PLASTIDE TÖÖTLEMINE

1. PLASTIDE TÖÖTLEMINE

2. ÜLDISED PÕHIMÕTTED • Põhieesmärk – toodetele kuju andmine ja selle stabiliseerimine. • Igal polümeermaterjalil on individuaalne töötlemiskäitumine sõltuvalt molekulaarsest struktuurist ja lisanditest.

3. TÖÖTLEMISEL OLULISEMAD POLÜMEERI OMADUSED • Polümeeri termoplastsus. • Termoplasti amorfsus ja kristalliinsus. • Pehmenemistemperatuur määrab vormimistemperatuuri • Voolamisomadused • Termiline stabiilsus • Soojusjuhtivus, soojusmahtuvus, sulamissoojus (energiakulu ja aeg) • Hügroskoopsus ja kuivatamise vajadus • Tihedus ja selle sõltuvus rõhust • Kahanemine (kontraktsioon) jahtumisel.

4. TÖÖTLEMISE ETAPID • Polümeermaterjali pehmendamine (vedelatel pole vaja) • Toote vormimine • Välise toestusega kinnistes vormides • Ilma välise toestuseta ekstrusioonil (töötlemisel). • Toote kuju stabiliseerimine tahkestumisel: • Amorfsetel termoplastidel klaasistumisel • Kristalliinsetel termoplastidel kristallumisel • Termoreaktiivsetel ristsidumisel • Elastoplastidel kõvade domeenide (plokkide) klaasistumisel • Lahusti kandja eraldumisel • Kombineeritud viisid.

5. TÖÖTLEMISE PROTSESSID • Ettevalmistavad protsessid • Segamine • Valtsimine • Purustamine • Granuleerimine • tableteerimine • Põhiprotsessid • Ekstrusioon • Survevalu • Kalandeerimine • Termovormimine • pressimine • Viimistlusprotsessid • Mehaaniline töötlemine • Liimimine • Pinnakatete valmistamine • Värvimine ja dekoreerimine

6. PLASTIDE KOOSTISOSAD • Plastid on mitmekomponentsed süsteemid, milles põhi- ja siduvaks aineks on polümeer või polümeeride segu. • Polümeerse materjali töötlemis- ja ekspluatatsiooniomaduste parandamiseks viiakse materjali abi- ja lisaaineid. • Lisaainetega modifitseeritavad omadused: • Ekspluatatsioonilised omadused: mehaanilised, elektrilised, termofüüsikalised, värvus jm optilised omadused, toote hind • Tehnoloogilised omadused: voolavus, viskoossus, termostabiilsus • Lisa- ja abiainetele esitatavad nõudmised: • Peab moodustuma homogeenne segu • Säilitama oma stabiilsed omadused nii materjali töötlemisel kui ka sellest materjalist valmistatud toote ekspluatatsioonis • Olema tervise- ja keskkonnaohutud • Olema hinnalt sobilikud

7. PLASTIDE LISA- JA ABIAINED • Täiteained • Lisatakse • Parandamaks plastide mõningaid mehaanilisi omadusi (kõvadus, tugevus jne.) • Tõstmaks vastupidavust kemikaalide ja soojuse toimele • Vähendamaks soojuspaisumist ja tehnoloogilist kokkutõmmet • Tõstmaks tulekindlust • Alandamaks materjali hinda • Vastavalt täiteaine ja polümeerse materjali vahelisele koosmõjule jaotatakse • Inertsed (üldiselt odavad ained) • Aktiivsed täiteained (näit. kiukujuline täidis) • Plastifikaatorid • Lisatakse • Tõstmaks plastilisust töötlemisel • Tõstmaks elastsust ekspluatatsioonil • Ained töötavad plastifikaatoritena kui nad moodustavad polümeeriga tõeliseid lahuseid: • Lahustavad polümeeri • Lahustuvad polümeeris

8. Stabilisaatorid • Lisatakse plastide vananemise aeglustamiseks. • Jaotatakse vastavalt sellele, millise vananemise vastu stabilisaator töötab • Termostabilisaatorid • UV-stabilisaatorid • antiosonaadid • Lubrikandid (kui levinuim abiaine) • Lisatakse parandamaks plasti vormitavust • Jaotatakse • Välimised määrdeained • Sisemised määrdeained • Pigmendid ja värvained • Tulekindluse tõstjad • Antistaatikud • Kõvendamis- ja sidusagendid

9. POLÜSEGUD • Polüsegu – füüsikaline segu kahest või enamast polümeerist. • Polüsegud liigitatakse • Homogeensed. Harva. Segunemine molekulaarsel tasemel. Näit. PS/PPE, PET/PBT, PVC/CPE • Heterogeensed. Põhiliselt. Termodünaamiliselt segunematud, kõrge viskoossus ja ahelate põimumine, läbipaistmatu. • Saamine • Pehmenenud polümeeride või lahuste ja lateksite mehaanilisel segamisel. • Eesmärgiks: • Elastsuse ja kulumiskindluse optimeerimine • Töötlemisomaduste parandamine • Jäikuse-sitkuse vahekorra optimeerimine annab parema löögikindluse • Kuumuskindluse parandamine • Odavama polümeeri kasutamine

10. TÄITEAINED • Võivad olla anorgaanilised või orgaanilised (tavaliselt 10-60%) • Täiteained: • Teralised (pulbrilised) – PRP • Kiulised – FRP • Spetsiifilised täiteained (1-100 nm) heterogeensed nanokomponendid • Põhieesmärk – mehaaniliste omaduste parandamine • Teraliste näited: kriit, kaoliin, talk, ränimuld, põldpagu, vilgukivi, metallipulbrid, klaaskuulikesed, tahm jpt. • Kõige olulisem osakeste suurus, kuju, poorsus, pinna iseloom – täiteained peavad märguma • Kiulised: valdavalt hakitud klaaskiud, puidujahu, C-kiud. • Määravad omadused – kiu pikkus, asetus, läbimõõt. • Spetsiifilised täiteained on leegiaeglustid (Al(OH)3, (NH4)3PO4, Sb2O3)

11. PLASTIFIKAATORID • Põhitingimuseks lahustumine polümeeris • Plastfikaatorite (<40%) toime põhiefektid • Alaneb üleminekutemperatuur • Alaneb viskoossus ja paranevad töötlemisomadused (liikuvamad, libisevamad, painduvamad) • Suurenevad sitkus, plastsus (venivus), elastsus, külmakindlus • Plastifikaatori põhiomadused • Ei tohi lenduda • Sarnane lahustuvusparameeter • Ei tohi kristalluda ega migreeruda • Valdavalt välised monomeersed plastifikaatorid: dioktüülftalaat, fosforhappe estrid, rasvhapete estrid, parafiinid, mineraalõlid

12. VÄRVAINED • Värvained liigitatakse: • Lahustumatud pigmendid (hea valgus- ja kuumakindlus. Peamiselt TiO2, tahm, orgaanilised peeneteralisemad. • Lahustuvad värvained – kasutatakse läbipaistvaks värvimiseks. • Levinuim viis – polümeeri massi segamine värvainega. Pinnalt värvitakse harva (kiled). • Olulised omadused sarnasele täiteainele: • Pigmendi jahvatuse peensus • Hea märguvus • Keemiline inertsus ja migratsioonikindlus • Valdavalt läbipaistmatud • Täiteaine määrab värvi (tahm)

13. TÖÖTLEMIST SOOSIVAD LISANDID • Eesmärgid: • Parandavad voolavust • Võimaldavad suuremat kiirust • Vähendavad toodete kleepumist • Reguleerivad morfoloogiat • Välised määrdeained (1-3%): • Väike kokkusobivus, migreeruvad pinnale. Kasutatakse steariinhappe soolasid, rasvhapete amiine, estreid, mineraalõlisid, parafiini • Abhesiivid (mitte kleepuvad): silikoonid, fluoropolümeerid, rasvhapped, vahad • Sisemised määrdeained: • Hea kokkusobivus, parem libisemine, väldivad sulapolümeeri katkemist. Kasutatakse rasvhapete estreid, glütserüülestreid, amino- ja estrervahasid. • Nukleatsiooniagentide (üliväikesd tahked osakesed) lisamine tekitab palju tsentreid ja väiksemaid kristalliite, millel on parem mehaaniline tugevus.

14. STABILISAATORID • Degradatsiooni (vananemise) vältimiseks. Polümeeri stabiilsus oleneb keemilisest struktuurist.. Aja jooksul tekivad struktuursed muutused: • Polümeerse ahela katkemine – alaneb tugevus • Ristsidumine – kasvab rabedus • Kromofoorsed grupid – muutub värvus • Polaarsuse muutumine – halvenevad isolatsiooniomadused • Antioksüdandid – pidurdavad termooksüdatsiooni. 90% kasutatakse süsivesinikpolümeerides (PE, PP, PS). Amiinid, fenoolid (õhus olevate radikaalide kaitse); karbonüülrühma sisaldavad polümeerid (UV kiirguse kaitseks); Pb-soolad (Cl sidumine PVC-s); fosfitid ja sulfiidid (veekeskkonna kaitse). Biokindluse tõstmiseks kasutatakse Cu, Hg, Sn, S-ühendeid.

15. KOMPAUNDIMINE • Kompaundimine – polümeeride segamine lisanditega ja omavahel. Protsessid sulamis, tahkes faasis, lahuses; valdavalt heterogeensetes segudes. • Protsesside läbiviimine tülikas, kuna on vaja spetsiifilisi ja suure võimsusega segamisseadmed.