Poliuretanozko itsasgarri mota berri bat prestatu zen, molekula txikiko poliazidoak eta molekula txikiko poliolak lehengai gisa erabiliz prepolimeroak prestatzeko. Katearen luzapen prozesuan, hiperadarkatutako polimeroak eta HDI trimeroak sartu ziren poliuretanozko egituran. Proben emaitzek erakusten dute ikerketa honetan prestatutako itsasgarriak biskositate egokia duela, itsasgarri diskoaren bizitza luzea, giro-tenperaturan azkar sendotu daitekeela, eta lotura-propietate onak, bero-zigilatzeko indarra eta egonkortasun termikoa dituela.

Ontzi malgu konposatuak itxura bikaina, aplikazio sorta zabala, garraio erosoa eta ontziratze kostu baxua ditu abantaila gisa. Aurkeztu zenetik, asko erabili da elikagaietan, medikuntzan, eguneroko produktu kimikoetan, elektronikan eta beste industria batzuetan, eta kontsumitzaileek oso maitatua dute. Ontzi malgu konposatuen errendimendua ez dago film materialarekin lotuta soilik, baita itsasgarri konposatuaren errendimenduaren araberakoa ere. Poliuretano itsasgarriak abantaila asko ditu, hala nola lotura-indar handia, doikuntza sendoa eta higienea eta segurtasuna. Gaur egun, ontzi malgu konposatuen euskarri itsasgarri nagusia da eta itsasgarri fabrikatzaile nagusien ikerketaren ardatza.

Tenperatura altuko zahartzea ezinbesteko prozesua da ontzi malguak prestatzeko. "Karbono gailurra" eta "karbono neutraltasuna" helburu nazionalekin, ingurumen babes berdea, karbono isuri gutxi murriztea eta eraginkortasun handia eta energia aurreztea bizitzako esparru guztien garapen helburu bihurtu dira. Zahartze tenperaturak eta zahartze denborak eragin positiboa dute film konposatuaren zuritze erresistentzian. Teorian, zenbat eta zahartze tenperatura handiagoa eta zahartze denbora luzeagoa izan, orduan eta handiagoa izango da erreakzio osatze tasa eta sendatze efektu hobea. Benetako ekoizpen aplikazio prozesuan, zahartze tenperatura jaitsi eta zahartze denbora laburtu badaiteke, hobe da zahartzea ez eskatzea, eta ebaki eta poltsatzea makina itzali ondoren egin daitezke. Horrek ez ditu ingurumen babes berdearen eta karbono isuri gutxi murrizteko helburuak bakarrik lortzen, baita ekoizpen kostuak aurrezten eta ekoizpen eraginkortasuna hobetzen ere.

Ikerketa honen helburua poliuretanozko itsasgarri mota berri bat sintetizatzea da, ekoizpenean eta erabileran biskositate eta itsasgarri-diskoaren iraupen egokia duena, tenperatura baxuko baldintzetan azkar sendatzen dena, ahal dela tenperatura alturik gabe, eta ontzi malgu konposatuen hainbat adierazleren errendimenduan eragiten ez duena.

1.1 Material esperimentalak Azido adipikoa, azido sebazikoa, etilen glikola, neopentil glikola, dietilen glikola, TDI, HDI trimeroa, laborategian egindako hiperadarkatutako polimeroa, etil azetatoa, polietilenozko filma (PE), poliesterrezko filma (PET), aluminiozko papera (AL).
1.2 Tresna esperimentalak Mahaigaineko tenperatura konstanteko aire lehortzeko labe elektrikoa: DHG-9203A, Shanghai Yiheng Scientific Instrument Co., Ltd.; Errotazio-biskosimetroa: NDJ-79, Shanghai Renhe Keyi Co., Ltd.; Trakzio-probak egiteko makina unibertsala: XLW, Labthink; Analizatzaile termograbimetrikoa: TG209, NETZSCH, Alemania; Bero-zigiluko probatzailea: SKZ1017A, Jinan Qingqiang Electromechanical Co., Ltd.
1.3 Sintesi metodoa
1) Prepolimeroaren prestaketa: Lau lepoko matrazea ondo lehortu eta N2 pasa bertara, ondoren gehitu neurtutako molekula txikiko poliola eta poliazidoa lau lepoko matrazean eta hasi nahasten. Tenperatura ezarritako tenperaturara iristen denean eta uraren irteera uraren irteera teorikotik gertu dagoenean, hartu lagin kopuru jakin bat azido-balioaren proba egiteko. Azido-balioa ≤20 mg/g denean, hasi erreakzioaren hurrengo urratsa; gehitu 100×10-6 katalizatzaile neurtua, konektatu hutseko isats-hodia eta martxan jarri huts-ponpa, kontrolatu alkoholaren irteera-tasa huts-mailaren arabera, benetako alkoholaren irteera alkoholaren irteera teorikotik gertu dagoenean, hartu lagin jakin bat hidroxilo-balioaren proba egiteko, eta amaitu erreakzioa hidroxilo-balioak diseinu-eskakizunak betetzen dituenean. Lortutako poliuretanozko prepolimeroa erabilera segururako ontziratzen da.
2) Disolbatzailean oinarritutako poliuretanozko itsasgarriaren prestaketa: Gehitu neurtutako poliuretanozko prepolimeroa eta etil esterra lau lekoko matraze batean, berotu eta irabiatu uniformeki sakabanatzeko, ondoren gehitu neurtutako TDI lau lekoko matrazean, mantendu bero 1,0 orduz, ondoren gehitu etxean egindako hiperadarkatutako polimeroa laborategian eta jarraitu erreakzionatzen 2,0 orduz, gehitu poliki-poliki HDI trimeroa tantaka lau lekoko matrazean, mantendu bero 2,0 orduz, hartu laginak NCO edukia probatzeko, hoztu eta askatu materialak ontziratzeko NCO edukia kalifikatu ondoren.
3) Laminazio lehorra: Nahastu etil azetatoa, agente nagusia eta sendatzeko agentea proportzio jakin batean eta irabiatu uniformeki, ondoren aplikatu eta prestatu laginak laminazio lehorreko makina batean.

1.4 Probaren karakterizazioa
1) Biskositatea: Erabili biraketa-biskosímetro bat eta kontsultatu GB/T 2794-1995 itsasgarrien biskositatearen proba-metodoa;
2) T-peel erresistentzia: trakzio-proba makina unibertsal bat erabiliz probatu da, GB/T 8808-1998 peel erresistentzia proba metodoari erreferentzia eginez;
3) Bero-zigiluaren indarra: lehenik bero-zigiluaren probatzaile bat erabili bero-zigilua egiteko, eta ondoren trakzio-proba makina unibertsal bat erabili probatzeko, kontsultatu GB/T 22638.7-2016 bero-zigiluaren indarraren proba metodoa;
4) Analisi termograbimetrikoa (TGA): Proba 10 ℃/min-ko berotze-abiadura eta 50 eta 600 ℃ arteko proba-tenperatura-tartearekin egindako analizatzaile termograbimetriko bat erabiliz egin zen.

2.1 Biskositatearen aldaketak nahasketa-erreakzio-denborarekin Itsasgarriaren biskositatea eta gomazko diskoaren bizitza adierazle garrantzitsuak dira produktuaren ekoizpen-prozesuan. Itsasgarriaren biskositatea altuegia bada, aplikatutako kola-kantitatea handiegia izango da, eta horrek konposite-filmaren itxura eta estaldura-kostuan eragina izango du; biskositatea baxuegia bada, aplikatutako kola-kantitatea baxuegia izango da, eta tinta ezin izango da eraginkortasunez infiltratu, eta horrek konposite-filmaren itxura eta itsaspen-errendimenduan ere eragina izango du. Gomazko diskoaren bizitza laburregia bada, kola-tangaren barruan gordetako kolaren biskositatea azkarregi handituko da, eta kola ezin izango da leunki aplikatu, eta gomazko arrabola ez da erraz garbitzen; gomazko diskoaren bizitza luzeegia bada, hasierako itsaspen-itxura eta material konposatuaren itsaspen-errendimenduan eragina izango du, eta baita sendatze-tasan ere, eta horrela produktuaren ekoizpen-eraginkortasunean eragina izango du.

Biskositatearen kontrol egokia eta itsasgarri-diskoaren iraupena itsasgarriak ondo erabiltzeko parametro garrantzitsuak dira. Ekoizpen-esperientziaren arabera, agente nagusia, etil azetatoa eta sendatzailea R balio eta biskositate egokietara egokitzen dira, eta itsasgarria itsasgarri-tangaren barruan sartzen da gomazko arrabola batekin, filmean kola aplikatu gabe. Itsasgarri-laginak denbora-tarte desberdinetan hartzen dira biskositatea probatzeko. Biskositate egokia, itsasgarri-diskoaren iraupen egokia eta tenperatura baxuko baldintzetan sendatze azkarra dira disolbatzaileetan oinarritutako poliuretanozko itsasgarriek ekoizpenean eta erabileran lortu nahi dituzten helburu garrantzitsuak.

2.2 Zahartze-tenperaturaren eragina zuritzeko erresistentzian Zahartze-prozesua da ontzi malguen prozesurik garrantzitsuena, denbora-kontsumitzaileena, energia-kontsumitzaileena eta espazio-kontsumitzaileena. Ez du produktuaren ekoizpen-tasan eragiten bakarrik, baizik eta, are garrantzitsuagoa dena, ontzi malgu konposatuen itxuran eta lotura-errendimenduan ere eragiten du. Gobernuaren "karbono-gailurra" eta "karbono-neutralitatea" helburuen eta merkatu-lehia gogorraren aurrean, tenperatura baxuko zahartzea eta sendotze azkarra modu eraginkorrak dira energia-kontsumo txikia, ekoizpen berdea eta ekoizpen eraginkorra lortzeko.

PET/AL/PE konpositezko filma giro-tenperaturan eta 40, 50 eta 60 ℃-tan zahartu zen. Giro-tenperaturan, barneko AL/PE konpositezko egituraren zuritzeko erresistentzia egonkor mantendu zen 12 orduz zahartu ondoren, eta sendatzea ia erabat amaituta zegoen; giro-tenperaturan, kanpoko PET/AL hesi handiko konpositezko egituraren zuritzeko erresistentzia ia egonkor mantendu zen 12 orduz zahartu ondoren, eta horrek adierazten du hesi handiko film-materialak poliuretanozko itsasgarriaren sendatzean eragina izango duela; 40, 50 eta 60 ℃-ko sendatze-tenperatura baldintzak alderatuta, ez zen alde nabarmenik egon sendatze-tasan.

Gaur egungo merkatuan dauden disolbatzaileetan oinarritutako poliuretanozko itsasgarriekin alderatuta, tenperatura altuko zahartze-denbora normalean 48 ordu edo gehiago izaten da. Ikerketa honetako poliuretanozko itsasgarriak, funtsean, hesi handiko egituraren sendatzea 12 ordutan osatu dezake giro-tenperaturan. Garatutako itsasgarriak sendatze azkarraren funtzioa du. Etxeko hiperadarkatutako polimeroak eta isozianato multifuntzionalak itsasgarrian sartzean, kanpoko geruzako konposite-egitura edo barneko geruzako konposite-egitura edozein dela ere, giro-tenperaturako baldintzetan zuritzeko erresistentzia ez da oso desberdina tenperatura altuko zahartze-baldintzetan zuritzeko erresistentziarekin alderatuta, eta horrek adierazten du garatutako itsasgarriak ez duela sendatze azkarraren funtzioa bakarrik, baita tenperatura alturik gabe sendatze azkarraren funtzioa ere.

2.3 Zahartze-tenperaturaren eragina bero-zigilatze-erresistentzian Materialen bero-zigilatze-ezaugarriak eta benetako bero-zigilatze-efektua faktore askok eragiten dute, hala nola bero-zigilatze-ekipoak, materialaren beraren errendimendu-parametro fisiko eta kimikoak, bero-zigilatze-denborak, bero-zigilatze-presioak eta bero-zigilatze-tenperaturak, etab. Benetako beharren eta esperientziaren arabera, bero-zigilatze-prozesu eta parametro arrazoizkoak finkatzen dira, eta konposatu ondoren konposatutako filmaren bero-zigilatze-erresistentzia-proba egiten da.

Film konposatua makinatik atera berri denean, bero-zigiluaren indarra nahiko baxua da, 17 N/(15 mm) baino ez. Une honetan, itsasgarria solidotzen hasi berri da eta ezin du lotura-indar nahikorik eman. Une honetan probatutako indarra PE filmaren bero-zigiluaren indarra da; zahartze-denbora handitzen den heinean, bero-zigiluaren indarra nabarmen handitzen da. 12 orduz zahartu ondoren bero-zigiluaren indarra 24 eta 48 orduz zahartu ondoren duenaren berdina da funtsean, eta horrek adierazten du sendotzea 12 ordutan osatzen dela funtsean, eta horrek lotura nahikoa ematen die film desberdinei, eta ondorioz bero-zigiluaren indarra handitzen da. Tenperatura desberdinetan bero-zigiluaren indarraren aldaketa-kurbatik, ikus daiteke zahartze-denbora baldintza berdinetan ez dagoela alde handirik bero-zigiluaren indarrari dagokionez giro-tenperaturako zahartzearen eta 40, 50 eta 60 ℃-ko baldintzen artean. Giro-tenperaturan zahartzeak tenperatura altuko zahartzearen efektua guztiz lor dezake. Garatutako itsasgarri honekin konposatutako ontzi-egitura malguak bero-zigiluaren erresistentzia ona du tenperatura altuko zahartze-baldintzetan.

2.4 Ontzeko filmaren egonkortasun termikoa Ontzi malguak erabiltzean, bero-zigilatzea eta poltsak egitea beharrezkoak dira. Film-materialaren beraren egonkortasun termikoaz gain, sendotutako poliuretanozko filmaren egonkortasun termikoak zehazten du amaitutako ontzi-produktu malguaren errendimendua eta itxura. Ikerketa honek analisi grabimetriko termikoaren (TGA) metodoa erabiltzen du sendotutako poliuretanozko filmaren egonkortasun termikoa aztertzeko.

Poliuretanozko film sendatuak bi pisu galera gailur nabarmen ditu proba-tenperaturan, segmentu gogorraren eta segmentu bigunaren deskonposizio termikoari dagozkionak. Segmentu bigunaren deskonposizio termikoaren tenperatura nahiko altua da, eta pisu galera termikoa 264 °C-tan gertatzen hasten da. Tenperatura horretan, egungo ontzi bigunen bero-zigilatze prozesuaren tenperatura-eskakizunak bete ditzake, eta ontziratze edo betetze automatikoaren ekoizpenaren, distantzia luzeko ontzien garraioaren eta erabilera-prozesuaren tenperatura-eskakizunak bete ditzake; segmentu gogorraren deskonposizio termikoaren tenperatura altuagoa da, 347 °C-ra iritsiz. Garatutako tenperatura altuko sendotzerik gabeko itsasgarriak egonkortasun termiko ona du. AC-13 asfalto nahasketa altzairu-zeparekin % 2,1 handitu zen.

3) Altzairuzko zeparen edukia % 100era iristen denean, hau da, 4,75 eta 9,5 mm-ko partikula-tamaina bakar batek kareharria guztiz ordezkatzen duenean, asfalto-nahastearen hondar-egonkortasunaren balioa % 85,6 da, hau da, altzairuzko zeparik gabeko AC-13 asfalto-nahastearena baino % 0,5 handiagoa; zatiketa-indarraren ratioa % 80,8 da, hau da, altzairuzko zeparik gabeko AC-13 asfalto-nahastearena baino % 0,5 handiagoa. Altzairuzko zepa kopuru egokia gehitzeak eraginkortasunez hobetu dezake AC-13 altzairuzko zepa asfalto-nahastearen hondar-egonkortasuna eta zatiketa-indarraren ratioa, eta eraginkortasunez hobetu dezake asfalto-nahastearen urarekiko egonkortasuna.

1) Erabilera-baldintza normaletan, etxean egindako hiperadarkatutako polimeroak eta poliisozianato multifuntzionalak sartuz prestatutako disolbatzailean oinarritutako poliuretanozko itsasgarriaren hasierako biskositatea 1500 mPa·s ingurukoa da, eta biskositate ona du; itsasgarri-diskoaren bizitza 60 minutura iristen da, eta horrek ontzi malguen enpresen funtzionamendu-denboraren eskakizunak guztiz betetzen ditu ekoizpen-prozesuan.

2) Zuritze-indarra eta bero-zigilatze-indarra ikusita ikus daiteke prestatutako itsasgarria azkar sendotu daitekeela giro-tenperaturan. Ez dago alde handirik giro-tenperaturan eta 40, 50 eta 60 ℃-tan sendotze-abiaduran, eta ez dago alde handirik lotura-indarrean. Itsasgarri hau guztiz sendotu daiteke tenperatura alturik gabe eta azkar sendotu daiteke.

3) TGA analisiak erakusten du itsasgarriak egonkortasun termiko ona duela eta tenperatura-eskakizunak bete ditzakeela ekoizpenean, garraioan eta erabileran zehar.