Plasty

( Maturitní otázka č.8 )

Vlastnosti

– Jsou to moderní materiály stále více používány ve strojírenství

– Lehké, odolné proti korozi, el. nevodivé, snadno zpracovatelné, někdy recyklovatelné

– Základní surovinou pro výrobu plastů je ropa a uhlí

– Základní stavební jednotkou je monomer, který se získá z ropy nebo uhlí a z těch tzv. polyreakcí vytvoříme polymery ( toho jsou schopny jen látky, které mají aspoň 2 místa schopné reakce => lineární makromolekula )

Rozdělení plastů

Termoplasty:
– monomer má 2 místa schopné reakce

– mají lineární řetězec, který je prostorově zkroucen a propleten => Amorfní ( beztvarý ) termoplast ( např. PVC )

– nebo je část řetězce uspořádán do lamel, kolem kterých je řetězec amorfní => Částečně krystalický ( např. sáčky, láhve )

– díky tomu se vlivem tepla roztahují, dají se tvářet a ochlazováním opět tuhnou

Reaktoplasty:
– monomer má 3 nebo více míst schopných reakce

– mají řetězce propojené ve všech směrech chemickými vazbami a vytvářejí hustou síť

– dodáním tepla zvětšuje síť svou pohyblivost, ale řetězce se neoddělí, takže hmotu nelze roztavit

– vyrábí se vytvrzováním, během tváření působí teplo, po zchladnutí není další tváření možné ( např. laminát )

Elastomery ( Pryže ):
– monomer má 3 nebo více míst schopných reakce

– mají na rozdíl od reaktoplastů řídce zesíťované řetězce, což umožňuje velkou pohyblivost atomů

– vyrábí se vulkanizací, během tváření působí teplo a přidáváme síru

– mají typickou kaučukovitou pružnost ( např. guma )

Stavy plastů

– Stav plastů je závislost pružnosti E na teplotě t

1, Sklovitý:
– Plast je ve stavu pevném ( tvrdý a křehký )

– Dochází pouze k nepatrným pružným deformacím, vlivem mechanického napětí

2, Přechodová oblast:
– Po zahřátí se zvětšuje pohyblivost řetězců => klesne modul pružnosti, hmota měkne

3, Kaučukovitý stav:
– Hmota se chová jako by byla viskózní i elastická zároveň

4, stav viskózního toku:
– Objevuje se pouze u termoplastů nad teplotou tf

– Řetězce se volně přemisťují => nastává trvalá ( nevratná ) deformace

Výroba plastů

TERMOPLASTY
– Z pevného stavu se roztaví a následně ve formě ztuhnou

– Formy jsou chlazené

REAKTOPLASTY
– Vznikají chemickou reakcí – VYTVRZOVÁNÍM

– Musíme dodat teplo – formy jsou vyhřívané

ELASTOMERY ( PRYŽE )
– Vznikají chemickou reakcí – VULKANIZACÍ

– Musíme dodat teplo – formy jsou vyhřívané

Stavy termoplastů

– Používají jen ve stavu sklovitém a zpracovávají se v 2, někdy ve 4 oblasti

1…stav sklovitý ( pevný )

2…přechodová oblast, Tg

3…stav kaučukovitý

4…stav viskózního toku

Stavy reaktoplastů a pryží

– Reaktoplasty se používají jen ve stavu sklovitém a pryže ve stavu kaučukovitém

1…Stav pevný

2…Přechodová oblast, Tg

3…Stav kaučukovitý

Přehled plastů

Termoplasty amorfní

PVC ( polyvinilchlorid) – Potrubí, armatury, hračky, obaly, izolace

PS ( polystyrén) – Izolace

Termoplasty částečně krystalické
PE ( polyetylén) – Sáčky, láhve, hadice

PA ( polyamid) – Textilní vlákna, struny, ozubená kola, kladky, řemenice

PTFE ( teflon) – Dobré kluzné vlastnosti a odolnost proti vysokým teplotám

Reaktoplasty
UP ( polyester) – Pojivo pro skelná vlákna

EP ( epoxidy) – Lepidla, izolace

Elastomery (pryže)

Kaučuky

Zpracování termoplastů

Válcování ( kalandrování )
– Pro výrobu pásů a PVC

– Termoplast se zahřeje do kaučukovitého stavu a je dopravníkem dopravován a mezi dvěma válci tvarován ( kalandrován )

Vstřikování
– Pro výrobu hotových tvarových výrobků

– Šnek svým otáčivým pohybem posouvá granule plastu směrem k trysce a zároveň jsou topnými tělísky zahřívány. Nakonec se šnek přestane otáčet a jako píst vstříkne taveninu do chlazené formy. Po ztuhnutí se forma otevře a výrobek se z formy vyhodí za pomocí vyhazovače.

Vytlačování
– Pro výrobu tyčí, trubek, hadic

– Šnek vytlačuje granule plastu, které jsou topnými tělísky zahřívány, přes tvarový otvor ve výtlačné hlavě ( Podobný způsob jako vstřikováním, ale místo do formy je plast vytlačován do výtlačné hlavy )

– Plast se pak většinou dále zpracovává válcováním, střiháním, vyfukováním nebo…

Vyfukování dutých těles
– Pro výrobu lahví, hraček

– Na vtlačovacím stroji s příčnou hlavou se vytlačuje trubka za pomocí stlačeného vzduchu do formy tvaru budoucího výrobku tlakem až 1 MPa

Vyfukování fólií
– Pro výrobu fólií

– Trubka z výtlačné hlavy je ještě teplá a tvárná. Za pomocí trysky se trubky vyfukují a tímto se stěna trubky ztenčuje. Potom se fólie za pomocí vodících desek navíjena na soustavu válců a dále je buď potiskována, skládána, svařována či řezána.

Ohýbání
– Pro ohýbání trubek a desek

– Ohýbá se ručně nebo za pomocí šablon

– Nejprve materiál zahřejeme plamenem a poté desky ohneme do požadovaného tvaru

– Trubky se musí před ohýbáním naplnit pískem nebo pružinami, aby se nezměnil průřez

Zpracování reaktoplastů

Lisování
– Pro výrobu různých tvarů výrobků

– Do ocelové vytápěné formy se vloží tablety prášku. Forma se zavře a působením tepla a tlaku dojde k vytvarování a vytvrzení. Po vychladnutí se forma otevře a za pomocí vyhazovače se výrobek vyjme.

Vstřikování
– Viz Termoplasty, s tím rozdílem, že je materiál vstřikován do zahřáté formy, kde vlivem tepla a tlaku dojde k vytvrzení

Laminování, Navíjení
– Pro výrobu materiálu ze skelných vláken, např. lodí nebo dutých rotačních těles: cisterny, obilná sila…

– Laminování spočívá v nanášení látky ( skleněná tkanina + pryskyřice ) na jednostrannou formu

– Navíjení spočívá v natáčení směsi na pomalu se otáčející formu. Po nanesení několika vrstev se materiál prosytí pryskyřicí a nechá se vytvrdit.

Přetlačování

– Pro výrobu různých tvarů výrobků ( záleží na formě )

– Do lisovací komory vložíme tablety, uzavřeme formu a poté co se směs roztaví jí zaponoví pístu přetlačíme do formy, kde dojde k vytvrzení. Poté formu otevřeme a vyhazovačem vyjmeme výrobek

– Výhodou je výroba tenkostěnných a tvarově složitých výrobků, ale zase zůstává v tokové soustavě zbytek plastů. Konstrukce formy je složitá.

Odlévání

– Pro výrobu modelů ke slévání, elektrické izolanty

– Roztavený materiál se odlévá do kovových nebo nekovových forem, kde dochází k vytvrzení

Zpracování plastů v tuhém stavu

Obrábění
– Používá se soustružení a frézování

– Protože je plast tepelně nevodivý musíme zabezpečit odvod tepla: proudem vzduchu, chladící kapalinou

– Nástroje musí být dokonale ostré, používají se větší řezné rychlosti a menší hloubka třísky než u kovů

Svařování
– Dají se svařovat pouze termoplasty

– Kondukční svařování: svařované plochy se nahřejí dotykem s vytápěným tělesem

– Radiační svařování: plasty se nahřejí sálavým zdrojem tepla a poté s k sobě přiloží, stlačí a ochladí

– Svařování třením: Jeden kus plastu se točí a druhý je na něj tlačen silou, tím vzniká teplo.