Honzíkovy vláčky

Jak jsme dokázali žít bez Shape-plastu?

Autor: Jan Hlaváček Vydáno: 24.9.2010

Před několika lety byl firmou Perstorp UK, Ltd. z Velké Británie vyvinut nový termoplastický polymer, který dostal název SHAPE-PLAST. Jeho obchodní název je poněkud krkolomnější: CAPA 6800 Polycaprolactone 2-Oxypanone, homopolymer epsilon-kaprolakton, homopolymer (vzorec: (C6H10O2)x). Jinými slovy: Lineární polyester s vysokou molekulovou hmotností odvozený od kaprolaktonu. Do ČR výrobek už od roku 2008 dováží ELCHEMCo, s. r. o., Praha 10, koupit se dá u dovozce nebo ve specializovaných obchodech za cca 60 Kč (50 g). Prodává se v balení 50, 250 nebo 1 000 gramů.

Pomineme-li složitost chemického označení, lze Shape-plast jednoduše charakterizovat jako ručně tvarovatelný termoplastický polymer. Jeho novou a dosud bezkonkurenční vlastností je možnost opakovatelného použití. Shape-plast se dodává v podobě asi třímilimetrových plochých pilulek (pellet) mléčné barvy v plastovém sáčku se stručným popisem. Dosavadní testy neprokázaly žádnou toxicitu látky ani jiné nebezpečné indikace pro zdraví osob či životní prostředí. Má dobrou odolnost proti vodě, oleji a některým rozpouštědlům. Rozpustný je v aromatických rozpouštědlech a chlorovaných uhlovodících.
V návodu se uvádí, že termoplastická bílá hmota Shape-plast rychle měkne a taví se v horké vodě (58° až 60° C). Stejně tak změkne i v proudu horkého vzduchu (výhodně tak lze použít horkovzdušnou pájecí stanici nebo horkovzdušný „fén“). Při tavení „na sucho“ je nutné mít na paměti, že teplota rozkladu látky je okolo 200° C, bod vzplanutí je při 275° C (v otevřeném kelímku).
Při tvarování se Shape-plast chová jako plastelína a nemá tvarovou paměť. Požadovaný výrobek je tak možno vytvořit i mezi prsty v několika minutách. Po zchlazení Shape-plast ztuhne (okolo 35° C) a vykazuje obdobné vlastnosti jako nylon – je tvrdý a pružný. Ztuhnutí je možno urychlit např. pod tekoucí studenou vodou. Jak už je uvedeno, Shape-plast lze tvarovat opakovaně, a to bez nebezpečí degradace materiálu. Počet opakování cyklu ale výrobce neuvádí. Výsledný produkt ze Shape-plastu lze používat při pracovních teplotách mezi -40 až 50° C.

Test zpracování a použití

Při testu výrobku jsem odsypal do hliníkové mělké misky (díl z dětského nádobíčka) menší množství pilulek (cca vrchovaté víčko od pivní láhve) a pilulky zalil asi dvojnásobným množství vody. Misku jsem položil na elektrický vařič. Při pomalém zahřívání se barva pilulek postupně měnila, pilulky se stávaly průhledné. Při snaze zamíchat rozpouštěnou hmotu se tato začala lepit na míchací nástroj (dřevěná tyčinka), přičemž konzistence připomínala ztuhlý (zkrystalizovaný) med. Na rozdíl od medu se ale dala od nástroji odlepit.
Nechal jsem hmotu prohřát v horké vodě (nikoliv však vroucí) a nástrojem jsem se snažil hmotu mísit. Ve stále více průsvitné hmotě byly patrné zbytky pilulek, které si částečně zachovávaly mléčnou barvu. Po několika minutách jsem hmotu vyndal na dřevěný špalík a jakmile vychladla tak, že jsem ji udržel v prstech, dala se snadno mísit (asi jako tuhé těsto). S postupným chladnutím hmota tvrdla a míšení bylo obtížné. Znovu jsem ji dal prohřát do horké vody. Když změkla, vyndal jsem ji na hliníkovou destičku a kouskem skla z ní vytvořil plochou „placku“ vysokou asi 10 mm. Do ní jsem nástrojem (imbus klíč) vytvořil několik otvorů pro budoucí odlévání (klíč jsem ale hned vyndal). Jakmile hmota vychladla, ztvrdla a získala opět mléčnou neprůhlednou barvu. Hmota nelepí a dokonale drží tvar, avšak otvory vytvořené imbus klíčem se během tuhnutí nepatrně zmenšily (klíč nebylo možné do otvoru znovu zastrčit).

Zkušenosti recenzenta

Osobně preferuji zalití Shape-plastu horkou vroucí vodou z konvičky, samozřejmě při zachování bezpečnostních pravidel. Je to rychlejší a efektivnější. Neškodí přidat větší množství vody. Na ohřátí materiálu je možné použít porcelánový hrníček, ideální je skleněná kádinka, pro jistotu umístěná ve větší nádobce.
Při opětovném zpracování objemnějšího a hmotnějšího předmětu ze Shape-plastu je nutné vychladlou vodu vylít a nádobu opětovně doplnit horkou vodou. Je třeba se řídit postupným zprůhledňováním hmoty. Míchám jemně špejlí či drátem, ideální je udržet hmotu ve vznosu, aby se přenos tepla z vody urychlil. Pro rozsáhlejší akce by bylo použitelné i vhodné míchadlo a termostat.
Pokud jde o smrštitelnost, nemám negativní zkušenost. Obdobě jako autor stati jsem dělal pokus s výrobou atypického „trubkového klíče“ s pomocí šestihranné matice a nebyl žádný problém. Zřejmě bude záležet na stádiu tuhnutí hmoty, ve kterém je matrice uvolněna. Drobné smrštění ale může být někdy výhodné a žádoucí (předpružení), např. když jsem vyráběl držák na mobil či stanici GPS.

Použití

Termoplastická hmota Shape-plast je velmi užitečná pro výrobu prototypů v konstrukčních kancelářích vývojářů, bezpočet užitečných aplikací naleznou modeláři, výtvarníci nebo další kutilové. Za určitých okolností totiž pomůže při vyřešení nejrůznějších konstrukčních a výrobních problémů, kde standardní metody selhávají. Jak už je uvedeno, je tvarovatelná v rukách nebo libovolnými nástroji. Není však vhodná pro tvůrčí činnost dětí s ohledem na nebezpečí opaření nebo popálení. Její nespornou výhodou je, že když se dílo nepodaří, nic se neděje. Po zahřátí hmoty se může všechno zopakovat. Po vytvrdnutí ji lze částečně opracovávat běžnými nástroji, ale protože k takové dodatečné úpravě není určená, povrch opracovaný například pilováním či řezáním není ideální.
Lze jen obtížně sepsat všechny možné aplikace, které se Shape-plastem uskuteční modeláři. Jen namátkou: Připevnění spojovacích prvků; držáky mechanických či elektrotechnických součástek; pomocné nástroje (uchopení, utažení nedostupného šroubu aj.); formy pro vakuové tvarování; přeplátování prasklých součástí; atd.

Skladování a bezpečnost práce

Shape-plast se skladuje v originálních sáčcích na suchém místě, nikoliv u zdrojů tepla. Při zpracování je třeba dodržovat základní hygienická pravidla, především respirátor a rukavice. Pro případ zasažení (pokožka, oči aj.) vypracoval výrobce (dovozce) podrobná pravidla první pomoci a ošetření.
Shape-plast je kompatibilní s širokou řadou běžných termoplastů.

Základní parametry

Fyzikální forma	pellety o velikosti cca 3 mm
Molekulová hmotnost	80 000
Shore D	50
Bod tání	58° C – 60° C
Skelný bod Tg	-60° C
Pevnost v tahu (kg/cm2)	580
Prodloužení do přetržení	800 %
Obsah vody	<1 %
Melt Flow Index 3 g/10 min.	2,16 kg, 1″ PVC die při 160° C
Teplota rozkladu	cca 200° C

Obrazová příloha

Obr. 1 – Nejmenší balení Shape-plast (50 g) za cca 60 Kč (leták s popisem je uvnitř sáčku)

Obr. 2 – Detailní snímek pilulek po vysypání ze sáčku

Obr. 3 – Ukázka vytvoření průchodky pro el. vodič a její upevnění

Obr. 4 – Ukázky použití Shape-plastu

Recenze a doplnění textu: Ing. Pavel Kozelka, ELCHEMCo. Foto hlav (2) a ElchemCo (7)

Zdroje:

ELCHEMCo, spol. s r. o., Pražská ul. 16, 102 21 PRAHA 10; Tel.: 281 017 459, fax: 281 017 469; e-mail: elchemco@elchemco.cz; web: http://www.elchemco.cz
Shape plast – ručně tvarovatelná plastická hmota. In: RCnoviny – viz http://www.rcnoviny.cz/2010/02/shape-plast-rucne-tvarovatelna-plasticka-hmota/