Politechnika Lubelska - Katedra Procesów Polimerowych
Laboratorium Tworzyw Polimerowych
Sprawozdanie wykonali: Damian Guza Marcin Götter Paweł Jakubowski Patryk Jedliński Bartłomiej Kadłubek Izabela Kasperek	Temat: Badanie twardości tworzyw polimerowych	Data: 9 III 2015	Prowadzący: Dr inż. A. Tor-Świątek

1. Cel badania: Sprawdzenie i wyznaczenie parametrów twardości materiałów polimerowych przy pomocy odpowiednich metod pomiarowych.

2. Zestawienie podstawowych parametrów danych materiałów:

Polichlorek winylu twardy PVC

Polichlorek winylu - polimer syntetyczny z grupy polimerów winylowych, otrzymywany w wyniku polimeryzacji chlorku winylu. Stosowany do wytwarzania tworzyw sztucznych. Ma właściwości termoplastyczne, charakteryzuje się dużą wytrzymałością mechaniczną, jest odporny na działanie wielu rozpuszczalników.

Tworzywo to jest dzielone w zależności od właściwości na:

• PCW twardy (PVC-U),

• PCW miękki (PVC-P, z większą zawartością plastyfikatorów),

A ze względu na technikę produkcji na:

• PCW suspensyjny (PVC-S),

• PCW emulsyjny (PVC-E),

• PCW zwykły, polimeryzujący w masie (PVC-M).

Laminat: żywica fenolowo-formaldehydowa dopełniaczem bawełnianym

Fenoplasty - tworzywa sztuczne na bazie żywic fenolowo-formaldehydowych, które otrzymywane są w wyniku polimeryzacji fenolu i formaldehydu.

Zaletami, które wpływają na powszechne zastosowanie duroplastów są: sztywność, stabilność wymiarów, nierozpuszczalność, nietopliwość oraz dobre własności elektroizolacyjne. Wady natomiast to kruchość (zmniejszana przez zastosowanie napełniaczy) oraz niemożliwość powtórnego formowania.

Poliwęglan PC

Poliwęglan (PC) to tworzywo charakteryzujące się stabilnością wymiarów, dużą sztywnością, niezmiennością formy w wysokich temperaturach. Jest materiałem bezzapachowym i bezsmakowym.

Właściwości ogólne:

• Dobre izolacyjne właściwości elektryczne

• Odporny na uderzenia

• Materiał samogasnący i przeźroczysty

• Gęstość: 1,2 g/cm³

Polimetakrylan metylu (PMMA)

Szkło akrylowe - przezroczyste tworzywo sztuczne, którego głównym składnikiem jest polimer - poli(metakrylan metylu) (PMMA). Niektóre rodzaje pleksiglasu zawierają też pewne ilości innych polimerów i kopolimerów poliakrylowych.

Właściwości: duża przezroczystość, odporność na działanie ultrafioletu, dzięki czemu nie występuje proces żółknięcia materiału (płyty UV), łatwość obróbki (tworzywo ma właściwości termoplastyczne) stosunkowo niska temperatura depolimeryzacji, co wiąże się z łatwym recyklingiem. Gęstość materiału wynosi 1,19 g/cm³

2.2 Opis metod pomiarowych:

• Metoda wciskania kulki.

Metoda określania twardo ci przez wciskanie kulki w odniesieniu do tworzyw sztucznych i

ebonitu ma zastosowanie do celów badawczych i projektowych, w kontroli jako ci i odbiorze partii

wyrobu zgodnie z warunkami dostawy.

• Metoda IRHD

Międzynarodowa skala twardości gumy (IRHD) - skala jednostek, w której wartość 0 odpowiada

twardości materiału mającego zerowy moduł Younga, a wartości 100 odpowiada twardości materiału o nieskończonym module Younga przy jednoczesnym spełnieniu poniższych warunków: każdej jednostce twardości odpowiada w przybliżeniu proporcjonalna wartość modułu Younga, dla gumy o wysokim stopniu sprężystości skale IRHD i Schore'a są porównywalne - Dotyczy to tylko normalnego zakresu twardości.

• Metoda Shore'a.

Metodę oznaczania twardości wg Shore'a stosuje się do badania wszystkich rodzajów gumy

oraz tworzyw pełnych jak i mikro komórkowych stosowanych na spody obuwia, z wyjątkiem gumy

porowatej. Do materiałów o twardości poniżej 90 jednostek Shore'a A należy stosować twardościomierz Shore'a typ A, a do materiałów o twardości powyżej 90 jednostek Shore'a A należy stosować twardościomierze Schore'a typ C lub typ D. Wyniki uzyskane przy stosowaniu różnych typów twardościomierzy nie są porównywalne.

Użyte urządzenia :
- Twardościomierz HPK-84/11
- Twardościomierz KP-15012
- Twardościomierz Shore'a

3. Wyniki i obliczenia:

Twardościomierz HPK 84/11
Kulka o średnicy 5mm, obciążenie 9,81N, obciążenie pomiarowe dobrane do materiału.

	h	h0
PVC - polichlorek vinylu	0,22mm	0,115mm
Laminat	0,17mm	0,02mm
Poliwęglan PC	0,15mm	0,03mm
Polimetakrylan metylu PMMA	0,28mm	0,06mm

Twardościomierz KP-15012

Metoda IRH - tworzywa w stanie elastycznym. Jednostka IRHD, kulka o średnicy 2,5mm , czas 5s, obciążenie wstępne 0,3N , obciążenie P=5,7N

	Pomiar 1	Pomiar 2	Pomiar 3	Średnia
Poliwęglan	89,4	84,1	83,2	84,2
Laminat	96,9	96	95,4	96
Polimetakrylan metylu PMMA	70,7	76,1	78,4	75

Metoda Shore`a:

	Pomiar 1	Pomiar 2	Pomiar 3	Średnia
Poliwęglan PC	64,1	66,5	71	67,2
Laminat	79,7	78,7	78,6	79
Polimetakrylan metylu PMMA	63,8	63,4	63,7	63,6

4. Wnioski:

W zależności od typu sprzętu na którym dokonywaliśmy pomiarów możemy mierzyć różne materiały twardsze lub te bardziej elastyczne. Zauważyć można różnice pomiędzy nimi np. odkształcenie na materiale po wciśnięciu w nie kulki. Miękki materiał prawie w 100% powracał do swojego naturalnego kształtu natomiast twarde w znacznie mniejszym stopniu. Pomiary te są bardzo przydatne ponieważ możemy wybrać materiał który najbardziej będzie odpowiadał postawionym przez nas kryteriom.

Niestety wszystkie 3 metody zastosowane podczas wykonywania ćwiczenia są nieprzeliczalne.

---