Dodatečné zesíťování

Obsah kapitoly

1. 16.1 Radiační síťování

Síťování polymerů je spojování polymerních řetězců v dlouhé makromolekuly, za použití síťovacího činidla. Zesítění makromolekulárních látek vede ke zhoršení rozpustnosti a tavitelnosti, zvýšení tvarové stálosti za tepla i odolnosti vůči chemikáliím, snížení permeability a zlepšení elektroizolačních vlastností, zvláště za zvýšené teploty. Čím hustší je zesítění, tím obtížněji vnikají do polymeru nízkomolekulární látky. Klesá bobtnavost, navlhavost a extrahovatelný podíl. V technické praxi se dodatečným síťováním makromolekulárních řetězců především vulkanizují různé kaučuky za spolupůsobení síry a vytvrzují syntetické pryskyřice. [22]

Zpět na začátek

16.1 Radiační síťování

Radiační síťování je nová rozvíjející se technologie zlepšování mechanických, chemických a teplotních vlastností plastů za použití beta nebo gama záření (obr. 124). To umožňuje v některých případech použití levnějších masových nebo konstrukčních plastů, které tímto zesítěním dosahují vlastností drahých konstrukčních a speciálních termoplastů.

Obr. 124: Schéma radiačního síťování PE elektronovým zářením. [22]

Toto zesítění je dosaženo bombardováním molekul proudem vysokoenergetických elektronů nebo paprsky gama. Tato energie je absorbována materiálem, dochází ke vzniku radikálů (rozpad vazeb C – H), které postupně vzájemně reagují a vytvářejí požadované spojení. Síť tak vzniká postupným spojením dvou volných radikálů mezi sousedními řetězci za vzniku vazby C – C. Radiační síťování má pozitivní efekt v oblastech, kde je potřeba výdrže materiálu na dlouhodobě vysokých provozních teplotách, zlepšují se creepové vlastnosti, odolnost proti otěru a tvarová paměť. Tímto ozářením termoplastů mohou vznikat materiály, které mají za určitých teplotních podmínek vlastnosti eleastomerů. Nejdůležitějšími vlastnostmi síťovaného systému je tažnost a pružnost. Proces ozařování probíhá až po zpracovatelském procesu (vstřikování, vytlačování,…) bez dodatečného namáhání výrobku, při pokojové teplotě, obvykle bez potřeby dalších přísad. U některých receptur se však používají pomocná síťovací činidla. U komerčních směsí pro radiační síťování jsou v současné době používány síťovací činidla zvláště ke zlepšení výsledných vlastností materiálu, k redukci dávek záření, ke snížení hořlavosti, apod. Parametry ozařování lze regulovat dle požadavku zákazníka a docílit tak pomocí stínících prvků ozáření například jen části materiálu. Použitím záření o energii menší než 10 MeV nepřichází v úvahu nebezpečí vzniku radioaktivity v ozařovacím zařízení ani v ozařovaném produktu. Hlavním předpokladem pro ozáření materiálu je přítomnost tří a vícefunkčních monomerů.

Využití radiačního síťování nalézáme především pro izolace kabelů, trubkové profily a hadice, systémy podlahových topení, tvarované a vstřikované díly, kompozity, polymerní granuláty, kde cíleně měníme reologické vlastnosti. Zlepšení mechanických vlastností radiačně síťovaných plastů.

Z celkového množství použití radiačního ozařování připadá 90% na síťování a zbylých 10% na sterilizaci produktů v medicíně a potravinářství.

Radiační síťování mění následující mechanické vlastnosti plastů:

• Nárůst modulu pružnosti.
• Zvýšení pevnosti (zejména z dlouhodobého hlediska).
• Pokles poměrného prodloužení při přetržení (tažnosti).
• Redukce tečení za studena – (creepu).
• Nárůst tvrdosti (Shore).
• Zlepšení meze únavy (při střídavém ohybu).
• Zlepšení povrchové pevnosti vůči otiskům a nespojitosti vstřikovaných dílů.
• Zlepšení odolnosti proti vnitřnímu pnutí a redukce přenosu a růstu.
• Zlepšení zotavení materiálu „paměťový efekt“.

Výrazně se ukazuje zlepšení vlastností například u smykového modulu jako funkce teploty. Parametrem je dávka ozáření odpovídající stupni zesítění. Smykový modul nezesíťovaných termoplastů klesne po překročení teploty přechodu téměř na nulu, u zesíťovaného termoplastu lze naměřit menší modul, který se se stupněm zesítění zvyšuje (obr. 125).

Obr. 125: Smykový modul radiačně zesíťovaného HDPE. [23]

U tepelných vlastností dochází v důsledku síťování k:

• Zlepšení tvarové stálosti za tepla.
• Cílenému nastavení tepelné roztažnosti.
• Zlepšení trvalé deformace při zatížení.
• Zvýšení tepelné odolnosti.
• Zvýšení odolnosti proti vniknutí žhavého drátu (obr. 126).
• Vyšší odolnost vůči stárnutí. [22]

Tab. 5: Příklad vybraných aplikací v průmyslu a vlastností získaných po ozáření. [22]