1. Charakterystyka i podział tworzyw porowatych

Tworzywem sztucznym porowatym nazywane jest tworzywo o budowie komórkowej i o małej gęstości pozornej, którego zasadniczym składnikiem są polimery syntetyczne lub modyfikowane polimery naturalne.

Właściwości tworzyw porowatych umożliwiają stosowanie ich w charakterze materiałów izolacyjnych, dźwiękochłonnych, tapicerskich, opakowaniowych, konfekcyjnych, filtracyjnych, konstrukcyjnych materiałów rdzeniowych, itp. Największe znaczenie praktyczne zyskały tworzywa porowate wytwarzane z poliuretanów, polistyrenu i poli(chlorku winylu). Produkowane są również tworzywa porowate z polietylenu, polipropylenu, poli(metakrylanu metylu), kopolimerów styrenu, politetrafluoroetylenu, silikonów oraz żywic fenolowych, epoksydowych i poliestrowych.

W zależności od struktury komórek rozróżnia się dwa podstawowe typy tworzyw porowatych:

- tworzywa piankowe (pianki) o porach zamkniętych, odizolowanych od siebie, a tym samym nieprzepuszczalnych dla cieczy, par i gazów;

- tworzywa gąbczaste (gąbki) o porach otwartych, łączących się między sobą, nasiąkliwe.

Tworzywa porowate mogą mieć również strukturę pośrednią (mieszaną), t.j. zawierać jednocześnie pory otwarte i zamknięte.

W zależności od zachowania się podczas ściskania w temperaturze pokojowej, rozróżnia się tworzywa porowate sztywne i elastyczne. Podział ten nie jest całkowicie ścisły, gdyż istnieją tworzywa o właściwościach pośrednich, tj. półelastyczne czy półsztywne, o różnym stopniu elastyczności.

Właściwości tworzyw porowatych są ściśle związane z rodzajem polimeru i metodą otrzymywania. Tworzywa te odznaczają się najmniejszą gęstością spośród ogólnie stosowanych materiałów konstrukcyjnych, jak również najmniejszym przewodnictwem cieplnym spośród znanych materiałów termoizolacyjnych. Poważną wadą wielu tworzyw porowatych jest niewielka wytrzymałość mechaniczna, co uniemożliwia stosowanie tych materiałów w przypadku działania większych obciążeń. Znane są jednak i takie tworzywa porowate, które przy niskiej gęstości wykazują stosunkowo wysoką wytrzymałość mechaniczną.

2. Metody otrzymywania tworzyw porowatych

Do najczęściej stosowanych metod wytwarzania tworzyw porowatych należy spienianie, związane ze znacznym wzrostem objętości (ekspansją).

Spienianie odbywać się może na trzy różne sposoby:

- metodą chemiczną opartą na wykorzystaniu złożonych substancji chemicznych na prostsze związki, wśród których są gazy (azot, dwutlenek węgla, wodór itp). Wydzielający się gaz powoduje w żelującym tworzywie powstawanie komórek. Wydzielanie gazu (rozkład złożonych substancji) może być wynikiem reakcji z inną substancją (np. składnikiem polimeru) lub ogrzewania;

- metodą fizyczną

a) polegającą na nasyceniu polimeru pod ciśnieniem odpowiednim gazem, który po usunięciu ciśnienia zewnętrznego rozpręża się, tworząc pory. Wadą tej metody jest kosztowna aparatura;

b) polegającą na wprowadzeniu do polimeru cieczy niskowrzących (ciekły spieniacz), które wskutek ogrzania parują, nadając żelującemu tworzywu budowę komórkową;

- metodą mechanicznaą polegająca na szybkim wymieszaniu tworzywa z powietrzem (ubijanie). Odbywa się to przy pomocy mieszadeł mechanicznych. Utwardzenie musi nastąpić tak szybko, aby oba składniki nie zdążyły się rozdzielić. Sposobem tym otrzymuje się między innymi tworzywa porowate na bazie żywic mocznikowo-formaldehydowych oraz poliwinyloacetalowych.

We wszystkich powyższych metodach między rozprężaniem się gazów lub odparowywaniem cieczy a stanem fizycznym tworzywa musi zachodzić ścisła współzależność. Porowanie tworzywa może dać produkt dobry tylko wówczas gdy żywica w czasie rozprężania się gazów lub odparowywania cieczy posiada określoną konsystencję.

Do najpopularniejszych tworzyw spienionych należy PS (styropian), PVC oraz PU.

Inną metodą otrzymywania tworzyw porowatych jest tzw. porowanie w masie.

Porowanie w masie jest mniej rozpowszechnione aniżeli spienianie. Polega ono na wymywaniu składników rozpuszczalnych z litej masy tworzywa. Sproszkowane tworzywo miesza się ze związkami rozpuszczalnymi, po czym cząsteczki tworzywa łączy się ze sobą np. przez stapianie lub spiekanie. Z tak uformowanego tworzywa litego usuwa się składnik rozpusz-

czalny przez długotrwałe wypłukiwanie wodą. Jako związki rozpuszczalne stosuje się najprostsze i najtańsze substancje, np. sól kuchenną.

Sztywne tworzywa porowate otrzymywać można również na drodze spiekania tworzyw termoplastycznych.

Spiekanie polega na bezpośrednim wypełnieniu gniazda formy tworzywem w stanie stałym w postaci perełek (granulek), nagrzaniu tworzywa wraz z formą do ustalonej temperatury, przetrzymaniu w tej temperaturze przez określony czas, ochłodzeniu i wyjęciu przedmiotu spiekanego z gniazda. Temperatura tworzywa powinna mieć taką wartość, aby nastąpiło uplastycznienie granulek i ich kohezyjne łączenie, czyli spiekanie, ale nie może zachodzić daleko posunięte uplastycznienie bądź stapianie.

Proces spiekania jest więc stosunkowo prosty, spieki są niemal całkowicie pozbawione naprężeń własnych i zachowują w bardzo dużym stopniu właściwości tworzywa wejściowego. Proces ten stosuje się coraz częściej do otrzymywania filtrów, przepon i innych elementów przepuszczalnych.

Ważniejsze tworzywa porowate zestawiono w tablicy 1.

Tablica 1: Ważniejsze tworzywa porowate

Nazwa tworzywa porowatego	Struktura i rodzaj tworzywa
Mocznikowe	pory otwarte (sztywne)
Fenolowe	pory mieszane (sztywne)
Polistyrenowe	pory zamknięte (sztywne)
Poliuretanowe	pory otwarte (elastyczne) pory mieszane (sztywne)
Polichlorowinylowe	pory zamknięte (elastyczne) pory otwarte (sztywne) pory zamknięte (półsztywne) pory otwarte (elastyczne

3. Przepuszczalność tworzyw porowatych

4. Urządzenie do pomiaru natężenia przepływu powietrza przez sztywne tworzywa porowate

Schemat budowy stanowiska pomiarowego przedstawiony jest na rys. 1. Źródłem zasilania jest sprężarka (K) połączona z reduktorem wyposażonym we wkładkę filtrującą (Rd). Zadaniem reduktora jest dokładna regulacja ciśnienia powietrza oraz oczyszczania go z pyłu, oleju i wilgoci. Umożliwia on stosowanie ciśnienia wejściowego w zakresie 0 - 0,2 MPa.

rys.1. Schemat budowy urządzenia do pomiaru przepływu powietrza przez tworzywa porowate;

K - sprężarka; Rd - reduktor; Z₁, Z₂ - zawory; M₁, M₂ - manometry; R - rotametr; U - urządzenie mocujące próbkę; P - próbka; 1 - uszczelka gumowa; 2 - kaseta; 3 - obsada; 4 - pokrętło

Oczyszczone powietrze przepływa przez rozdzielacz i zawór (Z₁) odcinający dopływ powietrza do urządzenia mocującego próbkę (U). Wyposażenie urządzenia w zawory Z₁ i Z₂ zabezpiecza przyrządy pomiarowe przed uszkodzeniem. Próbkę tworzywa (P) o średnicy Φ 50 mm i wysokości H umieszcza się w uszczelce gumowej (1), a następnie w kasecie (2) i calość montuje w obsadzie (3). Urządzenie mocujące zamyka się za pomocą pokrętła (4). Po otwarciu zaworu (Z₁) ciśnienie przed próbką mierzy się za pomocą manometru (M₁). Sprężone powietrze przechodzi przez próbkę, a następnie zawór (Z₂) do rotametru (R). Rotametr typu TG-400 jest wyposażony w 3 wypełnienia używane w zależności od natężenia przepływu, mianowicie:

TG 02,1 - od 3 do 30 l/h

TG 03,1 - od 20 do 240 l/h

TG 06,1 - od 200 do 2200 l/h

Odczytu wartości odpowiadającej strumieniowi objętości powietrza przepływającego przez badaną próbkę dokonuje się bezpośrednio na skali wyskalowanego w l/h rotametru.

W przypadku gdy nieznana jest szacunkowa wielkość natężenia przepływu sprężonego powietrza przez próbkę, pomiar należy rozpocząć od zastosowania wypełnienia TG 06,1 odpowiadającego największemu zakresowi.

Struktury porowate w budowie maszyn roboczych

W ciągu kilku ostatnich lat nastąpił znaczny wzrost zastosowania tworzyw sztucznych i kompozytów w budowie maszyn - obecnie stanowią one kilkanaście procent masy nowoczesnego pojazdu samochodowego. Struktura i właściwości kompozytów są bardzo różnorodne w zależności od zastosowanych komponentów i sposobu wytwarzania.

Tworzywa sztuczne obejmują dużą grupę materiałów, których głównym składnikiem są naturalne lub sztuczne związki wielkocząsteczkowe, zwane polimerami, otrzymane przez modyfikację materiałów naturalnych lub wytwarzanych na drodze reakcji chemicznych w drodze syntezy z prostych związków chemicznych, tzw. merów. Podstawowymi surowcami stosowanymi do wytwarzania polimerów są: węgiel, ropa naftowa oraz gaz ziemny. Istnieją również polimery naturalne, tj. np. białka, celuloza, kauczuk. Z tworzyw sztucznych produkowane są: przedmioty codziennego użytku, folie przemysłowe, obwody drukowane, wyłączniki membranowe, materiały izolacyjne, sprzęt sportowy (np. deski surfingowe, narty) i wyposażenie medyczne (np. strzykawki), meble ogrodowe, uszczelki, kleje, lakiery, części do samolotów i statków kosmicznych, wykładziny, zawory, elementy aparatów audio-wideo, mikrochipy, instrumenty optyczne, płyty kompaktowe itp.

Tworzywa polimerowe oparte na polimerach naturalnych lub sztucznych, które w temperaturze stosowania zbliżonej do temperatury pokojowej są ciałami stałymi, możemy podzielić na cztery podstawowe grupy, co przedstawiono na rys. 1:

- tworzywa sztuczne; - kauczuki

- tworzywa włóknotwórcze;

- tworzywa błonotwórcze;

.
Rys. 1. Podział materiałów polimerowych

Podział i charakterystyka pianek PUR

Struktury piankowe

Dziś trudno byłoby wymienić dziedzinę techniki, w której poliuretany (PUR) nie znalazły zastosowania. Do najważniejszych zalet PUR należą: wybitna odporność na ścieranie, działanie wody i czynników atmosferycznych, wysoka odporność na oleje i smary, rozcieńczone kwasy i zasady, rozpuszczalniki organiczne. Na własności mechaniczne poliuretanów jedynie w niedużym stopniu wpływają zmiany temperatury: górna granica użytkowania waha się od 80 0C do 120 0C, a dolna sięga do -50°C.

Głównymi sektorami gospodarki, w których wykorzystuje się materiały poliuretanowe, są: chłodnictwo - 10%, przemysł samochodowy - 17%, przemysł meblarski - 28%, budownictwo -14%, inne - 31%. Przy ciągłym wzroście zapotrzebowania na różnego typu poliuretany, rośnie również ilość odpadów, które w mniejszym lub większym stopniu zagrażają środowisku naturalnemu człowieka. Dlatego też obecnie kładzie się nacisk na rozwój nowych technologii recyklingu tworzyw porowatych.

Poliuretany to polimery powstające w wyniku addycyjnej polimeryzacji wielofunkcyjnych izocyjanianów i amin, których główne łańcuchy posiadają w swojej strukturze grupy uretanowe (O-C(O)-NH-). Poliuretany są polimerami łatwiej topliwymi od poliamidów, dzięki czemu łatwiej się je przetwarza, ale mają też mniejszą odporność mechaniczną. Z PUR produkuje się włókna elastyczne typu lycry i elastanu, elastomery do najróżniejszych zastosowań: od podeszew butów po elementy wykończenia wnętrza i zawieszenia samochodów oraz różnego rodzaju pianki oparte na żywicach poliuretanowych. Poliuretany można otrzymywać w wyniku reakcji chlorków pochodnych kwasu mrówkowego z aminami, zwanej obrazkizacją, ale dużo częściej stosuje się szybszą i wygodniejszą reakcję poliaddycji izocyjanianów z alkoholami.

Obecnie 90% kompletności produkcji poliuretanów i zarazem ponad połowę całkowitej produkcji syntetycznych tworzyw porowatych stanowią: miękkie, półelastyczne i sztywne pianki. Podstawowymi surowcami do otrzymywania porowatych poliuretanów są: izocyjaniany, poliole (poliestery lub polietery) oraz woda (para wodna) jako główny składnik gazotwórczy i do spieniania mieszaniny reakcyjnej (dwutlenek węgla). W procesie wytwarzania pianek poliuretanowych stosowane są również substancje pomocnicze, modyfikujące właściwości wytwaj rżanego wyrobu. Substancjami tymi są:

- katalizatory - regulują szybkość reakcji spieniania;

- środki powierzchniowo czynne - do regulacji wielkości komórek i ich stabilizacji podczas spieniania;

- porofory stosowane jako dodatkowe czynniki spieniające, zwłaszcza przy otrzymywaniu szczególnie lekkich i elastycznych wyrobów;

- środki zmniejszające palność, napełniacze, środki barwiące.

Zależnie od wzajemnego stosunku i rodzaju komponentów użytych do wytwarzania porowatych poliuretanów otrzymujemy:

- pianki miękkie (elastyczne) - o małej gęstości usieciowania;

- półsztywne (półelastyczne) - o pośredniej gęstości usieciowania;

- twarde (sztywne) - o dużej gęstości usieciowania;

- integralne(strukturalne) pianki poliuretanowe.

Do produkcji pianek elastycznych stosuje się poliole o budowie liniowej lub słabo rozgałęzionej, do pianek sztywnych stosuje się zaś poliole o budowie silnie rozgałęzionej.

Pianki elastyczne otrzymuje się najczęściej z liniowych lub nieznacznie rozgałęzionych poliestrów lub polieterów o masie cząsteczkowej 2000-8000. Ponadto w skład mieszaniny reakcyjnej wchodzą: diizocyjanian, woda, katalizatory i emulgator, a także inne środki powodujące powstawanie porów. Pianki elastyczne wytwarza się w sposób ciągły, w postaci płyt i bloków, lub okresowy - w postaci różnych kształtek.

Pierwszy sposób polega na wylaniu mieszaniny reakcyjnej na ruchomą taśmę (bez końca). Składnik mieszaniny miesza się bardzo szybko w specjalnej głowicy mieszającej (samoczyszczącej), po czym wylewa się na ruchomą taśmę, na której następuje spienianie i formowanie. W ten sposób można otrzymać bloki o szerokości do 220 cm, grubości 120 cm i dowolnej długości. Proces spieniania przebiega w czasie około 3 minut, natomiast całkowite utwardzenie bloku następuje po około 10-12 godzinach.

Pianki elastyczne są często stosowane w przemyśle meblarskim, samochodowym i w gospodarstwie domowym jako: matryce, warstwy izolacyjne (ocieplające) do laminowania tkanin, izolacje przeciwhałasowe i przeciw-wstrząsowe. Metody otrzymywania elastycznych pianek PU w formach zamkniętych stosuje się wówczas, gdy ze względu na geometrię wyrobu, a także ze względów ekonomicznych, jak i konstrukcyjnych, nie można stosować metody wylewania na ruchomą taśmę bez końca (metoda karuzelowa).

Pianki półsztywne otrzymuje się głównie w formach zamkniętych z kombinacji polioli i małocząsteczkowych glikoli lub poliamidu (jako przedłużaczy łańcucha). Przykładowe zastosowania przedstawiono na rysunku 2.

Rys. 2. Zastosowanie pianek półsztywnych w samochodach: a - kierownice, deski rozdzielcze; b - wyciszenia; c - silentbloki; d - odbojniki; e - zderzaki

Pianki sztywne - otrzymuje się je najczęściej z poliolu o dużym stopniu rozgałęzienia i masie cząsteczkowej poniżej 1000 (niekiedy może to być gliceryna, pentaerytryt, monosacharydy i inne). W skład mieszaniny reakcyjnej wchodzą ponadto: woda lub inne środki spieniające, wysokoreaktywny katalizator i emulgatory. W niektórych przypadkach dodaje się również substancje zmniejszające palność. Na skalę przemysłową pianki sztywne otrzymuje się wieloma różnymi metodami, najczęściej jednak dwuetapową metodą zalewania w formach zamkniętych i metodą natryskiwania.

Pianki integralne są tworzywami, które mają zagęszczoną litą zewnętrzną powłokę, tzw. naskórek, i rdzeń wewnętrzny porowaty. Otrzymuje się je w jednej operacji technologicznej, uzyskując specyficzną strukturę sandwiczową, w której zewnętrzna warstwa lita (o dużej wytrzymałości mechanicznej) jest ściśle związana z wewnętrzną warstwą piankową (rdzeniem). Pianki integralne można produkować podobnie jak pianki sztywne metodą zalewania w formie. Otrzymuje się je z mieszaniny będącej kombinacją wysoko-reaktywnego środka sieciującego (np. wielofunkcyjnych alkoholi i aromatycznych diamin) i odpowiedniego poliolu. Metodę wytwarzania poliuretanowych pianek integralnych z wysokoreaktywnych mieszanin nazwano RIM. Charakterystyczną cechą tej metody jest szybkie dozowanie i mieszanie dużych ilości składników, które w postaci mieszaniny reaktywnej są wtryskiwane i szybko utwardzane w formie do postaci gotowego wyrobu. W metodzie RIM stosuje się wysokociśnieniowe maszyny wtryskowe, które pracują w obiegu okrężnym.

Właściwości i zastosowanie pianek

Właściwości pianek poliuretanowych są ściśle uzależnione od rodzaju surowców użytych do ich wytwarzania oraz od metody spieniania. Wspólnymi cechami porowatych poliuretanów są: bardzo dobre właściwości izolacyjne, odporność na działanie czynników atmosferycznych i chemicznych oraz wysoka odporność cieplna. Odznaczają się one również dużą elastycznością i zarazem sprężystością. Pianki elastyczne charakteryzują się wydłużeniem względnym przy zerwaniu 200--600% (pianki z polisteru) i 150-400 (pianki z polieteru) oraz odwracalnością zjawisk ściskania powyżej 20-90%. Gęstość tego rodzaju pianek wynosi około 30 kg/m:!. Są one dobrymi izolatorami ciepła i dźwięku, mają dobre właściwości tłumiące. Pianki o porach zamkniętych stosowane są do wytwarzania pływaków, podkładek amortyzacyjnych, izolacji cieplnych i akustycznych. Struktury z porami otwartymi są używane do wyrobu gąbek, poduszek laminatowych do ocieplania odzieży, a także w tapicerstwie. Pianki lekkie są bardzo dobrym materiałem termoizolacyjnym, stosowanym do izolacji np. rurociągów, zbiorników, chłodni itp. Istnieje możliwość otrzymania pianki na placu budowy, co pozwala wykonać stosunkowo cienkie i szczelne izolacje cieplne dachów.

W tabeli 2 przedstawiono charakterystyczne właściwości sztywnych pianek integralnych poliuretanowych. Pianki poliuretanowe klasyfikuje się ze względu na ich wytrzymałość na ściskanie. Pianki o wysokiej oraz bardzo wysokiej gęstości wykorzystuje się głównie jako izolacje termiczne do pokryć dachów (rys. 3).

Pianki elastyczne mogą służyć do produkcji siedzeń i oparć foteli do samochodów oraz jako elementy wygłuszające, stosowane w samochodach m.in. do wyciszenia kabiny pasażerskiej (rys. 4). Elastyczne pianki integralne, charakteryzujące się gęstością w zakresie 200-700 kg/m3, mogą być wykorzystywane do produkcji elementów mebli, takich jak oparcia i zagłówki, oraz m.in. kierownic samochodów.

Zastosowanie pianek elastycznych integralnych

Półsztywne pianki mogą być stosowane do wytwarzania desek rozdzielczych oraz elementów wygłuszających w samochodach (rys. 4).

Sztywne pianki konstrukcyjne stosuje się do wypełniania pustych przestrzeni w konstrukcjach budowlanych, drzwiach i ramach okiennych, wyrobów izolacyjnych płyt konstrukcyjnych, wyposażenia kabin statków i samolotów (w tym przypadku stosuje się pianki samogasnące). Sztywne pianki, o szerokim zakresie gęstości, mogą też być wykorzystywane do produkcji elementów dekoracyjnych, imitacji mebli drewnianych, obudów różnego rodzaju urządzeń, także w przemyśle motoryzacyjnym. Pianki montażowe stosowane w budownictwie można podzielić na dwie podstawowe grupy:

- pianki poliuretanowe jednokomponentowe;

- pianki poliuretanowe dwukomponentowe.

Pianki jednokomponentowe (wszystkie składniki wymieszane są w jednym pojemniku) są pianami montażowo-uszczelniającymi. Oznacza to, że nie wolno ich stosować do montażu okien i drzwi bez użycia łączników mechanicznych (kotwy, śruby, gwoździe itp.). Pianki jednokomponentowe możemy dalej podzielić na:

- pianki z aplikatorem wężykowym;

- pianki pistoletowe - popularne zwłaszcza u ekip zawodowo montujących okna i drzwi, gdyż do ich stosowania jest potrzebny specjalny pistolet, którego koszt jest stosunkowo duży w porównaniu z ceną pianki.

Pianki pistoletowe

Istnieją również pianki jednokomponentowe, tzw. wielopozycyjne, które możemy używać niezależnie od pozycji puszki. Pianki typowe aplikujemy, obracając puszkę do góry dnem. Pianki wielopozycyjne stosowane są w miejscach, gdzie nie ma dostępu z puszką w normalnej pozycji roboczej, np. pod sufitem.

Pianki dwukomponentowe, według renomowanego niemieckiego instytutu budownictwa w Rosenheim, są to typowe pianki montażowe, które mogą być stosowane do osadzania okien i drzwi (drzwi również bez użycia łączników mechanicznych). Rozróżnia się dwa rodzaje tych pianek:

• dwukomponentowe w kartuszu;

• dwukomponentowe w puszce aerozolowej.

Pianka dwukomponentowa w kartuszu (kartusz jest podobny do kartusza silikonowego) jest pianką niezawierającą gazu. Wewnątrz kartusza są dwie komory na dwa aktywne składniki pianki (tzn. izocyjanian i mieszankę alkoholi wielowodorotlenowych), które w trakcie aplikacji mieszają się ze sobą w aplikatorze rurkowym (mikser statyczny). Pianka jest aplikowana przy użyciu pistoletu montażowego stosowanego do aplikacji silikonów. Pianka tego typu posiada bardzo szybki czas pełnego utwardzenia (około l godziny) i dużą gęstość (około 50 kg/m3).

Pianka dwukomponentowa w puszce aerozolowej jest bardzo podobna do pian jednokomponentowych, z tym że wewnątrz puszki znajduje się pojemnik z aktywnym katalizatorem. Przed aplikacją pianki otwieramy wewnętrzny pojemnik (przekręcenie umieszczonego na spodzie puszki talerza bądź wciśnięcie przycisku). Całość musimy starannie wymieszać i mamy około 10 minut na zużycie całej zawartości puszki. Jeżeli nie zdążymy, pianka stwardnieje wewnątrz puszki. Tego rodzaju pianka występuje tylko w wersji z aplikatorem wężykowym. Wypełniamy nią całą szczelinę. Czas pełnego utwardzenia - ok. 4 godziny, gęstość pianki ok. 40 kg/m3.

Pianki możemy jeszcze podzielić na tzw. letnie i zimowe. Aplikacja tych pierwszych może odbywać się do temperatury otoczenia +5°C, tych drugich do temperatury otoczenia -10°C. Należy pamiętać, aby przed użyciem tych pian doprowadzić puszkę do temperatury pokojowej. Kauczuki poliuretanowe uzyskuje się tak, jak inne poliuretany - przez addycję diizocjanów ze związkami zawierającymi czynne atomy wodoru, np. alkohole wielkocząsteczkowe. Wyjściowymi materiałami są oligomeryczne poliestry, polietery lub diizocyjany. Elastyczność i sprężystość kauczuku poliuretanowego uzależniona jest od siły wiązań międzycząsteczkowych, stopnia uporządkowania łańcucha i ewentualnie od obecności krystalitów.

Elastomery poliuretanowe tworzy się w trzech etapach. Pierwszy to tworzenie prepolimeru. Otrzymuje się go podczas reakcji diizocjanu z poliestrem lub polieterem. Drugi etap polega na przedłużeniu łańcucha prepolimeru podczas reakcji ze związkami, które zawierają minimum dwie grupy reaktywne z czynnymi atomami wodoru, np. woda, glikole, aminoalkohole, kwasy dikarboksylowe, siarkowodór. Trzecim etapem jest proces sieciowania, w którym długie cząstki polimeru wiążą się w przestrzenną siatkę. Sieciowanie może być przeprowadzane na trzy sposoby. Pierwszy polega na dodaniu trójfunkcyjnych alkoholi lub izocyjanów. Drugi sposób - to reakcja siarki lub nadtlenków z podwójnymi wiązaniami nienasyconych poliestrów. Trzeci sposób - to trymeryzacja grup izocyjanianowych, którymi zakończone są łańcuchy polimeru. Kauczuki poliuretanowe mogą być:

• walcowane - etap sieciowania odbywa się na walcach;

• lane - sieciowanie zachodzi w formach;

• termoplastyczne - sieciowanie powoduje dysocjacja wiązań allofanianowych lub biuretowych.

Elastomery te przerabia się metodą formowania wtryskowego bądź przez wtłaczanie. Kauczuki poliuretanowe wykazują dobrą wytrzymałość mechaniczną, są odporne na działanie czynników chemicznych i posiadają dość dużą twardość. Ponadto są elastyczne i są dobrym izolatorem. Wadą jest jednak to, że są mało odporne termicznie. Kauczuki poliuretanowe są coraz częściej stosowane i wypierają kauczuki naturalne, syntetyczne i inne tworzywa.

Sprawdzić prawidłowość połączenia urządzenia pomiarowego ze spręSarką powietrza. Zmierzyć średnicę (d) oraz wysokość próbki (H) wykonanej ze sztywnego tworzywa porowatego. Próbkę umieścić w gumowej uszczelce tulejowej, a następnie wcisnąć w kasetę
uchwytu mocującego. Kasetę wraz z próbką zamocować w obsadzie uchwytu i za pomocą
górnego pokrętła szczelnie zamknąć uchwyt mocujący. Stopniowo otwierać zawór odcinający
dopływ spręSonego powietrza, kontrolując na manometrze wartość ciśnienia powietrza na
wejściu (przed próbką).
Na skali rotametru dokonać odczytu strumienia objętości powietrza [l/h] po przejściu
przez badaną przegrodę. Pomiar powtórzyć trzykrotnie dla kaSdego punktu pomiarowego.
Przyjmując następujące oznaczenia:
Politechnika Poznańska - Zakład Tworzyw Sztucznych
__________________________________________________________________________________________
Aktualizacja: wrzesień 2009_DCK 2
V - strumień objętości przepływu powietrza [l/h],
Dp - nadciśnienie powietrza przed przegrodą [kPa],
H - wysokość przegrody [mm],

Rotametr, właśc. przepływomierz o zmiennym przekroju - przyrząd do pomiaru natężenia przepływu płynów. Po raz pierwszy urządzenia tego typu zostały opatentowane przez niemieckiego producenta Rota, obecnie Rota-Yokogawa, stąd nazwa Rotametr (ang. rotameter) Ma postać pionowej szklanej rury, rozszerzającej się ku górze. W rurze umieszczony jest pływak. Płyn wprowadza się od dołu rury. Ruch płynu powoduje unoszenie pływaka do położenia, w którym zrównoważą się działające nań siły:siła ciężkości pływaka (działająca pionowo do dołu),siła tarcia przepływającego płynu o powierzchnię boczną pływaka (działająca do góry),siła wyporu, wywołana różnicą ciśnień pod i nad pływakiem (działająca do góry).
Ciężar pływaka musi być taki, aby w nieruchomym płynie pływak tonął.
Na ścianie rury naniesiona jest skala, opisana w jednostkach natężenia przepływu.
Druga i trzecia z wymienionych sił zależą od szybkości przepływającego płynu, dodatkowo druga zależy od rodzaju (lepkości) płynu. Szybkość z kolei zależy od przekroju szczeliny (o kształcie pierścieniowym) między wewnętrzną ścianą rury a pływakiem. Przekrój tej szczeliny w miarę rozszerzania się rury ku górze wzrasta i pływak przy coraz większych przepływach zajmuje coraz wyższe położenie. Wartość mierzonego natężenia przepływu wskazuje górna krawędź pływaka.
Istnieje możliwość przekształcenia natężenia na sygnał elektryczny przy pomocy np. przetwornika indukcyjnościowego transformatorowego w układzie różnicowym, a więc pływak musi być wykonany z materiału ferromagnetycznego. Wówczas taki rotametr, który daje możliwość przesyłania sygnału elektrycznego na odległość, nosi nazwę telerotametru.

wtryskiwanie wysokościnieniowe -  istota polega na tym że po całkowitym wypełnieniu gniazda tworzyw. i wytworzeniu się litego naskurka następuje częściowe otwarcie formy. Gazy jakie znajdują się w masie tworz. ulegają gwałtownemu rozpręż. powodując powstanie struktury porowatej. Wpraska ma warstwę litą. Inny spos. zwięk. objętości gniazda po całkowitym wypełnieniu jest wycofanie ruchomych wkładek znajdujących się w gnieździe.

wytłaczanie parujące otrzymana wytłoczyna może mieć strukturę całkowicie litą , może mieć też strukturę całkowicie porowatą oraz litą warstwę zewnętrzną. Strukturę porowatą uzyskuje się dzięki wprowadzeniu do tworzywa tzw. poroforu czyli substancji która pod wpływem warunków przetwórstwa chodzi przede wszystkim o temperaturę ulega rozkładowi wydzielając gaz. Gdy w odpowiedniej temperaturze następuje rozkład poroforu tworzące się liczne mikrobanieczki gazu ulegają rozpuszczeniu pod wpływem wysokiego ciśnienia w otaczającym ich tworzywie. Przekrój poprzeczny dyszy głowicy wytłaczarskiej musi być więc zmniejszony gdyż formowany w niej przekrój jest lity o zwiększeniu ulega dopiero podczas swobodnego parowania po opuszczeniu głowicy. Właściwości otrzymanej wytłoczyny zależą od rodzaju tworzywa , rodzaju poroforu, ilości poroforu, składników dodatkowych, wielkości porów oraz od ilości porów

Badanie przepuszczalności Danuta Ciesielska

2

---