slide1 n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
E. Molliková PowerPoint Presentation
Download Presentation
E. Molliková

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 33

E. Molliková - PowerPoint PPT Presentation


  • 145 Views
  • Uploaded on

KONSTRUKČNÍ PLASTY. E. Molliková. Literatura použitá při zpracování přednášky. [1] Askeland, D.R. – Phulé, P.P.: The Science and Engineering of Materials. 4th ed., Thomson Brooks/Cole, U.S.A. 2003. ISBN 0-534-95373-5.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'E. Molliková' - harley


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide2

Literatura

použitá při zpracování přednášky

[1] Askeland, D.R. – Phulé, P.P.: The Science and Engineering of Materials. 4th ed., Thomson Brooks/Cole, U.S.A. 2003. ISBN 0-534-95373-5

[2] Callister, W.D.Jr.: Materials Science and Engineering, an Intriduction. 3rd ed., John Willey Inc., U.S.A., 1994.

[3] Kuraš, M.: Odpady, jejich využití a zneškodňování. Praha 1994

[4] Muccio, E.: Plastic Part technology. ASM International, 3rd ed., USA, 1995. ISBN 0-87170-432-3

[5] Ohring, M.: Engineering Materials Science. Academic Press Inc., U.S.A.,1995

slide3

Osnova

1. Co už známe – připomenutí z BUM (4 ÷ 5)

2. Reologické modely popisující chování polymerů (6 ÷ 13)

3. Kompozity s polymerní matricí (14 ÷ 15)

4. Zpracování polymerních materiálů na výrobek (16 ÷ 25)

5. Odpadové hospodářství (26 ÷ 28)

6. Značení polymerních materiálů (29 ÷ 32)

7. Závěr (33)

9. poznámky – polymery jsou také lepidla, barvy, povlaky,biomateriály, dřevo….

slide4

1. Co už známe

základem jsou organické sloučeniny C +H (+ další prvky)

dlouhé řetězce vzniklé některou z polyreakcí

monomer – mer – polymer

stupeň polymerace n a jeho vliv na vlastnosti materiálu

homopolymer – kopolymer (ataktický, alternující, blokový, roubovaný), dopad na vlastnosti materiálu

struktura řetězce (lineární, rozvětvený, zesítěný, 3D-sítě), dopad na vlastnosti materiálu

konfigurace (takticita) řetězce (ataktiký, izotaktický, syndiotaktický), dopad na vlastnosti materiálu

konformace řetězce (možnost rotace kolem jednoduché vazby; jen jednoduché řetězce), dopad na vlastnosti materiálu

slide5

polyreakce  řetězce různé délky  statistický charakter molekulové hmotnosti výsledného polymeru.

tvar distribuční křivky  technologické vlastnosti polymeru

šířka křivky  interval Tm náročnost technologie zpracování,  kvalita výrobků (tlusté stěny, tvarově méně náročné výrobky)

polymery amorfní – semikrystalické

nadmolekulární struktura (lamela, sférolit, fibrila, amorfní kluko)

tranzitní teploty (Tm,Tf, Tg)

mechanické vlastnosti = f(typ, struktura, teplota, rychlost zatěžování)

 rychlost zatěžování

  teplota

zkouška tahem (kovy vs. polymery)

slide6

2. Reologické modely

reologie popisuje chování skutečných materiálů pomocí jednoduchých zařízení

polymery kombinují vlastnosti ideálně elastických (kovy) a ideálně viskozních (kapaliny) materiálů  jsou viskoelastické

reologický model

s = f (t)

e = f (t)

Maxwell

Newton

Tucket

Kelvin

kdo

Hook

ideálně viskozní

materiál

ideálně pružný

materiál

viskoelastický

materiál

pro co

slide7

Ideálně pružný materiál

elastické chování izotropních těles (kovů)

reologický model: pružina o tuhosti G

při elastické deformaci smykem platí pro rovnováhu mezi napětím s a deformací g Hookův zákon

Hook

ideálně pružný

materiál

slide8

Ideálně viskózní materiál

jednoduché kapaliny při ustáleném toku

reologický model: hydraulický válec s kapalinou o viskozitě 

při ustáleném toku je smyková rychlost

Newton

ideálně viskozní

materiál

úměrná smykovému napětí s podle Newtonova zákona

slide9

Viskoelastický materiál I – Kelvin (Voight) model

reologický model: pružina o tuhosti G a hydraulický válec s kapalinou o viskozitě paralelně v tuhém rámu

používá se pro modelování creepu materiálů (s = konst., e = f (t) )

deformace e materiálu je dána vztahem

Kelvin

viskoelastický

materiál

s MPa = působící napětí

EMPa = modul pružnosti materiálu

ts = doba zatížení

hPa.s = viskozita materiálu při dané teplotě

,

slide10

Viskoelastický materiál II – Maxwellův model

reologický model: pružina o tuhosti G a hydraulický válec s kapalinou o viskozitě seriově

používá se pro modelování relaxace materiálů (e = konst., s = f (t) )

napětí st v materiálu dosažené v čase t je dáno vztahem

Maxwell

siMPa = původní zatížení,

E MPa = modul pružnosti materiálu,

Pa.s = viskozita materiálu při dané teplotě

viskoelastický

materiál

slide11

Viskoelastický materiál III – Tuckettův model

model je schopen kvalitativně předpovědět viskoelastické chování lineárního amorfního polymeru

Tucket

deformace je dána vztahem

viskoelastický

materiál

reologický model: seriově zapojená

pružina o tuhosti G1, Kelvinův model s pružinou o tuhosti G2a hydraulickým válcem s kapalinou o viskozitě 2, a hydraulický válec s kapalinou o viskozitě 3.

slide12

ideálně elastická okamžitá deformace valenčních úhlů, vazeb a mezimolekulárních vzdáleností

(reologický model: první člen řetězce = pružina o tuhosti G1)

zpožděná elastická deformace polymerních klubek

(reologický model: druhý člen řetězce = Kelvinův model s pružinou o tuhosti G2 a hydraulickým válcem s kapalinou o viskozitě 2)

nevratné přesuny klubek (reologický model: třetí člen řetězce = hydraulický válec s kapalinou o viskozitě 3)

slide13

elastická deformace

v kovech

v polymerech

změnafilosofie výpočtových postupů

nestačí jen dosadit materiálové charakteristiky polymerních materiálů do výpočtových schémat vytvořených pro kovy

slide14

3. Kompozity s polymerní matricí

Polymer + aditiva = plast

katalyzátory

např. ZnO urychluje vulkanizaci kaučuku

plniva

ovlivnění vlastností

extendery

aditiva

výztuže

zvyšují pevnost a tuhost

např. skelná vlákna

barviva

částicové pigmenty

antistatická činidla

zvlhčují povrch plastu  zlepšují jeho vodivost

stabilizátory

omezují degradaci vnějšími vlivy

(saze chrání proti UV)

plastifikátory

snižují Tg

zlepšují tvárnost

(PVC: Tg 20°C)

retardéry hoření

na bázi Cl, Br nebo Mg(OH)2

slide15

Struktura, morfologie a výsledné vlastnosti kompozitu závisí na:

povaze polymerní matrice,

chemickém složení (materiálu) plniva,

fyzikálních charakteristikách (tvaru, velikosti) plniva,

orientaci částic plniva,

množství plniva,

složení hraniční fáze polymeru, která je interakcí s plnivem více či méně modifikována,

vnějších podmínkách, zvl. teplotě a rychlosti zatěžování

 plnění   problémy se zapracováním aditiv do matrice

 plnění   opotřebení nástrojů

slide16

4. Zpracování polymerů na výrobek

Typy plastů a možné technologie jejich zpracování

slide17

4.1 Lisování

Zpracovávaný materiál:

termoplasty, ale hlavně reaktoplasty

  • Postup:
  • otevření formy
  • uložení materiálu do formy
  • ohřev a stlačení materiálu
  • rychlé otevření a opětné uzavření formy  odventilování plynů
  • po uplynutí technologického času (zesítění, zafixování tvaru) otevření formy
  • vyhození dílu

Typické výrobky:

elektrické vypínače a součástky, pneumatiky

slide18

4.2 Vakuové tváření

Zpracovávaný materiál:

semikrystalické plasty (PE, PA)  úzký interval zpracovatelských teplot  obtížně zpracovatelné (PA před zpracováním sušit)

amorfní plasty (ABS) výbornězpracovatelné

nejčastěji materiály na bázi styrenu (PS, ABS, PS-pěny)

  • Postup:
  • otevření formy
  • uložení materiálu do formy
  • ohřev materiálu
  • vytvoření vakua  vytvarování
  • po uplynutí technologického času otevření formy
  • vyhození dílu

Typické výrobky:

většinou pěnový materiál – obaly na potraviny, výplně dveří ledniček, vnitřní panely v automobilech

slide19

4.3 Přetlačování

Zpracovávaný materiál:

téměř výhradně reaktoplasty a pryže

  • Postup:
  • přesné určení množství materiálu
  • ( objemů formy, vtoků a nálitků)
  • předformování do tablet
  • předehřev tablet (v externím zařízení nebo v přetlačovací komoře)
  • založení předehřátého materiálu do přetlačovací komory
  • přetlačení materiálu do dutiny formy
  • materiál pod tlakem až do ztuhnutí
  • odstranění zbytků materiálu z přetlačovací komory
  • otevření formy a vyhození součásti

Typické výrobky:

když je potřeba do plastu zalisovat kovové komponenty (integrované obvody, elektrické spínače, rukojeti na nádobí)

slide20

4.4 Extruze

Kontinuální proces

Zpracovávaný materiál:

obvykle termoplasty (PE, PVC, PC, ABS), v gumárenství i pryže

  • Typické výrobky :
  • filmy (t< 0,25mm) – audio/video pásky, několikavrstvé filmy z různých typů plastů
  • desky (t> 0,25mm) – prefabrikáty pro lisování za tepla, podlahové krytiny
  • Profily –trubky, tyče, koextrudované profily z několika materiálů, izolace kabelů
  • pěny – do proudu taveniny zaveden plyn zvenčí nebo vznikající chemickou reakcí aditiv v tavenině (tzv. nadouvadla)  desky nebo profily s buněčnou strukturou  zlepšené tepelné vlastnosti ve srovnání s tuhým plastem – izolační panely pro stavebnictví (PS) a ochranné obaly (PE, PS)
slide21

4.5 Vyfukování

Zpracovávaný materiál:

termoplasty s dobrou tekutostí taveniny

  • Pozn.:
  • v 60. letech zpracováván hlavně HDPE na láhve na čistící prostředky.
  • do začátku 70. let nebyly vyfukované materiály schopny vydržet tlak potřebný k udržení plynu v roztoku  nemohly být plněny sodovky
  • nyní na trhu s láhvemi dominuje PET

Typické výrobky:

duté produkty (láhve, kontejnery, palivové nádrže, tlakové nádoby)

slide22

4.6 Injekční vstřikování

4.6a Injekční vstřikování termoplastů

Zpracovávaný materiál:

termoplasty s dobrou tekutostí taveniny

Typické výrobky:

variace výrobků  

slide23

4.6b Injekční vstřikování reaktoplastů

  • Požadavky na zpracovávané materiály :
  • dostatečná doba odolnosti vůči teplotám v tavicí komoře (nesmí nastat předčasné zesítění)
  • dobrá tekutost
  • rychlá vytvrditelnost při vysoké teplotě uvnitř formy
  • vyhovující sypné vlastnosti
  • rovnoměrnost kvality materiálu
  • Postup:
  • založení materiálu do tavicí komory
  • plastikace materiálu
  • vstříknutí taveniny do formy
  • vytvrzení ve formě
  • po uplynutí technologického času otevření formy
  • vyhození dílu
slide24

4.8 Výroba tenkých desek

4.7 Výroba tenkých folií

4.9 Výroba vláken

slide25

4.10 Spojování plastů

Lepení

tavné

vyhřívaná Al-deska s povrchy krytými skelnou tkaninou (nepřilnavé);

svařované materiály přiloženy a po dostatečném ohřevu sundány a přitlačeny k sobě;

zvláště na spojování velkoplošných výrobků z termoplastů

adheziva

(lepidla)

rozpouštědla

chemicky rozpouštění lepených povrchů  měknou  pohyb makromolekul přes rozhraní povrchů a jejich vzájemné navazování;

odpaření rozpouštědla  „zamrznutí“ makromolekul  spojení obou povrchů

pásky

Svařování

horkým plynem (vzduchem)variace na svařování kovů; svařování a utěsňování desek PP při výrobě velkých chemických nádrží, přídavný materiál je stejný jako svařovaný

třením

rotační tvary, ve svaru výronek (v další operaci odstraněn)

nýty

Mechanické

spojování

šrouby

slide26

5. Odpadové hospodářství

předcházení vzniku odpadů

omezování vzniku odpadů

nakládání s odpady

máloodpadové technologie

shromažďování

přeprava

regenerace

navrácení původních užitných vlastností  materiály využívány k původním účelům

skladování

úprava

využívání

zneškodňování

recyklace

přepracování odpadů  druhotné suroviny

sekundární materiály  horší vlastnosti

drahé technologie

konečná likvidace

energetické využití

slide27

ČSN 77 052  požadavky na značení obalů druhem použitého materiálu  usnadňuje třídění odpadů a informuje o druhu použitého materiálu.

recyklační trojúhelník opatřený číslem nebo slovním popisem  druh použitého materiálu.

slide28

polymery:

PET (polyetylén tereftalát) – 1

PE-HD (polyetylén vysokohustotní) – 2

PVC (polyvinylchlorid) – 3

PE-LD (polyetylén nízkohustotní) – 4

PP (polypropylen) – 5

PS (polystyren) – 6

jiný plas t – 7

papír:

PAP (vlnitá lepenka) – 20

PAP (hladká lepenka) – 21

PAP (papír) – 22

GL (bílé sklo) – 70

GL (zelené sklo) – 71

GL (hnědé sklo) – 72

sklo:

slide29

značení není normalizováno

názvy materiálů jsou záležitostí výrobních firem

nemusí vyjadřovat chemickou podstatu materiálů

6. Značení polymerních materiálů

slide30

Merové jednotky

nejznámějších termoplastů I

PP

PS

PE

PVC

PET

PMMA - plexisklo

slide31

Merové jednotky

nejznámějších termoplastů II

PC

(teflon)

slide32

Merové jednotky

nejznámějších reaktoplastů

slide33

7. Závěr

tailor made materials

chemická konstrukce řetězce

vzájemná interakce řetězců

aditiva

výběr atomů

jejich uložení v řetězci

požadované vlastnosti

(z našeho pohledu zvláště mechanické)

+

správná technologie zpracování na výrobek

kvalitní výrobek s požadovanými vlastnostmi

+

správné podmínky provozu

=