Zpracovatelské vlastnosti kaučuků

1. Zpracovatelské vlastnosti kaučuků Střední odborná škola Otrokovice Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je ing. Emil Vašíček Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze. www.zlinskedumy.cz

2. Charakteristika DUM

3. Náplň výuky: Zpracovatelské vlastnosti kaučuků Termodynamické vlastnosti Teplota skelného přechodu Tepelná vodivost Chlazení a ohřev Tepelná odolnost Zpracovatelnost Plasticita Energetická náročnost

4. 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. Makromolekulární látky Obr. 1: Makromolekulární látka

5. 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) nebo Tm – teplota tání (pro semikrystalické plasty). Termodynamické vlastnosti Obr. 2: závislost log σ na teplotě

6. 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. Termodynamické vlastnosti 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. Obr. 3: teplota skelného přechodu

7. Polymery (kaučuky i plasty) mají obecně velmi malou tepelnou vodivost. • Značnou pozornost je proto nutné věnovat temperaci: • Chlazení – např. při míchání kaučukových směsí • Ohřev – např. při vulkanizaci Tepelná vodivost Obr. 4: měření teplotní vodivosti

8. Zvláště při míchání kaučukových směsí je nutné intenzivní chlazení. Vnitřním třením se směs silně zahřívá. Chlazení Obr. 5: chlazení kalandru (GT1) Obr. 6: chladno

9. Směs se v různých hloubkách prohřívá nerovnoměrně. Vulkanizaci možno ukončit, až zvulkanizuje směs i uvnitř. Ohřev Doba vulkanizace tenkostěnných výrobků je podstatně kratší, než u tlustostěnných Na povrchu Vrchní vložka Mezi vložkami Obr. 7: teplota v různých hloubkách pláště

10. Teplotní odolnost K nedostatkům patří malá odolnost k vyšším teplotám Většinou 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

11. 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). Zpracovatelnost • Do směsi se přidávají látky usnadňující tečení – změkčovadla. • Lepší zpracovatelnost • Menší narůstání profilu Obr. 9: narůstání profilu za hubicí

12. Tokové vlastnosti materiálu charakterizuje plasticita (viskozita). Nejobvyklejší plasticita Mooney – práce úměrná krouticímu momentu, potřebnému k protáčení kotouče ve zkoušeném materiálu Plasticita 1 – rotor 2 – zkoušený materiál 3 – forma 4 – měřicí a regulační zařízení Obr. 10: plastometrMooney

13. Průměrná spotřeba energie [kJ/kg] pro výrobu 1 kg některých materiálů recyklace ze surovin Energetická náročnost Podobné relace platí i pro následné zpracování Např. pro výrobu ocelových trubek se spotřebuje cca 5,7x více energie, než pro plastové Obr. 12: Ocelové trubky Obr. 11: Energie pro výrobu 1 kg

14. Kontrolní otázky: Co to je teplota skelného přechodu? Porovnej termodynamické vlastnosti kaučuku a ostatních klasických konstrukčních materiálů Jak se zjišťuje plasticita?

15. Seznam obrázků: Obr. 1: anonym, Macromolecule, [vid. 13. 10. 2012], dostupné z: www.freepik.com Obr. 2: vlastní, Logaritmická závislost pevnosti na teplotě Obr. 3: vlastní, teploty skelného přechodu Obr. 4: Vašíček Emil, „Gumárenská technologie 1“, učební texty, vydání třetí, Střední odborná škola Otrokovice, 2011, zařízení na měření teplotní vodivosti Obr. 5: Vašíček Emil, „Gumárenská technologie“, učební texty, vydání třetí, Střední odborná škola Otrokovice, 2011, chlazení kalandru Obr. 6: anonym, Sněhulák, [vid. 13. 10. 2012], dostupné z: Klipart Microsoft Office Obr. 7: Vašíček Emil, „Gumárenská technologie 3“, učební texty, vydání třetí, Střední odborná škola Otrokovice, 2011, průběh teplot Obr. 8: anonym, Flame, [vid. 13. 10. 2012], dostupné z: www.freepik.com Obr. 9: Vašíček Emil, „Gumárenská technologie 2“, učební texty, vydání třetí, Střední odborná škola Otrokovice, 2011, narůstání profilu Obr. 10: Vašíček Emil, „Gumárenská technologie 1“, učební texty, vydání třetí, Střední odborná škola Otrokovice, 2011, plastometr Obr. 11: vlastní, měrná energie Obr. 12: anonym, Steel pipe, [vid. 13. 10. 2012], dostupné z: www.freepik.com

16. 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

17. Děkuji za pozornost 