Podstawy Procesów
Polimerowych
Dr inż. Aneta Tor-
Świątek
ZiIP studia niestatcjonarne
Podstawy Procesów
Polimerowych
Dr inż. Aneta Tor-
Świątek
ZiIP studia niestatcjonarne
Treści programowe
Pojęcia podstawowe,
Wprowadzenie do przetwórstwa
Istota i cel przetwórstwa,
Klasyfikacja metod przetwórstwa i tworzyw polimerowych,
Otrzymywanie, rodzaje właściwości mechaniczne,
technologiczne i eksploatacyjne oraz zastosowanie tworzyw.
Nagrzewanie i ochładzanie w przetwórstwie,
Podstawy reologiczne,
Odkształcenie postaciowe,
Krzywe płynięcia,
Matematyczne modele reologiczne,
Efekt i liczba Weissenberga,
Efekt Barusa
Treści programowe
Pojęcie i ocena przetwarzalności,
Wskaźniki przetwarzalności,
Wskaźnik szybkości płynięcia,
Plastyczność prasownicza,
•
Układy uplastyczniające i ich funkcje,
Uplastycznianie bezślimakowe,
Uplastycznianie mieszane,
Uplastycznianie ślimakowe,
Ślimaki w układzie jednoślimakowym,
Strefy funkcjonalne ślimaka,
Ślimaki w układzie dwuślimakowym.
Treści programowe
Budowa cylindra układu jedno- i dwuślimakowego,
Strefa rowkowana cylindra,
Łączne funkcjonowanie stref,
Metody przetwórstwa fizyczno – chemicznego I
rodzaju,
Metody przetwórstwa fizyczno – chemicznego II
rodzaju
Metody przetwórstwa chemiczno - fizycznego
Literatura
Sikora R.: Podstawy przetwórstwa tworzyw
wielkocząsteczkowych. Wydawnictwa Uczelniane, Lublin
1992.
Sikora R.: Przetwórstwo tworzyw wielkocząsteczkowych.
Wydawnictwo Edukacyjne, Warszawa 1993.
Praca zbiorowa pod red. R. Sikory: Przetwórstwo
tworzyw polimerowych. Podstawy logiczne, formalne i
terminologiczne. Wydawnictwo Uczelniane Politechniki
Lubelskiej, Lublin 2006
Literatura
Garbacz T., Sikora J.W.: Przetwórstwo tworzyw polimerowych.
Część I. Ćwiczenia laboratoryjne. Wydawnictwo Uczelniane
Politechniki Lubelskiej, Lublin 2012.
Klepka T., Jachowicz T.: Przetwórstwo tworzyw polimerowych.
Część II. Ćwiczenia laboratoryjne. Wydawnictwo Uczelniane
Politechniki Lubelskiej, Lublin 2012.
Sikora R.: Tworzywa wielkocząsteczkowe. Rodzaje, właściwości
i struktura. Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin 1991.
White J.L., Potente H.: Screw Extrusion. Carl Hanser Verlag,
Munich 2003.
Bociąga E.: Specjalne metody wtryskiwania tworzyw
polimerowych. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa
2008.
Pojęcia podstawowe
Przetwórstwo tworzyw – samodzielna dyscyplina
naukowa, jak również branża gospodarki, odniesione do
tworzyw. Nie obejmuje konstrukcji i eksploatacji maszyn
oraz urządzeń uzupełniających.
Podstawy przetwórstwa – wybrane i usystematyzowane
wiadomości teoretyczne oraz doświadczalne z nauk
podstawowych oraz wiadomości oparte na twórczym
połączniu i rozwinięciu informacji mających w zasadzie
charakter specyficzny oraz peryferyjny w tych naukach.
Pojęcia podstawowe
Wytwór – gotowy do użytkowania element
z tworzywa w stanie stałym, pochodzący
z procesu przetwórstwa.
Przetwór – gotowy do uzytkowania
element z tworzywa w stanie ciekłym lub
plastycznym, pochodzący z procesu
przetwórstwa
Tworzywo termoplastyczne
Tworzywo termoutwardzalne
Działy przetwórstwa
Podstawy przetwórstwa:
Podstawy ogólne,
Cieplne,
Reologiczne,
Technologiczne,
Metrologiczne.
Metody przetwórstwa,
Budowa narzędzi i oprzyrządowania,
Technologia przetwórstwa,
Organizacja przetwórstwa.
Wprowadzenie do przetwórstwa
Fizykochemiczna interpretacja
przemian stanów
Istota zjawisk:
Rodzaj zjawisk fizycznych i chemicznych:
Rodzaj tworzywa
(termoplastyczne/termoutwardzalne).
Przebieg zjawisk:
Warunki procesu przetwórstwa,
Rodzaj i zawartość składników dodatkowych
(napełniaczy).
Interpretacja cd.
Tworzywo + napełniacz (rozproszone cząstki) =
układ dyspersyjny (dyspersja)
Tworzywo + napełniacz (włókna krótkie) =
tworzywa krótkowłókniste
Tworzywo + napełniacz (włókno długie) =
laminat
Stany skupienia ( ciekły i
plastyczny)
Normalny
-
otrzymany
w
czasie
procesu
polimeryzacji przy wytwarzaniu tworzywa lub w
czasie
uprzednio
prowadzonego
procesu
przetwórstwa.
Uplastyczniony/stopiony – powstały na skutek
doprowadzenia ciepła ze źródła zewnętrznego
(grzejniki elektryczne) lub generowania ze źródła
wewnętrznego (tarcie).
Roztwór – powstały dzięki rozpuszczeniu tworzywa
w rozpuszczalniku.
Dyspersja – powstała na skutek rozproszenia
(dyspergowania)
tworzywa
w
ośrodku
rozpraszającym.
Pasta – solwatacja tworzywa przez plastyfikator.
Stany skupienia -
termoplasty
Stany skupienia – tworzywa
termoutwardzalne
Przemiany stanu tworzyw
polimerowych
Temperatury znamionowe
Położenie temperatur znamionowych z punktu widzenia: a) fizykochemiacznego i
użytkowego, b) przetwórczego polimerów częściowo krystalicznych, c)
przetwórczego polimerów bezpostaciowych:
A – stan szklisty,
B – stan wysokoelastyczny,
C – stan ciekły,
D – stan stały,
E – stan plastyczny,
F – stan ciekły,
t
z
– temperatura zeszklenia,
t
u
– temperatura uplastycznienia,
t
p
– temperatura płynięcia,
t
t
– temperatura topnienia
Istota przetwórstwa
Proces
przetwórstwa
tworzyw
Wielkości wejściowe
Podczas przetwórstwa zachodzą w tworzywie
przetwarzanym założone zjawiska fizyczne i
chemiczne
oraz
zmiany
geometryczne,
prowadzone świadomie w celu uzyskania
gotowych do użytkowania w danych warunkach
wytworów i przetworów o żądanej jakości
Wielkości
wyjściowe
Tworzywo
Energia
Informacja
Tworzywo
Energia
Informacja
Tworzywo
Energia
Informacja
Tworzywo
Energia
Informacja
Cel przetwórstwa
Otrzymywanie gotowych do użytkowania,
w określonych warunkach, wytworów i
przetworów o żądanej jakości
Żądaną jakość wytwory osiągają na ogół w
jednym, dwóch wydajnych procesach
technologicznych – prawie bezodpadowych
Klasyfikacja metod
przetwórstwa
Przetwórstwo fizyczno-
chemiczne I rodzaju (PFCI)
Następujące
po
sobie
i
powiązane
skutkowo oraz przyczynowo określone
zmiany przetwórcze, w których dominującą
rolę odgrywają zjawiska i procesy
fizyczne, zwłaszcza cieplne, a znaczenie
zjawisk i procesów chemicznych jest mniej
istotne lub one nie występują.
Przetwórstwo fizyczno-
chemiczne II rodzaju (PFCII)
Następujące
po
sobie
i
powiązane
skutkowo oraz przyczynowo określone
zmiany przetwórcze, w których dominującą
rolę odgrywają zjawiska i procesy
fizyczne,
zwłaszcza
cieplne
oraz
reologiczne - przepływy, a znaczenie
zjawisk i procesów chemicznych jest mniej
istotne lub one nie występują.
Przetwórstwo chemiczno-
fizyczne (PCF)
Następujące po sobie i powiązane skutkowo
oraz
przyczynowo
określone
zmiany
przetwórcze, w których dominującą rolę
odgrywają zjawiska i procesy chemiczne
oraz
fizykochemiczne,
zwłaszcza
w
warstwie wierzchniej, przy nieco mniej
istotnym znaczeniu zjawisk i procesów
fizycznych.
Klasyfikacja tworzyw
polimerowych
Ze względu na właściwości
mechaniczne:
PLASTOMERY
–
materiały polimerowy, którego
współczynnik sprężystości wzdłużnej E (moduł Younga)
wynosi powyżej 1000MPa, a wydłużenie przy rozciąganiu do
100%. Rozróżnia się plastomery termoplastyczne i
utwardzalne
Elastomery
–
materiał
polimerowy,
którego
współczynnik sprężystości wzdłużnej zawiera się w
przedziale od 1do 4 MPa, a wydłużenie przy rozciąganiu jest
większe
od
100%.
Rozróżnia
się
elastomery
termoplastyczne i utwardzalne
Klasyfikacja tworzyw
polimerowych
Ze względu na właściwości cieplno-przetwórcze:
Termoplastyczne (termoplast)
– jest zdolne do
wielokrotnego przechodzenia ze stanu stałego w plastyczny i
ciekły oraz odwrotnie bez istotnych zmian właściwości.
Utwardzalne (duroplast)
– pod wpływem ciepła,
czynników chemicznych lub fizycznych przekształca się
nieodwracalnie (utwardza materiał usieciowany, nietopliwy)
Chemoutwardzalne – sieciowanie przebiega na skutek działania
składnika dodatkowego – utwardzacza, w czasie egzotermicznej
reakcji chemicznej (zwykle polimeryzacji addycyjnej),
Termoutwardzalne – sieciowanie przebiega pod wpływem ciepła,
mikrofal lub innych czynników fizycznych.
Elastomery (guma) – sieciowaniu poddaje się kauczuk naturalny
lub syntetyczny - wulkanizowanie.
Klasyfikacja tworzyw
polimerowych
Ze względu na strukturę
Hopolimer
-
polimer otrzymany z jednego rodzaju
monomeru
Kopolimer
– polimer otrzymany z wiecej niż jednego
rodzaju monomeru
Mieszanina
polimerowa-
polimer
będący
makroskopowo jednorodną mieszaniną dwóch lub większej
ilości różnych polimerów o różnym stopniu mieszalności, które
tworzą różne fazy
Kompozyt polimerowy-
materiał utworzony z polmeru
napełnionego co najmniej jedną substancją w postaci włókna
lub proszku nie będącą polimerem.
Klasyfikacja tworzyw
polimerowych
Ze względu na skład chemiczny
makrocząsteczki – w ujęciu ogólnym:
Karbołańcuchowe
(o łańcuchach
węglowych),
Heterołańcuchowe
(łancuch główny oprócz
węgla zawiera inne pierwiastki jak tlen,
azot, krzem lub siarkę)
Klasyfikacja tworzyw
polimerowych
Ze względu na skład chemiczny
makrocząsteczki – w ujęciu szczegółowym:
Węglowodorowe,
Fluorowcowe,
Hydroksylowe,
Karboksylowe,
Azotowe,
Dienowe,
Nieorganiczne,
Celulozowe…
Klasyfikacja tworzyw
polimerowych
Ze względu na sposób otrzymywania:
Addycyjne,
Kondensacyjne,
Pochodne polimerów naturalnych.
Ze względu na kierunki zastosowania:
Konstrukcyjne,
Powłokowe,
Adchezyjne,
Włóknotwórcze,
Specjalne.
