Vlastnosti a funkčnost

//Vlastnosti a funkčnost
Vlastnosti a funkčnost2018-12-07T14:03:39+00:00

Pěnový polystyren (EPS) je termín pro polystyren a styrenové kopolymery, které jsou vypěněny na řadu užitečných výrobků. ZPS (zpěňovatelný polystyren) se dodá zpracovatelům ve formě polystyrénových perlí. Perle ZPS jsou naplněny nadouvadlem, obvykle pentanem, a jinými chemickými činidly a aditivy, které dodávají perlám na intenzitě při pěnění a dovolují jim, aby byly zpracovány a vytvarovány do nízkohustotních pěnových výrobků. EPS se skládá z 90 % ze vzduchu. Schopnost tlumení nárazů a jiné vlastnosti EPS, zkombinované s nízkými náklady, vysokými izolačními vlastnostmi, tvarovatelností podle potřeby a snadností zpracování z něj činí oblíbený obalový materiál.

Podle Státní university v San Jose nemají změny teploty v distribučním prostředí v podstatě žádný vliv na schopnost pěny z EPS tlumit nárazy.

Koncové aplikace

Více než 50 let se prokazuje účinnost EPS v řadě obalových aplikací, které používá řada odvětví, výrobců spotřebních předmětů a katalogových a zasilatelských firem. Lehký EPS je ideální na obalové aplikace kvůli svým fyzikálním vlastnostem, zejména schopnosti tlumit nárazy, rozměrové stabilitě a odolnosti vůči teplu a vlhku.

Vnitřní obal, vytvarovaný podle potřeby z EPS, je vysoce účinný při ochraně citlivých elektronických součástek, spotřebních výrobků a kancelářského zařízení. Jeho tvarovatelnost umožňuje, aby části vnitřního obalu udržovaly výrobky přesně na svém místě. Vysoké izolační vlastnosti a odolnost proti vlhkosti učinily z EPS populární volbu pro balení potravin, v lékařství a ve farmaceutickém odvětví. EPS se také používá k ochraně řady jiných výrobků, které se používají k další montáži, během interní distribuce, skladování a dodání konečnému uživateli. Protože EPS může být vytvarován v podstatě do libovolného tvaru nebo velikosti, je vhodný pro automatické výrobní linky. Koncová víka, bočnice a jiné kusy vnitřního obalu z EPS se dají upravit tak, aby plnily potřeby automatických integrovaných výrobních systémů. Části vnitřních obalů z EPS se dají rychle a účinně dát na své místo pomocí automatických postupů během procesu montáže obalu.

Klíčovou výhodou EPS je, že je recyklovatelný. EPS může být přepracován a vytvarován do nových obalových výrobků nebo stavebních výrobků. Programy recyklování EPS již byly realizovány v několika zemích na světě.

Fyzikální vlastnosti

Mechanické vlastnosti

Mechanické vlastnosti EPS pěny závisejí primárně na hustotě tak, jak je to znázorněno v tabulce 1. Pevnostní parametry se obecně zvyšují s hustotou, ale parametry obalu z EPS pěny, které tlumí náraz, jsou ovlivněny geometrií tvarovky a v menší míře velikostí perlí a procesních podmínek, jakož i hustotou. Tento unikátní parametr umožňuje technikovi přes obaly, aby doladil schopnost obalu tlumit nárazy jednoduchými zpracovatelskými změnami bez potřeby znovu konstruovat nebo měnit nástroje.

Pro schopnost tlumit nárazy vyvinulo odvětví obalů z EPS typické křivky útlumu, které mohou používat konstruktéři přepravních obalů z EPS. Vlastnosti tlumit nárazy nejsou u EPS významně ovlivněny změnou teploty. Nedávné studie provedené na Státní univerzitě v San Jose v rámci programu Obaly ukázaly, že optimální parametry výkonu EPS nejsou ovlivněny změnami mezi – 17 °C a 43 °C. Technici v oblasti obalů by měli považovat následující data za přesné popsání chování pěny z EPS.

Typické vlastnosti tvarovaných obalů z EPS (teplota při testu 70 °F (23 °C)
Hustota Napětí při
10% stlačení
Pevnost v ohybu Pevnost v tahu Pevnost ve střihu
(pcf) Kg/m3 (psi) MPa (psi) MPa (psi) MPa (psi) MPa
1 16 13 0,09 29 0,2 31 0,21 31 0,21
1,5 24 24 0,16 43 0,3 51 0,35 53 0,37
2 32 30 0,21 58 0,4 62 0,43 70 0,49
2,5 40 42 0,29 75 0,52 74 0,51 92 0,63
3 48 64 0,44 88 0,61 88 0,61 118 0,81
3,3 53 67 0,46 105 0,72 98 0,68 140 0,97
4 64 80 0,55 125 0,86 108 0,75 175 1,21
Poznámka: Hodnoty jsou založeny na krátkodobých laboratorních zatěžovacích podmínkách z ASTM. Jak teplota, tak i doba zatížení mohou ovlivnit koncové hodnoty.
pcf = liber na čtvereční stopu, psi = liber na čtvereční palec

Hustota

Když se vybírá správná úroveň tlumení nárazů, potřebná pro danou práci musí se zvážit hustota obalu. Při předběžných konstrukčních fázích se používají křivky tlumení nárazů, které byly vyvinuty pomocí dynamických testů pádu, k určení správné konfigurace obalu – tloušťky pěny a hustoty – k adekvátní ochraně výrobku. Změnou hustoty, tloušťky a tvaru výrobku z EPS může konstruktér splnit požadavky na ochranu u široké škály křehkých výrobků.

Rozměrová stabilita

Rozměrová stabilita je dalším důležitým parametrem pěny z EPS. Představuje schopnost materiálu uchovat si svůj původní tvar nebo velikost za měnících se podmínek v okolí. Různé termoplastické polymery se liší ve své reakci na podmínky použití a vystavení změnám teploty a relativní vlhkosti. Některé se srážejí, některé expandují a některé nejsou ovlivněny. EPS nabízí výjimečnou rozměrovou stabilitu, která zůstává v podstatě neovlivněna v širokém rozsahu okolních faktorů. Lze očekávat, že maximální rozměrová změna pěny z EPS bude menší než 2 %, čímž EPS splňuje požadavky ASTM D2126.

Tepelná izolace

Pro stavební izolační aplikace vyvinulo odvětví polystyrénové pěny zkušební data, která jsou uvedena v ASTM C 578. Standardní specifikace pro tepelnou izolaci z tuhého, z buněk se skládajícího polystyrenu. Tato norma se zabývá fyzikálními vlastnostmi a funkčními parametry pěny z EPS, a týká se rovněž tepelné izolace v konstrukčních aplikacích. Pro odvětví obalů nebylo potřeba vyvíjet takový formální dokument. EPS je účinný a ekonomický obalový materiál pro výrobky, léčiva a jiné rychle se kazící výrobky, když tyto výrobky musí být dopravovány a skladovány v prostředí s řízenou teplotou. Protože se EPS skládá z rovnoměrných uzavřených buněk, ve velké míře brání tepelnému toku. Tepelná vodivost (koeficient k) u obalu z EPS se mění s hustotou a expoziční teplotou tak, jak je to uvedeno v tabulce 2.

Výrobci zpěňovatelného polystyrenu používají pentan jako primární nadouvadlo. Dopravní obal z EPS se nikdy nevyrábí s obsahem CFC (chlorovaných a fluorovaných uhlovodíků) nebo HCFC.

Odolnost vůči vlhkosti je schopnost obalového materiálu zabránit vodě v tom, aby vstupovala do jeho struktury a snižovala jeho mechanické vlastnosti. Buněčná struktura EPS v podstatě odolává vodě a zabezpečuje nulovou kapilaritu, ale EPS může absorbovat vlhkost když je zcela ponořen kvůli jemným intersticiálním kanálkům mezi vytvarovanými perlemi. Zatím co je vytvarovaný EPS téměř nepropustný pro kapalnou vodu, je mírně propustný pro vodní páru za rozdílů tlaku. Propustnost pro páru je určována jak hustotou, tak i tloušťkou. Obecně ani voda, ani vodní pára neovlivňují mechanické vlastnosti EPS.

Ovoce a zelenina skladovaná v krabicích z EPS si uchovává vyšší hladinu vitaminu C, než jak je tomu u jiných obalů, uvádí Korea Food Research Institute.

Chemická odolnost

Voda a vodní roztoky solí a alkálií pěnový polystyrén neovlivňují. Většina organických rozpouštědel není kompatibilní s EPS. To by se mělo vzít v úvahu při volbě lepidel, štítků povlaků pro přímé nanesení na výrobek. Všechny látky neznámého složení by se měly otestovat na kompatibilitu. Urychlené testování se může provádět vystavením pěnového polystyrenu látce při 120 až 140 °F (49 až 60 °C). UV záření má mírný účinek na tvářený polystyren. Způsobuje povrchové zežloutnutí a drobivost, ale jinak neovlivňuje jeho fyzikální vlastnosti.

Elektrické vlastnosti

Objemový měrný odpor tvarovaného polystyrenu v rozsahu hustoty 1,25 až 2,5 pcf (0,02 až 0,04 g/cm3) kondicionovaného na 73 °F (23 °C) a relativní vlhkost 50 % je 4 x 1013 ohm-cm. Dielektrická pevnost je přibližně 2 KV/mm. Při frekvencích do 400 MHz je permitivita 1,02 až 1,04 se ztrátovým činitelem méně než 5 x 10-4 a méně než 3 x 10-5 při 400 MHz. Tvářený EPS může být upraven antistatickými činidly tak, aby vyhovoval specifikacím elektronického průmyslu a vojenských obalů.

Při nedávném průzkumu názorů, provedeného AFPR uvedlo 84 % OEM respondentů, kteří v současnosti používají EPS, že jejich používání EPS se v budoucnu zvýší nebo zůstane stejné.

Pokud je vše vyřešeno technicky správně, je velmi těžké najít za EPS náhradu Základními cíli dopravních obalových materiálů je ochránit výrobek před poškozením od výrobního procesu až po dodávku spotřebiteli. Volba správného obalového materiálu vyžaduje rovnováhu mnoha faktorů, včetně usnadnění manipulace a skladování, hmotnosti, vlastností tlumících náraz, výrobní účinnosti, usnadnění identifikace, požadavků zákazníků, nákladů a dalších.
Ochranný obal z EPS nabízí širokou škálu fyzikálních vlastností, které umožňují konstruktérům obalů vyřešit mnohé požadavky ochrany a distribuce. Tyto vlastnosti v kombinaci s vhodnými technickými úvahami při konstruování zabezpečují pružnost konstrukce požadovanou k vytvoření skutečně nákladově účelného ochranného obalu.

Prameny

Modern Plastics Encyclopedia handbook (1994), McGraw-Hill, Inc. str. 58.
Plastics Engineering Handbook of the Society of the Plastic Industry, Inc. (1991), 5.vydání, Van Nostrand Reinhold, str. 231 a str. 593-598.
McKinley, Al´fred a Herbert H. Shueneman, “Transport Packaging Design Workshop” (Seminář o konstrukci dopravních obalů) Institute of Transport Packaging Professionals.
ASTM 578-95 “Physical property requirements of polystyrene foam thermal insulation” (Požadavky na fyzikální vlastnosti tepelné izolace z polystyrenové pěny), American Society for Testing and Materials.
Styropor Expanded Polystyrene Technical Bulletin S-7, “Protective Packaging –Properties and Design Fundamentals” (Ochranné obaly – vlastnosti a základy konstruování), BASF Corporation, Mt. Olive, New Jersey.
Hatton, Kayo: Jorge Marcondes, Lucy McProud, Herbert Schuenerman a May-Choo Wang (1997), “Effects of Temperature on Foam Cushoning Materials” (Účinky teploty na pěnové materiály mající schopnost tlumit nárazy), San Jose State University, San Jose, Kalifornie.
Park, Hyung Woo, Ph.D. (1997), “Effects of EPS Packaging Box on the Freshness Extension of Agricultural Produce” (Účinky krabicového obalu z EPS na prodloužení čerstvosti zemědělských produktů), Korea Food Research Institute.
R.W.Beck, “Survey of Original Equipment Manufacturers” (Přehled výrobců původního zařízení), (1998), Alliance of Foam Packaging Recyclers, Crofton, Maryland.

Webové stránky ukládají v souladu se zákony na vaše zařízení soubory, obecně nazývané cookies, potřebné pro fungování webových stránek a pro analytické účely a v případě vašeho souhlasu také pro možný retargeting. Používáním těchto stránek s tím vyjadřujete souhlas. Více informací Rozumím