m�li ov��it, zda by nemohli v ur�itých aplikacích nahradit kovové tlakov� lité díly zesít�nými plasty,“ radí Dr. Dan�k, odborník spole�nosti BGS. Které tlakov� lité díly konkrétn�? „Nap�íklad šrouby, upev�ovací spony a vále�ky v automobilech a jiných vozidlech, ob�ná kola ventilátor� v tepelných �erpadlech, sk�ín� elektronických za�ízení a lepené kompozitní materiály plast-kov v lodním stavitelství, atd.“

Záv�r

Je t�eba zvá�it mnoho faktor�: Krom� konkrétní aplikace se jedná p�edevším o po�et jednotek, slo�itost konstrukce a po�adovanou kvalitu komponent. Pro zohledn�ní všech aspekt� se doporu�uje úzká spolupráce mezi materiálovými in�enýry, konstruktéry a návrhá�i výrobk�. Pak m��e dojít k nahrazení kovového tlakov� litého dílu cenov� výhodn�jším plastovým dílem vyrobeným vst�ikováním.