Wykład nr 3
Elastomery:
- Wulkanizujące: kauczuk naturalny, kauczuk syntetyczny.
(NR, BR, SBR, NBR, CR, HR, AU, CSM, EPDM, ACM, EAM, FVMQ, MVQ, FKM)
NR – kauczuk naturalny
BR – kauczuk butadienowy
SBR – kauczuk butadienowy-styrenowy
NBR – kauczuk butadienowo-akrylonitrylowy
CR – kauczuk chloroprenowy
EPDM – kauczuk etylenowo-propylenowy
FKM – kauczuk fluorowy
- Niewulkanizujące : blokowe kopolimery elastomeru z polimerami amorficznymi (polistyren), krystalicznym (poliamidy, poliuretan)
Termoplasty w wyniku podgrzania przechodzą w stan płynny. Duroplasty nie przechodzą w stan płynny nierozpuszczalne. Elastomery odznaczają się dużą odkształcalnością i sprężystością.
Polimery termoplastyczne – budowa liniowa i rozgałęziona. WT sztywny (materiały konstrukcyjne), rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych. Łatwe przetwórstwo (bezpostaciowe łatwiejsze niż niższy skurcz niż krystaliczny) odpady do ponownego przetworu). W wyniku ogrzewania przechodzą w stan płynny a po ochłodzeniu twardnieją.
Polimery chemoutwardzalne – duży stopień?, ciecz pod wpływem utwardzacza przechodzą w ciało stałe (kilka min) i twardnieje (kilka godz.), nierozpuszczalne w rozpuszczalnikach, nie mogą być przetwarzane wielokrotnie, sztywniejsze, twardsze.
Polimery termoutwardzalne (duroplasty) – duży stopień usieciowana, ciało stałe, nierozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych, stabilność wymiarów kształtowane tylko jednokrotnie, odpady nie daj sie ponownie przerabiać,
Elastomery – duże odkształcenia sprężyste 1200 %, pamięć kształtu, nie topią się na zgrzewa??
Postać tworzywa dostępna w sprzedaży:
a) granulaty – termoplasty – LDPE, HDPE, PP, PS, PA6, POM, PC, PMMA i inne
d) półfabrykaty z tworzyw sztucznych uzyskują postać wyrobu gotowego po odpowiedniej obróbce wykończeniowej.
e) folie – są to elastyczne wyroby o ograniczonej grubości (ok. 0.5 mm dla tworzyw twardych, ok. 1-2 mm dla tworzyw miękkich)
f) laminaty – są utworzone z wielu warstw nośnika złączonych w całość za pomocą żywicy – zazwyczaj pod zwiększonym ciśnieniem.
Metody przygotowania tworzyw sztucznych do przetwórstwa
Procesy obróbki wstępnej – rozdrabnianie, mieszanie, homogenizacja, kolekcjonowanie, suszenie.
Mieszanie – półprodukty – mieszanie polimeru z napełniaczem i innym polimerem oraz dodatkami (np. antyutleniacze, barwniki), w celu otrzymywania półproduktu (tłoczywo, preimpregnatu lub granulatu). Zjawiska fizyczne polegające na przemieszczaniu składników w celu ujednorodnienia całego układu pod względem składu.
Mieszanie reaktywne – jeżeli składniki zawierają grupy funkcyjne – w trakcie mieszania zachodzą reakcje chemiczne.
Homogenizacja – mieszanie układu ciecz-ciecz polegające na ujednorodnieniu mieszaniny na poziomie mikro.
Dyspergowanie – mieszanie układu ciecz-substancja stała, polegająca na zmniejszaniu wymiarów elementów gazy dyspergowanej – rozpadzie aglomeratów cząstek proszkowanych lub włókno ziarnistych, które są rozprowadzane w matrycy polimeru.
Metody przetwórstwa tworzyw sztucznych – wytłaczanie, wytłaczanie z rozdmuchiwaniem, wtryskiwanie, walcowanie i kalandrowanie, termo formowanie, przędzenie.
Wytłaczanie - w procesie wytłaczania przetwarza się tworzywa w postaci proszku lub granulatu, wytłaczanie jest procesem ciągłym. Proces wytłaczania polega na ciągłym uplastycznianiu tworzywa w układzie uplastyczniającym i przepychaniu przez głowicę wytaczarską, następnie zasłonić otrzymaną wytłoczynę.
Uplastycznianie – odpowiednie przejścia tworzywa wejściowego, na skutek nagrzewania, sprężania, ruchu i działania sił ze stanu na ogół stałego w stan plastyczny.
Nagrzewanie – prowadzenie w celu zapewniania zadanego przebiegu zmian stanów fizycznych tworzywa przetwarzanego.
Sprężanie – mające na celu uzyskanie w tworzywie przetwarzanym zadanego przebiegu zmian ciśnienia.
Mieszanie – zapewniające homogenizowanie czyli ujednorodnienia składu i właściwości, głównie cieplnych i mechanicznych jak również struktury tworzywa przetwarzanego
Transportowanie – umożliwiające przemieszczanie tworzywa przez układ z uzyskiwaniem na jego końcu potrzebnej prędkości wypływu tworzywa
Głowica wytłaczarska:
- zespół kształtujący – bezpośrednio nadający wytworowi kształt i wymiaru przekroju poprzecznego przy uwzględnianiu zjawiska skurczu przetwórczego.
- zespół integracyjny – łączący głowicę z cylindrem układu uplastyczniającego
- Zespół kanałów przepływowych – wlotowy i rozprowadzający oraz czasami rozdzielający tworzywo.
- zespół nagrzewający wraz z układem pomiaru i regulacji temperatury
- zespół elementów ustalających, centrujących i łączących oraz zespół uzupełniający.
Efekt Barusa – jest cechą stopionych polimerów polegających na tym, że na wylocie z kanału przepływowego następuje nagłe rozszerzenie wypływającego strumienia płynu. Na skutek efektu Barusa przekrój poprzeczny wytłoczony nie jest równy przekrojowi poprzecznemu wylotu dyszy.
Zjawisko skurczu – zmniejszenie wymiarów wyrobu.
- skurcz pierwotny – zachodzący w czasie chłodzenia przedmiotu lub utwardzania w narzędziu i krótko po jego opuszczeniu.
- skurcz wtórny – związany z ostatecznym zmniejszeniem wymiarów przedmiotu po pewnym czasie – często jest wynikiem wtórnej krystalizacji.
TWORZYWA – skurcz % - Polistyren 0.5 – 0.7 , kopolimer ABS 0.4 – 0.6 , Polietylen LDPE 1.0 – 1.5 , Polietylen HDPE 2.0 – 4.0 , Poliamidy 1.2 – 3.0 , Octan celulozy 0.4 – 0.5 , PVC twardy – 0.1 – 0.4 , PVC zmiękczony 1.0 – 3.5 , Polioropylen 1.0 – 2.0 , Polimetakrylan metylu 0.8 – 4.0 , poliwęglan 0.8, poliformaldehyd 3.0 – 5.0 , Poliuretan – 1.0 – 2.0 .
Wytłaczanie - w wyniku procesu wytłaczania możemy uzyskać następujące półfabrykaty.
- rury i profile
- folie w postaci rury (worka) – wytłaczanie z rozdmuchem
- folię w postaci wstęgi
- płyty
- możemy także powlekać inne półfabrykaty warstwą tworzywa – np. przewody elektryczne.
Wytłaczanie z rozdmuchiwaniem:
a) swobodnym – proces ten polega na wytłoczeniu folii rurowej i natychmiastowym jej rozdmuchaniu za pomocą powietrza o nieznacznym ciśnieniu i wyciągnięciu za pomocą urządzenia odbierającego:
w czasie rozdmuchiwania zachodzi przede wszystkim rozciąganie w kierunku poprzecznym, natomiast podczas wyciągania następuje rozciąganie w kierunku wzdłużnym.
metody: - pionowo w górę, - pionowo w dół, - poziomo.
b) w formie – głowicę wytaczarską opuszcza wąż tworzywa w stanie plastycznym który jest wprowadzany do otwartego gniazda formy rozdmuchowej. Po wprowadzeniu węża do gniazda forma jest zamykana. Wąż jest zgrzewany oraz odcinany a po zamknięciu formy rozdmuchiwany do kształtu i wymiarów gniazda formującego. Tworzywo zostaje w formie ochładzane po czym formę się otwiera a pojemnik usuwa z gniazda.
Prasowanie tworzyw jest metodą przetwórstwa polegającą na cyklicznym wprowadzeniu tworzywa do zamykanego gniazda formującego następnie jego uplastycznieniu i stapianiu w zamkniętym gnieździe formującym po czym następuje utwardzanie lub zestalanie tworzywa.
Prasowanie:
Wstępne (tabletkowanie)
Wysokociśnieniowe (tłoczne, przetłoczne, płytowe)
Niskociśnieniowe
Forma prasownicza składa się z dwóch części :
- stempla - nadającego wyprasce kształt wewnętrzny
- matrycy – nadającą jej kształt zewnętrzny.Cykl prasowania tłocznego:
Napełnienia gniazda formy prasowniczej ilością tworzywa potrzebną do uzyskania wypraski prasowniczej – faza napełniania
Zamykanie formy, uplastycznianie tworzywa, nieznaczne uchylenie formy (odgazowanie) - faza zamykania
Zamknięcie formy siła całkowita, stapianie tworzywa i następnie jego utwardzenie lub zestalenie, powodujące powstanie wypraski prasowniczej – faza sprasowania
Zmniejszenie siły zamykającej formę, otwieranie i wypchnięcie wypraski z gniazda – faza otwierania
Zabiegi na otwartej formie na przykład zakładanie rdzeni, zaprasek, czyszczenie formy, faza określania jako przerwa.