PRODUKCJA SPIENIONEGO POLISTYRENU (EPS):Spieniony polistyren jest produkowany w warunkach zapewniających pełną kontrolę techniczną i ochronę środowiska naturalnego. Podstawowym składnikiem przy produkcji EPS jest polimer polistyrenu pod postacią małych kuleczek podlegających rozszerzaniu pod wpływem działania pary. Czyste powietrze stanowi 98% EPS.
Produkcja spienionego polistyrenu wymaga niewielkich ilości energii. Materiał ten nie oddziałuje ujemnie na glebę oraz wodę gruntową i przy zastosowaniu odpowiedniego procesu spalania tworzywo ulega rozkładowi na CO₂ i wodę, przy okazji wydziela się duża ilość energii. W procesie tym nie są emitowane żadne niebezpieczne gazy. Ze względu na swoje cechy polistyren znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle. Między innymi stosowany jest na opakowania dla przemysłu elektronicznego, Cechy spienionego polistyrenu: minimalne ryzyko złamania, bardzo duże właściwości pochłaniania wstrząsów, izolacja termiczna, mały ciężar, odporność na wilgoć i kurz, higiena opakowania, łatwość przetwarzania, dowolny kształt i kolor, poprawia sprzedawalność towaru, zapewnia 100-procentowy recykling, trwałe parametry bariery ochronnej, odporny na działanie warunków klimatycznych, nie oddziałuje na wodę gruntową, wolny od CFC, zawiera 98% czystego powietrza.

CO TO JEST Mw I Mn?

Mn - liczbowo średni ciężar cząsteczkowy

Mn=(∑n_i*M_i)/∑n_i=∑∑w_i/∑n_i=W/∑n_i

W - masa (ciężar) polimeru

w_i - masa (ciężar) i-tej frakcji polimeru

n_i - liczba moli i-tej frakcji polimeru

M_i - masa cząsteczkowa i-tej frakcji polimeru

Mw - wagowo średni ciężar cząsteczkowy

Mw=(∑w_i*M_i)/∑w_i=(∑wi*Mi)/W=(∑ni*Mi²)/(∑ni*Mi)

Dane jak wyżej

POLIMERYZACJA SUSPENSYJNA (PEREŁKOWA) - proces przebiegający w kroplach monomeru zdyspergowanego w nie mieszającej się z nim cieczy. W wyniku tej polimeryzacji krople monomeru stają się stałymi cząstkami polimeru występującymi w postaci granulek lub perełek.

TWORZYWA SZTUCZNE A METAL, SZKŁO PORÓWNAJ?

Tworzywa sztuczne - polimery z dodatkami substancji pomocniczych, zmieniających ich właściwości przetwórcze i użytkowe

Metal, szkło itd. - surowce naturalne lub otrzymane sztucznie, bez dodatków polimerów

POLIMERYZACJA EMULSYJNA jest najbardziej złożoną metodą przeprowadzania polimeryzacji rodnikowej. Polega ona na emulgowaniu monomeru w wodnej emulsji. Praktycznie przeprowadza się ją w sposób następujący: do wodnego roztworu emulgatora wprowadza się nierozpuszczalny w wodzie monomer. Intensywne mieszanie powoduje powstanie wodnej emulsji monomeru o wyglądzie mleka. Następnie dodaje się rozpuszczalnego w wodzie inicjatora polimeryzacji rodnikowej, oraz związków buforowych. Rozpoczyna się polimeryzacja, której produktem jest polimerowa emulsja wodna. Jako inicjatory stosuje się nadsiarczany sodu, potasu i amonu, nadtlenek wodoru, a także układy typu redox rozpuszczalne w wodzie. Emulgatorami mogą być alkaliczne sole kwasów palmitynowego, stearynowego i oleinowego, oraz kwasów alkilosulfonowych i alkiloarylo-sulfonowych a także alkaliczne sole półestrów kwasów ftalowego i bursztynowego z długimi alkoholami.

W polimeryzacji emulsyjnej otrzymuje się polimerowe emulsje przeznaczone do produkcji klejów, farb emulsyjnych i środków impregnujących.

TEMPERATURA ZESZKLENIA, zwana również "temperaturą witryfikacji, T_g (oznaczenie umowne) - temperatura, w której następuje przejście ze stanu ciekłego lub plastycznego do szklistego na skutek nagłego wzrostu lepkości cieczy.

Zeszklenie jest przemianą fazową drugiego rzędu, co oznacza, że nie towarzyszy jej dający się zmierzyć energetyczny efekt cieplny, ale można ją zaobserwować jako nagłą zmianę pojemności cieplnej.

T_g można wyznaczyć jako punkt przegięcia na zależności zmiany pojemności cieplnej wraz z temperaturą. W praktyce temperaturę zeszklenia wyznacza się zwykle metodą skaningowej termografii różnicowej. Temperaturę zeszklenia można też ustalić na podstawie nagłej zmiany lepkości przyjmując zwykle jako granicę 10¹³ decypaskalosekund. Jednak niektórzy autorzy podają inne lepkości.

Temperatura zeszklenia jest jedną z ważniejszych wielkości charakteryzujących właściwości plastyczne szkieł, termoplastycznych tworzyw sztucznych oraz elastomerów.

OTRZYMYWANIE I WYKORZYSTANIE PVC

Polimer ten jest stosowany w różnych gałęziach gospodarki:w budownictwie: do produkcji wykładzin podłogowych, stolarki okiennej i drzwiowej, akcesoriów (w postaci różnych listew wykończeniowych), rur i kształtek do wykonywania instalacji w budynkach itp., w medycynie: dreny, sondy, cewniki, strzykawki, w energetyce: materiał elektroizolacyjny, do wyrobu przedmiotów używanych w gospodarstwie

domowym (np. miski, wiadra, obudowy sprzętu zmechanizowanego itp.), jako igelit, stosowany do pokrywania nawierzchni skoczni narciarskich, stoków zjazdowych, peronów kolejek linowych i wyciągów narciarskich, w sporcie: do pokrywania boisk piłki siatkowej, koszykowej, ręcznej, halowej piłki nożnej

ZWIĄZKI MAŁOCZĄSTECZKOWE A POLIMERY

Polimery to związki wielkocząsteczkowe składające się z jednostek powtarzalnych. Stąd pochodzi nazwa tych związków (mer - część, poly- liczny).

Związki małocząsteczkowe, które stanowią substancje wyjściowe do otrzymywania syntetycznych związków wielkocząsteczkowych składają się z niewielkiej liczby atomów i noszą nazwę monomerów.

POLIMERY USIECIOWANE

polimer usieciowany - są to polimery, które tworzą przestrzenną ciągłą sieć, tak że nie da się już w nich wyróżnić pojedynczych cząsteczek. Polimery usieciowane, których cząsteczki tworzą sieć przestrzenną, pod wpływem ogrzewania nie miękną (nie stają się plast.); tego rodzaju polimery otrzymuje się z wielofunkcyjnych monomerów liniowych lub oligomerów w wyniku sieciowania spowodowanego ogrzewaniem lub działaniem środków chemicznych albo promieniowania (widzialnego, nadfioletowego); polimery takie są zw. odpowiednio termo- lub chemoutwardzalnymi albo polimerami promienioczułymi (fotopolimerami); należą do nich np. żywice fenolowo-formaldehydowe, żywice poliestrowe.

METODA PRASOWANIA PRZETŁOCZONEGO

Polega ono na tym, że najczęściej wstępnie ogrzane tłoczywo umieszcza się w cylindrze, z którego w postaci całkowicie uplastycznionej zostaje przetłoczone przez jeden lub więcej kanałów do formy. Wartość ciśnienia w formie przy prasowaniu przetłocznym zwykle jest podobna do ciśnienia stosowanego przy prasowaniu tłocznym. Należy jednak pamiętać, że podczas przepływu tworzyw z cylindra do gniazda zachodzi znaczny spadek ciśnienia (ok. 2/3), co jest przyczyną konieczności stosowania ciśnienia w cylindrze trzykrotnie wyższego (w granicach 80 - 160 MPa). Prasowanie przetłoczne stwarza możliwość skrócenia czasu utwardzania wypraski co jest szczególnie ważne przy wypraskach grubościennych.

POLIMERYZACJA ŁAŃCUCHOWA A STOPNIOWA. Podstawową cechą tej reakcji odróżniającą ją od polimeryzacji stopniowej jest brak bezpośredniej zależności między stopniem polimeryzacji a stopniem przeragowania grup funkcyjnych pochodzących od monomeru.

PRZEBIEG POLIMERYZACJI ŁAŃCUCHOWEJ

Inicjowanie

Każda polimeryzacja łańcuchowa jest "uruchamiana" przez inicjowanie. Inicjowanie to może być zapoczątkowane przez rozpad specjalnego związku chemicznego, który dodaje się do układu reakcji - tzw. inicjatora, lub np: w wyniku podgrzewania lub naświetlania tego układu. Czasami stosuje się obie te metody na raz. Przebieg incjowania z użyciem inicjatora chemicznego można przedstawić następująco:

X-X -> 2 X*

rozpad inicjatora - * oznacza centrum aktywne, którym może być rodnik, anion lub kation

X* + M -> X-M*

reakcja aktywnej formy inicjatora z monomerem, prowadząca do powstawnia aktywnej formy monomeru

Propagacja

Aktywna forma monomeru "atakuje" kolejną cząsteczkę monomeru:

X-M* + M -> X-M-M*

tak powstały dimer posiadający na końcu wciąż centrum aktywne (*) "atakuje" natychmiast kolejną cząsteczkę monomeru:

X-M-M* + M -> X-M-M-M*

a powstały w tej reakcji trimer ponownie "atakuje" kolejną cząsteczkę monomeru:

X-M-M-M* + M -> X-M-M-M-M*

W kolejnych aktach do coraz dłuższego łańcucha polimeru przyłączają się kolejne cząsteczki monomeru, co można zapisać ogólnie:

X-M_n* + M -> X-M_n+1*

Wszystkie te akty przyłączania kolejnych cząsteczek monomeru następują bardzo szybko jedna po drugiej i łącznie nazywa się je propagacją.

X-X -> 2 X* - (1)

X* + M -> X-M* - (2)

1. - rozpad inicjatora - * oznacza centrum aktywne, którym może być rodnik, anion lub kation

2. - reakcja aktywnej formy inicjatora z monomerem, prowadząca do powstawnia aktywnej formy monomeru

X-X -> 2 X* - (1)

X* + M -> X-M* - (2)

X-X -> 2 X* - (1)

X* + M -> X-M* - (2)

1. - rozpad inicjatora - * oznacza centrum aktywne, którym może być rodnik, anion lub kation

2. - reakcja aktywnej formy inicjatora z monomerem, prowadząca do powstawnia aktywnej formy monomeru

X-X -> 2 X* - (1)

X* + M -> X-M* - (2)

1. - rozpad inicjatora - * oznacza centrum aktywne, którym może być rodnik, anion lub kation

2. - reakcja aktywnej formy inicjatora z monomerem, prowadząca do powstawnia aktywnej formy monomeru

Propagacja [edytuj]

Aktywna forma monomeru "atakuje" kolejną cząsteczkę monomeru:

X-M* + M -> X-M-M*

tak powstały dimer posiadający na końcu wciąż centrum aktywne (*) "atakuje" natychmiast kolejną cząsteczkę monomeru:

X-M-M* + M -> X-M-M-M*

a powstały w tej reakcji trimer ponownie "atakuje" kolejną cząsteczkę monomeru:

X-M-M-M* + M -> X-M-M-M-M*

W kolejnych aktach do coraz dłuższego łańcucha polimeru przyłączają się kolejne cząsteczki monomeru, co można zapisać ogólnie:

X-M_n* + M -> X-M_n+1*

Wszystkie te akty przyłączania kolejnych cząsteczek monomeru następują bardzo szybko jedna po drugiej i łącznie nazywa się je propagacją. W klasycznych, wolnorodnikowych reakcjach polimeryzacji, pojedyncze akty propagacji zajmują czas rzędu kilku-klikunastu nanosekund ( 0,000 000 001 s) co oznacza, że w jednej sekundzie przyłącza się kilkaset tysięcy merów, a powstanie od zera pojedynczej cząsteczki polimeru o stopniu polimeryzacji rzędu 1 miliona zajmuje kilka sekund.

Terminacja [edytuj]

Teoretycznie propagacja może trwać tak długo, aż wszystkie dostępne cząsteczki monomeru zostaną przyłączone do rosnących łańcuchów polimerów. Tak jednak dzieje się wyłącznie w przypadku tzw. polimeryzacji żyjącej. We wszystkich innych przypadkach propagacja kończy się na skutek rozmaitych reakcji ubocznych, które prowadzą do zaniku centrum aktywnego na końcu rosnącego łańcucha polimeru, co nazywa się terminacją.

Najczęściej terminacja zachodzi na skutek reakcji dwóch rosnących łańcuchów polimeru z sobą:

X-M_n* + X-M_m* -> X-M_m+n-X - rekombinacja

X-M_n* + X-M_m* -> X-M_m + X-M_n - dysproporcjonowanie

lub na skutek reakcji z zanieczyszczeniami lub specjalnie dodawanymi środkami terminującymi:

X-M_n* + Y -> X-M_n-Y

polimeryzacja z przeniesieniem atomu - ma miejsce wtedy, gdy centrum aktywne odtwarza się po każdym akcie propagacji na skutek przeniesienia pojedynczego atomu z rosnącego łańcucha na cząsteczkę monomeru lub inicjatora. Szczególnym przypadkiem tej polimeryzacji jest ATRP (Atom transfer radical polymerisation)

NAJBARDZIEJ ZNANE POLIMERY OTRZYMYWANE W POLIMERYZACJI ŁAŃCUCHOWEJ

poliolefiny - takie jak polietylen, polipropylen, polistyren

polimery winylowe - takie jak polichlorek winylu, poliakrylany, poliakrylonitryl, teflon

Niektóre polietery, poliestry i poliamidy.

POLIDYSPERSJA - rozkład statystyczny masy cząsteczkowej polimerów.

W odróżnieniu od związków niskocząsteczkowych, które mają jedną, ściśle określoną masę cząsteczkową, polimery statystyczne są zazwyczaj populacjami cząsteczek o różnej masie cząsteczkowej. Ich różne masy cząsteczkowe wynikają z faktu statystycznego charakteru reakcji polimeryzacji. Reakcje te przebiegają jednak różnie, zależnie od ich warunków i mechanizmu co powoduje, że populacje polimerów posiadają różny rozrzut statystyczny mas cząsteczkowych. Polidyspersja ma generalnie negatywny wpływ na własności użytkowe polimerów i dlatego dąży się zazwyczaj do jej ograniczania. Miarą tego rozrzutu jest tzw. współczynnik polidyspersji. Indeks ten (I) jest definiowany jako stosunek średniej wagowo masy cząsteczkowej (M_w) do średniej liczbowo masy cząsteczkowej (M_n) (znaczenie tych terminów: patrz hasło masa cząsteczkowa) danego polimeru:

I = M_w/M_n

Czym większe I tym większa polidyspersja. Gdy I = 1 to wtedy masa cząsteczkowa wszystkich cząsteczek polimeru jest jednakowa, co jednak w przypadku polimerów syntetycznych nie ma nigdy miejsca. Najmniejsze I (rzędu 1.05) udaje się uzyskiwać w polimeryzacja żyjącej. W ogromnej większości przypadków polimerów syntetycznych stosowanych przemysłowo indeks ten zawiera się w zakresie od 1.5 do 2. Takie wartości wskazują na to, że reakcja polimeryzacji przebiegała w typowy dla niej sposób. Gdy indeks jest powyżej 2 wskazuje to na pewne, nietypowe zakłócenia polimeryzacji, które należy wyeliminować.

W klasycznych, wolnorodnikowych reakcjach polimeryzacji, pojedyncze akty propagacji zajmują czas rzędu kilku-klikunastu nanosekund ( 0,000 000 001 s) co oznacza, że w jednej sekundzie przyłącza się kilkaset tysięcy merów, a powstanie od zera pojedynczej cząsteczki polimeru o stopniu polimeryzacji rzędu 1 miliona zajmuje kilka sekund.

Terminacja

Teoretycznie propagacja może trwać tak długo, aż wszystkie dostępne cząsteczki monomeru zostaną przyłączone do rosnących łańcuchów polimerów. Tak jednak dzieje się wyłącznie w przypadku tzw. polimeryzacji żyjącej. We wszystkich innych przypadkach propagacja kończy się na skutek rozmaitych reakcji ubocznych, które prowadzą do zaniku centrum aktywnego na końcu rosnącego łańcucha polimeru, co nazywa się terminacją. Najczęściej terminacja zachodzi na skutek reakcji dwóch rosnących łańcuchów polimeru z sobą:

X-M_n* + X-M_m* -> X-M_m+n-X - rekombinacja

X-M_n* + X-M_m* -> X-M_m + X-M_n - dysproporcjonowanie

lub na skutek reakcji z zanieczyszczeniami lub specjalnie dodawanymi środkami terminującymi:

X-M_n* + Y -> X-M_n-Y

RODZAJE POLIMERYZACJI ŁAŃCUCHOWYCH

Oprócz wcześniej wspomnianego podziału na polimeryzację zwykłą, żyjącą i pseudożyjącą, rekacje te dzieli się jeszcze ze względu na rodzaj stosowanego incjatora i natury centrum aktywnego:polimeryzacja anionowa - ma miejsce wtedy, gdy centrum aktywnym jest anion polimeryzacja kationowa - ma miejsce wtedy, gdy centrum aktywnym jest kation polimeryzacja wolnorodnikowa - ma miejsce wtedy, gdy centrum aktywnym jest wolny rodnik polimeryzacja koordynacyjna - ma miejsce wtedy gdy centrum aktywne ma charakter związku kompleksowego Polimeryzacja z otwarciem pierścienia - w której monomer nie posiada typowych grup funkcyjnych ale jest zdolny do polimeryzacji na skutek pękania układów cyklicznych, które występują w jego strukturze. Jest ona bardzo często stosowana zamiast polimeryzacji stopniowej. polimeryzacja z przeniesieniem grupy - ma miejsce wtedy, gdy centrum aktywne odtwarza się po każdym akcie propagacji na skutek przeniesienia grupy funkcyjnej z rosnącego łańcucha na cząsteczkę monomeru lub inicjatora.

POLIMERY A TWORZYWA SZTUCZNE

Polimery to związki wielkocząsteczkowe składające się z jednostek powtarzalnych. Stąd pochodzi nazwa tych związków (mer - część, poly- liczny).

Tworzywa sztuczne - polimery z dodatkami substancji pomocniczych, zmieniających ich właściwości przetwórcze i użytkowe

WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNE POLIMERÓW

Elastomery grupa tworzyw naturalnych i sztucznych o właściwościach kauczuku; wykazują dużą zdolność do odkształceń i rozciągliwości (do kilkukrotnej długości) zachowując pierwotny kształt.

Plastomery, tworzywa termoplastyczne polimery (także otrzymywane z nich tworzywa sztuczne) mające trwałą zdolność przechodzenia w stan plastyczny w podwyższonej temp., a twardnienia po ostudzeniu i zachowania kształtu nadanego im podczas ogrzania; np. polietylen, polipropylen, polistyren.

METODA WYTŁACZANIA

Wytłaczanie polega na wprowadzeniu tworzywa w postaci proszku lub granulatu do leja zasypowego wytłaczarki, a następnie na jego uplastycznieniu w sutek ciepła generowanego przez ślimak, a także dostarczonego ze źródła zewnętrzne-go (grzejników). Pod wpływem ruchu obrotowego ślimaka tworzywo przemieszcza się wzdłuż cylindra. Przemieszczając się kolejno przez strefę zasypu, zasilania, przemiany i dozowania. W trakcie ruchu tworzyw w cylindrze zachodzą dwa podstawowe procesy: uplastycznianie tworzywa oraz jego miesza-nie. W procesach wytłaczania mamy do czynienia z przemianą CS-CP-CS. Tworzywo na końcu cylindra wtłaczane jest do głowicy, na końcu której znajdują się elementy wymienne zwane dyszą bądź ustnikiem. Elementy te nadają ostateczny kształt wytłoczonemu wytworowi. Głowica wyposażona jest w szereg grzejników współpracujących z regulatorami temperatury celem utrzymania dokładnej jej wielkości. Wyposażona jest również w czujniki ciśnienia, które włączone są w obwód zabezpieczenia maszyny przed przeciążeniem. W przypadku zbyt dużego wzrostu ciśnienia sygnał z tego czujnika wyłączy maszynę (nadmierny wzrost ciśnienia zarówno w cylindrze wytłaczarki jak i w głowicy powoduje wzrost oporu ślimaka i może doprowadzić do jego zniszczenia - ukręcenia). W trakcie ruchu tworzywa w cylindrze wytłaczarki następuje wzrost jego ciśnienia i temperatury, która powoduje częste uwalnianie się związków lotnych z tworzywa, w związku z tym stosuje się często tzw. układy odgazowywania polegają one na tym, że w strefie sprężania wiercony jest otwór w cylindrze, który ma swobodny wypływ, bądź który podłączony jest do układu próżniowego →

celem zapobieżenia wypływu tworzywa przez ten otwór w miejscu tego otworu zwiększa się głębokość zwojów ślimaka, a także odległość między nimi. Powoduje to, że na krótkim odcinku leżącym pod otworem odgazowania ciśnienie stopionego tworzywa spada do zera i nie wykazuje ono skłonności do wypływu przez ten otwór, natomiast części gazowe swobodnie przedostają się przez ten otwór na zewnątrz.

Problem odgazowania tworzywa jest bardzo ważny gdyż w przeciwnym razie znajdujące się w nim sprężone cząsteczki gazu powodują nierówny wypływ z głowicy (plucie) oraz powstawanie w tworzywie przestrzeni wypełnionych gazem co pogarsza jakość wytworu.
Przy pomocy wytłaczarek Wytwarza się 4 rodzaje wytworów:
a) rury, profile, pręt, płyty - w przypadku tych wytworów przesuw wytworu jest poziomy, tzn. następne elementy linii technologicznej ustawione są szeregowo, elementami tymi są: wanna chłodząca, odciągi wraz z kalibratorami, znaczniki, przecinarka + układarka.
W przypadku takich elementów jak rury, pręty lub profile głowica zawiera ustniki i dysze formujące te wytwory. Mają one na ogół kształt pierścieniowy. Natomiast głowice do płyt są głowicami szczelinowymi, umożliwiają one uzyskiwanie płyt o szerokości do 4m największe średnice rur wytłaczanych sięgają do 600 mm.
b) folia
Głowica jest bardziej skomplikowana i ustawiona jest w taki sposób, że rękaw folii skierowany jest do góry (głowica kątowa), do głowicy tej doprowadzone jest powietrze rozdmuchowe, które powoduje, że w rękawie wytłoczonej folii panuje nadciśnienie, wielkość tego nadciśnienia reguluje tzw. stopień rozdmuchu. Rękaw posuwa się do góry w wierzy, na końcu której znajdują się walce odciągu. Na drodze między głowicą a odciągiem następuje nadmuch powietrza, które chłodzi tą folię. Najbardziej skomplikowana jest głowica obrotowe tzn. wykonująca cykliczny ruch obrotowy po to aby wszelkie nierówności grubości folii rozkładały się w miarę równomiernie na jej obwodzie.

c) Wytłaczanie z rozdmuchiwaniem
Głowica kontowa umieszczona wyżej, dołem głowicę opuszcza wąż, doprowadzone powietrze rozdmuchuje wąż do gniazda formy.
Wytłacza się tą metodą 10% masy wszystkich tworzyw.
d) koekstluzja - polega na wytłaczaniu tworzywa z kilku wytłaczarek do jednej głowicy i w skutek tego można uzyskać rury, płyty, folie wielowarstwo-we, w których każda warstwa jest zbudowana z innego tworzywa. Ta metoda stosowana jest szeroko przy wytłaczaniu folii spożywczych, w których warstwy: wewnętrzna musi być obojętna w stosunku do żywności, środkowa zapewnia odpowiednią przepuszczalność, zewnętrzną stanowi zabezpieczenie mechaniczne.

METODA WTRYSKIWANIA

Wtryskiwanie
Za pomocą tej techniki przetwarza się ponad 30% masy wszystkich tworzyw. Wtryskiwanie ma z jednej strony wiele cech podobnych do wytłaczania, a z drugiej występuje istotna różnica między tymi dwoma technikami.
Cykl przemian CS-CP-CC-CP-CS
Podstawowymi różnicami tych dwóch procesów są:
a) inny przebieg przemian stanów skupienia (w przypadku wtryskiwania
przechodzimy przez fazę ciekłą, w przypadku wytłaczania tylko plastyczną)
b) wytłaczanie jest procesem ciągłym
wtryskiwanie jest procesem periodycznym
Konstrukcja cylindra i ślimaka wtryskarki jest podobna do konstrukcji jaka występuje w wytłaczarce. Natomiast istotną różnicą jest to, że ślimak w cylindrze wtryskarki oprócz ruchu obrotowego wykonuje również ruch posuwisto zwrotny.
Przebieg procesu wtryskiwania jest następujący:
- zasyp tworzywa
- wymuszony ruch tworzywa pod wpływem obrotów ślimaka, uplastycznianie tworzywa
- docisk układu uplastyczniającego do formy
- początek ruchu posuwistego ślimaka i następnie otwarcie zaworu wtryskowego
- wtrysk
- powrót ślimaka do pozycji wyjściowej i proces chłodzenia folii
- otwarcie formy i usunięcie wytrysku.
Z zasady pracy wtryskiwarki wynika, że jej napęd oraz cały układ kinematyczny jest znacznie bardziej złożony niż w przypadku wytłaczarki. Wynika to z tego, że układ ten oprócz ruchu obrotowego ślimaka, jak w wytłaczarce, musi jeszcze zapewnić:
- ruch posuwisto zwrotny ślimaka, dojazd i docisk układu uplastyczniającego do formy (lub od formy)
- dojazd i odjazd oraz otwarcie i zamknięcie formy.
Dlatego w wtryskarkach stosowane są układy hydrauliczne wymuszające te ruchy. Parametrami eksploatacyjnymi wtryskarek są objętość wtryskarki, ciśnienie i temperatura wtrysku, czas cyklu. Na ogół operacją decydującą o czasie cyklu jest czas chłodzenia wypraski w formach. Rozważając formy wtryskarek jedno gniazdowe ( w przyp. dużych elementów jak np. kontenerki)
oraz form wielo gniazdowych w przypadku elementów mniejszych problem projektowania form wielo gniazdowych jest niezwykle trudny. W skrajnych przypadkach mamy formy do 50 gniazd. Szczególnym problemem podczas konstruowania form jest zapewnienie równomiernego spadku ciśnienia w kanałach dolotowych do poszczególnych gniazd oraz równomiernej temperaturze.

POLIMERYZACJA KONDENSACYJNA

Polimeryzacja kondensacyjna polega na łączeniu się jednakowych lub różnych cząsteczek

monomerów z równoczesnym wydzieleniem produktów ubocznych, np H, O, HCl lub innych.

Polimeryzacja tego typu może zachodzić tylko wtedy, gdy cząsteczka monomeru ma przynajmniej

dwie grupy funkcyjne. Rozróżnia się:

- homopolikondensację, gdy w reakcji bierze udział jeden rodzaj monomeru oraz

- heteropolikondensację, gdy monomery są różne.

PRZYKŁAD OGÓLNY

n HO-R1-OH + n HOOC-R2-COOH→HO-[-R1-OOC-R2-COO-]n H + (n-1) H2O

za R1 podstawić np. CH2

za R2 podstawić np. CH2-CH2

n- liczba naturalna

KLASYFIKACJA POLIMERÓW
Za podstawę tej klasyfikacji przyjmuje się metodę otrzymywania związków wielkocząsteczkowych, w wyniku której są wytwarzane tworzywa sztuczne.

TWORZYWA NATURALNIE modyfikowane są otrzymywane ze związków wielkocząsteczkowych pochodzenia naturalnego przez zmianę ich właściwości. Do tej grupy tworzyw sztucznych zalicza się:pochodne celulozy (octan celulozy, octanomaślan celulozy, azotan celulozy, etery celulozy);
celulozę regenerowaną (celofan);pochodne kauczuku (chlorokauczuk, cyklokauczuk, chlorowodorokauczuk);tworzywa białkowe (galalit).

TWORZYWA SYNTETYCZNE. Za podstawę ich klasyfikacji przyjmuje się ostatni proces polireakcji otrzymując następujące grupy tworzyw sztucznych:Tworzywa polimeryzacyjne. Tego typu tworzywa powstają w wyniku polimeryzacji tzn. syntezy monomerów, zachodzącej dzięki obecności wiązań nienasyconych lub na skutek rozerwania nietrwałego pierścienia monomeru. Jeżeli łączą się ze sobą monomery jednakowe to taką reakcję nazywa się homopolimeryzacją, jeżeli różne monomery to kopolimeryzacją. Reakcje te przebiegają bez wydzielania się produktów ubocznych oraz bez przegrupowywania się atomów. Przykładami tworzyw polimeryzacyjnych są polichlorek winylu, polistyren, polioctan winylu, polimetakrylan metylu, polietylen, polipropylen.Tworzywa polikondensacyjne powstają na skutek stopniowej kondensacji dwóch różnych monomerów. Polikondensacja zachodzi z wydzielaniem się produktów ubocznych zwykle wody lub amoniaku z reguły w postaci kondensatu ( stąd nazwa polikondensacji ). Dlatego skład chemiczny produktu polikondensacji różni się od składu chemicznego monomerów. Przykładami tworzyw polikondensacyjnych są żywice fenolowe, aminowe, poliestrowe oraz większość poliamidów. Tworzywa poliaddycyjne. Podczas poliaddycji dwie różne składowe tworzą makrocząsteczkę bez wydzielania

produktów ubocznych oraz bez wzajemnego nasycania podwójnych wiązań węgla. Często tej reakcji towarzyszy przemieszczenie atomu wodoru w monomerze. Przykładami tworzyw w ten sposób otrzymywanych są żywice epoksydowe, poliuretany.

POLIETYLEN lub polieten - polimer etenu. Symbol przemysłowy: (PE).

Polietylen jest giętki, woskowaty, przezroczysty, termoplastyczny. Traci elastyczność pod wpływem światła słonecznego i wilgoci. Synteza polietylenu jest przykładem polimeryzacji rodnikowej. Folie z PE charakteryzują się małą przenikalnością dla pary wodnej, łatwo przepuszczają pary substancji organicznych, nie są odporne na węglowodory i jego chloropochodne. Są odporne na działanie roztworów kwasów, zasad i soli oraz niską temperaturę. Stosowany do wyrobu: folii, rur, pojemników, nart, żagli. W wędkarstwie, żeglarstwie oraz wspinaczce często stosowane są żyłki lub liny plecione z polietylenu o nazwie handlowej Spectra.

Systematyka

Właściwości zależą od warunków przeprowadzenia reakcji (ciśnienia, temperatury, katalizatora). Wyróżnia się 4 rodzaje polietylenu:HDPE (high density PE, PEHD) - niskociśnieniowy PE o dużej gęstości (nierozgałęzione łańcuchy zapewniają wysoką gęstość i duże siły oddziaływania międzycząsteczkowego). Gęstość-0,94-0,97 g/cm³. MDPE (medium density PE) - o średniej gęstości. Gęstość - 0,926-0,940 g/cm³. LDPE (low density PE) - wysokociśnieniowy PE o niskiej gęstości (rozgałęzione łańcuchy polietylenu "nie pasują" do siebie, co powoduje mniejszą gęstość). Gęstość - 0,915-0,935 g/cm³. LLDPE (linear low density PE) - wysokociśnieniowy liniowy PE o niskiej gęstości (krótkie, nierozgałęzione łańcuchy powstają w wyniku kopolimeryzacji etenu z alkenami o dłuższych łańcuchach). Gęstość - 0,915-0,935 g/cm³.

POLIPROPYLEN jest to polimer z grupy poliolefin, który zbudowany jest z merów o wzorze: -[-CH₂CH(CH₃)-]-. Otrzymuje się go w wyniku niskociśnieniowej polimeryzacji propylenu. Polipropylen jest jednym z dwóch (obok polietylenów) najczęściej stosowanych tworzyw sztucznych. Na przedmiotach produkowanych z tego tworzywa umieszcza się zwykle symbol PP.

Polipropylen PP jest węglowodorowym polimerem termoplastycznym, tzn. daje się wprowadzić w stan ciekły pod wpływem zwiększenia temperatury, oraz z powrotem zestalić po jej obniżeniu bez zmian własności chemicznych.

Wzór strukturalny polipropylenu

Sposób otrzymywania

PP otrzymuje się w wyniku polimeryzacji propenu (zwanego popularnie propylenem, CH₂=CHCH₃), który jest otrzymywany z ropy naftowej. Współcześnie większość polipropylenu produkuje się w procesie Zieglera-Natty, w fazie gazowej z użyciem katalizatorów związków metaloorganicznych zawieszanych na specjalnych podłożach. Polimeryzację PP prowadzi się najczęściej w roztworze, w temperaturze od 50 do 100°C, która trwa od 0,5 do 10 h. Jako rozpuszczalniki w procesie polimeryzacji stosuje się nasycone alkany, jak np. heksan i n-heptan. W tych układach wytrąca się powstający izotaktyczny polipropylen, natomiast polimer ataktyczny pozostaje w roztworze. Katalizator stosuje się w roztworze lub zawiesinie.

GŁÓWNE ZASTOSOWANIA PP SĄ NASTĘPUJĄCE:przemysł chemiczny i farmaceutyczny: przewody do wody i cieczy agresywnych, zbiorniki, wykładziny, naczynia laboratoryjne, tkaniny filtracyjne, sprzęt medyczny, naczynia dla chorych, strzykawki jednorazowego użytku, opakowania leków, itp. przemysł włókienniczy: oprzyrządowanie narażone na działanie chemikaliów (cewki, skrętarki, snowarki), zbiorniki do aparatów barwiących, włókna dywany, tkaniny techniczne, itp.; włókna polipropylenowe stanowią około 12% ogólnej ilości włókien syntetycznych przemysł elektrotechniczny i elektroniczny: obudowy i części różnych produktów tego przemysłu, izolacje, w tym kabli i przewodów przemysł samochodowy: wiele elementów samochodów, jak np. zderzaki, przednie części karoserii oraz elementy wyposażenia wnętrza budownictwo i meblarstwo: izolacje piankowe, wykładziny, wyposażenie łazienek, sprzęt pralniczy, przewody gazowe i centralnego ogrzewania oraz klimatyzacji, niektóre meble i ich elementy przemysł spożywczy i opakowania: wykładziny cystern do mleka, napełniane na gorąco puszki, słoje i butelki, pojemniki i różne opakowania, w tym również z folii artykuły gospodarstwa domowego i zabawki

POLISTYREN

Wzór strukturalny polistyrenu

otrzymywanie

Polistyren (-[CH₂CH(C₆H₅)]_n-) polimer z grupy poliolefin otrzymywany w procesie polimeryzacji styrenu, pochodzącym zwykle z rafinacji ropy naftowej.

Po zmieszaniu z dodatkami, polistyren stanowi podstawę wielu tworzyw sztucznych, oznaczanych literami (PS). Czysty polistyren jest bezbarwnym, twardym, kruchym termoplastem (tworzywem formowanym przez topienie), o bardzo ograniczonej elastyczności.Jako tworzywo sztuczne, polistyren może być bezbarwny, słabo przezroczysty, lub może być barwiony na dowolne, żywe kolory. Jego zaletą w stosunku do polietylenu i polipropylenu jest niższa temperatura mięknienia i mniejsza lepkość stopu, dzięki czemu łatwiej jest z niego otrzymywać w procesie formowania wtryskowego niewielkie przedmioty o złożonych kształtach.Polistyren jako tworzywo lite jest stosowane do produkcji sztucznej biżuterii, szczoteczek do zębów, pudełek do płyt CD, elementów zabawek. Posiada jednak znacznie mniejszą odporność chemiczną od polietylenu i dlatego nie stosuje się go raczej do produkcji opakowań produktów żywnościowych.Najbardziej masowym zastosowaniem polistyrenu jest produkcja jego formy spienionej, nazywanej styropianem. Styropian otrzymuje się w wyniku gwałtownego ogrzewania parą wodną polistyrenu w formie granulek, wewnątrz których znajduje się niewielka ilość czynnika spieniającego. Jest nim mieszanina n-pentanu i izo-pentanu. Styropian jest masowo stosowany do produkcji styropianowych płyt izolacyjnych dla budownictwa, do produkcji opakowań w tym również do żywności.

---