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.