Przetwórstwo tworzyw sztucznych:
Na przetwórstwo tworzyw sztucznych składają się dwa procesy: formowanie, które musi być dostosowane do własności danego tworzywa i wykańczanie. Do formowania zaliczamy: prasowanie, odlewanie po ciśnieniem atmosferycznym, wytłaczanie, wtryskiwanie kalandrowanie, spiekanie, tłoczenie, formowanie próżniowe, rozdmuchiwanie i przędzenie. Do procesów wykańczania zaliczamy: rozdzielanie, klejenie, spawanie, zgrzewanie, nanoszenie powłok i laminowanie
odlewanie pod ciśnieniem atmosferycznym: duroplasty przed usieciowaniem oraz stopione termoplasty (tworzywa mocznikowe, fenolowe, akrylowe, poliestrowe, epoksydowe, zmiękczony PCW, poliwęglan. Przechodzenie w stan stały następuje w procesie polimeryzacji lub polikondensacji przeważnie w podwyższonej temperaturze. Tą metodą można również wytwarzać także folię, rury (odlewanie odśrodkowe) czy pianki poliuretanowe (odlewanie z jednoczesnym spienianiem).
prasowanie: kształtowanie pod ciśnieniem elementów w stanie uplastycznionym. Prasowanie może być matrycowe, które z kolei dzieli się na tłoczne i przetłoczone (głównie tworzywa termoutwardzalne) oraz prasowanie płytowe do wytwarzania laminatów (laminowanie). Do prasowania płytowego stosujemy żywice np. epoksydowe, poliestrowe, melaminowe, a jako napełniacz tkaniny bawełniane, azbest, włókna szklane papier, drewno, siatkę metalową. Warstwy materiałów spajamy w jedną całość pod ciśnieniem na gorąco w prasach. W zależności od materiału napełniającego wyróżniamy laminaty drzewne, papierowe, tkaninowe, szklane.
wtryskiwanie: wstępne uplastycznienie tworzywa i następnie wtrysk do formy, gdzie następuje zestalenie. W ten sposób formujemy tworzywa termoplastyczne (np. polistyren i jego kopolimery, poliamid, PCW, polipropylen, poliwęglany, acetale). Wtryskarki mogą być tłokowe lub ślimakowe.
wytłaczanie: przepychanie stopionego tworzywa termoplastycznego przez dyszę, która nadaje odpowiedni kształt. Służy do wyrobu kształtowników, rur węży, folii, płyt, czy prętów.
kalandrowanie(walcowanie): uplastycznione tworzywo termoplastyczne jest „walcowane” między walcami w folię, która po ochłodzeniu i obcięciu brzegów jest nawijana na bęben.
spiekanie tworzyw sztucznych: dyfuzyjne łączenie cząsteczek proszku po uformowaniu kształtki przez prasowanie i wcześniejszym ogrzaniu wypraski do odpowiedniej temperatury. Można otrzymywać za pomocą tej metody materiały porowate lub kompozytowe. Prasowanie przeprowadza się przy ciśnieniu rzędu kilkuset MPa (w zależności od materiału) i w temperaturach kilkuset 0C (w zależności od materiału).
wyroby wewnątrz puste: podstawowe metody to formowanie wtryskowe z rozdmuchiwaniem oraz wytłaczanie z rozdmuchiwaniem. Polegają n otrzymaniu półfabrykatu w postaci np. rury a następnie rozdmuchaniu sprężonym powietrzem na gorąco w odpowiedniej formie.
przędzenie: służy do wyrobu włókien i polega na przepychaniu przez otworki dyszy przędzalniczej tworzywa termoplastycznego lub termoutwardzalnego.
powłoki ochronne z tworzyw sztucznych: w zależności od metody nanoszenia powłoki ochronnej wyróżniamy metody fluidyzacyjne, natryskowe, płomieniowe, bezpłomieniowe, napylania elektrostatycznego i zanurzeniowe.
Zastosowanie tworzyw sztucznych:
łożyska ślizgowe: charakteryzują się małym współczynnikiem tarcia, podatnością na wciskanie drobnych cząstek metalu oraz mające zdolność tłumienia drgań. Można tutaj wymienić : teflon, żywice fenolow-formaldehydowe, poliamidy, kopolimer acetalowy czy modyfikowany poliester.
sprężyny: najczęściej z żywicy epoksydowej wzmocnionej włóknem szklanym, laminatu epoksydowo-szklanego, poliacetali wzmacnianych w razie konieczności włóknem szklanym.
prowadnice maszyn: tworzywa muszą się charakteryzować odpornością na ścieranie, zastosawanie mają np. teflon z brązem, fluoroplasty z napełniaczem papierowym lub bawełnianym
koła zębate: laminaty fenolowo-formaldehydowe z napełniaczami, poliamidy wzmacniane włóknami, żywice epoksydowe, PCW, poliestyren.
powlekanie blach: najczęściej stosuje się zmiękczony PCW w postaci folii.
osłony maszyn i urządzeń: min.: PCW, laminaty poliestrowe, polietylen, termopolimer ABS formowany metodą próżniową, pleksiglas.
elementy wykonane z gumy: podkładki amortyzujące, uszczelki, paski klinowe i zębate, węże, taśmy transporterów, laminowanie metalu.
guma twarda: uszczelki, zawory
guma spieniona: filtry
guma gąbczasta: elementy tłumiące drgania
Nowe rodzaje tworzyw sztucznych:
polimery przewodzące: zwane syntetycznymi metalami. Należą tutaj poliacetylen, poliparafenylen, polipirol, politiofen. Oprócz przewodnictwa elektrycznego charakteryzują się przeźroczystością, anizotropowością przewodnictwa, możliwością zmiany własności mechanicznych w dużych granicach, elektroluminescencją lub półprzewodnictwem.
biomateriały: w medycynie znalazły zastosowanie min.: silikon, teflon, pleksiglas, poliamidy, polietylen, a w dentystyce: polimery akrylowe i kopolimery, pleksiglas (protetyka).
wysokogatunkowe tworzywa termoplastyczne: polieteroeteroketok (PEEK), polisiarczek fenylenu (PPS), polifluorek winylidenu (PVDF), polieteroimid (PEI). Charakteryzują się znakomitymi własnościami mechanicznymi, cieplnymi i elektrycznymi.
modyfikowany biodegradalny polietylen: polimerem bionolle - biały, krystaliczny polimer ulegający całkowitej biodegradacji. w kompoście i glebie od 6 do 24 tygodni a w osadzie czynnym od 8 do 10 tygodni. Charakteryzuje się dużą wytrzymałością, niską temperaturą topnienia, jest termoplastyczny, i ma mały ciężar cząsteczkowy
Utylizacja tworzyw sztucznych:
recykling,
spalanie,
biodegradacja,
materiały kompozytowe.
O szybkości i stopniu degradacji polimeru decyduje liczba merów, ich rodzaj, sposób usieciowania i połączenia. Biodegradacja polega na wykorzystaniu polimeru jako źródło energii i węgla dla organizmów typu grzyby i bakterie. Rozkład jest spowodowany enzymami wydzielanymi przez te organizmy. Degradacja rozpoczyna się od końca długich łańcuchów i dlatego może trwać kilkaset lat. Ulegają one również rozkładowi pod wpływem światła (promieniowanie UV) oraz substancji chemicznych. Proces biodegradacji Modyfikacja polega na wkomponowaniu w łańcuchy polimeru innego polimeru co powoduje w efekcie końcowym biodegradację łańcucha w kilku punktach naraz.
1
2
Materiałoznawstwo - materiały konstrukcyjne niemetalowe - tworzywa sztuczne - przetwórstwo
Jan Wrona