W technologiach wytwarzania oraz przetwórstwa materiałów polimerowych stosuje się różne dodatki pozwalające na otrzymanie produktów o pożądanych właściwościach. Do takich środków pomocniczych zalicza się m.in. chemiczne i fizyczne środki spieniające, dzięki którym można otrzymać polimerowe materiały porowate o szerokim zakresie gęstości pozornych, najczęściej od 15 do 1000 kg/m3.
Tworzywa porowate
Praktycznie wszystkie polimery można spieniać, jednak najbardziej popularne są materiały porowate z takich tworzyw jak: poliuretany, polistyreny, PVC, polietyleny, polipropylen, kauczuki naturalne, kauczuk butadienowo-styrenowy (SBR). Spośród tworzyw konstrukcyjnych i specjalistycznych, spienianiu poddaje się: polimetakryloimidy, silikony, polietery sulfonowe i kompozyty.
Pianki z tworzyw sztucznych są produktem o wszechstronnym zastosowaniu. Ich właściwości zależą od procesu wytwarzania, gęstości oraz morfologii komórek: średnicy, grubości ścianek itd. Pianka składa się z komórek zawierających gaz (powietrze) w ciągłym szkielecie polimeru. Komórki mogą być makro- lub mikroskopowe, otwarte oraz częściowo lub całkowicie zamknięte ze ściankami o różnej grubości. Komórki mogą być utworzone przez ekspansję gazu lub lotnej cieczy wtryskiwanych do stopionego polimeru, bądź ekspansję gazu pochodzącego z chemicznego środka spieniającego. Najważniejszym parametrem określającym piankę jest gęstość – dostępne są wyroby o gęstości od kilku kg/m3 do ponad 1000 kg/m3 (pianki strukturalne).
Tworzywa porowate (pianki) można podzielić:
· elastyczne: matryca polimerowa jest elastomerem lub kauczukiem,
· giętkie: matryca polimerowa jest elastomerem, np. plastyfikowany PVC, LDPE, PU,
· sztywne: PS, nienasycone estry, żywice fenolowe, poliuretany (PU).
Spienianie tworzyw termoplastycznych jest często stosowane ze względu na możliwość uzyskania interesujących właściwości fizycznych i technologicznych. Zaletami materiałów porowatych, w porównaniu z materiałami litymi, są:
· zmniejszenie masy wyrobu, mała gęstość,
· oszczędność kosztów i materiałów,
· bardzo dobre właściwości termoizolacyjne i tłumiące,
· zmniejszenie skurczu materiałowego,
· zwiększenie sztywności,
· uzyskanie produktów o nowych zastosowaniach.
Cechy te sprawiają, że materiały o strukturze komórkowej szeroko wykorzystywane są w motoryzacji, budownictwie, obuwnictwie czy w przemyśle opakowań.
Czynnikami ograniczającymi rozwój materiałów porowatych są: mniejsza wytrzymałość mechaniczna, skomplikowane przetwórstwo oraz względy ekologiczne.
Poroforem (środkiem porotwórczym, spieniającym, blowing agent) nazywa się substancję, która w podwyższonej temperaturze wrze lub rozkłada się z wydzielaniem produktów gazowych, na ogół N2, CO2 i NH3, dodawaną do tworzywa w celu zmiany jego struktury z litej na porowatą.
Poroforem może być również gaz obojętny, wprowadzony do tworzywa w takim samym celu. Ze względu na sposób wydzielania się gazowych produktów porujących, porofory dzieli się na fizyczne i chemiczne. /Edyta Gibas, Grażyna Rymarz, PlastNews 04'2011/
