Plastikace a plastikační činidla

1. Plastikace a plastikační činidla 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 (obsah hodiny) Plastikace a plastikační činidla Princip plastikace Způsoby plastikace Plastikační činidlo Plastikace na dvouválci, hnětiči a dvojšneku

4. Pod pojmem plastikace (starší termíny lámání či mastikace) se u kaučuku rozumí jeho uvedení do stavu, kdy je možno z něj připravit kaučukovou směs [2], jedná se o snížení molekulové hmotnosti [1]. Prakticky to znamená změkčení kaučuku snížením polymeračního stupně. To se realizuje zkrácením (štěpením) makromolekulárních řetězců. Plastikují se syntetické kaučuky (hlavně butadien-akrylonitrilový kaučuk (NBR)) i přírodní kaučuk (NR). Princip plastikace – CH2 = CH – CH2 – CH2 – CH – CH2 – I CN Obr. 1: butadien-akrylonitrilový kaučuk

5. Plastikace má za důsledek snížení tuhosti zvýšení plasticity snížení odporu při míchání či hnětení zlepšení zpracovatelnosti Plastikovat je nutno tuhé, obtížně zpracovatelné kaučuky Důsledky plastikace Obr. 2: snadnější míchání

6. Přetržením řetězce vznikají dva radikály schopné reakce. Stabilizace radikálů Obr. 3: vznik radikálů Možnosti stabilizace radikálu: rekombinace– dva radikály se opět spojí (nežádoucí stav) reakce s kyslíkem – pouze v povrchové vrstvě reakce s plastikačním činidlem Plastikační (peptizační) činidlo je záměrně dodávaná příměs usnadňující štěpení a schopná reagovat se vzniklým radikálem. . . R – C – C – R R – C C – R

7. Pro přírodní a izoprenový kaučuk je přídavek plastikačního činidla 0,05 dsk až 0,2 dsk, pro regenerát 1 dsk až 4 dsk. Nejrozšířenější plastikační činidla jsou Peptazin BAFD PeptazinBFT bis(o-benzamidofenyl)disulfid N,S-dibenzoyl-o-aminothiofenol Plastikační činidlo Obr. 4: Peptazin BAFD Obr. 5: Peptazin BFT

8. Mechanická plastikace se s růstem teploty snižuje, termická zvyšuje Při mechanické plastikace je třeba teplotu udržet pod 90 °C Při termické plastikaci se teplota nad 130 °C Účinnost plastikace Nejmenší účinnost plastikace je při teplotě cca 115 °C – tuto teplotu využíváme při míchání směsi, kdy již nechceme dále plastikovat Obr. 6: účinnost plastikace

9. Zavedením plastikačních činidel se podstatně zkracuje doba plastikace. Tato činidla zamezují rekombinaci (ukončují řetězce účinněji než při reakci s kyslíkem). Intenzita plastikace závisí na koncentraci kyslíku Intenzita plastikace 1 – dusík, 2 – vzduch, 3 – kyslík, 4 – ozón Obr. 7: intenzita plastikace

10. K přetržení řetězce je třeba dodat energii. Při teplotě do 115 °C dochází k trhání molekul mechanicky (smykovou silou), radikály reagují se vzdušným kyslíkem, v bezkyslíkové atmosféře radikály zpět rekombinují Při teplotě nad 115 °C se řetězce místo trhání „vyvlékají“, ale dochází k termické degradaci (trhání) řetězců. Přetrhnout řetězec tedy lze mechanicky – mechanickým namáháním termicky – zahříváním Způsoby plastikace Obr. 8: mechanické dělení

11. Plastikace se provádí na stejných zařízeních jako míchání směsí. Jedná se o dvouválec hnětič šnekový vytlačovací stroj Zařízení pro plastikaci Obr. 9: hnětič

12. Historicky nejstarší způsob, válce klasicky vedle sebe, stavitelná štěrbina, válce duté pro chlazení (NR teplota 30 – 50 C a SBR teplota 70 – 80 C) po dobu 15 – 20 min, nestejný směr otáčení, nestejná obvodová rychlost (frikce 1:1,1 až 1:1,5). Dvouválec max. 90 °C Při plastikaci na dvouválci se využívá mechanická plastikace – válce jsou intenzivně chlazené. Radikály mají možnost reagovat se vzdušným kyslíkem – přídavek plastikačního činidla není nezbytný Obr. 10: mezní teplota

13. Kaučuk se plastikuje v uzavřeném prostoru za vyšší teploty (130 – 160 °C) a tím se podstatně zkrátí doba plastikace (3 – 5 minut). Přídavek plastikačních činidel zamezuje rekombinaci radikálů. Kromě zkrácení času je významná i úspora energie Hnětič min. 130 °C Při plastikaci na hnětiči se využívá termická plastikace – intenzivním hnětením se směs silně zahřívá na 130 °C a více. Uvnitř komory je jen omezené množství vzduchu a kaučuk má malý povrch, proto přídavek plastikačního činidla je nezbytný, jinak dochází především k rekombinaci. Obr. 11: mezní teplota

14. Gordonůvplastikátor se dvěma šneky nad sebou je používaný pro kontinuální plastikaci. Jak šneky, tak plášť jsou chlazeny cirkulující vodou. Šnekový vytlačovací stroj Plastikovanýkaučuk se vytlačuje ve tvaru hadice a po rozříznutí do tvaru pásu se chladí se vzduchem, případně se vypustí do peletizéru a pelety ve tvaru krátkých tyčinek se chladí v suspenzi vody s práškovadlem. Obr. 12: řez komorou pro dva šneky

15. Kontrolní otázky: Co to je plastikace a kdy se používá? Jaké jsou způsoby plastikace? Co to je rekombinace

16. Seznam obrázků: Obr. 1: vlastní Obr. 2: anonym, [vid. 22. 10. 2012], dostupné z: www.CelySvet.cz Obr. 3: vlastní Obr. 4: vlastní Obr. 5: vlastní Obr. 6: vlastní Obr. 7: vlastní Obr. 8: anonym, [vid. 22. 10. 2012], dostupné z: www.FreePik.com Obr. 9: Vašíček Emil, Gumárenská technologie 2, učební texty SOŠ Otrokovice, 2011 Obr. 10: vlastní Obr. 11: vlastní Obr. 12: anonym, Reklamní prospekt firmy Carl Aug. PicardGmbH

17. Seznam použité literatury: [1] Vašíček Emil, Gumárenská technologie 2, druhé vydání, učební texty SOŠ Otrokovice, 2011 [2] Ducháček Vratislav, Polymery výroba, vlastnosti, zpracování, použití, VŠCHT, Praha 1995, ISBN 80-7080-617-6,

18. Děkuji za pozornost