Podstawy Procesów

Polimerowych

Dr inż. Aneta Tor-
Świątek

ZiIP studia niestatcjonarne

Treści programowe



Pojęcia podstawowe,



Wprowadzenie do przetwórstwa



Istota i cel przetwórstwa,



Klasyfikacja metod przetwórstwa i tworzyw polimerowych,



Otrzymywanie, rodzaje właściwości mechaniczne,

technologiczne i eksploatacyjne oraz zastosowanie tworzyw.



Nagrzewanie i ochładzanie w przetwórstwie,



Podstawy reologiczne,



Odkształcenie postaciowe,



Krzywe płynięcia,



Matematyczne modele reologiczne,



Efekt i liczba Weissenberga,



Efekt Barusa

Treści programowe



Pojęcie i ocena przetwarzalności,



Wskaźniki przetwarzalności,



Wskaźnik szybkości płynięcia,



Plastyczność prasownicza,

•

Układy uplastyczniające i ich funkcje,



Uplastycznianie bezślimakowe,



Uplastycznianie mieszane,



Uplastycznianie ślimakowe,



Ślimaki w układzie jednoślimakowym,



Strefy funkcjonalne ślimaka,



Ślimaki w układzie dwuślimakowym.

Treści programowe



Budowa cylindra układu jedno- i dwuślimakowego,



Strefa rowkowana cylindra,



Łączne funkcjonowanie stref,



Metody przetwórstwa fizyczno – chemicznego I
rodzaju,



Metody przetwórstwa fizyczno – chemicznego II
rodzaju



Metody przetwórstwa chemiczno - fizycznego

Literatura



Sikora R.: Podstawy przetwórstwa tworzyw

wielkocząsteczkowych. Wydawnictwa Uczelniane, Lublin

1992.



Sikora R.: Przetwórstwo tworzyw wielkocząsteczkowych.

Wydawnictwo Edukacyjne, Warszawa 1993.



Praca zbiorowa pod red. R. Sikory: Przetwórstwo

tworzyw polimerowych. Podstawy logiczne, formalne i

terminologiczne. Wydawnictwo Uczelniane Politechniki

Lubelskiej, Lublin 2006

Literatura



Garbacz T., Sikora J.W.: Przetwórstwo tworzyw polimerowych.

Część I. Ćwiczenia laboratoryjne. Wydawnictwo Uczelniane

Politechniki Lubelskiej, Lublin 2012.



Klepka T., Jachowicz T.: Przetwórstwo tworzyw polimerowych.

Część II. Ćwiczenia laboratoryjne. Wydawnictwo Uczelniane

Politechniki Lubelskiej, Lublin 2012.



Sikora R.: Tworzywa wielkocząsteczkowe. Rodzaje, właściwości

i struktura. Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin 1991.



White J.L., Potente H.: Screw Extrusion. Carl Hanser Verlag,

Munich 2003.



Bociąga E.: Specjalne metody wtryskiwania tworzyw

polimerowych. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa

2008.

Pojęcia podstawowe

Przetwórstwo tworzyw – samodzielna dyscyplina

naukowa, jak również branża gospodarki, odniesione do
tworzyw. Nie obejmuje konstrukcji i eksploatacji maszyn
oraz urządzeń uzupełniających.

Podstawy przetwórstwa – wybrane i usystematyzowane

wiadomości teoretyczne oraz doświadczalne z nauk
podstawowych oraz wiadomości oparte na twórczym
połączniu i rozwinięciu informacji mających w zasadzie
charakter specyficzny oraz peryferyjny w tych naukach.

Pojęcia podstawowe

Wytwór – gotowy do użytkowania element

z tworzywa w stanie stałym, pochodzący

z procesu przetwórstwa.

Przetwór – gotowy do uzytkowania

element z tworzywa w stanie ciekłym lub

plastycznym, pochodzący z procesu

przetwórstwa

Tworzywo termoplastyczne
Tworzywo termoutwardzalne

Działy przetwórstwa



Podstawy przetwórstwa:



Podstawy ogólne,



Cieplne,



Reologiczne,



Technologiczne,



Metrologiczne.



Metody przetwórstwa,



Budowa narzędzi i oprzyrządowania,



Technologia przetwórstwa,



Organizacja przetwórstwa.

Wprowadzenie do przetwórstwa

Fizykochemiczna interpretacja

przemian stanów

Istota zjawisk:



Rodzaj zjawisk fizycznych i chemicznych:



Rodzaj tworzywa
(termoplastyczne/termoutwardzalne).



Przebieg zjawisk:



Warunki procesu przetwórstwa,



Rodzaj i zawartość składników dodatkowych
(napełniaczy).

Interpretacja cd.



Tworzywo + napełniacz (rozproszone cząstki) =
układ dyspersyjny (dyspersja)



Tworzywo + napełniacz (włókna krótkie) =
tworzywa krótkowłókniste



Tworzywo + napełniacz (włókno długie) =
laminat

Stany skupienia ( ciekły i

plastyczny)



Normalny

-

otrzymany

w

czasie

procesu

polimeryzacji przy wytwarzaniu tworzywa lub w

czasie

uprzednio

prowadzonego

procesu

przetwórstwa.



Uplastyczniony/stopiony – powstały na skutek

doprowadzenia ciepła ze źródła zewnętrznego

(grzejniki elektryczne) lub generowania ze źródła

wewnętrznego (tarcie).



Roztwór – powstały dzięki rozpuszczeniu tworzywa

w rozpuszczalniku.



Dyspersja – powstała na skutek rozproszenia

(dyspergowania)

tworzywa

w

ośrodku

rozpraszającym.



Pasta – solwatacja tworzywa przez plastyfikator.

Stany skupienia -

termoplasty

Stany skupienia – tworzywa

termoutwardzalne

Przemiany stanu tworzyw

polimerowych

Temperatury znamionowe

Położenie temperatur znamionowych z punktu widzenia: a) fizykochemiacznego i

użytkowego, b) przetwórczego polimerów częściowo krystalicznych, c)
przetwórczego polimerów bezpostaciowych:

A – stan szklisty,
B – stan wysokoelastyczny,
C – stan ciekły,
D – stan stały,
E – stan plastyczny,
F – stan ciekły,

t

z

– temperatura zeszklenia,

t

u

– temperatura uplastycznienia,

t

p

– temperatura płynięcia,

t

t

– temperatura topnienia

Istota przetwórstwa

Proces

przetwórstwa

tworzyw

Wielkości wejściowe



Podczas przetwórstwa zachodzą w tworzywie
przetwarzanym założone zjawiska fizyczne i
chemiczne

oraz

zmiany

geometryczne,

prowadzone świadomie w celu uzyskania
gotowych do użytkowania w danych warunkach
wytworów i przetworów o żądanej jakości

Wielkości
wyjściowe

Tworzywo

Energia

Informacja

Tworzywo

Energia

Informacja

Tworzywo

Energia

Informacja

Tworzywo

Energia

Informacja

Cel przetwórstwa



Otrzymywanie gotowych do użytkowania,
w określonych warunkach, wytworów i
przetworów o żądanej jakości



Żądaną jakość wytwory osiągają na ogół w
jednym, dwóch wydajnych procesach
technologicznych – prawie bezodpadowych

Klasyfikacja metod

przetwórstwa

Przetwórstwo fizyczno-

chemiczne I rodzaju (PFCI)

Następujące

po

sobie

i

powiązane

skutkowo oraz przyczynowo określone
zmiany przetwórcze, w których dominującą
rolę odgrywają zjawiska i procesy
fizyczne, zwłaszcza cieplne, a znaczenie
zjawisk i procesów chemicznych jest mniej
istotne lub one nie występują.

Przetwórstwo fizyczno-

chemiczne II rodzaju (PFCII)

Następujące

po

sobie

i

powiązane

skutkowo oraz przyczynowo określone
zmiany przetwórcze, w których dominującą
rolę odgrywają zjawiska i procesy
fizyczne,

zwłaszcza

cieplne

oraz

reologiczne - przepływy, a znaczenie
zjawisk i procesów chemicznych jest mniej
istotne lub one nie występują.

Przetwórstwo chemiczno-

fizyczne (PCF)

Następujące po sobie i powiązane skutkowo
oraz

przyczynowo

określone

zmiany

przetwórcze, w których dominującą rolę
odgrywają zjawiska i procesy chemiczne
oraz

fizykochemiczne,

zwłaszcza

w

warstwie wierzchniej, przy nieco mniej
istotnym znaczeniu zjawisk i procesów
fizycznych.

Klasyfikacja tworzyw

polimerowych



Ze względu na właściwości
mechaniczne:



PLASTOMERY

–

materiały polimerowy, którego

współczynnik sprężystości wzdłużnej E (moduł Younga)
wynosi powyżej 1000MPa, a wydłużenie przy rozciąganiu do
100%. Rozróżnia się plastomery termoplastyczne i
utwardzalne



Elastomery

–

materiał

polimerowy,

którego

współczynnik sprężystości wzdłużnej zawiera się w
przedziale od 1do 4 MPa, a wydłużenie przy rozciąganiu jest
większe

od

100%.

Rozróżnia

się

elastomery

termoplastyczne i utwardzalne

Klasyfikacja tworzyw

polimerowych



Ze względu na właściwości cieplno-przetwórcze:



Termoplastyczne (termoplast)

– jest zdolne do

wielokrotnego przechodzenia ze stanu stałego w plastyczny i
ciekły oraz odwrotnie bez istotnych zmian właściwości.



Utwardzalne (duroplast)

– pod wpływem ciepła,

czynników chemicznych lub fizycznych przekształca się
nieodwracalnie (utwardza materiał usieciowany, nietopliwy)



Chemoutwardzalne – sieciowanie przebiega na skutek działania
składnika dodatkowego – utwardzacza, w czasie egzotermicznej
reakcji chemicznej (zwykle polimeryzacji addycyjnej),



Termoutwardzalne – sieciowanie przebiega pod wpływem ciepła,
mikrofal lub innych czynników fizycznych.



Elastomery (guma) – sieciowaniu poddaje się kauczuk naturalny
lub syntetyczny - wulkanizowanie.

Klasyfikacja tworzyw

polimerowych



Ze względu na strukturę



Hopolimer

-

polimer otrzymany z jednego rodzaju

monomeru



Kopolimer

– polimer otrzymany z wiecej niż jednego

rodzaju monomeru



Mieszanina

polimerowa-

polimer

będący

makroskopowo jednorodną mieszaniną dwóch lub większej

ilości różnych polimerów o różnym stopniu mieszalności, które

tworzą różne fazy



Kompozyt polimerowy-

materiał utworzony z polmeru

napełnionego co najmniej jedną substancją w postaci włókna

lub proszku nie będącą polimerem.

Klasyfikacja tworzyw

polimerowych



Ze względu na skład chemiczny
makrocząsteczki – w ujęciu ogólnym:



Karbołańcuchowe

(o łańcuchach

węglowych),



Heterołańcuchowe

(łancuch główny oprócz

węgla zawiera inne pierwiastki jak tlen,
azot, krzem lub siarkę)

Klasyfikacja tworzyw

polimerowych



Ze względu na skład chemiczny

makrocząsteczki – w ujęciu szczegółowym:



Węglowodorowe,



Fluorowcowe,



Hydroksylowe,



Karboksylowe,



Azotowe,



Dienowe,



Nieorganiczne,



Celulozowe…

Klasyfikacja tworzyw

polimerowych



Ze względu na sposób otrzymywania:



Addycyjne,



Kondensacyjne,



Pochodne polimerów naturalnych.



Ze względu na kierunki zastosowania:



Konstrukcyjne,



Powłokowe,



Adchezyjne,



Włóknotwórcze,



Specjalne.