Obróbka mechaniczna

Procesy chemiczne: - lakierowanie,

• utwardzanie polimerów termoutwardzalnych,

• utwardzanie surowców nieorganicznych mineralnych,

Procesy cieplne: - transport ciepła i masy:

• suszenie,

• nasycenie,

• wytłaczanie tworzyw termoplastycznych,

• odlewanie tworzyw termoutwardzalnych,

Elektrotechnologia: - wykorzystanie zjawisk przewodzenia prądu w gazach

i cieczach do celów technologii:

• lakierowanie elektrostatyczne,

• obróbka wyładowaniami:

• iskrowymi,

• łukowymi,

• plazmowymi,

• galwanotechnika,

• wykorzystanie pól elektrycznych:

• elektroseparacja,

• elektrofiltracja,

• wykorzystanie pól magnetycznych:

• separacja magnetyczna

Tworzywa sztuczne

Są to materiały, których podstawowymi składnikami są związki wielkocząsteczkowe:

• syntetyczne, lub

• pochodzenia naturalnego

Związek wielkocząsteczkowy jest złożony z dużej liczby związków podstawowych

Związek podstawowy - monomer

Związek wielkocząsteczkowy - polimer

Pochodzenie polimerów:

- naturalne: celuloza, białko, kauczuk

- syntetyczne, otrzymywane drogą reakcji chemicznej ze związków

niskocząsteczkowych

Związki niskocząsteczkowe: monomery, łączone są w polimery w procesie polimeryzacji

Przykłady:

Monomer Polimeryzacja Polimer

etylen → polietylen

styren → polistyren,

chlorek winylu → polichlorek winylu

izobutylen → poliizobutylen,

propylen → polipropylen

Masa cząsteczkowa jest liczbą umowną, wyrażającą stosunek masy cząsteczkowej danej substancji do 1/12 masy atomu węgla, czyli jest to suma mas atomowych wszystkich atomów wchodzących w skład cząsteczki danego związku.

W polimerach najczęściej występują następujące atomy:

H masa atomowa 1

C masa atomowa 12

O masa atomowa 16

N masa atomowa 14

Przykład: aby jedna makrocząsteczka związku wielkocząsteczkowego (polimeru) mogła mieć masę cząsteczkową 10000, w jej skład musi wchodzić około lub więcej niż 1000 atomów powyższych pierwiastków.

Polimer nie jest jednorodnym związkiem o określonej masie cząsteczkowej lecz jest mieszaniną makrocząsteczek o różnej wielkości czyli o różnej masie cząsteczkowej. Jest to istotna różnica w stosunku do związków małocząsteczkowych, w szczególności nieorganicznych.

Właściwości polimerów zależą w znacznym stopniu od masy cząsteczkowej. Ten sam polimer może mieć zasadniczo różne właściwości (zależnie od masy cząsteczkowej), wpływające na jego technologię jego przetwórstwa.

Przykład:

• poliwęglan o masie cząsteczkowej 2500-7000 → metoda wtryskowa

• poliwęglan o masie 7500- 9500 → formowanie folii z roztworu

Postacie handlowe tworzyw sztucznych:

• żywice,

• tłoczywa,

• półwyroby

Żywice: - lane do wyrobu odlewów,

- do produkcji wyrobów wzmocnionych włóknem szklanym (laminatów)

- przeznaczone do metody formowania niskociśnieniowego,

- do bezpośredniego wytwarzania powłok ochronnych na metalach,

- do klejenia,

- do impregnacji

Klasyfikacja chemiczna tworzyw sztucznych

Tworzywa sztuczne syntetyczne - podział ze względu na technologię otrzymywania:

• metoda polimeryzacji (polietylen, polipropylen, polichlorek winylu, poliizobutylen) - reakcja polimeryzacji zachodzi bez wydzielania składników,

• metoda polikondensacji (fenoplasty, aminoplasty, poliamidy, silikony) - reakcja polikondensacji zachodzi z wydzieleniem zwykle wody,

• metoda poliaddycji (epoksydy, poliuretany)

Klasyfikacja technologiczna tworzyw sztucznych

Podział ze względu na technologie dalszego przetwórstwa tworzywa:

1. Elastomery

Tworzywa, które podczas próby rozciągania wykazują wydłużenie względne powyżej 100%. Należą tu różne rodzaje oraz poliizobutylen

2. Plastomery

Tworzywa, których wydłużenie przy rozciąganiu w temperaturze pokojowej nie przekracza 100%. Pod niewielkim obciążeniem odkształcenie jest niewielkie, odwracalne, przy wzroście obciążenia następuje odkształcenie plastyczne, dalej mechaniczne zniszczenie.

Podział: - tworzywa termoplastyczne (termoplasty),

• tworzywa termoutwardzalne,

• tworzywa chemoutwardzalne

Tworzywa termoplastyczne - termoplasty

Podczas ogrzewania przechodzą w stan plastyczny a po oziębieniu twardnieją. Mogą więc być wielokrotnie kształtowane bez utraty właściwości (o ile temperatura nie przekroczy temperatury rozkładu).

Możliwość wykorzystania odpadów - recykling.

Należą tutaj: wszystkie tworzywa polimeryzacyjne

a ponadto: poliamidy, poliwęglany, poliuretany i termoplastyczne

pochodne celulozy

Tworzywa termoutwardzalne

Podczas ogrzewania początkowo miękną lecz następnie utwardzają się nieodwracalnie.

Stają się nietopliwe i nierozpuszczalne.

Mogą być kształtowane tylko jednokrotnie.

Należą tutaj: fenoplasty, aminoplasty

Tworzywa chemoutwardzalne

Ulegają utwardzeniu w temperaturze pokojowej pod działaniem substancji zwanych utwardzaczami.

Należą tutaj: - żywice: poliestrowe (nienasycone),

- epoksydowe

Lakiery elektroizolacyjne

Lakiery elektroizolacyjne są koloidalnymi roztworami substancji powłokotwórczych w rozpuszczalnikach organicznych

Układ koloidalny - dwufazowy układ dyspersyjny

wielkość cząstek ośrodka dyspersyjnego 1μ - 1mμ

Skład chemiczny lakieru wpływa na klasę ciepłoodporności

Przykłady:

Skład chemiczny lakieru Klasa ciepłoodporności Temperatura

- asfalty naturalne A 105°

- żywice fenolowe, melaminowe,

ceramiczne, alkidowe, epoksydowe, poliuretany E 120°

• silikonowe modyfikowane organicznie F 155°

• silikonowe, poliimidowe H 180°

Klasyfikacja lakierów pod względem zastosowania

• nasycające,

• pokrywające,

• klejące (np.płatki miki), np. do blach magnetycznych

Rozpuszczalniki

Są to lotne ciecze, tworzące roztwory koloidalne z substancją powłokotwórczą. Nie

wchodzą w skład produktów końcowych, występują jedynie w stadiach przejściowych.

Dobór rozpuszczalnika ma duże znaczenie dla prawidłowych właściwości powłoki

lakierowej.

Utwardzanie fizyczne lakieru

Wyparowanie lotnych rozpuszczalników → tworzą się makrocząsteczki → koagulacja

roztworu → powstanie żelu. Podczas utwardzania nie zachodzą zmiany chemiczne,

materiał może przejść z powrotem do postaci żelu przy użyciu tych samych

rozpuszczalników, które zastosowano przed technologią nałożenia warstwy lakierowej

i wysychaniem lakieru

Utwardzanie (wysychanie) fizyczne lakieru jest procesem odwracalnym.

Przykład: lakiery szelakowe, nitrocelulozowe, fenolowo-formaldehydowe typu

nowolakowego.

Utwardzanie chemiczne lakieru

Zachodzą wówczas reakcje utleniania, polikondensacji, poliaddycji i polimeryzacji

pomiędzy składnikami lakieru.

Wysychanie chemiczne lakieru jest procesem nieodwracalnym.

Przyspieszenie procesu utwardzania lakieru:

• katalizatory,

• podwyższona temperatura - lakiery termoutwardzalne,

• obydwa sposoby

Lakiery silikonowe

Odporne na wysoką temperaturę (250°C) nie tworzą mostków węglowych w procesie

rozkładu, gdyż zawierają krzem ( Si ), sa hydrofobowe, nadają sie do trudnych

warunków eksploatacji.

Procesy technologiczne przebiegają trudniej, szczególnie w warunkach nasycania.

Bezrozpuszczalnikowe lakiery nasycające

Są to żywice poliestrowe - wysychają i utwardzają się w grubych warstwach, bez

wydzielania lotnych składników - duże zastosowanie w produkcji maszyn elektrycznych

Technologia wytwarzania powłok lakierowych

• emaliowanie drutów nawojowych - piece poziome i pionowe

• nasycanie uzwojeń maszyn i aparatów

metody: - zanurzeniowa,

- próżniowo-ciśnieniowa,

- przetłoczna,

- kroplowa ~ 60obr/min

Żywice lane

- w stanie wyjściowym - ciecze

- po utwardzeniu - ciało stałe

Utwardzanie

Odbywa się bez wydzielania składników - możliwość prowadzenia reakcji przy normalnym ciśnieniu

W elektrotechnice mają zastosowanie następujące żywice:

• epoksydowe,

• poliestrowe - poliuretanowe

Żywice epoksydowe

Występuje w nich grupa epoksydowa w fazie wyjściowej:

O

_ CH _ CH2

w fazie końcowej nie ma wolnych grup epoksydowych

CH2 CH _ R _ CH _ CH2

O O

rodnik R decyduje o właściwościach produktu końcowego

Żywice epoksydowe stosowane w Polsce (przykłady):

wzrost Epidian 5 - impregnacyjne

ciężaru Epidian 3 - impregnacyjno - konstrukcyjne

cząsteczkowego Epidian 2 - konstrukcyjne

Utwardzanie żywic epoksydowych

Stosowane do tego celu utwardzacze są związkami, które reagują chemicznie z aktywnymi grupami funkcjonalnymi żywic nieutwardzonych.

Rodzaje utwardzaczy:

• utwardzacze reagujące w temperaturze otoczenia, higroskopijne, toksyczne,

alergiczne,

• utwardzacze reagujące w temperaturze 60-90°C, reakcje utwardzenia silnie

egzotermiczne,

• utwardzacze reagujące w temperaturze powyżej 100°C (lepsze nasycenie)

Żywice epoksydowe poddawane są procesom modyfikacji w celu uzyskania specjalnych właściwości technologicznych i eksploatacyjnych.

napełniacze - mielony kwarc, mielona porcelana (izolatory)

modyfikacja plastyfikatory - zmniejszenie rozszerzalności

rozcieńczalniki

Żywice poliestrowe

Zalety: - łatwa technologia, zdolność modyfikacji, dobre własności dielektryczne

ester = kwas organiczny + alkohol

R1 _ C O OH + H O _ R2 → R1 _ CO _ O _ R2 + H2O

kwas alkohol grupa estrowa

Wady: - wyższa cena, gorsza odporność na czynniki klimatyczne, duży skurcz objętościowy, niska klasa wytrzymałości cieplnej (A).

Poliuretany

Polimery termoplastyczne usieciowane, zawierające w łańcuchu głównym grupy uretanowe.

- NH - COO - grupa uretanowa

Nazwy: perlon

Wytwarzanie: z izocyjanianów i poliestrów

Przeznaczenie:

• masy wtryskowe,

• tworzywa piankowe,

• kauczuki,

• kleje,

• lakiery,

• włókna

Przetwórstwo żywic

Technologie:

1. Wytłaczanie.

2. Wtryskiwanie

3. Prasowanie

4. Nasycanie: - zanurzeniowe,

• przepływowe,

• ciśnieniowe,

• ciśnieniowo-próżniowe

5. Odlewanie: - pod normalnym ciśnieniem,

• odśrodkowe,

• próżniowe,

• próżniowo-ciśnieniowe

6. Obróbka mechaniczna: - toczenie,

- skrawanie itp.

1

8

Proc_te2.doc

PROCESY TECHNOLOGICZNE

---