30.03.2012

Prowadzący :dr inż. Wanda Meissner

LABORATORIUM TECHNOLOGII POLIMERÓW

DOŚWIADCZENIE PIERWSZE

„Mieszanie i wytłaczanie tworzyw sztucznych”

-Sprawozdanie-

Wprowadzenie:

Tworzywa sztuczne są związkami otrzymywanymi w wyniku połączenia polimerów ze związkami pomocniczymi (dodatkami). Wprowadzone dodatki modyfikują właściwości tworzywa i często umożliwiają szerszy zakres zastosowania danego polimeru.

Stosowane dodatki:

- stabilizatory, w ilości 5-10%. Uodparniają tworzywo na różne czynniki, np.

promieniowanie UV, promieniowanie świetlne.

- modyfikatory, w ilości 5-10%. Ich dodanie powoduje modyfikację danego

tworzywa sztucznego wedle potrzeb, np. wytrzymałość na uszkodzenia

mechaniczne, udarność, pełzanie, zmiana właściwości cieplnych.

Typy modyfikatorów:

- modyfikatory smarujące, które powodują otrzymanie bardzo wysoki połysk
- modyfikatory barwiące, które możemy podzielić na pigmenty i barwniki.

Pigmenty dodajemy w bardzo dużych ilościach do tworzyw, są to mineralne

materiały barwiące. Barwniki natomiast są to środki organiczne lub

substancje organiczne rozpuszczalne w polimerach, których dodajemy

niedużo.
- modyfikatory - antypireny (są to związki, które wydzielają gazy niepalne,

tworzące otoczkę przy tworzywie, przez co powodują zabezpieczenie

tworzywa przed dalszym dostępem tlenu. Modyfikatory, które powodują, że

tworzywa staja się samogasnące)
- modyfikatory - antystatyki ( modyfikatory, które nadają tworzywom

sztucznym elektroprzewodność)

- plastyfikatory, w ilości 5-50%. Ich stosowanie pozwala na uzyskanie

odpowiednich parametrów mechanicznych obrabianej substancji; ich

działanie skupiają się na właściwościach zmiękczających, emulgujących.

Są to: ftalany, adypiniany, sebacyniany, maleiniany.

- napełniacze stosowane są celu poprawy ich własności mechanicznych,

elektroizolacyjnych i przeciwpożarowych oraz obniżenia ich ceny.

Wyróżniamy:

- napełniacze sproszkowane (np.: kreda sproszkowana, grafit, sadza, cement,

gips itp.) Materiały te dodajemy do tworzyw sztucznych, aby uzyskać

obniżenie kosztów produkcji wyrobu, a dodatkowo możemy uzyskać różnego

rodzaju zalety, w zależności od rodzaju i ilości dodanego materiału.

W wyniku dodania do polimeru napełniacza sproszkowanego otrzymujemy

KOMPOZYT.

- napełniacze naturalne

- napełniacze włókniste ( np.: włókna szklane, kevlar, włókna węglowe,

włókna syntetyczne, itp.) Materiały włókniste powodują wzrost

wytrzymałości tworzyw sztucznych, która zalezy m.in. od średnicy włókien

oraz ilości i rodzaju. W wyniku dodania do polimeru napełniacza włóknistego

otrzymujemy LAMINAT.

- napełniacze syntetyczne

Najczęściej stosowane napełniacze to: mączka drzewna i kamienna, ziemia

okrzemkowa, pył metalowy, sadze, grafit, ścinki, włókna, tkaniny szklane, azbest,

miki, a także pigmenty.

- środki antystatyczne związki chemiczne, które powodują rozładowanie się

ładunku elektrostatycznego nagromadzonego na powierzchni tworzywa

- barwniki, pigmenty

Mieszanie, to proces jednostkowy polegający na uzyskaniu jednorodności w środowisku jedno- lub wielofazowym, pod względem stężenia, gęstości, temperatury i innych właściwości mieszaniny. Jest to sposób zwiększenia intensyfikacji procesów wymiany ciepła, wymiany masy oraz przyspieszania reakcji. Celem zoptymalizowania mieszania jest uzyskanie wymaganego stopnia wymieszania w krótkim czasie i przy jak najmniejszym nakładzie energii.
Decydującą rolę pełni stan skupienia, zdolność do mieszania maleje z gazów, przez ciecze, do ciał stałych. Urządzenia do mieszania w fazie ciekłej to mieszalniki (mieszadła), ciał sypkich - mieszarki, do cieczy lepkich, stężonych zawiesin, szlamów i past - zagniatarki.

MIESZANIE

Mieszanie wstępne Mieszanie właściwe

- proszek polimerowy w postaci ( inaczej: mieszanie w stopie)

złoża fluidalnego, łączony jest - dwie metody mieszania:

z małą ilością cieczy - dwuwalcarką (2 wace,

- stosowane są mieszalniki poruszają się przeciw-

szybkoobrotowe (10 000 obr./min) bierznie, mając różną

- najpowszechniej stosowanym temperaturę. Można

Mieszalnikiem, jest mieszalnik modyfikować:

zetowy; stosowana jest w nim -temperaturę walców

mniejsza ilość cieczy; masę -czas walcowania

polimerową w takim mieszalniku -szerokość szpary

można podgrzewać/chłodzić. między walcami

- wytłaczanie

- polimer mieszany w tym etapie dopiero wtedy gdy osiągnie stan plastyczny (osiąga się to poprzez ustawienie odpowiedniej temperatury procesu

Wytłaczanie, to proces ciągły, w którym materiał w postaci najczęściej granulatu podawany jest do ogrzewanego cylindra uplastycznia się a następnie po homogenizacji przechodzi przez głowicę. W głowicy pod ciśnieniem formowany jest wyrób, który przechodzi przez kalibrator. Po schłodzeniu wytłoczka jest cięta na wymiar lub nawijana na bęben.

Cechy charakterystyczne procesu wytłaczania:

• proces ciągły,

• wysokociśnieniowy,

• do produkcji wyrobów: płyt (lite, spienione, wielowarstwowe), profili (otwarte, zamknięte), rur, węży, izolacji kabli, uszczelek.

• wyroby produkowane są z termoplastów i elastomerów wulkanizujących

• bezodpadowy,

• o dużej wydajności,

• w pełni zautomatyzowany,

• elastyczny,

• mobilny.

Cykl wytłaczania - etapy

• uplastycznienie, odgazowanie i uplastycznienie materiału

• uformowanie wyrobu w głowicy

• kalibracja kształtu

• chłodzenie (wodą lub powietrzem)

• Cięcie lub nawijanie na bęben

Parametry procesu

• temperatury - (stref grzewczych na cylindrze i głowicy, temp. połówek formy na termostacie)

• Prędkości - (odciągu, prędkość obrotowa ślimaka)

Budowa wytłaczarki:

1. głowica, b). Lej zasypowy, c) grzałki, d) obudowa, e). ślimak

Wytłaczanie z rozdmuchem, cechy charakterystyczne procesu:

• proces cykliczny

• proces niskociśnieniowy

• przetwarzane tworzywa -termoplasty

• półfabrykat rekaw lub preforma

• w pełni zautomatyzzowany

• o dużej wydajnośći

• mobilny

Odmiany wytłaczania:

• Swobodne, przeznaczone do formowania z wytłaczanego z rękawa, folii

opakowań butelek , fiolek, beczek itp..

• Z rozciąganiem, przeznaczone do formowania opakowań z preform

wykonanych metodą wtryskiwania, następnie w drugim etapie rozdmuchiwanych w butelczarce z opcją rozciągania mechanicznego

Parametry procesu:

- temperatura rękawa,

- ciśnienie powietrza wprowadzonego do formy

- czas chłodzenia

Produkcja:

- siatka na warzywa (głowica ma dwa otwory, leżące po przeciwległych

stronach urządzenia, w momencie, gdy ich światło się pokryje, tworzy się

„oczko”)

- folia termokurczliwa (ilość doprowadzonego powietrza determinuje

szerokość folii

- masa powlekająca przewody (głowica kątowa)

LABORATORIUM:

Zadania:

1. Mielenie tworzywa

2. Mieszanie

3. Wytworzenie:

- folii PVC ( mieszanina PVC suspensyjnego z ftalanem

dwuoktylu, homogenizacja na walcach)

- pasty z PVC (mieszanina PVC emulsyjnego z ftalanom

dwubutylu, mieszanie w mieszalniku zetowym)

- rurki polipropylenowej na wytłaczarce

Wykonanie:

1. Folia PVC ( mieszanina PVC suspensyjnego z ftalanem dwuoktylu, homogenizacja na walcach):

1. składniki:

• 700g PVC suspensyjnego

• 90g ftalany dwuoktylu

• 2g stabilizatora TOGO

1. wykonanie:

• umieszczenie PVC suspensyjnego w mieszalniku szybkoobrotowym

• Stopniowe dodawanie ftalanu dwuoktylu do mieszalnika, poprzez wlewanie go

cienkim strumieniem przez otwór znajdujący się na górze mieszalnika.

• Czas trwania mieszania: 5 minut

• Po upłynięciu zadanego czasu, mieszaninę umieszcza się na wytłaczarce walcowej. Parametry procesu wytłaczania:

• Temperatura walców: 180°C i 185°C

• Obroty: 17 i 10 obr./min.

• Szerokość szczeliny międzywalcowej : ulega modyfikacji podczas przeprowadzania procesu.

• Gotowy produkt ściąga się z walców. Początkowo jest on gorący i bardzo

plastyczny, z czasem jednak traci on na swojej elastyczności, staje się twardszy.

2. Pasty z PVC (mieszanina PVC emulsyjnego z ftalanom dwubutylu, mieszanie w mieszalniku

zetowym)

a) składniki

• 350g PVC emulsyjnego

• 85g ftalany dwubutylu

• Stabilizator

b) wykonanie:

• Połączenie PVC emulsyjnego z ftalanom dwubutylu

• Przeniesienie mieszaniny do mieszalnika zetowego

• Dodanie barwnika (czerwony)

• Czas mieszania: 8 min 12 sekund

• Wyjęcie gotowego produktu z mieszalnika.

• Produkt charakteryzował się dużą elastycznością, była możliwość nadania mu różnych kształtów przy bardzo małych nakładach siły. Po upływie niedługiego czasu, pasta stała się twarda i krucha; kolor nie zmienił się.

3.Rurki polietylenowej na wytłaczarce

a) Składnikiem tego procesu jest polietylen granulowany.

b) wykonanie:

• Umieszczenie granulatu w ślimaku

• Włączenie aparatury, ustawienie temperatury 175-180°C

• Dodanie koncentratu (kolor zielony) w celu otrzymania barwnego produktu

• Produkt otrzymany w tym procesie (rurka) jest tworzywem miękkim i elastycznym, aby uszkodzić jej strukturę (rozerwać) należy użyć dużego nakładu siły.

4

---