BP Technologie Zpracování Plastů

VYSOK UEN TECHNICK V BRNBRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

FAKULTA STROJNHO INENRSTVSTAV STROJRENSK TECHNOLOGIE

FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERINGINSTITUTE OF MANUFACTURING TECHNOLOGY

TECHNOLOGIE ZPRACOVN PLAST

TECHNOLOGIES OF PROCESSING PLASTICS

BAKALSK PRCEBACHELOR'S THESIS

AUTOR PRCE JAN SKCELAUTHOR

VEDOUC PRCE Ing. KAREL OSIKA, Ph.D.SUPERVISOR

BRNO 2013

Vysok uen technick v Brn, Fakulta strojnho inenrstv

stav strojrensk technologieAkademick rok: 2012/2013

ZADN BAKALSK PRCE

student(ka): Jan Skcel

kter/kter studuje v bakalskm studijnm programu

obor: Strojn inenrstv (2301R016)

editel stavu Vm v souladu se zkonem .111/1998 o vysokch kolch a se Studijnm azkuebnm dem VUT v Brn uruje nsledujc tma bakalsk prce:

Technologie zpracovn plast

v anglickm jazyce:

Technologies of processing plastics

Strun charakteristika problematiky kolu:

Zpracovn reere stvajcch technologickch monost zpracovn plast.

Cle bakalsk prce:

vod.Rozbor jednotlivch materil charakteru plast.Rozbor jednotlivch metod zpracovn plast.Technologie potebn pro vrobu forem na plasty.Technicko - ekonomick hodnocen.Zvr.

Seznam odborn literatury:

1. AB SANDVIK COROMANT - SANDVIK CZ, s.r.o. Pruka obrbn - Kniha pro praktiky.Pel. M. Kudela. 1. vydn Praha: Scientia, 1997. Pel. z: Modern Metal Cutting - A PracticalHandbook. ISBN 91-97 22 99-4-6.2. KOCMAN, Karel a Jaroslav PROKOP. Technologie obrbn. 1. vydn Brno: Akademicknakladatelstv CERM, s.r.o., 2001. 270 s. ISBN 80-214-1996-2. 3. FOREJT, Milan a Miroslav PKA. Teorie obrbn, tven a nstroje. 1. vydn Brno:Akademick nakladatelstv CERM, s.r.o., 2006. 225 s. ISBN 80-214-2374-9.4. TPEK, Ji. Zpracovn plastickch hmot. 1. vydn Praha: SNTL, 1966. 197 s.5. KOLOUCH, Jan. Strojn sousti z plast. 1. vydn Praha: SNTL, 1981. 258 s.

Vedouc bakalsk prce: Ing. Karel Osika, Ph.D.

Termn odevzdn bakalsk prce je stanoven asovm plnem akademickho roku 2012/2013.

V Brn, dne 22.11.2012

L.S.

_______________________________ _______________________________prof. Ing. Miroslav Pka, CSc. prof. RNDr. Miroslav Doupovec, CSc., dr. h. c.

editel stavu Dkan fakulty

FSI VUT BAKALSK PRCE List 4

ABSTRAKT

Prce shrnuje zkladn body nutn pro prvotn vhled do technologi zpracovn plast. Je proveden dkladn rozbor na makromolekulrn rovni, vypracovn pehled technologi a polymery a aditiva jsou jednoznan rozlenny a popsny.

Klov slova plasty, zpracovn plast, technologie, polymery, aditiva

ABSTRACT

The main goal of this bachelors thesis is to summarize basics about technologies of processing plastics. The overview of technologies is made; polymers

and additives are univocally compartmentalized and the inner structure of

macromolecules is explained.

Key words

plastic, technologies of plastic processing, polymers, additives

BIBLIOGRAFICK CITACE

SKCEL, Jan. Nzev: Technologie zpracovn plastickch hmot. Brno: Vysok uen technick v Brn, Fakulta strojnho inenrstv, 2013. 42 s., 1 ploha. Vedouc prce Ing. Karel Osika, Ph.D


PROHLEN

Prohlauji, e jsem bakalskou prci na tma Technologie zpracovn plastickch hmot vypracoval samostatn s pouitm odborn literatury a pramen, uvedench na seznamu, kter tvo plohu tto prce.

Datum . Jan Skcel


PODKOVN

Dkuji tmto panu Ing. Karlu Osikovi, Ph.D. za cenn pipomnky a rady pi vypracovn bakalsk prce a dle pan Ing. Ev Novotn, Ph.D.,Paed IGIP za poskytnutou literaturu a znalosti.


OBSAH

Abstrakt ........................................................................................................................ 4 Prohlen .................................................................................................................... 5 Podkovn .................................................................................................................. 6 Obsah ............................................................................................................................ 7 vod ............................................................................................................................... 9 1 Rozbor jednotlivch materil charakteru plastickch hmot. ................ 10

1.1 Struktura a vlastnosti polymer ...................................................................... 10 1.1.1 Polyreakce ..................................................................................................... 10 1.1.2 Sloen etzce ............................................................................................. 12 1.1.3 Krystalizace ................................................................................................... 13 1.1.4 Tranzitn teploty a modul prunosti ........................................................... 14 1.1.5 Chovn pi namhn ................................................................................. 15

1.2 Rozdlen plast ............................................................................................... 16 1.2.1 Rozdlen podle aplikace ............................................................................ 16 1.2.2 Rozdlen podle krystalinity ........................................................................ 17 1.2.3 Rozdlen podle teplotnho chovn .......................................................... 17 1.2.4 Rozdlen podle obsahu aditiv ................................................................... 18 1.2.5 podle chemick struktury ............................................................................ 19

2 Rozbor jednotlivch metod zpracovn plastickch hmot. ...................... 20 2.1 Oblasti tepelnho zpracovn plast .............................................................. 20 2.2 Vhodnost technologi pro rzn typy plast .................................................. 20 2.3 Rozdlen metod zpracovn, vzhledem k typu plast ............................... 21 2.4 Ppravn zpracovn plast ........................................................................... 21 2.5 Odlvn ............................................................................................................. 21 2.6 Lisovn .............................................................................................................. 22 2.7 Petlaovn ....................................................................................................... 23 2.8 Vakuov tven ................................................................................................ 23

2.8.1 Dlen vakuovho tven ........................................................................... 24 2.8.2 Tvarovac formy a stroje .............................................................................. 26

2.9 Extruze ................................................................................................................ 27 2.10 Vyfukovn ........................................................................................................ 27 2.11 Injekn vstikovn ......................................................................................... 29 2.12 Vlcovn .......................................................................................................... 30 2.13 Technologie spojovn plast ....................................................................... 31

2.13.1 Lepen ........................................................................................................ 31 2.13.2 Svaovn .................................................................................................. 31

2.14 Technologie na pravu povrchu ................................................................... 32 2.14.1 Lakovn .................................................................................................... 32 2.14.2 Pokovovn ............................................................................................... 32 2.14.3 Povlakovn plasty ................................................................................... 32 2.14.4 Desnovn, letn a sametovn ........................................................ 33 2.14.5 Men ....................................................................................................... 33

3 Technologie potebn pro vrobu forem na plastick hmoty. ................ 34 3.1 Elektroerozivn obrbn .................................................................................. 34

3.1.1 Elektrojiskrov obrbn hlouben .......................................................... 35 3.1.2 Elektrojiskrov obrbn ezn .............................................................. 36


4 Technicko - ekonomick hodnocen. ............................................................. 37 4.1 Produkce a spoteba ........................................................................................ 37 4.2 Odpadov hospodstv ................................................................................... 38 4.3 Nklady ............................................................................................................... 38

5 Diskuze ................................................................................................................... 39 Zvr. ........................................................................................................................... 40 SEZNAM POUITCH ZDROJ ............................................................................ 41 Seznam ploh ........................................................................................................... 43


VOD

Tato prce klade za cl zevrubn seznmit s tematickmi okruhy, nad ktermi je teba uvaovat pi vrob novho vrobku z plastu. Draz je kladen na pochopen plast na jejich molekulrn rovni, na jejich zaazen do skupin a na technologie jejich zpracovn.

Polymery mohou bt syntetick a prodn. Mezi prodn pat napklad devo, kauuk, ke, hedvb, vlna, ale i polysacharidy, blkoviny. Syntetick jsou plasty, umle vyrbn kauuk, laky i lepidla. Zkladem jsou organick sloueniny uhlku a vodku (+ dalch prvk). Prvn pokusy o vdeck vzkum struktury polymer zaal ji v prvn polovin 19. stolet a zatkem dvactho stolet vznikla etzov teorie. Nicmn prudk rozvoj vvoje polymer zaal a po druh svtov vlce. zenm vlastnost bylo mono doshnout lepch vlastnost ne u prodnch materil. Jejich vlastnosti vychzej ze struktury materil. V souasnosti existuje nkolik set polymer a v mnohch aplikacch stdaj kovy nebo devo. Plasty lze vyuvat samotn, jako konstrukn materily, nebo jako soust kompozit, obvykle s polymern matric. A u jsou to pneumatiky, kde vztu tvo kovov drty, elektroizolace, nebo LCD. Suroviny pro vrobu polymer jsou zastoupeny pevn ropou ~60%, zbytek tvo uhl ~18%, biomasa ~10%. Plasty jako konstrukn materily maj velkou vhodu v obtnosti zpracovn, mrn hmotnosti, korozn odolnosti, tlum rzy a vibrace. Jsou ale nevhodn z hlediska porn bezpenosti, maj hor mechanick a asov zvisl vlastnosti. Kvalitn vrobek vznikne jedin, pokud bude mt poadovan vlastnosti (kter se zajist sprvnm vbrem chemick konstrukce etzce, jejich vzjemnou interakc a aditivy), urenm podmnek provozu a vybrnm vhodn technologie na zpracovn vrobku.


1 ROZBOR JEDNOTLIVCH MATERIL CHARAKTERU PLASTICKCH HMOT.

1.1 Struktura a vlastnosti polymer

1.1.1 Polyreakce

Polymery se vyrb z jednoduchch organickch ltek takzvanou polyreakc, to jest chemick reakce vedouc ke vzniku, zniku, nebo zmnm polymer. Dl se na polymeraci, polykondenzaci a polyadici.

Vstupn nzkomolekulrn organick slouenina je monomer, z toho, bhem polyreakce, vznikne pechodn forma, nazvan mer. Vzjemnou vazbou velmi reaktivnch konc roztpench vazeb vznik polymer, ve

kterm je n-mer, co se oznauje jako polymeran stupe a udv dlku polymernho etzce, z eho vyplvaj nkter vlastnosti konenho materilu. Po polyreakci vznikne materil s rznou dlkou etzc, kter se d popsat distribun kivkou (viz Obr. 1.1), jej tvar m dopad na vlastnosti polymeru. [1]

Polymerace probh natpenm nsobnch vazeb (nejastji dvojice C=C), vzniknout reakn msta (mery) a ty se dle etz. Graficky lze tento proces snadno pochopit z pkladu na Obr. 1.2. Vznikaj tak polyolefiny, chlorov plasty, styrnov plasty.

Obr. 1.2 Pklad polymerace [1]

Obr. 1.1 Statistick charakter molekulov hmotnosti vslednho polymeru [1]

polyreakce

polymerace

polykondenzace

polyadice


Polykondenzace je vzjemn reakce organickch ltek, ze kter vznikne poadovan polymer a kondenzt, jako vedlej produkt. Tmto zpsobem vznikaj polyestery, polyamidy, fenoplasty.

Obr. 1.3 Pklad polykondenzace [1]

Polyadice je polyreakce dvou rznch monomer bez vzniku vedlejho produktu (kondenztu). Absorbuje vechny prvky reakce, pesouv se atom vodku. Takto vznikaj polyuretany

Stupe polymerace n uruje pedevm viskozitu polymeru. m vt n a tm i poet molekul, tm men viskozita (viz Obr. 1.4).

n v du jednotek

n v du destek a stovek

n v du stovek a tisc

Obr. 1.4 Stupe polymerace [1]


1.1.2 Sloen etzce

etzec homopolymeru je sloen mery pouze jednoho typu, kopolymer ze dvou typ, terpolymer ze t, atd., kde se t uruje stdn jednotlivch mer.

statistick stdn mer A a B je nhodn,

alternujc stdn mer A a B je pravideln,

blokov stdaj se bloky mer A a mer B,

roubovan na pte tvoenou mery A jsou navzny bon vtve tvoen mery B. [1]

Zvlt na mechanick vlastnosti m dopad struktura (stavba) etzce. Me bt:

Obr. 1.6 Znzornn struktury etzce [2]

Mezi prunmi etzci linernch polymer (PE, PVC, PS, PMMA, nylon, fluorokarbony) psob slab Van der Waalsovy vazby. Rozvtven struktura m men hustotu ne linern. lnky spojujc sousedn etzce zestnch polymer (kauuk) jsou vzny silnmi kovalentnmi vazbami. Trojrozmrn monomery (epoxidy, formaldehydy), kter maj ti aktivn kovalentn vazby, vytvej 3D s. [3], [4]

Na vlastnosti m vliv tak konfigurace (takticita) etzce, kter popisuje uloen bonch skupin atom kolem zkladnho etzce, d se mnit pouze chemickm zsahem. Pravideln uspodan etzce je mon poskldat ble k sob. [1]

Obr. 1.7 Takticita etzce [2]

Konformace popisuje narotovn jednoduchch vazeb. Toho jsou schopny

jen etzce s malou bon skupinou, kter pak pi dostaten teplot na pekonn odporu mohou konformaci zmnit, etzec tak reaguje na vnj zaten ohnutm a natoenm. [1]

Obr. 1.5 Znzornn sloen etzce [2]


1.1.3 Krystalizace

Polymery nikdy nekrystalizuj v kubick mce. Pi tvorb polymeru z tekut fze dostaneme dv sti: a) st krystalickho charakteru, ta m lamelrn charakter ~lamelrn krystalit b) amorfn podl. Krystalizac ve zednm roztoku vznikne lamela. Pi krystalizaci z taveniny vznikne tvar ~sferolit. Jsou to lamely oddlen amorfnm podlem, kter rostou z krystalizanho zrodku. Zkladn tvar sferolitu je polyedr. Meme mnit jeho velikost, nebo podly a) a b). Krystalizac v klidu stdanou proudnm vznikne shish-kebab. Krystalizac ovlivnnou smykovm zatenm vzniknou fibrily. Obvykle jsou krystalick polymery oproti amorfnm pevnj a odolnj vi rozpadu a mknut vlivem tepla. [1]

Polymery jsou tedy semikrystalick. Krystalinita polymeru je dna vzorcem

(1.1)

v je hustota vzorku materilu, jeho krystalinita je urovna, c je hustota zcela krystalickho polymeru, a je hustota zcela amorfnho polymeru.

Obr. 1.8 Krystalizace. Sferolit; lamely a amorfn podl; lamela; etzec [5]

Obr. 1.9 Sferolit - amorfn st oddlen lamely rostouc z krystalizanho zrodku. 1) krystality 2) vazebn molekuly 3) amorfn oblast. [1]

Obr. 1.10 Shish-Kebab pod transmisnm elektronovm mikroskopem. (a) a (b) vzorky pipraven neizotermickou krystalizac, (c) a (d) vzorky pipraven krystalizac pi 90C po dobu jedn hodiny. Vloen obrzek u (b) je difrakn obraz spotan pomoc FFT. [6]


1.1.4 Tranzitn teploty a modul prunosti

Polymery obecn maj oproti konvennm konstruknm materilm teplotu tn velmi blzkou pokojov, m roste dleitost tto charakteristiky popisujc fyzikln stav v zvislosti na teplot (Obr. 1.12). Polymer me bt semikrystalick, sklovit, kauukovit, plastick a mezi tmito stavy existuj urit teploty. Teplota tn se oznauje jako Tm, kde m je potenm psmenem anglickho vrazu pro tn, tj. melt. V polymeru taje jeho krystalick podl atomy i ionty opoutjcmi sv msta v krystalick mce. Amorfn podl m charakteristickou teplotu takzvanho skelnho pechodu, oznaovanou Tg (g pro glass, tj. sklo). Pokud T > Tg pak jsou etzce schopny naten, pokud T < Tg je polymer tvrd, kehk, sklovit. D se to tak vyjdit tak, e m vt m polymer Tg, tm vy m mezimolekulovou soudrnost, ale men ohebnost etzc. Tato teplota se obvykle pohybuje kolem dvou tetin teploty tn. Konstrukn polymery maj Tpracovn Tg, elastomery Tpracovn Tg. Teplota viskznho toku Tf (flow pro tok) se nachz mezi Tm a Tg. Jsou porueny sekundrn vazby a etzce klouou po sob. Ltka m pi n velk plastick stav a m velkou deforman schopnost. [1], [2]

Polymery v zvislosti na teplot a struktue mn objem (viz Obr. 1.11). m mn zestn jsou, tm plynuleji. Tak v zvislosti na teplot vrazn mn sv chovn v tahovm diagramu (Obr. 1.13) m je materil chladnj, tm keheji a pevnji se chov (Obr. 1.14), co vyplv i z Obr. 1.12.

Obr. 1.11 Rozdly nrstu objemu na teplot podle struktury. Kivka pro ist krystalick ltky slou

k porovnn k chovn kov. [1] Obr. 1.12 Zvislost modulu prunosti zvisejc na

teplot a zesovn polymeru [8]

Obr. 1.13 E- diagram v zvislosti na typu plastu [1]


1.1.5 Chovn pi namhn

Polymery a potamo plasty jsou na pomez elastickch materil (kov) a ideln viskznch (kapalin) a proto se oznauj jako viskoelastick. Pro modelovn jejich chovn se pouvaj zjednoduujc ~reologick modely, kter jsou schopny s dostatenou pesnost vystihnout realitu. Model pouvan pro polymery je dle Tucketa, ale pro speciln ppady se pouvaj jet jednodu. Pro creep je to Kelvinv model a pro relaxaci Maxwellv (Obr. 1.15)

Polymery pi namhn na tah nejdve rozpltaj sv etzce, k elastick deformaci dochz dky napnn vazeb a potom k plastick deformaci napimovnm, rotac a pokluzem etzc. Na je schematick znzornn tchto pochod. [1]

Obr. 1.14 E- diagram v zvislosti na teplot [1]

Obr. 1.15 Reologick modely pro viskoelastick materily v poad dle Kelvina, Maxwella a Tucketa [2]

Obr. 1.16 Chovn semikrystalickho polymeru pi zaten tahem [1]


Uruje se i teplotn mez pouitelnosti a to krtkodob (kdy plast mkne a ztrc pevnost a me j bt vystaven po dobu 15 a 30 minut) a dlouhodob (kterou plast vydr nap. 100 dn).

1.2 Rozdlen plast

Plast je ltka, kter obsahuje jeden nebo vce druh polymer a psady ~aditiva. Plasty lze dlit dle nkolika hledisek. Vce kategori umouje zohlednit vce aspekt pi vbru sprvnho polymeru, aditiv a technologie zpracovn, co je m dl tm sloitj, vzhledem k roziujcmu se sortimentu. Jednak se vyvj stle nov polymery a jednak se upravuj stvajc. Dky tomu mon vyrobit soustku ekonomitji, ekologitji a s lepmi vlastnostmi. [1], [3]

1.2.1 Rozdlen podle aplikace

Plasty pro irok pouit jsou levn, obvykle dobe zpracovateln, ale nevykazuj tak dobr vlastnosti, krom dobr chemick odolnosti. Obvykl teplota provozu je do 100C (p. PE, PP, PS, PVC, PF, UF). Plasty pro inenrsk aplikace jsou obecn univerzlnj, pouvan pro konstrukn ely do 150C (p. PA, PC, POM, PMMA, ABS, PPO, PU, EP, UP). Plasty pro pikov aplikace jsou nejdra, lze je provozovat ve velmi nronch podmnkch, snesou teploty provozu pes 200C, jsou teplotn stabiln, maj vbornou odolnost proti opoteben a irokou chemickou odolnost. (p. PSU, PPS, PTFE, PI). Toto rozdlen ilustruje Obr. 1.17. [7], [8]

Obr. 1.17 Rozdlen polymer dle aplikace a jejich nadmolekulrn struktury [8]


1.2.2 Rozdlen podle krystalinity

Amorfn plasty jsou tvrd, kehk, maj vysok modul prunosti, vysokou pevnost, mohou propoutt a 92% svtla a pouvaj se do teploty zeskelnn, tedy ve sklovitm stavu. Jejich makromolekuly maj neuspodanou pozici. Pkladem mohou bt PC, PS, PMMA.

Semikrystalick plasty maj sten uspodanou pozici, urenou stupnm krystalinity (viz 1.1.3). Jsou houevnat, mln zakalen a pouvaj se a do teploty tn. Pkladem je PE, PP, PA, POM, PTFE. [1], [8]

1.2.3 Rozdlen podle teplotnho chovn

Polymernch ltky adme dle charakteristickch chovn pi zmnch teploty na termoplasty, reaktoplasty, elastomery

uml plasty

nezesovan zesovan

termoplasty elastomery reaktoplasty

amorfn semikrystalick TP elastomery Tuh prye

Termoplasty (dle TP) jsou sloeny z dlouhch, nezesovanch etzc. Jejich chovn je typick plastick a tvrn. Je mono je zahtm znovu tvet a dokonce je opakovan tavit a pivdt do tuhho stavu, m jsou i lehce recyklovateln. Pat sem vtina polymer jako PE, PP, PS, PVC, PA.

Reaktoplastm (dle RP) se dve kalo termosety, nebo duroplasty. Jsou svazky etzc v 3D sti, ve kter nemohou rotovat nebo pokluzovat. Tm maj dobrou tuhost, tvrdost a pevnost, ale malou tanost a rzovou odolnost. Pi ohevu, se na rozdl od TP netav, ale dochz k dekompozici, rozpadu. Navc jsou po vytvrzen (tj. hust pn zestn) jen velmi obtn zpracovateln. To jsou tak dvody, pro je recyklace velmi obtn. Vytvrzovn se provd za tepla i za studena. ad se sem napklad fenolformaldehydov hmoty, epoxidov pryskyice, polyesterov hmoty.

Elastomery jsou mezistupnm mezi TP a RP. Jsou zesovny jen dce a maj mlo pnch vazeb. Jsou schopny velk elastick deformace vt ne 200% a dky pnm vazbm se vrac do pvodnho stavu. Maj nzkou teplotu skelnho pechodu. Polymery pro vrobu elastomer jsou kauuky (TP), po pidn aditiv a sovadla vznikne guma a po samotnm zestn dostaneme pry. Zesovn se dl vulkanizac, nejastji za tepla, ale je mono i za studena. [1]

Tabulka 1.1 [20] a Obr. 1.18 [8]


1.2.4 Rozdlen podle obsahu aditiv

Polymery jsou tm vdy kombinovny s rznmi plnivy, kter maj obvykle zlepit zejmna jejich mechanick vlastnosti, jako je modul prunosti, mez pevnosti, otruvzdornost apod., ale mohou tak vrobek jen zlevovat. Jako plniva pouvme stice (saze, kemiitany, kdu i stice kov aj.), nebo vlkna (nap. papr, textilie). Polymery lze dle barvit, parfmovat a vytvet z nich kompozity. Aditiva jsou tak hlavn pinou, pro dnes nelze pro dan typ vrobku jasn vyjmenovat vhodn plasty, protoe msenm rznch polymer a psad je mon doclit obvykle mnoha kombinac, kter budou mt podobn vlastnosti. [8], [2]

Zmkovadla ~plastifiktory sniuj teplotu skelnho pechodu Tg, m zlepuj jeho tvrnost na kor mechanickch vlastnost. Jako zmkovadla mohou psobit vechny organick kapaliny, vyuvaj se vak jen ty, kter maj pro dan plast jet dal technick vznam (alkoholy, tery, kyseliny). Nejastji se pouvaj pro PVC a jeho kopolymery. [8], [4]

Maziva ulehuj zpracovn plast zmenenm viskozity a pilnn sousti k form. Souasn s tm jde poadavek aby mazivo co nejmn ovlivovalo dal vlastnosti (prhlednost, tepelnou stabilitu, mechanick vlastnosti), obvykle vak vlastnosti jet vylepuj. Pidvaj se dle polymeru od jednoho do ty procent a obvykle to jsou vosky. [8], [4]

Pigmenty, barviva, substrty dvaj polymerm chtnou barvu a odstn. Obvykle se pouvaj oxidy eleza a chrmu. Pokud m vrobek zstat prhledn, pouvaj se organick lihov roztoky. Pidv se jich do deseti procent. Pigmenty jsou v pojivech nerozpustn, barevn prky. Barviva jsou organick a rozpustn a umouj tak transparentn zbarven. Substrt je oznaen pro pigment nebo barvivo vzan na nosi, napklad na plniva. U tchto aditiv se hodnot hustota, kryvost, velikost a tvar stic pigmentu, textura, barvivost, smivost, stlost atd. [8], [4]

Opticky zjasujc ltky absorbuj svteln zen v oblasti ultrafialovho svtla a zskanou energii vydaj ve form zen v oblasti viditelnho svtla. Tyto ltky jsou znmy pedevm pro sv vyuit k blostn svtivosti papru a textilu. Pouit je mrn komplikovno reakc s dalmi aditivy. [4]

Plniva ovlivuj vlastnosti, nebo se jimi sniuje cena produktu. Plniva kladn ovlivujc vlastnosti mohou zvyovat pevnost, elektrickou vodivost, odolnost vi otru, nebo teplu, rezistenci k vzncen, chemickou odolnost, atp. Je vak teba mt na zeteli, e plniva obvykle ovlivn vce vlastnost. [4]

Obr. 1.19 Struktura plastu plnnho skelnmi vlkny [8]


Ztuovadla jsou vztue, kter dlaj z plastu kompozit textiln a vlknit materily na bzi skla (Obr. 1.19), kov, papru, bavlny, atd., zvyujc pevnost a tuhost, nap. skeln vlkna. [4]

Tvrdidla slou k zestn a katalyztory urychluj vulkanizaci kauuku [8] Stabiliztory chrn ped dalmi vlivy zpsobujcmi degradaci a zvyuj tak

ivotnost. Pkladem jsou absorbry ultrafialovho zen (saze). [8] Nadouvadla vytvej lehen plasty rozkladem na plynn ltky pi zaht pi

zpracovn. Sta jich obvykle kolem pl procenta. [8] Retardry hoen jsou inidla sniujc holavost na bzi chlru CL, brmu

Br, brucitu Mg(OH)2 [4]

Separan inidla slou k lehmu uvolovn produktu ze stroje a tak zven jeho produktivity (a 25% u PE) [4]

Antistatick inidla vylepuj vodivost plastu zvlhovnm povrchu [8]

1.2.5 podle chemick struktury

Viz ploha 1, kde nap. PS-HI je houevnat PS, znm pod komernm nzvem Bextrene, spad do polystyrn, kter je ve skupin styrnovch plast, co je skupina termoplast a zajmav vlastnosti jsou uvedeny napravo je odoln a pouv se mj. jako vrchn strana obalu CD.


2 ROZBOR JEDNOTLIVCH METOD ZPRACOVN PLASTICKCH HMOT.

2.1 Oblasti tepelnho zpracovn plast [2]

Technologie zpracovn plast probhaj za danho rozsahu teplot vyplvajcho z jejich charakteristik. Pro amorfn a semikrystalick plast jsou tyto oblasti vyznaeny na Obr. 2.1 a Obr. 2.2.

2.2 Vhodnost technologi pro rzn typy plast [2]

V tabulce 2.1 jsou naznaeny vhodn technologie zpracovn plastickch hmot. Lze pozorovat, e zestn plasty nejsou pli vhodn pro vakuov tven, vstikovn a vyfukovn. Nicmn jak je dle v textu uvedeno i reaktoplasty lze dnes spn injekn vstikovat za dodren uritch zsad.

Tabulka 2.1 [2]

Obr. 2.1 Oblasti tepelnho zpracovn pro amorfn plast [8]

Obr. 2.2 Oblasti tepelnho zpracovn pro semikrystalick plast [8]


2.3 Rozdlen metod zpracovn, vzhledem k typu plast

2.4 Ppravn zpracovn plast

Ped samotnm zpracovnm plast je nutn zahrnout nkter ppravn prce, kdy se k polymeru pidvaj aditiva, odstrauje se voda, tkav podly, aj., m se ovlivuje struktura a vlastnosti plast. Plast se tak upravuje do tvaru pro dal zpracovn. K ppravnm operacm pat mchn a hnten, granulace, tabletovn, recyklace, suen a doprava materilu. [8], [4]

2.5 Odlvn

Odlvn je zpsob zpracovn kapalnch systm, tedy nap. termoplast (PVC, PMMA, PA, atd.), reaktoplast (epoxidov, polyesterov, fenolick, apod.) a v omezen me tak latex, pevedench do tekutho stavu. Tato tekut hmota je pot odlvna do forem, kter se podle jejich pohybu dl na gravitan, rotan a odstediv. Touto metodou se vyrbj napklad bowlingov koule, ale i popelnice (Obr. 2.3).

Statick formy se bhem procesu vbec nepohybuj a podle druhu plastu jsou pouze ohvny na poadovanou teplotu. Na formovan materil zde psob pouze hydrostatick tlak, co in tento postup technologicky nejjednodum. Pouvaj se zde formy kovov, sklenn i plastov.

Obr. 2.3 Odlvn popelnice [25]


Pi pouit rotanch forem (rotan lit) je forma nejprve naplnna hmotou a pot je umstna po vyhvan komory. Zde jsou formy nejen ohvny, ale souasn se otej kolem dvou vzjemn kolmch os rozdlnmi otkami. Nsledn se formy chlad vzduchem nebo vodn mlhou, opt za stlho oten.

A konen odstediv lit je zaloeno na stejnm principu jako rotan odlvn, pouze zde se formy otej kolem jedn osy a pi vych otkch. [8]

2.6 Lisovn

Lisovn pat k nejstarm technologim na zpracovn materilu. Plasty lze lisovat v dvoudln vytpn form umstn vertikln nad sebou v lisovacm stroji. Materil je nejastji v podob tablet umstn do spodn poloviny formy, kter teplem materil zplastifikuje a horn polovina stla plast, kter vypln tvarovou dutinu. Nsledn se forma pooteve, aby se mohla tavenina odplynit. Po vytvrzen se vlisek vyhod a forma se vyist. Bhem procesu je teba dodvat teplo pro udren materilu v plastickm stavu (130-190C). Proces nevyaduje vysok tlaky (10-60 MPa) a umouje vyrbt produkty s tlustmi stnami. Materil nen pemisovn na dlouh vzdlenosti, z eho vyplv vysok efektivita a nenutnost tekutosti materilu. Lisovnm se zpracovvaj hlavn reaktoplasty, termoplasty pouze okrajov. Vyrb se tak elektrick vypnae a pneumatiky. Po vyhozen vrobku je teba odstranit petoky, kter vznikly jako dsledek clenho naddimenzovn objemu vkldan tablety, nebo prku. Obvykle se vyuv pedehev, kter zkrt dobu vytvrzovn, vylep zabhavost plastu do okraj formy a umon snen tlaku. Formy se vyrb z houevnat oceli a jej dutina je asto pochromovna, aby snesla vysok tlaky i pi teplot pes 200C, abrazivn inky nkterch aditiv a pitom vydrela kolem pl milionu cykl. Nevhody jsou spolen i pro petlaovn. Je to nutnost dodatench operac, pranost a del vrobn cyklus ne pi vstikovn, kter tyto dv technologie postupn nahrazuje. Cena vrobku se odvj od objemu materilu, dlky cyklu (kter se d zkrtit) a sloitosti formy. Schma nstroje je na Obr. 2.4. [8], [2]

Obr. 2.4 Lisovn [16]


2.7 Petlaovn

Pi petlaovn se materil nezakld pmo do tvarov dutiny, ale do pomocn petlaovac komory, kde se teplem zplastifikuje a pak je petlaen tlakem pstu vtokovmi kanly do dutiny formy. Schma nstroje je na Obr. 2.5. Nevznik vronek a produkt je tak velmi pesn, hodn hmoty vak zstv v kanlcch. Touto metodou se vyrb reaktoplasty a prye. Vrobn cyklus je kvli potu operac del ne u lisovn, formy jsou sloitj, je tu vak velk vhoda v monosti zalisovn kovovch komponent a v monosti pouit nkolika-dutinovch forem a leh automatizac cyklu, m je tato metoda obvykle levnj ne lisovn. [8], [2]

2.8 Vakuov tven

Tvarovn je, a na nkter vjimky, za tepla provdn vrobn postup, jeho podstatou je zmna tvaru desky nebo flie (tedy vrobk jednoduchch tvar) a to bez vtho pemisovn stic hmoty a bez velkch nrok na tvarovou pesnost. Tmto postupem se vyrb rzn kryty, ndoby, kufry apod. piem velk vznam m pedevm v obalov technice. Tvarovnm za tepla se nejastji zpracovvaj desky ze styrnovch plast, nap. hPS a ABS, dle PVC a jeho kopolymery, piem jeho pouit je omezeno pouze na termoplasty. Samotn proces tvarovn pak probh za pouit jednovrstvch desek vyrobench na nekovch vytlaovacch strojch. Obdobnou technologi se vyrb tak desky vcevrstv, jeliko se ale skldaj z vce druh plast, je jejich zpracovn nronj. Nkter typy taen jsou na Obr. 2.6. [8]

Obr. 2.5 Petlaovn [16]

Obr. 2.6 Typy taen [16]


2.8.1 Dlen vakuovho tven [8], [2]

Tvarovn za tepla lze dlit do nsledujcch kategori: 1. Podle velikosti sly:

a) mechanick, b) pneumatick (podtlakov nebo petlakov).

2. Podle tvaru vrobku: a) negativn (tvarovn do dutiny), b) pozitivn (tvarovn na tvrnk), c) kombinovan.

3. Podle zpsobu pedtvarovn: a) s mechanickm pedtvarovnm, b) s pneumatickm pedtvarovnm.

Pi samotnm procesu tvarovn mus bt splnny nsledujc podmnky: Zvolen plastov deska se nejdve rovnomrn rozeheje na poadovanou

teplotu, kter usnadn jej tvarovatelnost. Vlivem patn vodivosti plast je nutno desky tlust ne 3 mm ohvat z obou stran, ten desky se ohvaj pouze z jedn. Stejnomrnost proht desky podl cel jej plochy, kter se zastn tvarovn, je velice dleit. Teplota ohevu zvis na druhu plastu. V zsad plat, e amorfn plasty se ohvaj krat dobu ne semikrystalick. Klesne-li vak teplota pod optimln rove, je nutno na tvarovn vynaloit vt slu. A naopak je-li teplota vy ne je optimum, plast se pi tvarovn trh.

Nsledn tvarovn probh v chladn form a hraje zde nejdleitj roli rychlost, jeliko plast si mus v celm jeho prbhu udret konstantn teplotu. Cel proces mus probhnout v jednom tvarovacm cyklu a nen zde monost pouit principu postupnho taen.

1. a) Mechanick tvarovn: Pi mechanickm tvarovn je tlak na vrobek vytven vzjemnm

psobenm st dvoudln formy, co vede ke zmn tvaru polotovaru. Nzorn je to ukzno na Obr. 2.7. Tento zpsob umouje pouit vych tvarovacch tlak.

Obr. 2.7 Princip mechanickho tvarovn [8]


1 b) Pneumatick tvarovn: U tohoto zpsobu tvarovn je vyvjen tlak znan ni (vyrovn se

maximln nkolika destkm kPa), jen vznik na zklad rozdlu atmosfrickho tlaku a vakua vytvoenho v dutin formy vvvou. Ni tlak je vhodnj k pouit u forem z mlo pevnch materil.

2 a) Negativn tvarovn: Principem negativnho tvarovn (Obr. 2.8) je pouit tvarovac formy

s dutinou ve tvaru poadovanho vrobku. Plastov deska uren k tvarovn se upne do rmu a neprodyn se spoj s formou. V nsledujcm kroku je pisunuto ohvac zazen (A), kter slou k oht plastu na tvarovac teplotu. Pi jejm dosaen je topen odsunuto (B) a z dutiny formy je okamit odst vzduch, co vede k vytvoen vakua, kter pitiskne plast na vnitn stny formy a ten tak pjme jej tvar (C). Posledn fz je vytaen hotovho vrobku z formy bu run, nebo prostednictvm stlaenho vzduchu, jen je pivdn do formy odsvacmi kanlky.

2 b) Pozitivn tvarovn: Pi tomto zpsobu tvarovn je

pouita pozitivn tvarovac forma, neboli tvrnk, kter svm tvarem odpovd tvaru vrobku (Obr. 2.9). Plastov deska se zde opt upne do rmu a zaheje se na tvarovac teplotu pomoc ohvacho zazen (a) po jeho odsunut dochz k mechanickmu petvarovn desky a to dvma zpsoby: bu se forma pohybem vzhru vtla do desky, nebo se rm s deskou pethne pes nepohyblivou formu (b) konen tvar vak vrobek dostv opt a vlivem psoben vakua v prostoru mezi deskou a formou (c).

Obr. 2.9 Princip pozitivnho podtlakovho tvarovn. 1 stl stroje, 2 tvrnk, 3 - rm stroje, 4 deska [8]

Obr. 2.8 Princip negativnho podtlakovho tvarovn [8]


K dalm zpsobm tvarovn termoplast pat: Mechanick petvarovn, pneumatick petvarovn, kombinovan petvarovn, petlakov tvarovn a kontinuln tvarovn.

2.8.2 Tvarovac formy a stroje

Stroje vyuvan k tvarovn termoplast nejsou konstrukn nijak sloit, nejastji se jedn o stolov konstrukce. K ohevu plast na poadovanou teplotu se pak pouvaj slav zdroje tepla, infrazie nebo pece. Cel systm je soust linek, kde cel vrobn proces zan u ezn desek a kon napklad plnnm vrobk.

Samotn tvarovac formy jsou z rznch materil, piem kad m sv pro a proti: sdrov formy se pouvaj nap. pi ovovacch zkoukch, ale maj omezenou trvanlivost, jeliko sdra v dsledku tepelnch zmn snadno prask. Devn formy v porovnn se sdrou vydr dle, ale kvalita jejich povrchu se postupn zhoruje. Dalm typem jsou formy z tvrzen tkaniny, u kterch nastv stejn problm jako u deva, ale kompenzuj to svoj trvanlivost, (a 20 000 cykl). Pro velk srie se jev jako nejvhodnj formy z lehkch slitin nebo ocelov formy, ty se ovem moc asto nepouvaj.

A u jsou formy z jakhokoliv materilu, mus bt opateny odsvacmi otvory, kter jsou rozmstny rovnomrn po celm jejich funknm povrchu. Poet a prmr odsvacch otvor pak zvis na druhu plastu a tlouce tvarovan desky.

Poslednm neopomenutelnm faktorem je tvarovac sla. Ta mus psobit po celou dobu chladnut hmoty, aby se pedelo deformacm vtaku. Tato doba se zkracuje chlazenm formy za pouit vody protkajc soustavou chladcch kanlk nebo fouknm ochlazenho vzduchu.

Vakuov tven pat k nejlevnjm metodm zpracovn plast. Zazen je jednoduch nejen na konstrukci, ale i na provoz. Formy jsou tak levnj, dky malm tlakm ve srovnn s jinmi technologiemi. Vce zde tedy zvis na hodnot lidsk prce obsluhy a cen materilu. Pklad vrobku na Obr. 2.10 [2], [9]

Obr. 2.10 Pklad vrobku - blister na vajka z PVC [24]


2.9 Extruze

Extruze je nejrozenj proces 2D vroby. Daj se tak vyrbt audio a video psky, prefabrikty pro lisovn, podlahov krytiny, rmy oken, izolace kabel, a jin. Materil se ve form granultu dostv do neku, kter jej tetm a penosem tepla od topnch tles natav a tavenina se tla pes tvarovan otvor trysky (Obr. 2.11). Extruze se d pout tak pro granulaci kompozitu, kter se v hntai smch dohromady. Technologie vyuvajc nek obvykle zpracovvaj termoplasty a zde je mon i extruze prye. Typick jsou tak pnov vrobky vznikajc bu zplyovanm aditivem, nebo pmm pvodem plynu ped tryskou. Takto vznikaj materily s dobrou tepelnou a zvukovou izolac (PE, PS). [2]

2.10 Vyfukovn

Vyfukovn je technologie, kter byla vynalezena speciln pro vrobu dutch produkt a umouje vrobu lahv, kter jsou schopn odolvat tlaku sycench npoj. Proces se skld z kombinace extrudru a formy. [2]

Vytlaovac vyfukovn - Extrudr zplastizuje materil a vytla pedlisek ~parizon do formy. Ten se odstihne horkm noem ve chvli, kdy doshne poadovan dlky. Zavenm formy dojde k vylisovn hrdla a vnitnho prmru a ke svaen dna. Nsledn se pivede stlaen vzduch a dojde k vyfouknut. Po ochlazen a ztuhnut se vrobek sfoukne a odstran se petoky od svarovch ploch. Nevhodou vytlaovacho vyfukovn je mal pesnost vrobk a pomrn velk odpad, vznik svaru. Vhodou je ekonomie provozu a monost vyrbt vrobky o mnohem vtm objemu. [8] Graficky si lze proces lpe pedstavit z Obr. 2.12. Na vrobu formy se pouv hlink z dvodu nich tlak ne u jinch technologi, ni cen a lepmu veden tepla a tm i chladnut vrobku. [2]

Obr. 2.11 Extrudr a jeho jednotliv sti [16]


Vstikovac vyfukovn kvli problmm s uzvry byl poadavek na tuh krek se zvitem. Vyvinula se tak technologie kombinujc injekn vstikovn pro vrobu polotovaru s tuhm krkem a nslednm vyfouknutm tla lahve. Cyklus je zobrazen na Obr. 2.13. Nejastji se jako materil pouv PET. Typickm vrobkem je pedevm lhev, kontejner, palivov ndr a tlakov ndoby. Na formy se jak pro vstikovn tak vyfukovn pouv ocelov forma. U vstikovn kvli rozmrov pesnosti krku, u vyfukovn kvli dlouh trvanlivosti formy a vysokmu lesku povrchu. Oproti vytlaovacmu vyfukovn je poteba vy tlak, teplota, uzavrac sla, vrobek se vce smrskv a namh pstroj, cena je vy a doba vroby del, dosahuje se vak vy pesnosti rozmr a pknho lesku povrchu. Cena konenho vrobku zvis vjimen i na dopravnch nkladech (kvli neskladnosti vrobku) a vrobn nklady souvis s produkc vrobk za hodinu dnen stroje na vstikovac vyfukovn jsou tm pln automatizovny a mohou vyrbt kvanta vrobk zarz. [2], [8], [9]

Obr. 2.12 Vytlaovac vyfukovn [16]

Obr. 2.13 Vstikovac vyfukovn [16]


2.11 Injekn vstikovn

Injekn vstikovn je v dnen dob, dky svm nespornm vhodm, suvernn nejpouvanj technologi pro trojrozmrn zpracovn plast. Vstikovac lis tvo dv sti: uzavrac a vstikovac jednotka. Nejastjm materilem jsou termoplasty, kde hlavn podmnkou je co nejlep viskosita taveniny. Touto metodou se daj vyrbt rozmrov velmi sloit produkty.

Zatek postupu je podobn jako u extruze. Granult se plastifikuje a homogenizuje otenm neku ve vyhvan komoe (Obr. 2.14). Rozdl je ale u ve shromaovn natavenho plastu ped nekem pod tlakem (50-200MPa), kter se zrove posouv vzad, aby se pak jako pst mohl vystelit vped (100-200 m.s-1) a vstkl tak taveninu do formy. Vysok rychlost kladn ovlivuje orientaci makromolekul a zabrn chladnut a tuhnut. Kdyby vak rychlost byla pli velk, me se plast dostat za teplotu tn a degradovat. Zrove je nutn sprvn korigovat rychlost neku v prbhu vstiku, kvli vnitnm silm ve form a na konci procesu kvli zabrnn tzv. dchnut formy. Kvli smrovn pi ochlazovn se zavd dotlak. Modern stroje jsou schopny tyto nleitosti samy korigovat. Nsleduje oteven formy, vyhozen vrobku a opakovn cyklu.

Dnes je navrhovn forem (Obr. 2.15) pro injekn vstikovn nron obor sm o sob, kter se sna o minimalizace vtok, potamo odpadu, umstn vce dutin a tm i zven produktivity stroje a zrove pouit standardizovanch dl, kvli mon pestavb na jin vstikovan tvary. Cena vstiku zvis pochopiteln na cen granultu, dlce vrobnho cyklu a dalch nkladech vroby. [2], [8], [9]

Obr. 2.14 Schma vstikovacho stroje [8]

Obr. 2.15 Vstikovac forma. Vlevo tvrnk, vpravo tvrnice. [8]


2.12 Vlcovn [8]

Vlcovn se pouv pedevm k vrob fli a podlahovin, koenek, k nanen polymer atd. Tato technologie se pouv pi zpracovn materil jako PVC, jeho kopolymery, HDPE, LDPE apod.

Postup vroby probh v nsledujcch krocch: Mchnm se piprav plast (PVC), kter se nsledn zelatinuje v hntacm nebo vytlaovacm stroji. Zplastikovan sms je pot promchvna na dvouvlci vlivem vytpnch vlc rzn obvodov rychlosti. Nsledn hmota pokrauje na vlcovac linku (kalandr). Prchod materilu mezi kadou dal dvojic vlc zlepuje kvalitu prohnten a povrchu. Vlcovn je ovlivnno jak mezerou mezi vlci, tak rozdlem v jejich obvodovch rychlostech (skluz).

Nsledujc obrzky znzoruj pklady nkterch vlcovacch linek:

Obr. 2.16 Linka pro vlcovn fli z mkenho PVC 1- tyvlcov kalandr, 2 vlekov odtah, 3 - desnovac vlce, 4 odtah, 5 temperace, 6 men tlouky, 7 chlazen, 8 oezvn okraj, 9 navjen [8]

Obr. 2.17 Linka pro nanen polymern flie na podloku 1- odvjen textilu, 2 spojovn textilu, nap. lepenm, 3 - vyrovnvn textilu, 4 nanen spojovacho materilu, 5 pedhev textilu, 6 tvlcov kalandr, 7 desnovac vlce, 8 chlazen, 9 vyrovnvn, 10 navjen [8]


2.13 Technologie spojovn plast [8], [2]

Plast lze spojovat jednak s dalm plastem, kter me bt samozejm stejn, ale me se i liit zkladnm polymerem, aditivy, tedy mkoliv, pokud jsou splnny urit pedpoklady pro dan typ spojovn. Plasty lze tmito technologiemi tak pojit s jinmi materily, pokud to z technologickho hlediska nelo, nebo nebylo vhodn u pi vrob plastu. Pojit lze plasty jak rozebrateln, tak nerozebrateln.

2.13.1 Lepen

Pi tto technologii se bez naruen a ovlivnn struktury pouv vhodn vybran lepidlo ke vzniku nerozebratelnho spoje, kter dobe pen napt. Dal vhoda je monost spojovat vrobky o rzn velikosti a jednoduch postup. Nevhodou je poteba ppravy povrchu dlu, dlouh doba tuhnut lepidla a obecn hor mechanick vlastnosti spoje ne maj spojovan materily. Lepen spoje maj dobrou odolnost zvlt proti namhn na krut, ale patnou v namhn na ohyb, kdy se lepidlo odlupuje.

Technologick postup zan ji sprvnou konstrukc spoje, kdy je poteba sprvn zvolit materil (viz dle) a tvar spojovanch ploch. Prvnm krokem samotnho lepen je ji zmnn prava plochy, kdy je zapoteb pomoc fyziklnmi nebo chemickmi procesy zajistit co nejvt smivost povrchu, aby lepidlo ulplo na povrchu. Dle nanesen samotnho lepidla, spojen dvou dl pi zajitnm tlaku a pot dle druhu lepidla za psoben rzn teploty doba vytvrzen.

st termoplast se lep lpe kvli sv stedn polarit a st patn kvli jednomu nebo druhmu extrmu v polarit (nap. PA vysok polarita, PET nzk). Reaktoplasty se lep he kvli sv chemick stlosti.

Zkladnm kritriem pi lepen je vak snaha co nejvce se typem lepidla piblit lepenm dlm s pevnostnmi charakteristikami, hodnotami mncmi se s teplotou, navlhavost atd.

Lepidla dlme na organick rozpoutdla (roztokov lepidla), lepidla na bzi kauuku (pilnav lepidla), tavn lepidla (roztoky polymer) a tvrditeln lepidla (bezrozpoutdlov lepidla).

2.13.2 Svaovn

Svaovn vytv, stejn jako lepen, nerozebrateln spoj. Zde vak hraje vt roli pouit oblast tranzitnch teplot, kdy se vyuv snadnho nataven plast. Tm je tato technologie pochopiteln uren vhradn pro termoplasty. Reaktoplasty pi roztaven degraduj (viz kapitola 1.2.3).

Velk st jednotlivch technologi svaovn plast byla odvozena od svaovn kov. Li se tedy nap. formou pivedenho tepla, v poad provdnch operac, v pouit pdavnho materilu apod.

Nejrozenj je svaovn horkm plynem (Obr. 2.18), kterm se natavuj jednak spojovan plasty a jednak pdavn tyinka nebo drt ze stejnho plastu a za psoben vnjho tlaku dojde k vytvoen svru. Ped svaovnm je nutn dly odmastit, u

Obr. 2.18 Svec pistole s rychlosvaovacm nstavcem urychlujc svaovn 2-3x [8]


nkterch materil je poteba jin tlak, u jinch je zase poteba ped svaovnm odstranit zoxidovan povrch.

Kondukn svaovn probh pmm kontaktem dlu se zahtm nstrojem a po nataven spojenm s druhm dlem za psoben pslunho tlaku. Svary tto metody jsou velice kvalitn a mohou dosahovat i pvodn pevnosti materilu a to bez vnitnho pnut.

Svaovn pomoc extruderu jako novj metoda postupn vytlauje svaovn horkm plynem, protoe je a 40krt rychlej a m ideln hladk spoj s vt pevnost. Pdavnm materilem nen tyinka nebo drt, ale pmo termoplast v plastickm stavu dodvn stlm vytlaovnm ze stroje. Je vak poteba pedeht spojovan dly a to nejastji prv horkm plynem. Je tedy jasn, e jde o dra metodu co do poizovacch nklad.

Existuje mnohem vce technologi svaovn, za vechny napklad rotanm tenm jednoho vrobku o druh; polyfzn a elektrofzn pouvan pedevm pro trubky s tvarovkami; zastaral radian; ohraovnm, kter je podobn konduknmu, ale pouv se pro ohyb; vibrac tedy nerotanm tenm; ultrazvukem; dielektrick atd.

2.14 Technologie na pravu povrchu [8]

2.14.1 Lakovn

Lakovnm se nan tenk ntr, kter m plast bu chrnit ped okolnmi vlivy, nebo m upravit jeho vzhled (Obr. 2.20). Ntr zasych bu odpaenm rozpoutdla, nebo polymerac.

Ped lakovnm se materil odmauje, omv, su a oehv. Nejprve se nan primer (nco jako zkladov barva) a po vysuen bezbarv lak.

2.14.2 Pokovovn

Asi kad byl svdkem diskuse, jestli jde u vrobku o plast nebo kov. To m do znan mry na svdom dnes

ji velmi vyvinut technologie povrchov pravy pokovovn, kter nem pouze estetick dopad. Zlep mechanick vlastnosti, zmen se navlhavost, propustnost pro kapaliny a plyny a zvt se odolnost proti chemiklim, zlep se tvarov stlost proti psoben zven teploty, vrazn se zmen strnut plastu. [8] Jako u vtiny technologi, kter se tkaj povrch plast, je teba ped nanesenm povlaku povrch odmastit. Ten by ml bt tak bez vad, protoe pokovovn vadu zvrazuje. Rozliuje se pokovovn chemick, galvanick, vakuov a speciln. Pklad pouit na Obr. 2.19.

2.14.3 Povlakovn plasty

Povlakovnm, tak znmm jako natrn, se nan vrstva plastu na jin, nosn materil za elem ochrany nebo estetiky. Pouv se nap. pi vrob

Obr. 2.20 Pklad lakovn [8]

Obr. 2.19 Pokovovan pedn st zptnho zrctka [21]


plastick ke (koenky), kdy se na textil nan mken PVC. Laminac vznikaj nkolikavrstevn produkty obvykle textilu nebo papru a plastov flie. [4]

2.14.4 Desnovn, letn a sametovn

Obtisknutm studenho desnovacho vlce do nahtho plastu lze vytvoit prostorov vzor (viz Obr. 2.22). Opan, hladkm vlcem, nebo letcm kotouem lze povrch plastu vyletit (to lze t rozpoutdly a plamenem).

Sametovnm se d doclit na omak textilnho povrchu plastu (viz Obr. 2.21). Na vrobek se nanese lepidlo, na kter se sypou krtk vlkna, kter jsou v prbhu sypn naten elektrickm polem kolmo na dopadajc povrch.

2.14.5 Men

Principem men je ponoen studen, nebo na 100C zaht formy do kapalnho systmu (roztoky, latexy, pasty z PVC nebo kauuk), na jeho povrchu ulp dle doby ponoru urit vrstva plastu. [4], [8]

Obr. 2.21 Detail sametovanho povrchu nafukovac postele [22]

Obr. 2.22 Deznovan logo a

textura ke [23]


3 TECHNOLOGIE POTEBN PRO VROBU FOREM NA PLASTICK HMOTY.

Tato kapitola pibliuje nkter metody vroby vstikovacch forem (Obr. 3.1), kter jsou v esk republice velice cennm strojrenskm odvtvm. Nejastji je zde pouvna konvenn technologie tskovho obrbn a frzovn,

nebo nekonvenn metoda elektroerozivn obrbn. Ta je i metodou velmi progresivn a oblbenou, vzhledem k nespornm vhodm v nkterch smrech. Na rozdl od konvennch metod nedochz ke styku pracovnho nstroje a obrobku a nepsob mezi nimi mechanick sly, netvo se tska a hlavn rychlost odbru materilu nezle na tvrdosti materilu, zle zde vak na teplot tn a obrobek mus bt elektricky vodiv. Stejn jako u konvennch metod rozliujeme obrbn nahrubo a najemno. Vhody jsou tedy monost obrbn i velmi tvrdch materil (karbidy, kalen ocel, slitiny titanu atd.), kvalita povrchu a pesnost, snadn zen pomoc CNC, snadnost vyroben i velmi sloitch tvar a monost obrobit vrobky a po teplotnm zpracovn a dodret tedy pesn rozmry. Existuj tak stroje, kter dok pracovat bez obsluhy a 48 hodin. Tedy vlastnosti pmo pedurujc vhodnost pouit pro vrobu forem na plastick hmoty. Nevhodou je cena vroby elektrody, kter me dosahovat a 50% celkovch vrobnch nklad, pomal odbr materilu a energetick nronost. [10], [11]

3.1 Elektroerozivn obrbn

Tento zpsob obrbn, zaloen na bru materilu odtavovnm a odpaovnm pomoc elektrickch nebo obloukovch vboj, v sob zahrnuje hned nkolik metod. Fyzikln princip ale zstv podobn. Zkladn podmnkou pro pouit tto technologie je elektricky vodiv materil. Samotn obrbn pak funguje na principu dvou elektrod: obrobek (obvykle anoda)

a nstroj (obvykle katoda). Ob tyto elektrody se umst do kapaliny s vysokm elektrickm odporem (olej, petrolej, destilovan voda atd.) a mezi nimi zstv jiskrov mezera. Odebrn materilu pak probh prostednictvm stdavch impulsnch vboj, kdy pi kadm vboji dojde k naruen materilu a vytvoen krteru (na obrobku i na nstroji). Z msta naruen jsou odplavovny mikrostice, kter se dle odpauj (Obr. 3.2). Teplota, pi kter k tomuto odpaovn dochz se li v zvislosti na pouitch

Obr. 3.1 Vstikovac forma [17]

Obr. 3.2 Princip zazen pro elektroerozivn obrbn

1 smr posuvu nstrojov elektrody, 2 nstrojov elektroda, 3 genertor, 4 pracovn vana, 5 tekut dielektrikum, 6 obrobek, 7 elektrick vboj [11]


nstrojch: u elektrickho oblouku (stacionrn vboj) se jedn o teplotu 3600 a 4000C za dobu 0,1 ms a 0,1 s a u jiskrovho vboje (nestacionrn vboj) teplota dosahuje a 10000C za dobu 0,01 a 0,1 ms. [10], [11], [12]

3.1.1 Elektrojiskrov obrbn hlouben

Tato technologie slou pedevm k vrob sloitch tvarovch st forem, zpustek, stinch nstroj a dalch. Princip hlouben spov v tom, e pi dodrovn stl jiskrov mezery se nstroj posunuje proti obrobku a jeliko je nstroj negativem obroben plochy, je jeho tvar pomoc jiskrovch vboj koprovn do obrobku.

Elektroda nen kvli jiskrov mezee ale pesnm negativem. Pro vyhlouben vnitnho rozmru jako je dra mus bt elektroda o jiskrovou mezeru (a pi hrubovn o hrubost Rmax) men, pro vnj rozmry naopak vt. Elektrody se vyrbj nejastji z mdi, slitin wolframu a grafitu. Elektrodu tak nen poteba vyrbt jako negativ celho finlnho vrobku, ale je mon snit nklady rozdlenm na jednodu tvary jako kvdry, vlce, lichobnky a podobn (viz Obr. 3.3), nebo poadovanho tvaru doshnout kombinac tvaru elektrody a jejho pohybu pomoc CNC, eho se vyuv zvlt pro patn pstupn dutiny (viz Obr. 3.5). [10], [11]

Obr. 3.4 Pracovn prostor elektroerozivnho stroje

pro hlouben dutin. [11]

Obr. 3.3 Forma a elektrody na jej vrobu pomoc elektrojiskrovho hlouben [19]


3.1.2 Elektrojiskrov obrbn ezn

Hlavn rozdl mezi touto metodou a metodou hlouben spov ve tvaru nstrojov elektrody (zde tenk vodiv drt). Fyzikln principy zstvaj stejn. eznm lze provdt ezy s minimln kou po libovoln kivce, uplatuje se pi vrob tvarovch vloek, elektrod a jinch dl. Hlavn podmnkou je zde opt vodivost hloubenho materilu. Cel vrobek je naloen v dielektriku a drtov elektroda je navinuta na bubnu, ze kterho se postupn odvj a skrze vodc zazen prochz mstem ezu. Prmr drtov elektrody se pohybuje v rozmez 0,03 a 0,35 mm a jako materil k jejich vrob je pouvna mosaz, m a jejich slitiny, molybden apod. [10], [13]

Pro dosaen co nejpesnjho ezu je poteba nejen stroj, ale tak kvalitn zen. Nejastji se pouv CNC zen. Zpravidla se pouvaj pedevm 2-os drtoezy, ale vjimkou nejsou ani 4-os drtoezy. Vsledn jakost obrobenho povrchu (kter me doshnout a Ra 0,15 0,3 m a rovnobnosti 2 m na 100mm) zvis pedevm na dodren parametr (napnut drtu, pesnost stroje a CNC zen). [10], [11], [13]

Obr. 3.6 Princip elektroerozivnho ezn drtovou

elektrodou

1 drtov elektroda, 2 CNC dic systm, 3 genertor, 4 smr posuvu elektrody, 5 vyezan [11]

Obr. 3.5 Vroba dutiny kombinac tvaru a pohybu nstrojov elektrody

a) kruhov, b), c) obdlnkov, d) osmihrann, e) kuelov, f) kulov

1 obrobek, 2 nstrojov elektroda, 3

pracovn pohyby

nstrojov elektrody [11]


4 TECHNICKO - EKONOMICK HODNOCEN.

4.1 Produkce a spoteba

Od roku 1950 je celosvtov trend mezironho nrstu vroby a spoteby plast o 9%. Produkce tak vzrostla z 1,5 mil. tun v roce 1950 na 245 mil. tun v roce 2008 (po tomto roce nastal mrn pokles z dvodu celosvtov hospodsk krize -Obr. 4.2). Z toho esk republika spotebuje 1,05 Mtun, m je po Polsku druh nejproduktivnj zem z nov pchozch do EU a ek se rychl rst (Obr. 4.1). [14]

Z celkovho objemu svtov produkce plast pedstavuje skoro 80 % jen est druh plast a 70 % vroby jen ti druhy, a to polyolefiny, styrnov hmoty a polyvinylchlorid. [8] To potvrzuje pro Evropu i PEMRG kolovm grafem (Obr. 4.3). Na tuny jsou nejvtm odbytitm pro plasty obalov materily, nsledovan stavebnictvm. Do kolonky ostatn spad i pouit plast v lkastv a vrobky pro voln as (Obr. 4.1, Obr. 4.4). [14]

Obrat celho plastickho prmyslu v Evrop (tj. EU, Norsko a vcarsko) inil v roce 2007 vce ne 300 miliard Euro a tento kolos zamstnv pes 1,6 milionu lid. [15]

Obr. 4.2 Celosvtov produkce plastu 1950-2008: zahrnuje termoplasty, polyuretany, reaktoplasty,

elastomery, lepidla, povlaky, tmely a PP-vlkna. Nezahrnuje PET-, PA- a polyakrylick- vlkna. [14]

Obr. 4.1 Celosvtov produkce plast v roce 2008 dle sttu a regionu [14]


4.2 Odpadov hospodstv

Regenerace m za el navrtit vrobku jeho pvodn uitn vlastnosti, aby mohl znovu slouit svmu pvodnmu elu.

Recyklace slou k pepracovn znehodnocench vrobk. Jsou ovem poteba velmi drah technologie a vsledkem je jen sekundrn materil s hormi vlastnostmi, ne byl pvodn. Jednotliv plasty se oznauj dle normy SN 77 052, co usnaduje jejich recyklaci. (symbolem je recyklan trojhelnk doplnn slovnm, nebo astji selnm popisem druhu materilu).

Pokud nelze vrobek regenerovat ani recyklovat, me se vyut pro zskn energie.

Pklad pouit z praxe: Plast je celkov nejrozenjm materilem na vrobu telefonu. Prmrn tvo a 49 % jeho materilu, a jen pro pedstavu, celkov se z vyhozench telefon po svt sesbr ron a 30 tisc tun plastu. Velk st plastu na telefonech je potom plastem recyklovanm. [2]

4.3 Nklady

Je zejm, e by mlo bti snahou jednak spotat si ped vrobou konkrtnho produktu teoretick pjmy a vdaje, snait se zskat co nejvce a zrove se chovat ohledupln k ivotnmu prosted a pokud mono co nejvce regenerovat a recyklovat. Ceny jednotlivch technologi popsny v kapitole 2. Pro kad jednotliv produkt je vak vhodn jin technologie, kter se odvj pedevm od potu kus a typu zpracovvanho plastu.

Obr. 4.3 Pomr poptvky po plastech dle typ polymer v roce 2008 [14]

Obr. 4.4 Pomr poptvky po plastech dle segment koncovho pouit v roce 2008 [14]


5 DISKUZE

Cel prce m slouit pro vodn seznmen s problematikou vroby syntetickch plast, vrobk z nich, nartnut zkladnch problm s jakmi je teba se zabvat a s jakmi projevy plast potat.

Plasty se svm chovnm v nkterch aspektech podobaj svm chovnm kovm, jde ale asto jen o vnj projevy (jako u tahov zkouky), vnitn fyzikln a mechanick procesy jsou vak jin. Polymery nemohou bt ist krystalick, a proto u nich hraje vznamnou roli popsn vzjemnch pozic atom a molekul. Zkladn rozlien plast je na termoplasty, reaktoplasty a skupinu elastomer kter tvo pechod mezi nimi. Hlavn dv skupiny maj velmi odlin chovn jak pi provozu, tak zvlt pi vrob. Kad m sv omezen a je nutn k nim tak pistupovat. Polymery maj obecn teplotu tn velmi blzkou pokojov, jedny se mohou chovat velmi prun a druh sklovit. Toho se vyuv i pi zpracovn.

V projektu je pehled nejdleitjch vlastnost, typ polymer, aditiv, technologi zpracovn, atd. Je vak zhola nemon obshnout tuto problematiku alespo prmrn. Vtina kapitol, dokonce i tch kvli pehlednosti clen vynechanch, je natolik obshlch, e pro jejich pln pochopen je poteba jim zasvtit nkolik let studia a praxe. Proto monost, co vechno by bylo jet zajmav a dalo se napsat navc, nen mlo.


ZVR.

Vlastn pnos, v jinak reern prci, tkv ve strunm podn problematiky, vymezen pojm, ilustraci na jasnch schmatech a grafech a mlo vdanm rozdlen polymer dle chemick struktury v ploze, vetn typickho pouit znmho i pro irokou veejnost, rozeznatelnch podle komernch nzv.

Prce je tedy psna jako vod do problematiky plast, tedy teni s alespo zkladnm technickm vzdlnm jako prvn text ped hlubm studiem. Clem je tene nezahltit a neodradit a autorovi zamit se v budouc prci na konkrtnj problm i s praktickou st.


SEZNAM POUITCH ZDROJ

[1] Novotn, Eva. Podklady pro vuku - letn semestr, VOD DO MATERILOVCH VD A INENRSTV. stav materilovch vd. [Online] pednky k pedmtu. http://ime.fme.vutbr.cz/images/umvi/vyuka/bum/prednasky/10-BUM.ppt.

[2] Novotn, Eva. Konstrukn plasty. stav materilovch vd. [Online] 2005. [Citace: 11. 02 2012.] podklady k pedmtu.

[3] Keramika,kompozity,polymery. Pedagogick fakulta MU Katedra Fyziky. [Online] 1998. .

[4] tpek, Ji. Zpracovn plastickch hmot. Praha : Sttn nakladatelstv technick literatury, 1966.

[5] Princeton. Crystallizable Block Copolymers. Polymer Research Laboratory,

The Department of Chemical and Biological Engineering. [Online] 29.

November 2010.

http://www.princeton.edu/cbe/people/faculty/register/group/research/block-

copolymers/crystallizable-block-copo/.

[6] Ling, Zhang. sciencedirect. [Online] 2009.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032386109004716.

10.1016/j.polymer.2009.05.051.

[7] Plastic Technology 101. TriStar. [Online] TriStar Plastics Corp, June 9th, 2010.

http://www.tstar.com/blog/index.php/2010/06/plastic-technology-101/.

[8] Plasty a jejich zpracovatelsk vlastnosti. Katedra tven kov a plast. [Online] 26. 11 2008.

http://www.ksp.tul.cz/cz/kpt/obsah/vyuka/skripta_tkp/sekce_plasty/01.htm.

[9] KOLOUCH, Jan. Strojn sousti z plast. Praha : Sttn nakladatelstv technick literatury, 1981. DT 678.5 : 621.81..

[10] Humr, Anton. TECHNOLOGIE I, technologie obrbn 3. st. Studijn opory pro magisterskou formu studia. Brno : Vysok uen technick v Brn, 2005. 1.

[11] ASA, Jaroslav a KEREANINOV, Zuzana. Nekonvenn metody obrbn. MM Prmyslov spektrum. [Online] 19. 07 2007. [Citace: 18. 03 2013.] http://www.mmspektrum.com/clanek/nekonvencni-metody-

obrabeni.html. ISSN 1212-2572.

[12] Carl Sommer, Steve Sommer. Complete EDM Handbook. s.l. : Advance Pub,

2005. p. 207. 1575373025.

[13] Wire EDM Services. Xact Wire EDM Corporation. [Online] 2009. [Cited: 05

19, 2013.] http://xactedm.thomasnet-navigator.com/item/all-categories/wire-

edm/item-1001.

[14] PlasticsEurope. The Compelling Facts About Plastics 2009. The Plastics

Portal. [Online] September 2009.

http://www.plasticseurope.org/Documents/Document/20100225141556-

Brochure_UK_FactsFigures_2009_22sept_6_Final-20090930-001-EN-v1.pdf.


[15] PlasticsEurope. The Compelling Facts About Plastics 2009. The Plastic

Portal. [Online] October 2007.

http://www.plasticseurope.org/Documents/Document/20100309151634-

Final_FactsFigures2007_PublishedOct2008_final-20081020-002-EN-v1.pdf.

[16] Muccio, Edward A. Plastic Part Technology. s.l. : ASM International, 1995. p.

304. 0-87170-432-3.

[17] VSTIKOVAC FORMY. mould&matic. [Online] http://www.mouldandmatic.cz/?menu=produkty&typ=nase-

produkty&podtyp=vstrikovaci-formy.

[18] Small Hole EDM Services. Xact Wire EDM Corporation. [Online] 2009.

[Cited: 05 19, 2013.] http://xactedm.thomasnet-navigator.com/item/all-

categories/small-hole-edm/item-1002?.

[19] Electrical Discharge Machining (EDM). Leech Industries, Inc. [Online] 2013.

[Cited: 05 19, 2013.] http://www.leechind.com/edm.html.

[20] Why is LSR an Elastomer? SIMTEC Silicone Parts. [Online] 2012.

http://www.simtec-silicone.com/why-is-lsr-an-elastomer/.

[21] Yu Lin Enterprise Co., Ltd. Mirror Cover. Yu Lin Enterprise Co., Ltd. .

[Online] 2008. [Citace: 21. 04 2013.] http://www.yu-

lin.com.tw/products/plastic-plating-mirror-cover.htm.

[22] Campingaz Double Quickbed Airbed. Outdoor Clearance. [Online] 2013.

[Citace: 02. 05 2013.]

http://www.outdoorclearance.co.uk/index.php?main_page=product_info&cPath

=190_34_259&products_id=146108.

[23] Plastick deznovn plonch materil (embosing). Tomatex. [Online] 2013. [Citace: 03. 05 2013.] http://www.tomatex.cz/vyrobni-technologie/plasticke-

dezenovani-plosnych-materialu-embosing.

[24] Egg Blister Packing (JS-3473). Made-in-China.com. [Online] Focus

Technology Co., Ltd., 2013. http://chinajs2007.en.made-in-

china.com/product/oMkJicLKAepv/China-Egg-Blister-Packing-JS-3473-.html.

[25] Beall, Glenn L. Rotational Molding, Design, Materials, Tooling and

Processing. msto neznm : Hanser/Gardner Publications, 1998. 1-56990-260-7.


SEZNAM PLOH

Ploha 1 Rozdlen polymer podle chemick struktury

Date post:	18-Dec-2015
Category:	Documents
Upload:	jan-skcel
View:	41 times
Download:	1 times