PL221936B1 - Sposób wytwarzania pianki auksetycznej - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania pianki auksetycznej polega na tym, że piankę poliuretanową poddaje się wielostopniowej kompresji objętościowej za pomocą form o wymiarach od 10 do 20% mniejszych dla kolejnego stopnia kompresji i finalnym zmniejszeniu co najmniej o 50% każdego wymiaru pianki w stosunku do stanu wyjściowego. Po każdym stopniu kompresji piankę nasącza się odczynnikiem chemicznym, zmiękczającym materiał pianki. Następnie skompresowaną piankę wprowadza się do formy o wymiarach docelowych wyrobu i na krótki czas zanurza się w odczynniku chemicznym, taki, aby pianka wypełniła formę, a po odsączeniu i odparowaniu odczynnika, przed wyjęciem pianki z formy podgrzewa się ją do temperatury bliskiej temperatury mięknienia dla ustabilizowania struktury jej materiału.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania pianki auksetycznej.

Materiały auksetyczne czyli o ujemnym współczynniku Poisson'a charakteryzują się taką strukturą, która zwiększa swoje wymiary poprzeczne przy rozciąganiu i zmniejsza przy ściskaniu. Takie zachowanie jest odmienne niż w materiałach konwencjonalnych takich jak: guma, stal, pianka poliuretanowa, charakteryzujących się dodatnim współczynnikiem Poisson'a, które podczas rozciągania zmniejszają swój przekrój poprzeczny. Możliwy jest również współczynnik Poisson'a równy zero. Materiały charakteryzujące się takim współczynnikiem, takie jak korek, nie zmieniają swoich wymiarów w przekroju poprzecznym zarówno podczas rozciągania jak i ściskania. Materiały auksetyczne charakteryzują się również między innymi: większą odpornością na obciążenie udarowe, tworzeniem powierzchni podwójnie zakrzywionej pod wpływem zginania, lepszymi właściwościami tłumiącymi w stosunku do tradycyjnej pianki poliuretanowej. Za takie zachowanie tych materiałów odpowiada geometria wewnętrzna struktury, o budowie komórek, charakteryzującej się załamanymi ściankami w kształcie kolanek, umożliwiająca odpowiednią deformację. Taką strukturę wytwarza się w procesie przekształcania pianki poliuretanowej, szczególnie o komórkach otwartych, w piankę auksetyczną.

W znanym ze zgłoszenia WO 88/00523 sposobie wytwarzania pianki auksetycznej, konwencjonalną piankę poliuretanową poddaje się mechanicznej kompresji trójosiowej w celu wymuszenia na wewnętrznej strukturze pianki zmiany geometrii, powodującej wytworzenie struktury kolankowej. Następnie piankę podgrzewa się do temperatury mięknienia w celu zmiękczenia jej ścianek komórek. Powstała nowa struktura pianki po ostudzeniu do temperatury otoczenia zachowuje auksetyczną formę.

Wadą znanego sposobu jest to, że nie zapewnia jednorodności pianki auksetycznej w całej objętości, pianka ma mniejszą sztywność w środkowym obszarze, szczególnie przy dużych gabarytach. Ponadto uzyskanie w takim jednorazowym procesie pianki auksetycznej o współczynniku Poisson'a na poziomie -0,7 przy rozciąganiu wiąże się z zastosowaniem znacznego współczynnika kompresji objętościowej, rzędu 3,5 i wystąpieniem niedoskonałości struktury w postaci zafałdowań.

Znany jest też ze zgłoszenia WO/2010/049511 sposób wytwarzania pianki auksetycznej, w którym konwencjonalną piankę poliuretanową poddaje się mechanicznej kompresji trójosiowej w celu wymuszenia na wewnętrznej strukturze pianki zmiany geometrii, a następnie piankę zanurza się w odczynniku chemicznym (np. acetonie) w celu zmiękczenia ścianek jej komórek. Powstała nowa struktura pianki, o zmienionym kształcie komórek, po odsączeniu i odparowaniu odczynnika zachowuje auksetyczną formę.

Wadą tego sposobu jest to, że otrzymana w jego wyniku pianka auksetyczną oprócz tego, że nie jest jednorodna w całej objętości i ma mniejszą sztywność w środkowym obszarze, wykazuje tendencję do pofałdowania podczas kompresji, szczególnie przy dużych gabarytach, to powraca z czasem do swojego pierwotnego kształtu.

W celu uzyskania bloków pianki auksetycznej o większych gabarytach, o zwiększonej jednorodności i bez powyższych wad strukturalnych stosuje się sposób według wynalazku, którego istota polega na tym, że piankę poliuretanową poddaje się wielostopniowej kompresji objętościowej poprzez umieszczanie pianki, kolejno w coraz mniejszych formach o wymiarach od 10 do 20% mniejszych dla kolejnego stopnia kompresji w wyniku wyjęcia pianki z większej formy i włożenia do mniejszej i finalnym zmniejszeniu co najmniej o 50% każdego wymiaru pianki w stosunku do wymiaru wyjściowego przed kompresją. Po każdym stopniu kompresji piankę w formie zanurza się w odczynniku chemicznym zmiękczającym jej material i nadającym kształt i wymiary formy po czym formę wyjmuje się z odczynnika chemicznego i suszy aż do całkowitego odparowania odczynnika chemicznego z pianki. Następnie, skompresowaną piankę wyjmuję się z ostatniej najmniejszej formy, wprowadza się do formy o wymiarach docelowych wyrobu większych od wymiarów pianki po ostatnim stopniu kompresji i formę na krótki czas zanurza się w odczynniku chemicznym, co powoduje rozprężenie pianki i wypełnienie przez nią formy. Po odsączeniu i odparowaniu odczynnika chemicznego, przed wyjęciem pianki z formy podgrzewa się ją do temperatury bliskiej temperatury mięknienia dla ustabilizowania struktury jej materiału.

Zaletą sposobu według wynalazku jest uzyskanie pianki o zwiększonej jednorodności i bez wad strukturalnych w postaci zafałdowań.

Wynalazek znajduje główne zastosowanie w produkcji siedzeń do statków powietrznych oraz pojazdów transportu publicznego dla zabezpieczenia załóg i pasażerów przed drganiami i udarem.

Claims (2)

1. Sposób wytwarzania pianki auksetycznej, w którym piankę poliuretanową poddaje się mechanicznej kompresji trójosiowej, a następnie piankę podgrzewa się do temperatury mięknienia lub zanurza w odczynniku chemicznym, znamienny tym, że piankę poliuretanową poddaje się wielostopniowej kompresji objętościowej poprzez umieszczanie pianki kolejno w coraz mniejszych formach o wymiarach od 10 do 20% mniejszych dla kolejnego stopnia kompresji w wyniku wyjęcia pianki z większej formy i włożenia do mniejszej i finalnym zmniejszeniu co najmniej o 50% każdego wymiaru pianki w stosunku do wymiaru wyjściowego przed kompresją i zanurzanie form w odczynniku chemicznym po każdym stopniu kompresji dla nadania kształtu i wymiarów formy, wyjmowanie i suszenie aż do całkowitego odparowania odczynnika chemicznego z pianki.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że skompresowaną piankę wyjmuję się z ostatniej najmniejszej formy, wprowadza się do formy o wymiarach docelowych wyrobu większych od wymiarów pianki po ostatnim stopniu kompresji na czas taki aby pianka wypełniła formę.