マイクロ波発泡方式と化学発泡方式の違い

はじめに 化学発泡とマイクロ波発泡

発泡体製造の世界は、材料科学と工学が融合した魅力的な世界です。 このプロセスの基本化学は、液体ポリマーに手作業で気泡を吹き込むスクラッチビルド方式から、ポリマー中に均一に分散した何十億もの小さな気泡を生成する発泡剤に依存する最新の自動プロセスへと、長い時間をかけて進化してきた。この分野で最も重要な開発は、化学発泡とマイクロ波発泡の2つである。これらの方法は類似している部分もあるが、その違いはさらに興味深い。

the difference between chemical foaming and microwave foaming

  • 化学発泡はマイクロ波発泡に比べコストが高い
  • マイクロ波発泡より化学発泡の方が広く使われている

マイクロ波発泡

マイクロ波発泡は化学反応ではなく、化学剤の存在下でポリマーが加熱されるプロセスである。ポリマーに熱が加わると膨張し、気泡ができる。この気泡が内部に空気を閉じ込めることで、泡ができる。メラミンフォームはマイクロ波発泡の製品タイプであるが、この技術に使用できる材料は他にもいくつかある。

マイクロ波発泡

マイクロ波発泡のメカニズム

マイクロ波加熱は、材料の表面のみを加熱する非加熱の急速加熱である。電磁場によって食材の分子が振動励起され、分子同士が衝突してエネルギーが伝達される。これにより、数秒から1秒以内に温度上昇を起こす。

化学発泡

化学発泡は、ポリマーを液槽に注入して膨潤させるプロセスである。ポリマーは高圧で液槽に注入されるため、急速に膨張して気泡が形成される。化学的手法で使用される液体は、水、アルコール、グリコールであることが多い。液槽には界面活性剤(洗浄剤)が含まれていることが多く、膨張してできた気泡を安定させ、周囲の液体中を上昇する際に再び合体するのを防ぐ効果がある。

化学発泡

射出成形

射出成形は、プラスチック部品を作るための一般的なプロセスです。金型を作り、そこに溶けたプラスチックを注入する。金型によって、プラスチックは目的の形に成形されます。ABS(車の内装に使われる)、PVC(窓枠に使われる)、ポリカーボネート(傷がつきにくい)など、さまざまなプラスチックから部品を作ることができる。

押出成形

押出成形の工程は、管継手、板金、プラスチック部品など、さまざまな製品の製造に利用されている。発泡押出の場合、樹脂(と多くの場合添加物)を高圧で送り込む。材料はバレルに入り、十分に加熱されて膨張し、オリフィス(またはダイ)から排出される。この膨張により、クッション材などに使われる発泡セルが作られる。

ミキシング処理

混合とは、2つ以上の物質を結合させることである。高分子、発泡体、プラスチックの製造に用いられる。

化学的手法では、化学反応によって異なる物質が結合して新しい化合物や混合物になるため、混合が起こります。高速の機械式ミキサーを使って、加熱・冷却の段階で混合物を撹拌し、空間のさまざまな点で分子間の急速な反応を起こさせることで、混合効果を高めることができる。

ポリマーを形成する方法はたくさんあります。

ポリマーを形成する方法はたくさんある。最も一般的な方法は、熱による発泡です。化学薬品による発泡も一般的ですが、マイクロ波エネルギーや射出成形による発泡ほど効果的・効率的ではありません。ポリマーの発泡を必要とするプロジェクトに取り組む際には、これらの異なる方法がどのように機能し、どのような長所と短所があるのかを知ることが重要であり、どの方法が自分のニーズに最も適しているのかについて、十分な情報に基づいて判断することができる。

結論

ポリマーの構造を完璧なものにするために、さまざまな方法が開発されている。

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