4806164880

Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny

OPAKOWANIA TRANSPORTOWE - LABORATORIUM

Ćwiczenie nr 5: Własności mechaniczne materiałów stosowanych na opakowania transportowe

Opracowali: dr inż. Andrzej Bełzowski, dr inż. Agnieszka Szust Wrocław, marzec 2009 1. Wprowadzenie

Tworzywa sztuczne stosowane w technice dzieli się na trzy grupy:

•    termoplasty,

•    duroplasty,

•    elastomery.

W produkcji opakowań stosuje się głównie tworzywa termoplastyczne.

Za podstawę klasyfikacji tworzyw sztucznych przyjmuje się ich zachowanie pod wpływem ogrzewania. Z przetwórczego punktu widzenia rozróżnia się tworzywa sztuczne termoplastyczne oraz termoutwardzalne i chemoutwardzalne - tzw. duroplasty.

Tworzywa sztuczne są na ogół bardzo lekkie (gęstość najczęściej ok. 1 g/cm³), mają małą przewodność cieplną. Większość z nich jest dielektrykami, jednak po dodaniu znacznej ilości (ok. 50%) materiałów przewodzących, np. sadzy lub pyłu metalicznego, przewodzą prąd elektryczny. Mogą być przezroczyste lub całkowicie nieprzezroczyste. Tworzywa niemodyfikowane w porównaniu z metalami mają małą wytrzymałość na rozciąganie oraz mały moduł sprężystości. Bardzo dobrą wytrzymałość na rozciąganie, duży moduł sprężystości mają tworzywa wzmocnione (tzw. kompozyty polimerowe, określane również jako laminaty). Tworzywa sztuczne są najczęściej odporne na czynniki chemiczne, wilgoć, lecz nieodporne na działanie czynników silnie utleniających.

Wadą większości tworzyw sztucznych jest ich wrażliwość na podwyższoną temp. (powyżej 100°C). W czasie II wojny światowej uzyskano silikony odporne na temperaturę do 250°C, następnie inne tworzywa, polisulfony, odporne do 200°C, a w 1969 r. polisiarczek fenylu odporny na temperaturę do 170°C. Obecnie znane są polimery odporne na temperaturę powyżej 400°C. Zmniejszenie palności tworzyw sztucznych uzyskuje się w wyniku wprowadzania do tworzyw tzw. antypirenów.

Wśród głównych odbiorców tworzyw sztucznych według branż są:

-    przemysł opakowań: 36% całkowitej konsumpcji tworzyw;

-    przemysł dóbr konsumpcyjnych dla gospodarstw domowych: 20%;

-    budownictwo: 19%;

-    elektrotechnika i elektronika: 9%;

-    przemysł samochodowy: 8%;

-    rolnictwo: 2%;

-    pozostałe zastosowania: 6% (źródło: Plastics Europę).

Na szerokie stosowanie tworzyw sztucznych mają wpływ ich właściwości fizyczne i fizykochemiczne, takie jak: szczególne cechy wytrzymałościowe, odporność na korozję, lekkość, swoboda kształtowania, obojętność elektromagnetyczna, niska chłonność wody, mała przewodność cieplna, duża odporność na czynniki chemiczne.

Własności mechaniczne tworzyw termoplastycznych zależą od wielu czynników: struktury molekularnej, temperatury, zawartości wody, prędkości obciążania, czasu działanie obciążenia. Wiele z wymienionych zależności w materiałach metalicznych nie występuje lub są one znacznie słabsze. Przykładem tego może być absorpcja wody (wchłanianie do wnętrza elementu): w metalach praktycznie nieobecna, w tworzywach niekiedy osiągająca w stanie nasycenia nawet kilka procent (np. w poliamidach jest to 2,5-7,5 %, dla PET około 0,8%). Zaabsorbowana woda uszkadza wiązania