Właściwości tworzyw porowatych

Właściwości poszczególnych tworzyw porowatych są ściśle związane z rodzajem polimeru i zastosowaną metodą spieniania. Tworzywa te odznaczają się najmniejszą gęstością spośród ogólnie stosowanych materiałów konstrukcyjnych, jak również najmniejszym przewodnictwem cieplnym spośród znanych materiałów termoizolacyjnych. Poważną wadą wielu tworzyw porowatych jest niewielka wytrzymałość mechaniczna, co uniemożliwia stosowanie tych materiałów w przypadku działania większych obciążeń. Znane są jednak i takie tworzywa porowate, które przy niskiej gęstości wykazują stosunkowo wysoką wytrzymałość mechaniczną.

Spienianie tworzyw sztucznych jest procesem polegającym na rozprężeniu gazu wewnątrz uplastycznionego lub ciekłego tworzywa, które zostaje następnie zestalone. Proces spieniania może przebiegać w wyniku:

– mechanicznego lub pneumatycznego mieszania tworzywa z gazem

– wprowadzenia gazu spieniającego do tworzywa przed jego ostatecznym uformowaniem

– wydzielania się gazów w tworzywie, stanowiących produkt reakcji komponentów użytych do jego wytwarzania lub będących produktem termicznego rozkładu poroforów chemicznych wprowadzonych uprzednio do tworzywa.

Metoda mieszania polega na bezpośrednim wprowadzeniu gazu do lepkiej, uplastycznionej żywicy przez pneumatyczne mieszanie lub mechaniczne ubijanie, na przykład przy użyciu mieszadła szybkoobrotowego. Ubita piana jest poddawana następnie utwardzaniu, Metodę tę stosuje się głównie do spieniania żywic mocznikowych. Spienianie tworzyw wprowadzonym do ich masy gazem może być prowadzone dwiema metodami:

– przez wprowadzenie gazu obojętnego (zwykle azotu) pod zwiększonym ciśnieniem

– przez wprowadzenie łatwo lotnej cieczy w niskiej tempe raturze.

O właściwościach tworzyw porowatych

Po usunięciu ciśnienia lub ogrzaniu gaz wydziela się, tworząc komórkową strukturę tworzywa, która utrwala się po ochłodzeniu lub utwardzeniu. Proces spieniania w podwyższonej temperaturze, w którym wykorzystuje się energię gazu sprężonego w porach tworzywa nosi nazwę ekspandowania. Spienianie tworzyw przez wprowadzanie do nich łatwo lotnych cieczy jest metodą stosowaną głównie do otrzymywania porowatego polistyrenu.

Do najczęściej stosowanych metod wytwarzania tworzyw porowatych należy spienianie za pomocą środków porotwórczych. Wprowadzone do tworzywa poroiory rozkładają się w podwyższonej temperaturze z jednoczesnym wydzieleniem gazu. Gaz ten spienia tworzywo, które po ochłodzeniu uzyskuje porowatą strukturę. Metodą tą produkuje się głównie porowaty PVC. Na podstawie tej metody prowadzi się spienianie polietylenu, polipropylenu, polistyrenu i kopolimerów styrenu (np. kopolimeru ABS), silikonów, oraz żywic fenolowych i epoksydowych.

Substancje wytwarzające pory wprowadzane są zwykle do tworzywa jako odrębny składnik. Istnieje również możliwość wydzielania gazu w wyniku reakcji zachodzącej między składnikami użytymi do wytwarzania tworzywa. Przykładem tworzyw porowatych otrzymywanych tą metodą są pianki poliuretanowe. Środkiem spieniającym i nadającym porowatą strukturę poliuretanu jest produkt reakcji izocyjanianów z wodą, czyli dwutlenek węgla.