AKADEMIA MORSKA KATEDRA MATERIAŁÓW OKRĘTOWYCH I TECHNOLOGII REMONTÓW LABORATORIUM TECHNOLOGII REMONTÓW
Ćwiczenie Nr...14 Tworzywa sztuczne PROWADZĄCY: mgr inż. W Kończewicz		Nazwisko Imię Drywa Maciej Żurawek Bartosz Małż Tomasz Data wykonania ćwiczenia 28.01.2008 OCENA.............. PODPIS....................	ROK 2007/08
						GRUPA 5

Katedra Materiałów Okrętowych i Technologii Remontów

Laboratorium Technologii Remontów

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest weryfikacja zużyć panewek ślizgowych oraz określeniem sposobu ich regeneracji w zależności od zastosowanego materiału do ich budowy oraz sposobu i stanu zużycia.

2. Wstęp teoretyczny:

Tworzywami sztucznymi nazywamy materiały heterogeniczne, dwu- lub wieloskładnikowe, w których najważniejszym składnikiem są polimery.

Polimer jest związkiem wielkocząsteczkowym, zbudowanym z dużej liczby powtarzających się i połączonych za sobą identycznych elementów podstawowych, zwanych merami lub jednostkami strukturalnymi.

Na tworzywa sztuczne, oprócz polimerów, składają się określone dodatki lub środki pomocnicze: wypełniacze, nośniki, stabilizatory, zmiękczacze, barwniki, pigmenty, środki smarujące i inne.

Ze względu na pochodzenie wyróżniamy:

• Naturalne związki wielkocząsteczkowe występujące w przyrodzie, np.: celuloza, lignina, białko

• Związki wielkocząsteczkowe otrzymywane z polimerów naturalnych w wyniku modyfikacji prowadzącej do chemiczne zmiany właściwości polimerów nat.

• Syntetyczne, otrzymywane w wyniku reakcji chem. Z małocząsteczkowych związków, zwanych monomerami.

Polimer składający się tylko z jednego rodzaju merów nazywamy homopolimerem, a taki, który składa się z więcej rodzajów merów- hopolimerem. 

Wyróżniamy dwa rodzaje polimerów biorąc pod uwagę ich właściwości użytkowe i technologiczne:

• Elastomery- tworzywa o wydłużeniu pow. 100%. Są to polimery prawie liniowe, o małej gęstości sieciowania. Wiązania sieciowe sprawiają, że materiał powraca do kształtu pierwotnego po zdjęciu obciążenia.

• Plastomery- polimery o wydłużeniu poniżej 100%. Po nałożeniu niewielkiego obciążenia, nieznacznie się odkształcają. Dwa typy plastomerów:

• Termoplasty (amorficzne i krystaliczne)

• Duroplasty ( termo- i chemoutwardzalne)

Termoplasty odznaczają się zwykle budową liniową, łatwo miękną podczas ogrzewania i twardnieją po ostygnięciu. Nawet używane wiele razy nie ulegają degradacji chem. Ani zanikowi plastyczności i zdolności do formowania , co daje możliwość przetwarzania odpadów. Do termoplastów zaliczamy:

• Poliamidy

• Poliwęglany

• Polisulfony

• Odmiany celulozy

Duroplasty termoutwardzalne odznaczają się budową sieciową, miękną początkowo w procesie ogrzewania, ale podtrzymywane w podwyższonej temperaturze twardnieją. Przemiana jest nieodwracalna.

Duroplasty chemoutwardzalne utwardzają się już w temp. Pokojowej w wyniku reakcji chem. z utwardzaczami.

Składniki, które wchodzą w skład tworzyw sztucznych a nie zaliczają się do polimerów mają na celu:

• Nadanie specjalnych właściwości użytkowych ( np. niepalność, odporność na działanie światła, itd.)

• Poprawę walorów estetycznych gotowych wyrobów przy jednoczesnej obniżce cny

• Polepszenie właściwości technologicznych tworzyw dla ułatwienia przetwórstwa

• Poprawę właściwości mechanicznych, cieplnych, dialektrycznych i innych

ŚRODKI SMARUJĄCE- ułatwiają przetwórstwo tworzyw sztucznych, zmniejszają tarcie wewnętrzne materiału i powiększają jego płynność, zmniejszają przyczepność tworzywa do gorących części maszyn przetwórczych. Trzy grupy:

• Węglowodory

• Kwasy tłuszczowe ich pochodne

• Alkohole tłuszczowe, estry

STABILIZATORY- zapobiegają rozpadowi termicznemu tworzyw sztucznych podczas ich przetwarzania oraz następnej ich degradacji pod wpływem działania tlenu i promieniowania ultrafioletowego. Dwa rodzaje:

• Świetlne

• Termiczne

PIGMENTY I BARWNIKI- trzy grupy:

• Pigmenty organiczne

• Pigmenty nieorganiczne

• Rozpuszczalne barwniki organiczne

ZMIĘKCZACZE- obniżają niezbędną temperaturę kształtowania wyrobów i poprawiają trwale ich elastyczność, udarność i odporność na niskie temperatury, ale zmniejszają ich wytrzymałość mechaniczną i odporność cieplną.

WYPEŁNIACZE-decydują o właściwościach mechanicznych i cieplnych tworzywa.

Przykłady polimerów i tworzyw sztucznych

ELASTOMERY: poliizopren (produkcja opon samochodowych), polibutadien (produkcja opon samochodowych), polichloropren (produkcja kabli elektrycznych, uszczelek)

TERMOPLASTY: polietylen (PF; produkcja materiałów na opakowania art. Przemysłowych i spożywczych; produkcja art. gosp. dom.), polichlorek winylu (PVC; twardy do produkcji rur; miękki na osłony izolacyjne, wykładziny podłogowe), poliwęglany (PC; elektrotechnika, elektronika, samochody, art. gosp. dom.)

DUROPLASTY TERMOUTWARDZALNE: fenoplasty (PF; niemodyfikowane alkoholowe lakiery ochronne drewna i metali), aminoplasty (art. gosp. dom., elektrotechnika)

DUROPLASTY CHEMOUTWARDZALNE: żywice poliestrowe ( lakiery piecowe i schnące w powietrzu, włókna syntetyczne), żywice epoksydowe (EP; kleje, tłoczywa)

TWORZYWA SZTUCZNE SPECJALNE: silikony (różne postacie: oleje, pasty, smary, lakiery, żywice, kauczuki, pianki, kleje; materiały elektroizolacyjne, emalie ochronne, środki przeciwpieniące), poliamidy (nowoczesna technika rakietowa i lotnicza, urządzenia nuklezrne, elektronika).

Postacie tworzyw sztucznych:

Do przetwórstwa na wyroby gotowe dostarcza się zwykle tworzywa sztuczne w postaci żywic, tłoczyw lub półwyrobów (półfabrykatów). Żywice sztuczne mogą występować jako tzw. żywice techniczne do bezpośredniego przetwórstwa lub stanowić surowiec wyjściowy do wytwarzania tłoczyw, laminatów, farb i lakierów, klejów i kitów, past lub kompozycji proszkowych do otrzymywania powłok itp.

a) Żywice techniczne są dostarczane użytkownikom w postaci cieczy o różnej konsystencji, najczęściej gęstopłynnej. W skład ich mogą wchodzić niekiedy różne środki pomocnicze, jak napełniacze, zmiękczacze, pigmenty lub barwniki itp. W zależności od przeznaczenia rozróżnia się następujące rodzaje żywic technicznych:

- żywice lane (odlewnicze) do wytwarzania odlewów,

- żywice do produkcji gotowych wyrobów z tworzyw wzmocnionych włóknem szklanym (laminatów) metodą formowania niskociśnieniowego,

- żywice do bezpośredniego wytwarzania powłok ochronnych na metalach,

-żywice do klejenia różnych materiałów,

-żywice do wykonawstwa rdzeni w przemyśle odlewniczym,

- żywice do impregnacji różnych materiałów

Żywice epoksydowe:

Żywice epoksydowe — rodzaj jedno- lub dwuskładnikowych żywic syntetycznych, które są zdolne do tworzenia nietopliwych i nierozpuszczalnych tworzyw sztucznych na skutek reakcji sieciowania z udziałem ugrupowań epoksydowych.

Składnikami żywic epoksydowych są zwykle polifenole, rzadziej poliglikole, oraz epichlorohydryna lub oligomery posiadające na końcach ugrupowania epoksydowe.

Żywica epoksydowa jest, zależnie od masy cząsteczkowej i struktury wysokolepką cieczą lub topliwym ciałem stałym, rozpuszczalnym w ketonach i węglowodorach aromatycznych. Utwardzona żywica epoksydowa staje się nierozpuszczalna i nietopliwa, bardzo przyczepna do prawie wszystkich materiałów oraz względnie chemoodporna.

Żywice epoksydowe są stosowane jako lepiszcze laminatów konstrukcyjnych, do zalewania elementów elektrycznych oraz jako kleje do metali.

b) Tłoczywa są to półprodukty do formowania wyrobów z tworzyw sztucznych pod ciśnieniem i w podwyższonej temperaturze. Otrzymuje się je z żywic sztucznych z dodatkiem napełniaczy i innych środków pomocniczych. Mogą one mieć postać proszku, granulek, krajanki lub skrawków tekstylnych nasyconych żywicą. Tłoczywa z tworzyw termoplastycznych (np. z polietylenu) są nazywane zwyczajowo granulatem i przetwarza się je przede wszystkim metodą wtrysku lub wytłaczania. Przetwórstwo tłoczyw z tworzyw termoutwardzalnych (np. tłoczyw fenolowych) prowadzi się metodą prasowania lub wtrysku.

Wyroby otrzymywane z tłoczyw noszą nazwę wyprasek.

c) Półfabrykaty (półwyroby) z tworzyw sztucznych uzyskują postać wyrobu gotowego po odpowiedniej obróbce wykończeniowej, która nadaje im ostateczny kształt użytkowy, np. w wyniku: formowania próżniowego, zgrzewania, obróbki wiórowej. Są one dostarczane w postaci folii, płyt, bloków, rur, prętów, węży itp. Do półwyrobów z tworzyw sztucznych zalicza się również laminaty wytwarzane w postaci płyt, rur i prętów.

d) Folie są to elastyczne (w temperaturze pokojowej) wyroby o ograniczonej grubości, około 0,5 mm dla tworzyw twardych i około 1 - 2 mm dla tworzyw miękkich. Dostarcza się je zwykle w postaci ciągłych taśm lub pociętych arkuszy. Folie otrzymuje się metodą wytłaczania, kalandrowania lub odlewania, natomiast przetwarza najczęściej przez formowanie próżniowe i łączy przez zgrzewanie.

e) Laminaty (wyroby warstwowe) są utworzone z wielu warstw nośnika, złączonych w całość za pomocą żywicy - zazwyczaj pod zwiększonym ciśnieniem. W charakterze nośników stosuje się najczęściej tkaniny z włókna szklanego, tkaniny bawełniane lub azbestowe i papier. Do nasycania tych nośników są używane przede wszystkim żywice poliestrowe, epoksydowe, fenolowe, aminowe. Półwyroby z laminatów są materiałami sztywnymi i można je obrabiać mechanicznie.

3. Przebieg ćwiczenia:

Na początku omówiliśmy dokładnie spotykane w życiu codziennym tworzywa sztuczne, określiliśmy ich cechy, wady i zalety. Następnie przystąpiliśmy do dokładnego omówienia procesu wykonania płyty z tworzywa sztucznego, podpierając dodatkowo gotowymi przykładami wcześniej wykonanych wyrobów i potrzebnymi do tego składnikami, których cechy zostały także omówione i w miarę możliwości zaprezentowane.

Ćwiczenie polegało zapoznaniu się z technologią produkcji płyty z tworzywa sztucznego.

W tym celu użyliśmy żywicy poliestrowej z utwardzaczem w ilości 1% i przyspieszacza w ilości 0,5%. Odmierzone wartości są wartościami przybliżonymi. Jako szkielet płyty użyta została mata z włókna szklanego (warstw dwie).

Przed rozdrobieniem żywicy należy przygotować podłoże lub odpowiednią formę. Formę taką należy umyć roztworem alkoholu i położyć warstwę wosku aby zpobiec przyklejaniu się wykonanej płyty do formy. Podczas rozprowadzania pędzlem powierzchni należy pilnować żeby nie powstały pęcherze powietrza. Podobnie postępujemy przy kładzeniu drugiej warstwy żywicy, czyli używamy pędzla aż do uzyskania jednolitej barwy na całej powierzchni.

Po wykonaniu ćwiczenia produkt powinien odstać kilka godzin, zależnie od temp. otoczenia

aż do zupełnego wyschnięcia. Do żywicy dodawać można barwniki, lub tworzyć powierzchnie o gładkiej kolorowej strukturze poprzez dodanie odpowiednio dobranej krzemionki.

---