Zpracovatelské vlastnosti kaučuků

Střední odborná škola Otrokovice

www.zlinskedumy.cz

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je ing. Emil VašíčekDostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR.

Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.

Charakteristika DUM

Název školy a adresa Střední odborná škola Otrokovice, tř. T. Bati 1266, 76502 Otrokovice

Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0445 /2

Autor Ing. Emil Vašíček

Označení DUM VY_32_INOVACE_SOSOTR-Gu-GT/1-PV-4/2

Název DUM Zpracovatelské vlastnosti kaučuků

Stupeň a typ vzdělávání Středoškolské vzdělávání

Kód oboru RVP 28-52-H/01

Obor vzdělávání Gumař-plastikář

Vyučovací předmět Gumárenská technologie

Druh učebního materiálu Výukový materiál

Cílová skupina Žák, 15 – 16 let

Anotace Výukový materiál je určený k frontální výuce s doplňujícím výkladem vyučujícího, náplň: zpracovatelské vlastnosti kaučuků a plastů

Vybavení, pomůcky Dataprojektor

Klíčová slova Kaučuk, Hustota, Mechanické vlastnosti, Elasticita, Tažnost, Izolační vlastnosti, Chemická odolnost, Teplotní odolnost, Energetická náročnost

Datum 13. 10. 2012

Zpracovatelské vlastnosti kaučuků

Náplň výuky:

Termodynamické vlastnostiTeplota skelného přechoduTepelná vodivostChlazení a ohřevTepelná odolnostZpracovatelnostPlasticita Energetická náročnost

Makromolekulární látky

Plasty a pryže řadíme mezi organické makromolekulární látky.

Vlastnosti plastů a pryží se v mnohém směru liší od vlastností klasických materiálů.

Předpokladem vhodného upotřebení polymerních materiálů je především využití těch vlastností, které jiné materiály nemají anebo jich jen obtížně dosahují.

Obr. 1: Makromolekulární látka

Termodynamické vlastnosti

V určité oblasti teplot se fyzikální vlastnosti polymerů mění skokově. Takové oblasti jsou nazývány přechodové. Existují přechodové teploty: Tg – teplota zeskelnění nebo teplota skelného přechodu, Tf – teplota viskózního toku (pro amorfní plasty) neboTm – teplota tání (pro semikrystalické plasty).

Obr. 2: závislost log σ na teplotě

Termodynamické vlastnosti

Teplotu zeskelnění Tg je možno ovlivnit např. přídavkem změkčovadel, které sníží mezimolekulární soudružnost a tím i Tg.Nad teplotou skelného přechodu jsou polymery plastické, pod ní tvrdé.

Obr. 3: teplota skelného přechodu

Nejnižší hodnotu teploty zeskelnění vykazují kaučuky (malé mezimolekulární síly a značně ohebné řetězce) a semikrystalické polymery (např. PE)Amorfní termoplasty mají hodnotu teploty zeskelnění výrazně nad teplotou okolí.Nejvyšší teplotu skelného přechodu mají epoxidové pryskyřice.

polymer Tg [°C]

Silikonový Kaučuk -120

HDPE -120

butadien -100

LDPE -80

NR. IIR -75

PP -10

PA 55

PET 70

PVC 80

PS 90

epoxidy 160

Tepelná vodivost

Polymery (kaučuky i plasty) mají obecně velmi malou tepelnou vodivost. Značnou pozornost je proto nutné věnovat temperaci:

Chlazení – např. při míchání kaučukových směsíOhřev – např. při vulkanizaci

Obr. 4: měření teplotní vodivosti

Chlazení

Zvláště při míchání kaučukových směsí je nutné intenzivní chlazení. Vnitřním třením se směs silně zahřívá.

Obr. 5: chlazení kalandru (GT1)

Obr. 6: chladno

Ohřev

Směs se v různých hloubkách prohřívá nerovnoměrně. Vulkanizaci možno ukončit, až zvulkanizuje směs i uvnitř.

Obr. 7: teplota v různých hloubkách pláště

Doba vulkanizace tenkostěnných výrobků je podstatně kratší, než u tlustostěnných

Na povrchuVrchní vložkaMezi vložkami

Teplotní odolnost

K nedostatkům patří malá odolnost k vyšším teplotámVětšinou je lze dlouhodobě používat jen do teplot 100 až 150 °C

Použití při vyšších teplotách je spíše výjimečné

Nejvyšší teploty snášejí silikony (až 250 °C) a fluoroplasty (do 300 °C)

Obr. 8: Teplotní namáhání

Zpracovatelnost

Pro hodnocení polymerů z hlediska jejich tokových vlastností se používá tzv. index toku taveniny (ITT). Je to hmotnost vytlačené taveniny za definovaných podmínek (teploty, tlaku, profilu hubice). Obvykle se udává počtem gramů vytlačené taveniny za 10 minut. ITT je nepřímo úměrný relativní molekulové hmotnosti polymeru (kratší řetězce lépe tečou).

Obr. 9: narůstání profilu za hubicí

Do směsi se přidávají látky usnadňující tečení – změkčovadla. •Lepší zpracovatelnost•Menší narůstání profilu

Plasticita

Tokové vlastnosti materiálu charakterizuje plasticita (viskozita).

Nejobvyklejší plasticita Mooney – práce úměrná

krouticímu momentu, potřebnému k protáčení kotouče ve zkoušeném materiálu

Obr. 10: plastometr Mooney

1 – rotor2 – zkoušený materiál3 – forma4 – měřicí a regulační zařízení

Energetická náročnost

Průměrná spotřeba energie [kJ/kg] pro výrobu 1 kg některých materiálů

ocelhliník

hořčík

sklocement

dřevo

celulózaplastypryže

0 20 40 60 80 100 120 140

307080

40188

51520

30200

20

20

Obr. 11: Energie pro výrobu 1 kg

Podobné relace platí i pro následné zpracování

Např. pro výrobu ocelových trubek se spotřebuje cca 5,7x více energie, než pro plastové

recyklace ze surovin

Obr. 12: Ocelové trubky

Kontrolní otázky:

1. Co to je teplota skelného přechodu?

2. Porovnej termodynamické vlastnosti kaučuku a ostatních klasických konstrukčních materiálů

3. Jak se zjišťuje plasticita?

Seznam obrázků:

Obr. 1: anonym, Macromolecule, [vid. 13. 10. 2012], dostupné z: www.freepik.comObr. 2: vlastní, Logaritmická závislost pevnosti na teplotěObr. 3: vlastní, teploty skelného přechoduObr. 4: Vašíček Emil, „Gumárenská technologie 1“, učební texty, vydání třetí, Střední odborná škola Otrokovice, 2011, zařízení na měření teplotní vodivostiObr. 5: Vašíček Emil, „Gumárenská technologie“, učební texty, vydání třetí, Střední odborná škola Otrokovice, 2011, chlazení kalandruObr. 6: anonym, Sněhulák, [vid. 13. 10. 2012], dostupné z: Klipart Microsoft OfficeObr. 7: Vašíček Emil, „Gumárenská technologie 3“, učební texty, vydání třetí, Střední odborná škola Otrokovice, 2011, průběh teplotObr. 8: anonym, Flame, [vid. 13. 10. 2012], dostupné z: www.freepik.comObr. 9: Vašíček Emil, „Gumárenská technologie 2“, učební texty, vydání třetí, Střední odborná škola Otrokovice, 2011, narůstání profiluObr. 10: Vašíček Emil, „Gumárenská technologie 1“, učební texty, vydání třetí, Střední odborná škola Otrokovice, 2011, plastometrObr. 11: vlastní, měrná energieObr. 12: anonym, Steel pipe, [vid. 13. 10. 2012], dostupné z: www.freepik.com

Seznam použité literatury:

[1] Vašíček Emil, ing., „Gumárenská technologie“, učební texty, vydání třetí, Střední odborná škola Otrokovice, 2011

[2] Vašíček Emil, ing., „Chemické suroviny“, učební texty, vydání druhé, Střední odborná škola Otrokovice, 2009

Děkuji za pozornost