SKUM OCH DESS TILLVERKNING, BEARBETNING SAMT ANVÄNDNINGSOMRÅDEN
Marina Wiklöf Handledare: Rolf Lövgren Mälardalens Högskola Produktutveckling 3
I NNEHÅLL Inledning ............................................................................................................................................................... 3 Historia .................................................................................................................................................................. 3 Tillverkning ............................................................................................................................................................ 4 Bearbetningsmetoder ........................................................................................................................................... 5 Användningsområden ........................................................................................................................................... 6 Källor ..................................................................................................................................................................... 7
I NLEDNING I kursen Produktutveckling 3, KPP039 ingår en individuell inlämningsuppgift där ett PM skall skrivas. Ämnet för PM:et skall på något sätt knyta an till projektarbetet i kursen. Det jag och mina projektmedlemmar haft som uppgift i projektet var att, som en del av realiseringen av ett sängkoncept, finna lösningar för bäddmadrass, sensorer och kraftförsörjning. I sökandet efter en bäddmadrass kom materialet i fokus. I en bäddmadrass förekommer ofta någon sorts skumplast och i det här PM:et har jag valt att fördjupa mig i detta material. I inlämningsuppgiften har jag tänkt beskriva hur det tillverkas, vad det tillverkas av, hur man sedan bearbetar det samt vad det används till.
H ISTORIA Skumplaster är ett omfattande område och i detta PM har jag inriktat mig på Polyuretanskum. Mannen på bilden till höger är Otto Bayer och är den man som kallas för fadern av polyuretan industrin för sin uppfinning av den grundläggande diisocyanat polyadditions processen. Hans grundidé var att blanda små volymer av dessa kemiska ämnen tillsammans för att få ett torrt skummaterial. Efter många tekniska svårigheter, lyckades Bayer småningom i syntetisera polyuretanskum. Det tog ytterligare 10 år av utvecklingsarbete innan kundanpassade material kunde tillverkas med utgångspunkten från hans uppfinning. Polyuretan är känt för: •
Isoleringsförmågan. Bra isoleringsförmåga och täthet, polyuretanskum leder både värme och kyla väldigt dåligt.
•
Säkert. Neutralt polyuretanskum är ej giftigt.
•
Sin styrka och elasticitet. Polyuretanskummet är flexibelt och kan belastas mycket. Olika egenskaper skapar man genom justering i tillverkningsprocessen.
•
Lätt att underhålla. Polyuretanskum är lätt att tvätta och desinficeras.
•
Resistent. Polyuretanskummet är resistent mot syror, alkaliska lösningar och fukt.
•
Polyuretanskum är helt fritt från freoner, tungmetaller och AZO-färgämnen
T ILLVERKNING Polyuretaner bildas genom att reagera en polyol (en alkohol med mer än två reaktiva hydroxylgrupper per molekyl) med en diisocyanat eller en polymer isocyanat tillsammans med lämpliga katalysatorer och tillsatser. Råvarorna levereras till tillverkaren i form av vätskor där de blandas tillsammans med vatten och andra tillsatser som ger polyuretanet olika egenskaper. Oavsett vilka egenskaper man vill att polyuretanet skall ha, är tillverkningsprocessen i princip densamma. De vätskor som ej reagerar tillsammans blandas till ett visst förhållande och sedan för man samman dessa vätskor i en form eller på en yta där det reagerar och bildar ett skum. När detta härdat kan man avlägsna skummet från formen. Det rekommenderas att ett speciellt blandningshuvud används som doserar vätskorna och ser till att polyuretanet innehåller rätt mängd av råvarorna. Utrustningen för att tillverka polyuretanskum består oftast av tankar som innehåller råvarorna, doserpumpar, blandningshuvud och en styrenhet. Ofta har man någon sorts värme eller kylanläggning för att reglera temperaturen vid framställningen och därmed säkerställa vissa egenskaper. Polyolen är oftast en glykos eller ricinolja. Isocyanat är en råoljeprodukt och anses vara ett giftigt ämne. Diisocyanat fungerar som en härdare i polyuretanet. Efter härdningen har isocyanaten reagerat fullständigt med de andra komponenterna vilket innebär att färdig skumplast inte innehåller någon fri isocyanat. Om skumplasten når temperaturer över 150° så kan däremot isocyanater frigöras. Då det finns många diisocyanater och polyoler som kan användas för att producera, innebär det att ett brett spektrum av material kan tas fram för att tillgodose behoven i specifika användningsområden. De flesta polyuretaner är härdplaster, det betyder att de inte kan smältas och omformas som termoplastiska material kan. Polyuretaner finns i olika former, inklusive flexibla skum, hårda skum, kemikalieresistenta skum, speciella bindemedel, tätningsmedel och elastomerer.
B EARBETNINGSMETODER Med ett material med så många olika egenskaper finns det många bearbetningsmetoder. Nedan beskrivna bearbetningsmetoder är ett urval av de som används för att bearbeta skummet som ofta gjutits i ark eller plattor istället för formgjutning. Bandsågning
En vanlig skärteknik där en bandsåg används för att tillverka rakt skurna detaljer som tex madrasser. Vinkelskärning
Om man vill ha produkter med fasade kanter kan man använda sig av vinkelskärning. Vinkeln ställer man in steglöst mellan 0 och 90 grader. Mallskärning
För att få ut en speciell form kan man använda sig av mallskärning. Allt för avancerade former går ej att göra men enklare mallar går att använda till ark och plattor. Konturskärning
En metod där man kan skära genom ett stort antal detaljer. Konturskärning används när man vill ha en hög precision på tillskärning och tillverkningsvolymen är stor. Vattenskärning
En väldigt precisionssäker skärteknik. Vatten pressas genom ett litet munstycke och bildar en jetstråle som är ca 0,05mm tjock. Den kan därmed skära till exakt den form som önskas. Stansning
Vid stansning pressas en mall med vassa kanter ned mot materialet och skär bort oönskat material. Det är relativt dyrt att tillverka en stans vilket innebär att denna metod används för mycket stora volymer där man vill ha skräddarsydda detaljer. Profilering
Kallas även "äggkartongsformning". Materialet får en struktur på ytan och en annan tjocklek. Fräsning
Fräsning används när man vill göra urtag, spår eller rundade kanter. En fräs är en roterande borr som borrar bort oönskat material. Används för att skapa tredimensionella former. Limning/Montering
Polyuretan går att sammanfoga genom limning. Detta gör att större detaljer kan skapas och ger ännu större möjligheter. Man kan även sammanfoga det tillsammans med t.ex. textil eller andra materia
A NVÄNDNINGSOMRÅDEN Då polyuretanskum kan framställas i många olika former och hårdheter med olika egenskaper som följd, innebär det att det används inom många olika områden. Madrasser är ofta gjorda av högelastisk polyester som härstammar från polyuretan. Högelastisk polyester har den egenskapen att den återfår sin ursprungsform mycket snabbt efter den deformerats. Detta i samband med dess mjukhet och förmåga att ge stöd åt kroppen gör att det är ett material som lämpar sig mycket väl för madrasser. Öronproppar är ofta gjorda av polyuretan och även andra föremål som verkar ljuddämpande. Inspelningsstudior kläs in i skum gjort av polyuretan och i högtalare sitter det ofta skum för att förhindra att ljudet kommer ut åt fel håll. Tvättsvampen du tvättar din bil med är antagligen gjord av polyuretan. I bilar förekommer polyuretan på många ställen. Framförallt i sätet där det ger en skön sittyta. I byggindustrin används det som utfyllnadsmaterial och isolering. Som isolering används det även i kylskåp där det ser till att kylan stannar kvar.
K ÄLLOR ABC Euro Soft http://www.abceurosoft.se/Skumplast_-_skumgummi.asp Bramming plast industri http://www.bpisweden.se/pages/article.asp?kategori=Teknisk&subgroupguid=13569&articleGuid=43880 Europur.com http://www.europur.com/index.php?page=what-is-polyurethane-foam Foam engineers http://www.foamengineers.co.uk/manufacturing/reticulated-foam/polyester-foam/ Polyurethane.org, http://www.polyurethane.org/s_api/sec.asp?CID=853&DID=3487 Högsby plast http://hogsbyplast.com/?page_id=10 Nationalencyklopedin, polyuretan http://ep.bib.mdh.se:2068/lang/polyuretan Nationalencyklopedin, cellplast http://ep.bib.mdh.se:2068/lang/cellplast PDF, CertiPUR http://www.recticel.se/documents/1/3/Articles/56/1/certipur_bros_080616.pdf PDF, materialblad, uretanplast http://www.recticel.se/documents/1/4/Articles/91/1/Materialinfoblad.pdf PDF, polyuretan http://www.polyterm.se/om_polyuretan.pdf PDF, prevent, isocyanater http://www.prevent.se/Documents/prevent.se/amnesomraden/Kemiska%20risker/Isocyanater/isoskum.pdf Recticel.se http://www.recticel.se/default.aspx?lang=SE&articleId=172 Special-plast http://www.skumplast.com/BearbMetoder.html Technical foam services http://www.technicalfoamservices.co.uk/polyester_foams.php Wikipedia, polyuretan http://en.wikipedia.org/wiki/Polyurethane
