plik


WydziaB Budowy Maszyn i Zarzdzania Instytut Technologii MateriaBw ZakBad Tworzyw Sztucznych IN{YNIERIA WYTWARZANIA I: IN{YNIERIA WYTWARZANIA I: PRZETWRSTWO TWORZYW SZTUCZNYCH PRZETWRSTWO TWORZYW SZTUCZNYCH dr in|. Kinga Mencel kinga.mencel@put.poznan.pl pokj 801 tel. 665-2787 1 TECHNIKI ACZENIA TWORZYW SZTUCZNYCH TECHNIKI ACZENIA TWORZYW SZTUCZNYCH KLEJENIE KLEJENIE SPAWANIE SPAWANIE ZGRZEWANIE ZGRZEWANIE 2 KLEJENIE KLEJENIE Klejeniem nazywamy Bczenie materiaBw za pomoc kleju. Klej to substancja organiczna lub nieorganiczna majca wBa[ciwo[ci trwaBego Bczenia materiaBw. Wielo[ tworzyw, ich r|norodno[ struktury, powierzchni i wBa[ciwo[ci powoduj, |e ich klejenie nie jest proste. Niektre tworzywa mog by klejone tylko z u|yciem dodatkowych chemicznych, fizycznych lub mechanicznych [rodkw i procedur. 3 Adhezja (przyczepno[ powierzchni granicznych) Kohezja (wewntrzna wytrzymaBo[ warstwy kleju) 4 Kleje - podstawowym ich skBadnikiem jest spoiwo ( lepiszcze ), Kleje - czyli substancja nadajca skleinie przyczepno[ do Bczonych powierzchni i wymagan wytrzymaBo[ mechaniczn. Poza tym, kleje mog zawiera substancje pomocnicze, jak rozpuszczalniki napeBniacze itp. 5 Istot przechodzenia ze stanu ciekBego lub plastycznego w stan staBy: " Kleje utwardzalne (zestalajce si poprzez ochBadzanie) " Kleje rozpuszczalnikowe (zestalajce si na skutek odparowania lub absorpcji rozpuszczalnika) 6 Temperatur utwardzenia lub zestalenia: Temperatur utwardzenia lub zestalenia: " Kleje przechodzce w stan staBy w temp. normalnej - kleje na zimno " Kleje przechodzce w stan staBy w temp. podwy|szonej (na ogB do 250 oC) - kleje na gorco 7 Stan skupienia przed powleczeniem powierzchni materiaBu: Stan skupienia przed powleczeniem powierzchni materiaBu: " Kleje ciekBe " Kleje plastyczne " Kleje staBe (proszek, granulat, paBeczki, folie - bBony) 8 Stosowanie obci|eD zBcz klejowych Stosowanie obci|eD zBcz klejowych PoBczenia klejowe konstruuje si tak, aby przenosiBy w najwikszym stopniu obci|enia [cinajce i odrywajce, w najwikszym stopniu obci|enia [cinajce i odrywajce w najmniejszym za[ - oddzierajce i zginajce. oddzierajce i zginajce Mo|na to osign przez: - powikszenie pola powierzchni klejonych - zaprojektowanie odpowiedniego stanu obci|eD w poBczeniach 9 Podstawowe rodzaje obci|enia poBczeD Podstawowe rodzaje obci|enia poBczeD klejowych: klejowych: a) na odrywanie, b) na [cinanie, c) na oddzieranie, d) na [ciskanie, e) na [cinanie ze zginaniem 10 Konstrukcja poBczeD klejowych PoBczenia klejowe teowe i kierunki ich obci|eD: 1-niedopuszczalny, 2-dopuszczalny, 3-najwBa[ciwszy 11 PoBczenia klejowe rur i kierunki ich obci|eD: a)doczoBowe, b) zakBadkowe walcowe, c) nakBadkowe zewntrzne, d) nakBadkowe wewntrzne; 1-niedopuszczalny, 2-dopuszczalny, 3-najwBa[ciwszy 12 Przebieg procesu klejenia jest zdeterminowany przez: Przebieg procesu klejenia jest zdeterminowany przez: - temperatur klejenia - zale|y przede wszystkim od temp. polimeryzacji lub topnienia u|ytego kleju, temp. topnienia albo miknienia mat. Bczonych oraz od |danych wBa[ciwo[ci poBczenia - czas - czas klejenia okre[lonym klejem zale|y od temp. klejenia - nacisk - wywierany podczas klejenia powinien zapewnia wBa[ciwy przebieg procesu polimeryzacji, dokBadne przyleganie do siebie Bczonych cz[ci oraz optymaln grubo[ skleiny. Warto[ nacisku zale|y od tego czy klej przechodzi w stan staBy w wyniku polimeryzacji kondensacyjnej ( 1 MPa ) czy w inny sposb ( 0,05 Mpa ). 13 WytrzymaBo[ poBczenia klejowego zale|y: WytrzymaBo[ poBczenia klejowego zale|y: " docisk wywierany na Bczone cz[ci " czas i warunki chBodzenia zBcza " rodzaj kleju " przygotowanie warstwy wierzchniej do Bczenia " warunki utwardzenia lub zestalenia kleju " rozwizania konstrukcyjne poBczenia " warto[, sposb i czas dziaBania obci|enia 14 ZGRZEWANIE ZGRZEWANIE Zgrzewaniem nazywamy proces Bczenia tworzyw sztucznych poprzez ich docisk z podgrzaniem do stanu plastycznego miejsca styku Bczonych elementw, bez dodawania spoiwa. Na skutek wywierania nacisku zachodzi wzajemne przeplatanie si BaDcuchw polimeru w wyniku ich cz[ciowego przenikania z Bczonych elementw. Spltane segmenty makroczsteczek tworz, po ochBodzeniu (pod naciskiem), trwaBe poBczenie. 15 PARAMETRY - temperatura (do jakiej nagrzewa si tworzywo Bczone) - docisk wywierany na Bczone cz[ci - czas zgrzewania - czas i warunki chBodzenia zBcza 16 W zale|no[ci od miejsca doprowadzenia lub powstawania ciepBa w procesie zgrzewania rozr|nia si nastpujce metody: -zgrzewanie w ktrym ciepBo doprowadza si do zewntrznej strony elementw Bczonych (zgrzewanie za pomoc nagrzanego drutu, ta[my, listwy, zgrzewanie impulsowe) - zgrzewanie w ktrym ciepBo doprowadza si do wewntrznej strony elementw Bczonych (zgrzewanie przy u|yciu nagrzanego klina lub pByty) - zgrzewanie w ktrym ciepBo jest wytwarzane w warstwach wierzchnich tworzyw Bczonych lub maBej masie tworzywa (zgrzewanie tarciowe, drganiowe, pojemno[ciowe, ultradzwikowe lub indukcyjne) 17 Zgrzewanie kontaktowe Zgrzewanie kontaktowe Metoda ta polega na doci[niciu elementw nagrzan listw do zimnego podBo|a lub na [ci[niciu elementw midzy dwiema nagrzanymi listwami. Schemat oraz rozkBad temperatury w Bczonych foliach podczas zgrzewania kontaktowego a) ogrzewanie jedn elektrod b) dwiema elektrodami, 1-elektroda, 2-elementy grzejne, 3-podkBadka z PTFE, 4-podkBadka z gumy, t1-temperatura elektrod, t2-temperatur zgrzewania, t3- najni|sza temperatura folii 18 Zgrzewanie gorcym klinem Zgrzewanie gorcym klinem Polega na uplastycznieniu tworzywa elementw Bczonych poprzez kontakt z nagrzanym klinem, przesuwanym wzdBu| miejsca Bczenia(z zachowaniem styku) i docisku do siebie elementw Bczonych, np. przy u|yciu rolki. Schemat zgrzewania oraz rozkBad temperatury w Bczonych foliach podczas zgrzewania gorcym klinem: a) zgrzewanie rczne, b) zgrzewanie mechaniczne, 1-waBek dociskowy, 2-klin grzejny (dociskowy), 3- podkBadka, 4-klin grzejny staBy, 5-waBek dociskowy i transportowy 19 Zgrzewanie nagrzan pByt Zgrzewanie nagrzan pByt T metod spajania uplastycznia si powierzchnie zgrzewanych elementw za po[rednictwem gorcej pByty wprowadzonej midzy Bczone powierzchnie, usuwa si pByt i dociska do siebie spajane elementy. Otrzymuje si w ten sposb doczoBowe zBcza rur, profili, ksztaBtownikw i prtw z twardego PVC, poliolefin, PMMA i innych tworzyw. Schemat zgrzewania za pomoc nagrzanej pByty; 1-Bczone elementy (rury), 2-pByta nagrzewajca (plaska). 20 Zgrzewanie indukcyjne Zgrzewanie indukcyjne Jest ono mo|liwe wwczas, gdy w strefie Bczenia umieszczony zostanie przewodnik elektryczny, ktry nagrzewa si w zmiennym polu magnetycznym. WokB przewodnika tworzywo ulega uplastycznieniu wskutek przewodzenia ciepBa od niego do tworzywa. Wad tej odmiany zgrzewania jest m.in. pozostawanie przewodnika w obszarze zgrzeiny. Zasada zgrzewania indukcyjnego: 1-pByty dociskowe, 2-cewka indukcyjna, 3-pier[cieD metalowy, 4-przedmiot zgrzewany. 21 Zgrzewanie ultradzwikowe Zgrzewanie ultradzwikowe Zgrzewanie ultradzwikami elementw z tworzyw polega na wprowadzeniu ich w szybkie drgania mechaniczne z czstotliwo[ci ok. 20 kHz. Wskutek tego nastpuje nagrzewanie powierzchni styku spajanych elementw do temperatury uplastycznienia. Wywierany jednocze[nie nacisk na miejsca spajania powoduje zgrzewanie elementw. CiepBo, niezbdne do uplastycznienia tworzywa, wydziela si na powierzchni zBcza oraz wewntrz zgrzewanych materiaBw wskutek tarcia czstek polimeru wprowadzonych w mechaniczne drgania. Czas zgrzewania ultradzwikowego nie przekracza 1-2 s i zale|y od rodzaju tworzywa oraz grubo[ci i ksztaBtu Bczonych elementw. 22 Zasada zgrzewania ultradzwikowego bezpo[redniego (a), oraz zgrzewania ultradzwikowego po[redniego (b): 1- sonotroda, 2- kowadBo, 3-transformator ultradzwikowy, 4- elementy zgrzewane, 5- przetwornik ultrad|wikowy. 23 SPAWANIE SPAWANIE Spawaniem nazywa si Bczenie uplastycznionych krawdzi tworzyw sztucznych za pomoc dodatkowego materiaBu w postaci prta spawalniczego. Proces odbywa si bez wywierania nacisku wzajemnego Bczonych elementw. 24 Rodzaje poBczeD spawanych tworzyw Rodzaje poBczeD spawanych: a) doczoBowe, b) zakBadkowe, c) nakBadkowe, d) teowe, e) krzy|owe, f) uko[ne, g) ktowe. 25 Podstawowe typy spoin i sposoby ich otrzymywania: A- spoina doczoBowa V bez warstwy spodniej, B- spoina doczoBowa V z warstw spodni, C- spoina ktowa V bez warstwy spodniej, E- spoina doczoBowa 2U, F- spoina doczoBowa X, G- spoina pachwinowa1/2V, H- spoina pachwinowa K. 26 Technika spawania: spawanie rczne za pomoc gorcego powietrza 27 spawanie ekstruzyjne Schemat spawania ekstruzyjnego: a) stopione tworzywo z ekstrudera, b) gorce powietrze, c) spoina, d) ukosowany Bczony materiaB, e) but spawalniczy z PTFE, f) podstawa buta, g) dysza 28 ekstrudera Przygotowanie elementw do spawania: Przygotowanie elementw do spawania: 1.Wycinanie wykrojw z pByt i twardych folii, przecinanie rur i ukosowanie krawdzi. 2.W przypadku elementw przeznaczonych do spawania czoBowego obrabia si ich krawdzie w celu uBatwienia dostpu ciepBa do dolnych warstw spajanego materiaBu. 3.Przy wykonywaniu spojeD czoBowych ukosuje si powierzchnie Bczonych elementw zwykle pod tym samym ktem (30-35 dla PVC, PP i PMMA i 20-25 dla PA). 4.Aby uzyska spoin V o dobrych wBa[ciwo[ciach wytrzymaBo[ciowych, nale|y wypeBni jej dno cieDszym prtem a reszt rowka grubszymi prtami. Liczba warstw spoiwa niezbdna do wypeBnienia spoiny czoBowej jest uwarunkowana grubo[ci Bczonych elementw. 29 Przygotowanie elementw do spawania: Przygotowanie elementw do spawania: 5. Ze wzgldu na niebezpieczeDstwo termicznego rozkBadu spoiwa, ogrzewanie przy spawaniu powinno by mo|liwie jak najszybsze a zarazem efektywne. 6. Prt spawalniczy nale|y prowadzi zawsze prostopadle do spawanych powierzchni, wywierajc przy tym nacisk odpowiednio do przekroju prta. Dla prta o przekroju koBowym i [rednicy 2 mm, nacisk wynosi 5-8 N, a dla [rednicy 5 mm - 20-26 N. Przy wahadBowym ruchu koDcwki palnika powoduje si uplastycznienie termiczne koDca prta spawalniczego, ktry ugina si pod ktem prostym i wypeBnia rowek. 7. Prdko[ przesuwania spoiwa wzdBu| rowka zale|y od temperatury i grubo[ci prta 30 NANOSZENIE POWAOK NANOSZENIE POWAOK TWORZYWA STOSOWANE NA POWAOKI TERMOPLASTYCZNE UTWARDZALNE " PVC ZMIKCZONY " {YWICE EPOKSYDOWE " POLIETYLEN " {YWICE POLIESTROWE " POLIAMID " {YWICE AKRYLOWE " OCTANOMAZLAN CELULOZY " POLIWGLAN OPRCZ POLIMERU POWAOKI MOG ZAWIERA: OPRCZ POLIMERU POWAOKI MOG ZAWIERA: ZRODKI BARWICE, STABILIZATORY, PLASTYFIKATORY, UTWARDZACZE, INNE 31 METODY WYTWARZANIA POWAOK Z TWORZYW SZTUCZNYCH NA PODAO{E METALOWE S ZCIZLE ZWIZANE Z RODZAJEM MATERIAAU POWAOKOWEGO (TERMOPLASTYCZNY CZY UTWARDZALNY) ORAZ POSTACI, W JAKIEJ STOSUJE SI TEN MATERIAA (PROSZEK, ZAWIESINA ITP.) 32 METODY NAKAADANIA POWAOK METODY NAKAADANIA POWAOK 1.FLUIDYZACYJNA 1.FLUIDYZACYJNA 2.NAPYLANIE ELEKTROSTATYCZNE 2.NAPYLANIE ELEKTROSTATYCZNE 3.NATRYSKOWA (PAOMIENIOWA I 3.NATRYSKOWA (PAOMIENIOWA I BEZPAOMIENIOWA BEZPAOMIENIOWA 4.POWLEKANIE ZANURZENIOWE 4.POWLEKANIE ZANURZENIOWE 33 ETAPY WYTWARZANIA POWAOK ETAPY WYTWARZANIA POWAOK PRZYGOTOWANIE PRZEDMIOTU METALOWEGO PRZYGOTOWANIE PRZEDMIOTU METALOWEGO I JEGO POWIERZCHNI DO NAAOZENIA POWAOKI I JEGO POWIERZCHNI DO NAAOZENIA POWAOKI NAAO{ENIE POWAOKI NAAO{ENIE POWAOKI OBRBKA WYKACCZAJCA POWAOKI OBRBKA WYKACCZAJCA POWAOKI Przygotowanie powBoki przeznaczonej do pokrywania polega na zaokrgleniu krawdzi, usuniciu zadziorw, ewentualnej zmianie poBczeD lutowanych na spawane oraz na oczyszczeniu jego powierzchni. W nastpnej kolejno[ci powierzchnia poddawana jest odtBuszczeniu . 34 35 METODA FLUIDYZACYJNA Wytwarzanie powBok metod fluidyzacyjn polega na zanurzeniu ogrzanego przedmiotu metalowego w tzw. zBo|u fluidyzacyjnym ( zawiesinie sproszkowanego tworzywa w strumieniu gazu). W czasie przebywania przedmiotu w zBo|u, czstki tworzywa stykaj si z nagrzanym przedmiotem i stapiaj, tworzc powBok zwizan adhezyjnie z materiaBem przedmiotu. Nanoszenie fluidyzacyjne przeprowadza si we fluidyzatorze. . Grubo[ powBoki nanoszonej fluidyzacyjnie najcz[ciej wynosi 0,25  0,40 mm i zale|y od: " Czasu zanurzania " Temperatury " KsztaBtu pokrywanego przedmiotu 36 SCHEMAT FLUIDYZATORA 1 - pojemnik, 2 - dno lite, 3 - dno porowate, 4 - zawr, 5 - zBoze fluidalne, 6 - przedmiot, na ktry nanosi si tworzywo 37 ZakBcenia fluidyzacji ZakBcenia fluidyzacji a) segregacja (rozdzielanie si fazy rzadkiej i gstej), b) pcherze, c) rozwarstwienie si zawiesiny, d) kanaBowanie. 38 Proces tworzenia si powBoki polimerowej w zBo|u fluidalnym: a) tworzenie si powBoki jednowarstwowej, b) tworzenie si powBoki wielowarstwowej. W procesie tworzenia si powBoki w zBo|u fluidalnym rozr|nia si trzy etapy: a) powstanie powBoki jednowarstwowej z czstek tworzywa topicego si na powierzchni przedmiotu w wyniku bezpo[redniego styku, b) wzrost grubo[ci powBoki wskutek stapiania si ziarn stykajcych si z tworzywem ju| stopionym; czynnikiem wzrostu grubo[ci powBoki jest w tym okresie przenoszenie ciepBa z przedmiotu do przylegajcych czstek tworzywa poprzez warstw stopion, c) zahamowanie wzrostu grubo[ci powBoki w wyniku utraty ciepBa przez przedmiot i 39 maBej przewodno[ci cieplnej tworzywa. Zmiana temperatury tworzywa w procesie powlekania fluidalnego: t1- temperatura zBo|a, t2  temperatura powBoki, t3  temperatura topnienia polimeru; I  okres tworzenia si powBoki jednowarstwowej, II  wzrost grubo[ci powBoki, III  zanik wzrostu grubo[ci powBoki 40 Na proces nanoszenia fluidyzacyjnego wpBywaj nastpujce wa|niejsze Na proces nanoszenia fluidyzacyjnego wpBywaj nastpujce wa|niejsze czynniki: czynniki: a) wBa[ciwo[ci przedmiotu: temperatura nagrzania, ciepBo wBa[ciwe, wspBczynnik przewodzenia ciepBa, gsto[, ksztaBt i wymiary, stan warstwy wierzchniej, zwBaszcza powierzchni; b) wBa[ciwo[ci tworzywa: temperatura topnienia, ciepBo wBa[ciwe, wspBczynnik przewodzenia ciepBa, gsto[, ksztaBt i wymiar czstek; c) wBa[ciwo[ci dna porowatego: ksztaBt i wymiary porw, rwnomierno[ rozmieszczenia porw, stan powierzchni porw; d) wBa[ciwo[ci gazu: gsto[, lepko[, prdko[ przepBywu, temperatura, wilgotno[; e) technika nanoszenia: czas przetrzymania przedmiotu w zBo|u, czyli czas na-noszenia, temperatura otoczenia, ruchy przedmiotu w zBo|u. 41 ELEKTROSTATYCZNE NANOSZENIE polega na przeniesieniu sproszkowanego ELEKTROSTATYCZNE NANOSZENIE tworzywa w polu elektrycznym prdu staBego z gBowicy napylajcej, stanowicej biegun ujemny, na powierzchni przedmiotu bdcego biegunem dodatnim, a nastpnie wyjciu przedmiotu z pola elektrycznego, stopieniu czstek tworzywa pod wpBywem ciepBa dostarczonego z zewntrz oraz zestaleniu lub utwardzeniu powBoki. Do wytwarzania powBok metod napylania elektrostatycznego stosuje si proszki takich termoplastw jak: PE, PA, PVC oraz |ywice epoksydowe i poliestrowe w postaci kompozycji proszkowych NakBadane tworzywa musz charakteryzowa si odpowiednim ksztaBtem i wielko[ci ziaren proszku 20-100 m, a ich odporno[ wBa[ciwa powierzchniowa powinna zawiera si w granicach 1*108 5*1014 m 42 Schemat urzdzenia do nanoszenia elektrostatycznego tworzywa sproszkowanego: 1 - generator wysokiego napicia prdu staBego, 2 - gBowica napylajca , 3 - zbiornik na tworzywo, 4 - przedmiot, na ktry nanosi si tworzywo (uziemiony), 5 - wieszak na przedmiot, 6 - pole elektryczne , 7 - obudowa kabiny, 8 - odcig odpylajcy, 9 - przewd do odzyskanego proszku 43 Nanoszenie fluidyzacyjno - elektrostatyczne Nanoszenie fluidyzacyjno - elektrostatyczne Aczc nanoszenie fluidyzacyjne i elektrostatyczne w jeden proces otrzymuje si nanoszenie fluidyzacyjno-elektrostatyczne. Przeprowadza si je w zasadniczej cz[ci za pomoc fluidyzatora elektrostatycznego, zawierajcego pojemnik wykonany z materiaBu nieprzewodzcego prdu elektrycznego, w ktrym za pomoc elektrod umieszczonych w zBo|u fluidalnym nastpuje elektryzowanie czstek tworzywa. Czstki unosz si w strumieniu gazu i dziki Badunkowi elektrycznemu s przycigane przez przedmiot zanurzony w zBo|u i uziemiony. Cig dalszy postpowania jest taki, jak w przypadku nanoszenia fluidyzacyjnego i elektrostatycznego. 44 Schemat fluidyzatora elektrostatycznego: Schemat fluidyzatora elektrostatycznego: ZALETY " efektywne nanoszenie powBok z tworzyw o maBym napiciu powierzchniowym, np. z PTFE, " wyeliminowanie nagrzewania przedmiotu przed wprowadzeniem do fluidyzatora " niewystpowanie strat proszku, WADY " nadmierne ukierunkowanie czstek 1 - pojemnik , powodujce tworzenie si grubszych 2 - elektrody , 3 - zBo|e fluidalne , powBok na powierzchni przedmiotu 4 - dno porowate , zwrconej ku elektrodzie 5 - dno lite , 6 - zawr do gazu , " trudno[ci w uzyskaniu rwnomiernego 7 - przedmiot, na ktry nanosi si tworzywo , pola elektrycznego w caBym przekroju 8 - pokrywa poprzecznym fluidyzatora. 45 NATRYSKIWANIE PAOMIENIOWE NATRYSKIWANIE PAOMIENIOWE Natryskiwanie pBomieniowe tworzyw polega na ich rozpyleniu i skierowaniu przez stref pBomienia gazowego na pokrywane podBo|e. W metodzie tej stosuje si tworzywa w postaci proszku oraz past PVC Grubo[ powBoki naniesionej metod pBomieniow wynosi ok. 0,15 mm w przypadku napylania proszkw, natomiast w przypadku past PVC 0,4  0,5 mm. Metoda ta znajduje zastosowanie gBwnie do wytwarzania powBok o du|ych pBaszczyznach. 46 Schemat procesu napylania pBomieniowego Schemat procesu napylania pBomieniowego schemat 1 - pistolet nanoszcy , 2 - przewd doprowadzajcy tworzywo w strumieniu spr|onego powietrza , 3 - zbiornik tworzywa , 4 - lej , 5 - in|ektor , 6 - dysza , 7 - wBcznik elektryczny , 8 - wibrator uBatwiajcy zabieranie tworzywa , 9 - butla gazu palnego , 10 - reduktor 47 Metod natrysku pneumatycznego (bezpBomieniowego) nakBada si najcz[ciej powBoki z wodnych dyspersji polimerow fluorowych W procesie tym wykorzystuje si typowe pistolety natryskowe (lakiernicze). Naniesione powBoki suszy si wstpnie w temperaturze otoczenia lub przy lekkim ogrzaniu w celu usunicia wody, a nastpnie spieka W celu poprawienia ich przyczepno[ci stosuje si warstw gruntu nakBadan bezpo[rednio na podBo|e lub do dyspersji wprowadza si dodatki zwikszajce adhezj nanoszonego tworzywa do metalu 48 NATRYSKIWANIE PAOMIENIOWE NATRYSKIWANIE PAOMIENIOWE Tworzywo powBokowe umieszczone w zbiorniku miesza si spr|onym powietrzem w celu wytworzenia zawiesiny. PowstaBa zawiesina porywana jest przez strumieD spr|onego powietrza i podawana do pistoletu natryskowego, skd zostaje wyrzucona na zewntrz przez dysz. Gaz doprowadzany przez otwory rozmieszczone na obwodzie dyszy spala si tworzc pBomieD o ksztaBcie cylindrycznym. Rozpylony proszek tworzywa jest topiony w pBomieniu i nastpnie osadzony na podgrzanym podBo|u pokrywanego przedmiotu. Prdko[ przelotu czsteczek proszku przez pBomieD musi by tak dobrana, aby nie zachodziBo termiczne uszkodzenie tworzywa, co spowodowaBoby wytworzenie wadliwej powBoki. 49 Zestawienie wad i usterek powBok Zestawienie wad i usterek powBok 50 51 Klasyfikacja reologiczno-technologiczna Klasyfikacja reologiczno-technologiczna POLIMERY POLIMERY ELASTOMERY PLASTOMERY ELASTOMERY PLASTOMERY Nie Polimery Polimery Wulkanizujce termoplastyczne wulkanizujce utwardzalne Termo- Bezpostaciowe Termo- Bezpostaciowe (amorficzne) (amorficzne) utwardzalne utwardzalne Chemo- Semi- Chemo- Semi- krystaliczne krystaliczne utwardzalne utwardzalne 52 E l a s t o m e r y E l a s t o m e r y Polimery, wykazujce w temperaturze pokojowej odksztaBcenia Polimery, wykazujce w temperaturze pokojowej odksztaBcenia wyskoelastyczne ju| przy maBych napr|eniach. Podczas prby wyskoelastyczne ju| przy maBych napr|eniach. Podczas prby rozcigania wykazuj one wydBu|enie powy|ej 100% (kilkaset %). rozcigania wykazuj one wydBu|enie powy|ej 100% (kilkaset %). S to polimery, ktrych temperatura zeszklenia Tg jest ni|sza od S to polimery, ktrych temperatura zeszklenia Tg jest ni|sza od temperatury pokojowej. temperatury pokojowej. Do elastomerw wulkanizujcych zaliczane s kauczuki naturalne i Do elastomerw wulkanizujcych zaliczane s kauczuki naturalne i syntetyczne. syntetyczne. Do elastomerw nie wulkanizujcych, zwyczajowo nazywanych Do elastomerw nie wulkanizujcych, zwyczajowo nazywanych elastomerami termoplastycznymi nale| na przykBad: silnie elastomerami termoplastycznymi nale| na przykBad: silnie zmikczony poli(chlorek winylu), kopolimery etylenowo- zmikczony poli(chlorek winylu), kopolimery etylenowo- propylenowe czy elastomery poliuretanowe. propylenowe czy elastomery poliuretanowe. 53 SPORZDZANIE MIESZANEK GUMOWYCH SPORZDZANIE MIESZANEK GUMO Pojcia podstawowe Pojcia podstawowe Mieszanka gumowa - materiaB plastyczny skBadajcy si z jednego lub wicej kauczuku z dodatkiem innych skBadnikw niezbdnych do otrzymania gumy (wulkanizatu) o okre[lonych wBa[ciwo[ciach. Mieszanka gumowa jest to ukBad wielofazowy jednorodny makroskopowo lecz niejednorodny mikroskopowo w ktrym inne skBadniki s rozpuszczone lub zdyspergowane w matrycy elastomeru. Wulkanizat (guma) - materiaB otrzymany przez usieciowanie (wulkanizacj) kauczuku substancj sieciujc (na ogB 0,5  3% wag.) lub pod dziaBaniem promieni o wysokiej energii. Guma charakteryzuje si wysok elastyczno[ci w szerokim zakresie temperatury. Przedmieszka  zawiera cz[ skBadnikw mieszanki gumowej (przedmieszki kauczuku z sadz, przy[pieszaczami, siark, pigmentami lub innymi skBadnikami). Sporzdzenie przedmieszki umo|liwia polepszenie warunkw pracy (przygotowanie mieszanek bez pylenia), lepsz dyspersj skBadnikw, uniknicie podwulkanizowania. 54 Podwulkanizowanie (scorching)- jest to nieznaczne usieciowanie kauczuku powodujce powstanie nierozpuszczalnego |elu, lecz niedajce produktu o wBa[ciwo[ciach charakterystycznych dla gumy. Podwulkanizowanie mo|e wystpi podczas przygotowywania mieszanki gumowej, kalandrowania, wytBaczania i innych operacji technologicznych oraz podczas przechowywania mieszanki w podwy|szonej temperaturze. Podwulkanizowanie okre[la si za pomoc reometru oscylacyjnego lub rotacyjnego. 55 SkBadniki mieszanek SkBadniki mieszanek gumowych gumowych SkBad mieszanek gumowych w zale|no[ci od ich przeznaczenia jest nastpujcy: 1. SkBadniki podstawowe (rys 1a) 2. SkBadniki specjalnego przeznaczenia (rys 1b) 56 Podstawowym skBadnikiem mieszanki gumowej oprcz elastomerw s substancje wulkanizujce. Powszechnie stosowanym [rodkiem wulkanizujcym jest siarka elementarna, jak tak|e substancje zawierajce siark. Ostatnio do sieciowania stosuje si nadtlenki organiczne czy te| tlenki metali. Siark stosuje si w obecno[ci przyspieszaczy wulkanizacji  skBadnikw mieszanki gumowej przy[pieszajcych reakcje sieciowania i umo|liwiajcych przeprowadzenie jej w ni|szej temperaturze i przy ni|szym zu|yciu siarki. Substancje te stosowane s w ilo[ciach 0.2-4% wagowych. W skBad siarkowego zespoBu sieciujcego wchodz tak|e aktywatory wulkanizacji, ktre zwikszaj skuteczno[ dziaBania przy[pieszaczy. Do aktywatorw wulkanizacji zalicza si tlenki cynku i magnezu, kwasy tBuszczowe (najcz[ciej kwas stearynowy). Oprcz wymienionych skBadnikw do mieszanek gumowych dodaje si tak|e substancje uBatwiajce obrbk i przygotowanie mieszanek gumowych. 57 SkBad mieszanki gumowej  recept mo|na zapisywa podajc: 1) ilo[ci poszczeglnych skBadnikw w cz[ciach wagowych na 100 cz[ci wagowych kauczuku, 2) zawarto[ci kauczuku i skBadnikw w mieszance w % wagowych, 3) zawarto[ci kauczuku i skBadnikw w mieszance w % objto[ciowych, 4) ilo[ci wagowe i objto[ciowe skBadnikw mieszanki (w kilogramach, litrach) odpowiadajce pojemno[ci u|ytkowej urzdzenia, na ktrym przygotowuje si mieszank (recepta robocza). 58 Ka|da recepta powinna mie swj numer lub symbol. Podaje si w Ka|da recepta powinna mie swj numer lub symbol. Podaje si w niej rwnie| nazw mieszanki, jej gsto[, barw w stanie surowym niej rwnie| nazw mieszanki, jej gsto[, barw w stanie surowym i zwulkanizowanym, plastyczno[ kauczuku i gotowej mieszanki, i zwulkanizowanym, plastyczno[ kauczuku i gotowej mieszanki, twardo[ wulkanizatu. Dane te s niezbdne dla kontroli jako[ci twardo[ wulkanizatu. Dane te s niezbdne dla kontroli jako[ci produkowanej mieszanki. produkowanej mieszanki. 59 SUBSTANCJE WULKANIZUJCE ISTOTA DZIAAANIA SUBSTANCJE WULKANIZUJCE ISTOTA DZIAAANIA SIARKA SIARKA Substancje wulkanizujce powoduj powstawanie poprzecznych wizaD midzy BaDcuchami makroczsteczek kauczuku. Podstawowymi substancjami wulkanizujcymi nienasycone elastomery s siarka lub substancje wydzielajce siark w procesie wulkanizowania (donory siarki) NADTLENKI ORGANICZNE I TLENKI METALI NADTLENKI ORGANICZNE I TLENKI METALI Substancje wulkanizujce zawierajce zarwno wizania nienasycone jak i nasycone na skutek utworzenia poprzecznych wizao C-C na drodze reakcji rodnikowych. 60 PRZYSPIESZACZE I INNE ZRODKI WPAYWAJCE NA PRZEBIEG PRZYSPIESZACZE I INNE ZRODKI WPAYWAJCE NA PRZEBIEG WULKANIZACJI. WULKANIZACJI. Przyspieszacze wulkanizacji s to substancje organiczne skracajce czas wulkanizacji wyrobu. A tym samym powoduj kilkakrotny wzrost wydajno[ci urzdzeD przy tym samym zu|yciu energii. Wywieraj decydujcy wpByw na struktur sieci przestrzennej wulkanizatw a tym samym na ich wBa[ciwo[ci fizyczne. Zmniejszenie zawarto[ci siarki i zastosowanie jej w zespole sieciujcym razem z przyspieszaczem i aktywatorem zmniejsza niebezpieczeDstwo przewulkanizowania wyrobu, ogranicza wykwitanie wolnej siarki na powierzchni wyrobu i umo|liwia w niektrych przypadkach obni|enie temperatury wulkanizacji co w rezultacie powoduje otrzymanie wulkanizatw o znacznie lepszych wBa[ciwo[ciach. 61 AKTYWATORY WULKANIZACJI I MECHANIZM AKTYWATORY WULKANIZACJI I MECHANIZM ICH DZIAAANIA ICH DZIAAANIA Aktywno[ wikszo[ci przyspieszaczy wzrasta z wprowadzeniem do mieszanki aktywatorw np. tlenku cynku, tlenku magnezu. kwasu organicznego lub jego soli (kwas stearynowy, palmitynowy, laury nowy, stearynian cynku). DziaBanie aktywatorw polega na tworzeniu kompleksu przyspieszacz-tlenek cynku-kwas tBuszczowy rozpuszczalnego w kauczuku wzmacniajc dziaBanie przyspieszaczy. 62 NAPEANIACZE I ICH ROLA W MIESZANCE GUMOWEJ NAPEANIACZE I ICH ROLA W MIESZANCE GUMOWEJ NapeBniacze  s to ciaBa staBe, nieorganiczne lub organiczne odznaczajce si odpowiednim stopniem rozdrobnienia, na ogB trudno rozpuszczalne w wodzie, pozwalajce si Batwo i dosy rwnomiernie rozprowadzi w uplastycznionym kauczuku podczas mechanicznego mieszania. Rol napeBniaczy w mieszance gumowej jest: Rol napeBniaczy w mieszance gumowej jest: - obni|enie kosztw wytwarzania wyrobu, - nadanie mieszankom gumowym odpowiednich wBa[ciwo[ci przerobowych, - nadanie wulkanizatom odpowiednich wBa[ciwo[ci fizycznych. 63 KLASYFIKACJA NAPEANIACZY 64 Sieciowanie elastomerw (wulkanizacja) Sieciowanie elastomerw (wulkanizacja Sieciowanie kauczuku podczas wulkanizacji polega na Bczeniu makroczsteczek wizaniami chemicznymi i utworzeniu sieci przestrzennej na skutek zastosowania substancji sieciujcych (sieciowanie chemiczne) lub promieniowania o du|ej energii (sieciowanie radiacyjne, fotochemiczne). 65 Sieciowanie mo|e zachodzi w obrbie BaDcuchw lub z udziaBem ich koDcw 66 KAUCZUK NATURALNY jest pod wzgldem chemicznym cis-poliizoprenem o wzorze: KAUCZUK NATURALNY yrdBem handlowego kauczuku jest drzewo Hevea brasiliensis (znane jako drzewo kauczukowe lub kauczukowiec) oraz ro[liny Kok-saghyz, Krym-saghyz i Tan-saghyz. Po naciciu kory drzewa kauczukowego wypBywa na zewntrz mleczna, lepka ciecz zwana lateksem. Jest ona emulsj skBadajc si z zawiesiny koloidalnej czstek kauczuku w wodzie. Koagulacja lateksu pod wpBywem rozcieDczonego kwasu mrwkowego lub octowego powoduje, |e wytrca si on w postaci serowatej masy. Wytrcony polimer przemywa si wod i przepuszcza przez walce, otrzymujc w ten sposb jasn krep kauczukow. 67 Pozyskiwanie mleczka lateksowego 68 INNE KAUCZUKI: INNE KAUCZUKI: KAUCZUK BUTADIENOWY BR KAUCZUK IZOPRENOWY JR KAUCZUK BUTADIENOWO-STYRENOWY SBR KAUCZUK BUTYLOWY IIR KAUCZUK NITRYLOWY NBR KAUCZUK SILIKONOWY KAUCZUK URETANOWY 69 Poliizoprenowy (IR)- bardzo dobre wBa[ciwo[ci dynamiczne i zmczeniowe- brak kleisto[ci konfekcyjnej Polibutadienowy (BR)- bardzo dobra elastyczno[- brak kleisto[ci konfekcyjnej- dobra odporno[ na powstawanie rys- mo|liwo[ napeBniania du| ilo[ci sadzy bez pogorszenia wBa[ciwo[ci wulkanizatu Butadieno-styrenowy (SBR)- odporno[ na powstawanie rys- bardzo dobra odporno[ na [cieranie Polichloroprenowy (CR)-odporno[ na oleje i smary-niepalno[- odporno[ na UV i ozon- dobra przyczepno[ do metalicd Butylowy (IIR)- odporno[ na czynniki atmosferyczne- bardzo maBa przepuszczalno[ gazw- du|a histereza mechaniczna Butadieno-akrylo-nitrylowy (NBR)- odporno[ na dziaBanie olejw i smarw- dobra przyczepno[ do metali- mo|liwo[ wykonania gumy przewodzcej prd elektryczny Etyleno-propylenowy (EPM, EPDM)- dobra odporno[ na starzenie atmosferyczne i dziaBanie ozonu- dobre wBa[ciwo[ci mechaniczne, dielektryczne Uretanowy- du|a wytrzymaBo[ mechaniczna- olejoodporno[- wysokie dopuszczalne napr|enia [ciskajce METODY BADAC METODY BADAC Rozdzierno[ zalicza si do wBa[ciwo[ci fizycznych, ktre Rozdzierno[ charakteryzuj odporno[ materiaBu, na dziaBanie skoncentrowanego napr|enia. Jest to wBa[ciwo[ majca szczeglne znaczenie przy badaniu gumy, gdy| jest ona zwizana midzy innymi z odporno[ci gumy na [cieranie i na wielokrotne odksztaBcenie zginajce. Dziki okre[leniu wytrzymaBo[ci na rozdzieranie, ju| w czasie konstruowania wyrobu mo|na okre[li wpByw dziaBania karbu, nacicia lub nagBego uskoku technologicznego na jego wBa[ciwo[ci u|ytkowe. 71 Jako miar rozdzierno[ci przyjmuje si wytrzymaBo[ na rozdzieranie wyra|on wzorem: Ts = F/d [N/mm] Ts = F/d [N/mm] Gdzie: Ts  wytrzymaBo[ na rozdzieranie, F - maksymalna siBa [N], d - grubo[ prbki [mm]. Nale|y pamita, |e o ile maszyna wytrzymaBo[ciowa ma skal siBy w kilopondach {kp} to: 1 kp = 10 N 72 Wzory prbek stosowanych do badania rozdzielno[ci wg PN  86/C  04254 Guma  Oznaczenie wytrzymaBo[ci na rozdzieranie : 73 WpByw skBadnikw mieszanki gumowej na rozdzierno[ gumy Im wiksza wytrzymaBo[ przy statycznym rozciganiu tym wy|sza bdzie rozdzierno[ czyli, odporno[ na dziaBanie karbu. Karb w przybli|eniu ,mo|na zdefiniowa jako zakBcenie Karb cigBo[ci struktury materiaBu ktra przyczynia si do kumulacji w tym miejscu napr|eD wywoBanych dziaBaniem siBy zewntrznej. Wiadomo, |e przekroczenie warto[ci granicznej napr|eD dla danego materiaBu powoduje jego niszczenie. Przyczyn zakBcenia stopnia uporzdkowania struktury, jej cigBo[ci jest bardzo wiele; np. niski stopieD usieciowania kauczuku, obecno[ aglomeratw napeBniaczy, brak rwnomiernego rozprowadzenia w mieszance plastyfikatorw lub obecno[ modyfikatora o du|ych nieregularnych ziarnach, itp. Rwnie| rodzaj kauczuku bdzie miaB decydujcy wpByw na rozdzierno[. Istotna jest w tym przypadku jego budowa chemiczna i strukturalna. Kauczuki o liniowej budowie przyczyniaj si do wzrostu wytrzymaBo[ci gumy na rozdzieranie. Stosuje si wiele modyfikatorw uodparniajcych gumy na rozdzieranie, np. grafit lub siarczki molibdenu o okre[lonej strukturze, ktrych wpByw mo|na przyrwna do wewntrznych smarw. 74 Zcieranie Zcieranie Zcieranie  [cinanie lub wyrywanie czstek materiaBu na skutek dziaBania siB powstajcych podczas wzgldnego ruchu materiaBu [cieranego wzgldem podBo|a. Zcieralno[ (zu|ycie [cierne)  ubytek objto[ci lub masy prbki w wyniku [cierania jej w okre[lonych warunkach (prdko[, czas). Intensywno[ [cieralno[ci wyra|a si za pomoc zale|no[ci: Intensywno[ [cieralno[ci wyra|a si za pomoc zale|no[ci: [cm3/min] M - M "V 0 1 I = = t t "  gdzie: M0  masa prbki przed badaniem [g], M1  masa prbki po badaniu [g], t  czas badania [min],   gsto[ gumy [g/cm3]. 75 Pomiar twardo[ci elastomerw: Pomiar twardo[ci elastomerw Aparat Shore a przycisn dBoni do prbki rwnolegle do badanej powierzchni. W trakcie pomiaru tpy prcik wystajcy z podstawy przyrzdu, wypychany odpowiedni spr|yn, wgniata si w tworzywo, a| do momentu ustalenia rwnowagi pomidzy naciskiem spr|yny a oddziaBywaniem tworzywa. Po osigniciu stanu rwnowagi odczyta na skali aparatu warto[ twardo[ci w stopniach Shore a (oSh). 76 Zasada pomiaru twardo[ci metod IRH polega na pomiarze r|nicy pomidzy zagBbieniem stalowej kulki pod obci|eniem wstpnym a obci|eniem pomiarowym, a nastpnie na okre[leniu zale|no[ci pomidzy t r|nic a wspBczynnikiem spr|ysto[ci wzdBu|nej E (moduBem Younga) badanego tworzywa. Zale|no[ ta wyra|ona jest wzorem: P = 1,91" r0,65 " h1,35 E P - obci|enie pomiarowe [N], r - promieD kulki [m], h - r|nica zagBbienia [m]. Egzamin 20.01.2012 r. Grupy Z1  Z3 godz. 11.45  12.30 Grupy Z4  Z7 godz. 12.35  13.15 78 zagadnienia: - charakterystyka technologii wtryskiwania - parametry wtryskiwania - budowa wtryskarki -charakterystyka tworzyw termoplastycznych - charakterystyka tworzyw termoutwardzalnych - wytBaczanie: istota procesu - rodzaje gBowic wytBaczarskich - charakterystyka linii wytBaczarskiej - techniki termoformowania - wady i zalety formowania pr|niowego - charakterystyka tworzyw przeznaczonych do termoformowania 79 - techniki Bczenia: klejenie, spawanie, zgrzewanie, - parametry technik Bczenia - Istota nanoszenia powBok - metody nanoszenia powBok - tworzywa stosowane na powBoki - laminat; kompozyt - metody laminowania - charakterystyka tworzyw chemoutwardzalnych - charakterystyka wyrobw otrzymanych technikami wytwarzania tworzyw sztucznych, - charakterystyka elastomerw - metody przetwrstwa elastomerw - pojcie wulkanizacji, przedmieszki gumowej, 80 81 82 83 84 85 86 87

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
29 10 2013
30 10 2013 POCZĄTKI PAŃSTWOWOŚCI EGIPSKIEJ wykład
wyklad 3 zap i,! 10 2013
Chapter 3b The First Law Closed Systems Stirling Ebdines (updated 9 10 2013)
Elektronika dla Wszystkich 10 (2013) [PL] [pdf]
23 10 2013 KSZTAŁTOWANIE PAŃSTWA PRZESTRZENNEGO NA TERENIE MIĘDZYRZECZA wykład
Zad 5, 15 10 2013
wyklad 10 2013
8 10 2013 Sapa Internet
22 10 2013 Lechowski Podstawy
Mikroekonomia wykład 10 2013
25 10 2013 Gruca Podst
Egzamin B 29 stycznia 2013 I termin WIiTCH
Wykład HGOL 10 2013

więcej podobnych podstron