Tworzywa sztuczne 1, WYROBY SPIEKANE


TWORZYWA SZTUCZNE

  1. Wiadomości ogólne:

Tworzywa sztuczne: materiały , których głównym składnikiem jest polimer. Są to tworzywa stworzone na podstawie:

Dodatkowymi składnikami mogą być: napełniacze, zmiękczacze, pigmenty, barwniki, stabilizatory, opóźniacze palenia, antyutleniacze, termo- i fotostabilizatory i środki porotwórcze.

W zależności od podstawowego polimeru oraz ilości i rodzaju dodatków własności mechaniczne tworzyw sztucznych zmieniają się w szerokich granicach. Jako podstawową cechę przyjęto moduł sprężystości podłużnej lub poprzecznej wg którego dzielimy tworzywa na:

Polimery są to substancje złożone z makrocząsteczek, charakteryzujących się regularnym lub nieregularnym powtarzaniem się w nich ugrupowań atomów zwanych monomerami, jednego lub kilku rodzajów. W ich skład wchodzą atomy lub grupy atomów, takich jak: H, C, Si, Cl, F, N.

Ze względu na budowę makrocząsteczki dzielą się na:

Polimery ze względu na strukturę możemy podzielić na:

Polimery krystalizują dość trudno i często obok uporządkowanych obszarów krystalicznych (tzw. krystalitów) występują obszary bezpostaciowe. Zdolność polimeru do krystalizacji zależy od:

Im prostsza i bardziej regularna budowa cząsteczek i im większe siły międzycząsteczkowe, tym łatwiej polimery krystalizują.

Polimery o budowie krystalicznej posiadają większą gęstość, sztywność sztywność wyższą temperaturę mięknięcia niż polimery bezpostaciowe. Zależnie od warunków krystalizacji polimer może mieć różny stopień krystalizacji i różnej wielkości kształtu krystality co zasadniczo wpływa na jego własności.

Podział wg sposobu powstawania:

Polimeryzacja jest to proces polegający na łączeniu się ze sobą cząsteczek monomeru w makrocząsteczki polimeru. Cechą charakterystyczną polimeryzacji jest brak produktów ubocznych. Może on zachodzić w różnych warunkach może być inicjowany przy pomocy temperatury, promieniowania czy środków chemicznych. Gdy do polimeryzacji stosujemy różne monomery to otrzymujemy tzw. kopolimery o nowych, częściowo odmiennych własnościach. Do typowych produktów polimeryzacji należą min.: polichlorek winylu, polipropylen, poliizobuten, polistyren, polietylen, polimetakrylen metylu.

Polikondensacja polega na łączeniu się monomerów w makrocząsteczkę z jednoczesnym wydzieleniem produktów ubocznych (np. woda, amoniak, dwutlenek węgla, metanol). Np. połączenie fenolu i formaldechydu w żywicę fenolową, gdzie produktem ubocznym jest woda. Typowymi produktami polikondensacji są np.: żywice i tłoczywa fenolowo-formaldechydowe, mocznikowo- i melaminowo- formaldehydowe, żywice poliestrowe, poliwęglany i poliamidy.

Poliaddycja jest procesem podobnym do polikondensacji, ale nie wydzielają się produkty uboczne. Często jednak towarzyszy powstaniu wielkocząsteczki przegrupowanie atomów monomeru, przez co budowa meru w polimerze różni się od budowy monomeru. Produktami poliaddycji są poliuretany, żywice epoksydowe.

Ogólnie tworzywa sztuczne dzielą się wg struktury polimeru (własności reologiczne) na:

Stosując kryterium zachowania się tworzyw sztucznych przy zmianach temperatury możemy je podzielić na dwie grupy:

Ponadto rozróżniamy:

Ważnym dodatkiem tworzyw sztucznych są dodatki, które wprowadzone nawet w niewielkiej ilości mogą wydatnie zmienić pierwotne własności. Zaliczamy tutaj:

  1. Tworzywa termoplastyczne

Przetwórstwo termoplastów polega na ogrzaniu ich do stanu plastycznego, odpowiednim ukształtowaniu i następnym ochłodzeniu. Stosuje się prasowanie wtryskowe, wytłaczanie, formowanie wtórne półwyrobów, kalandrowanie. Można je spawać, zgrzewać i kleić.

Do najważniejszych należą:

Polichlorek winylu twardy charakteryzuje się dobrymi własnościami wytrzymałościowymi Rm=50 MPa, wytrzymałości na ściskanie 60÷100 MPa, wytrzymałość na zginanie 90 MPa. Łatwo się go kształtuje po nagrzaniu do temperatury 140÷150oC, jest dobrze obrabialny mechanicznie i łatwo się poddaje formowaniu na gorąco. Formuje się go na gorąco przez wtrysk, wytłaczanie lub prasowanie. Można go spawać i kleić. Półprodukty są w postaci płyt, prętów, kształtek, rur, folii i kształtowników.

Polichlorek winylu miękki zależnie od rodzaju i ilości zmiękczacza charakteryzuje się określoną elastycznością, twardością, udarnością i wydłużeniem przy zerwaniu. Formowany jest poprzez wtrysk, odlewanie, wytłaczanie, prasowanie. Można go również kleić i zgrzewać. Stosowany do wyrobu węży i samoobkurczających się izolacji drutów, w przemyśle samochodowym, chemicznym i elektrotechnicznym. Kształtki o różnych wymiarach stosowne w budownictwie, w przemyśle maszynowym, samochodowym i obuwniczym. Ponadto wykonuje się z niego: uszczelki, wykładziny dachowe, odzież ochronną, płaszcze przeciwdeszczowe i worki z folii, plandeki, przenośne nadmuchiwane hale, taśmy klejące. Osobną grupę stanowią polichlorki winylu stosowane do wyrobu wykładzin podłogowych, ściennych i stołowych.

Spieniony polichlorek winylu twardy: trudno palny materiał dźwiękochłonny mający zastosowanie w budownictwie. Dzięki dobrym własnościom mechanicznym konstrukcyjny stosowny również do produkcji łodzi ratunkowych i sportowych, w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym (wersja z zamkniętymi porami).

Spieniony polichlorek winylu miękki: elastyczny materiał, tłumiący dobrze drgania mający zastosowanie w produkcji mat izolacyjnych, folii odzieżowej, oraz jako materiał tapicerski w meblarstwie i motoryzacji.

Obydwa rodzaje spienionych polichlorków winylu charakteryzują się małą gęstością (0,035÷0,33 g/cm3).

  1. Duroplasty

Cechują się sztywnością, stabilnością wymiarową, nierozpuszczalnością i nietopliwością oraz doskonałymi własnościami elektroizolacyjnymi. Nie można ich powtórnie formować oraz są kruche (można ją zmniejszyć poprzez stosowanie napełniaczy i nośników). Nieodwracalne przejście ze stanu plastycznego w stan utwardzony zachodzi podczas formowania wyrobów, bądź podczas stosowania w postaci klejów czy lakierów. Stosuje się je w postaci laminatów, żywic, klejów, lakierów, mieszanek do tłoczenia, tworzyw piankowych, tworzyw wzmacnianych (np. włóknem szklanym).

Z najważniejszych można wymienić:

Żywice fenolowe lane są produkowane jako gęsty, barwiony syrop, stosowany do bezciśnieniowego odlewania elementów w otwartych formach i poddawanych następnie obróbce skrawaniem. Służą do wyrobu galanterii, uchwytów narzędzi, form.

Laminaty fenolowo-formaldechydowe otrzymywane przez prasowanie na gorąco warstwy nośnika nasyconego żywicą. Można je obrabiać mechanicznie. Asortyment produkcji obejmuje płyty, kształtki, rury. Stosowane na części elektrotechnicze i części maszyn. Występują pod nazwą Rezokart, Rezotekst. Oprócz tego występują jeszcze piankowe tworzywa fenolowe z których wykonuje się izolacje dźwiękochłonne i cieplne, opakowania i elementy dekoracyjne.

Laminaty aminowe są produkowane z żywic melaminowych na nośniku papierowym (Unilam). Cechują się gładką błyszczącą powierzchnią, odporną na zarysowania, działanie wielu czynników chemicznych i przedmiotów nagrzanych do temperatury 150°C. Zewnętrzną ozdobną warstwę wykonuje się z papieru celulozowego nasyconego żywicą melaminową. Produkowane w postaci płyt. Produkowane są również laminaty na nośniku z włókien szklanych (Melotekst), które mają zastosowanie jako materiały elektroizolacyjne i konstrukcyjne w urządzeniach elektrycznych narażonych na wilgoć.

Tłoczywa aminowe wytwarza się z żywic melaminowych i melaminowych modyfikowanych poliamidem. Prasuje się je w formach ogrzanych do temperatury 130÷160°C, pod ciśnieniem 30÷70 MPa. Jako napełniaczy można stosować celulozę papierniczą, włókno szklane.

Nazwy handlowe to Polomel, Merepol.

Tworzywa piankowe (Pianizol) charakteryzujące się bardzo małą gęstością, małą przewodnością cieplną i niepalnością. Stosowane jako materiał izolacyjny i dźwiękochłonny.

Aminowe żywice techniczne nierozpuszczalne w wodzie służą do produkcji papierów wodnotrwałych (mapowych, wartościowych i opakowaniowych) oraz min. jako spoiwa rdzeniowe w odlewnictwie.

  1. Wielkocząsteczkowe tworzywa naturalne: tworzywa pochodzenia roślinnego (najczęściej z drewna), białkowego otrzymywane z kazeiny znajdującej się w mleku oraz pochodne kauczuku naturalnego.

Ze względu na łatwopalność coraz częściej zastępowany octanem celulozy.

  1. Elastomery do których zaliczamy kauczuk naturalny otrzymywany z lateksu (sok z drzew kauczukowych) oraz kauczuki syntetyczne powstałe na skutek polomeryzacji związków organicznych.

Stosuje się ją do produkcji opon, dętek, materacy, obuwia, węży, uszczelek, artykułów sanitarnych, pasów transmisyjnych, amortyzatorów itp.

Kauczuk silikonowy wulkanizujący na gorąco ma odporność cieplną do 350oC. Znalazł zastosowanie w produkcji uszczelek, okładzin, izolacji, węży.

Zestawienie symboli tworzyw sztucznych:

ABS - terpolimer (akrylonitryl-butadien-styren)

CA - trójoctan celulozy

EP - żywica epoksydowa

E/P - kopolimer etylen-propylen

MF - żywica aminowa (melaminowa)

PA - poliamid

PC - poliwęglan

PCW (PCV) - polichlorek winylu

PE - polietylen

PF - fenoplasty - żywice fenolowe-formaldehydowe

PMMA - polimetakrylan metylu

POM - acetale - poliformaldehyd

POT - kopolimer acetalowy

PP - polipropylen

PS - polistyren

PS-PBT - poliestry butylenowe

PS-PET - poliestry etylowe

PTFE - politertafluoroetylen (teflon)

PUR - poliuretany

PVAC - polioctan winylu

S/B - kopolimer styrenu z butadienem

SI - silokony

UF - żywice mocznikowe

UP - żywice poliestrowe nienasycowe

1

1

Materiałoznawstwo - materiały konstrukcyjne niemetalowe - tworzywa sztuczne

Jan Wrona



Wyszukiwarka