INSTYTUT MASZYN I URZĄDZEŃ ENERGETYCZNYCH

Politechnika Śląska w Gliwicach

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

IDENTYFIKACJA TWORZYW SZTUCZNYCH

Instrukcja przeznaczona jest dla studentów następujących kierunków:

1. Inżynieria Bezpieczeństwa - sem. 2 NoM

IDENTYFIKACJA TWORZYW SZTUCZNYCH

- 2 -

1 Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest poznanie sposobów identyfikacji tworzyw sztucznych na podstawie kilku

charakterystycznych dla nich cech. Celem zaś badań identyfikacyjnych jest określenie typu polimeru stanowiącego główny składnik analizowanego tworzywa sztucznego.

2 Określenie podstawowych zagadnień Tworzywo sztuczne jest to materiał użytkowy, którego główną część (często jedyną) stanowi związek

wielkocząsteczkowy. Oprócz związku wielkocząsteczkowego w skład tworzywa wchodzą substancje modyfikujące czyli nadające tworzywu określone własności i właściwości np. w celu zwiększenia wytrzymałości mechanicznej, termicznej, lub odporności na procesy starzenia, czy też w celu nadania odpowiedniej barwy.

Związki wielkocząsteczkowe mogą być pochodzenia naturalnego np. białko, celuloza, kauczuk naturalny.

Współczesny świat wykorzystuje praktycznie w każdej dziedzinie tworzywa sztuczne, które podczas eksploatacji, użytkowania ulegają uszkodzeniom, czy zniszczeniu.

W pracach konserwacyjno-naprawczych, prowadzonych z tworzywami sztucznymi, niezmiernie istotną sprawą jest rozpoznanie, z jakim rodzajem tworzywa ma się do czynienia. Typ tworzywa bowiem decyduje o doborze rozpuszczalnika, kleju czy lakieru, który można będzie zastosować.

W przypadku zaś zniszczenia elementy z tworzyw sztucznych zwykle trafiają do kosza. Wiąże się to jednakże z powstawaniem ogromnej ilości odpadów począwszy od różnego rodzaju opakowań jednorazowych, poprzez rzeczy codziennego użytku, a skończywszy na elementach maszyn, urządzeń i konstrukcji. Ponieważ tworzywa sztuczne należą do materiałów bardzo trudno podlegających procesom rozkładu a wysypiska śmieci mają ograniczoną pojemność należy poważnie zastanowić się nad problemem ich ponownego wykorzystania.

Jeśli chcemy wykorzystać odpady z tworzyw sztucznych jako surowce wtórne, musimy je wcześniej posegregować. Jednak rozpoznanie z jakiego tworzywa został dany przedmiot wykonany nie jest wcale łatwe. Mechaniczne sposoby rozdziału nie są doskonałe i nadal pozostają w stadium prób. Zadowalające efekty osiągnięto dotychczas dla mieszanin dwu- i trójskładnikowych. Chemiczne i fizykochemiczne metody pozwalające dokładnie określić typ tworzywa są czasochłonne i trudne do mechanizacji. Pozostaje więc segregacja ręczna - optyczna.

Rozpoznawanie tworzyw sztucznych nie jest niestety sprawą łatwą i wymaga pewnego doświadczenia. Wyroby z różnych rodzajów tworzyw sztucznych są optycznie do siebie na ogół bardzo podobne i tylko nieliczne z nich mają cechy zewnętrzne umożliwiające ich identyfikację, I tak przykładowo polietylen ma "świecową" w dotyku powierzchnię (taką samą mają jednak polipropylen i teflon wśród tworzyw sztucznych stosowanych w samochodach). Dość charakterystyczny jest miękki, elastyczny polichlorek winylu. W wypadku występowania zbrojenia włóknem szklanym, można podejrzewać obecność poliestrów czy epoksydów. W sumie jednak organoleptyczne określenie typu tworzywa jest niezmiernie trudne i może dać mylące wyniki. Znacznie pewniejsze jest wykonanie prób rozpoznawczych, mianowicie próby rozpuszczalności i palności danego, tworzywa.

Aby umożliwić i ułatwić identyfikację, producenci wprowadzili oznaczenia kodowe dla najczęściej spotykanych plastików:

PET (E) HDPE (PE-HD) PVC (V) LDPE (PE-LD) PP PS

IDENTYFIKACJA TWORZYW SZTUCZNYCH

- 3 -

Rodzaje tworzyw i ich typowe zastosowanie (patrz załącznik 1):

PET - politereftalan etylenu: butelki na napoje i wodę o obj. 1,5 i 2 litry, a ostatnio także 0,33l, czasem jednolitrowe na tłuszcze.

HDPE (PE-HD) - gęsty (sztywny) polietylen: butelki na domowe chemikalia, nakrętki na butelki, zazwyczaj cienkie woreczki i folia "szeleszcząca".

PVC (V) - polichlorek winylu, winyl (pcw): butelki na tłuszcze (czasem też na wodę), opakowania na żywność (np. sałatki), opakowania zabawek.

LDPE (PE-LD) - rzadki (miękki) polietylen: plastikowe torby, woreczki (nieszeleszczące), butelki do zgniatania (np. z ketchupem).

PP - polipropylen: podobnie do polietylenu. PS - polistyren: tacki, foremki na jajka, kubki - najczęściej spotykany w formie styropianu (polistyren

spieniony) i dzięki temu łatwy do rozpoznania.

BRAK OZNAKOWANIA - PROBLEM BEZ WYJŚCIA?

3 Poznajemy tworzywa Jeśli na opakowaniu brak jest informacji, z jakiego tworzywa zostało wykonane, to poza ewidentnymi

przypadkami (duże butelki PET) prosta identyfikacja może okazać się niemożliwa. Możemy jednak wykonać kilka prostych prób:

badanie gęstości względem wody, badanie gęstości względem roztworu chlorku sodu o gęstości 1,1g/cm3, ogrzewanie i badanie w płomieniu.

3.1 Badanie gęstości względem wody Polietylen (PE) i polipropylen (PP) - w przeciwieństwie do pozostałych tworzyw - są lżejsze od wody. Jeżeli

więc przedmiot wykonany z tworzywa wrzucimy do wody i stwierdzimy, że nie tonie, to możemy być niemal pewni, że został on wykonany z PE lub PP (inne tworzywa toną).

Gdy badanym przedmiotem jest butelka należy zadbać, aby w całości była wypełniona wodą.

3.2 Badanie gęstości względem roztworu chlorku sodu o gęstości 1,1 g/cm3 Tym sposobem możemy sprawdzić, czy przedmiot, który tonął w wodzie, nie jest wykonany z polistyrenu

(PS). Polistyren ma bowiem gęstość ok. 1,07g/cm3 i w roztworze o gęstości 1,1g/cm3 nie tonie. Roztwór soli kuchennej o podanej powyżej gęstości ma stężenie 14%, co oznacza, że aby go przygotować należy 140g soli rozpuścić w 860g (860cm3 ) wody, lub odpowiednio 163g soli w 1l wody.

Opisane próby nie dotyczą oczywiście tworzyw z gazowymi wypełniaczami, np. styropianu. Na szczęście jego identyfikacja nie stanowi zwykle problemu.

3.3 Ogrzewanie i badanie w płomieniu

3.3.1 Zakres stosowanie metody Metoda stosowana jest do identyfikacji tworzyw sztucznych niezawierających napełniaczy o dowolnym

kształcie próbki.

3.3.2 Opis metody Metoda polega na ogrzewaniu próbki w probówce oraz spalaniu próbki w otwartym płomieniu i obserwacji

zachodzących zjawisk. Obserwuje się sposób palenia, kolor płomienia, kolor dymu, pozostałości po spaleniu oraz zapach wydzielających się dymów.

Ogrzewając tworzywo bez kontaktu z płomieniem (tak, aby się nie zapaliło) możemy podzielić tworzywa na dwie grupy: termoplasty, które pod wpływem temperatury miękną, odkształcają się i topią i duroplasty, które

IDENTYFIKACJA TWORZYW SZTUCZNYCH

- 4 -

takich cech nie wykazują. (Wyjątkiem w grupie termoplastów jest politetrafluoroetylen, który w tej próbie zachowuje się jak duroplast).

Bardzo ważnym badaniem jest określenie zachowania się tworzyw w otwartym płomieniu. Podczas tej próby należy ustalić:

palność tworzywa; kolor płomienia i układ barwy, rodzaj płomienia; zachowanie tworzywa w płomieniu; zapach dymów wydzielających się po zgaszeniu próbki.

Podczas wykonywania tej próby istotnym jest badanie zachowania tworzywa w kontakcie z płomieniem, sprawdzanie palności wewnątrz płomienia i po wyjęciu z niego badanej próbki, obserwacja kapiących stopionych części (palących się lub nie). Obserwuje się także wygląd płomienia - barwę na zewnątrz i wewnątrz oraz ewentualne kopcenie. Na zakończenie próby bada się zapach i odczyn pH oparów tworzywa po zgaszeniu (stłumieniu) ognia. Odczyn bada się wprowadzając do oparów wilgotny papierek wskaźnikowy.

Chlor w tworzywach (np. polichlorku winylu, kopolimerach chlorku winylu, polichlorku winylidenu) można wykryć za pomocą tzw. próby chlorowej. W celu jej przeprowadzenia należy ogrzewać w płomieniu palnika miedziany drut do momentu, aż płomień stanie się bezbarwny (powróci do barwy pierwotnej). Następnie rozgrzany drut zagłębiamy w badaną próbkę plastiku, tak aby jego niewielka ilość pozostała na drucie, po czym na powrót wprowadzamy go do płomienia. Po wypaleniu się tworzywa zwracamy uwagę na barwę płomienia - jego zielone lub niebieskozielone zabarwienie świadczy o obecności chloru.

3.3.3 Przyrząd pomiarowy W metodzie badawczej wykorzystuje się:

palnik gazowy, probówki, uchwyt do probówek (szczypce), metalowa łyżeczka.

3.3.4 Wykonanie pomiaru Ogrzewanie próbki w probówce:

1. Dokonać organoleptycznej oceny próbki. 2. Zapalić palnik gazowy. 3. Wprowadzić do probówki rozdrobnioną próbkę i umieścić probówkę w uchwycie. 4. Probówkę delikatnie ogrzewać nad palnikiem, co chwile wyjmować z ognia i obserwować, co się dzieje

wewnątrz (czy próbka topi się, rozkłada się, ciemnieje). 5. W czasie ogrzewania można wykonać dodatkowe badanie - sprawdzić odczyn pH wydzielających się

gazów (zwilżony papierek lakmusowy przyłożyć do wylotu probówki). 6. Zaobserwowane zjawiska porównać z tablicą w załączniku 2 i określić tworzywo, które zostało

zidentyfikowane.

Spalanie próbki w otwartym ogniu: 1. Dokonać organoleptycznej oceny próbki. 2. Zapalić palnik gazowy. 3. Na metalowej łyżeczce umieścić rozdrobnioną próbkę i wprowadzić bezpośrednio w płomieniu palnika,

próbkę można wprowadzić również bezpośrednio do płomienia przy użyciu specjalnych szczypiec. 4. Obserwować zachodzące zjawiska (zdolność do zapalania się tworzywa, kolor

płomienia itp.). 5. Zaobserwowane zjawiska porównać z tablicą w załączniku 2 i określić tworzywo, które zostało

zidentyfikowane.

IDENTYFIKACJA TWORZYW SZTUCZNYCH

- 5 -

3.4 Podsumowanie Nie zawsze otrzymane informacje pozwalają na identyfikację tworzywa (chociażby dlatego, że nie wszystkie

tworzywa zostały uwzględnione), nie zawsze uzyskane wyniki muszą być identyczne dla tych samych polimerów podstawowych. Różnice mogą wywołać różnego rodzaju dodatki, których celem jest modyfikacja własności plastiku. Mogą być też wynikiem indywidualnej interpretacji przeprowadzonych obserwacji (np. barwy czy zapachu). (Stwierdzenia "zapach drażniący, zapach słodkawy, płomień ciemnożółty" są dość niejasne). Dlatego dla potwierdzenia wyniku analizy wskazane jest wykonanie badania próbki znanego tworzywa (np. oznaczonego ww. kodem identyfikacyjnym) i porównanie z tym, które aktualnie badamy.

Ustalenie rodzaju polimeru w tworzywach niemodyfikowanych jest czynnością stosunkowo prostą. Rozróżnienie kopolimerów lub mieszaniny tworzyw sprawia natomiast wiele trudności i wymaga przeprowadzenia dokładnych badań chemicznych i w wielu przypadkach użycia specjalistycznej aparatury oraz dobrej znajomości zagadnień chemicznych. Do badań tych możemy zaliczyć spektroskopię ramanowską i w podczerwieni (lR), spektroskopię magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR), skaningową kalorymetrię różnicową (DSC) oraz inne opisywane w literaturze [1],[2].

Najczęściej identyfikacji tworzyw sztucznych dokonuje się na podstawie ich wyglądu zewnętrznego, postaci handlowej, metody formowania, gęstości, zachowania się w otwartym płomieniu i rozpuszczalnikach oraz temperatury topnienia (mięknienia) polimeru.

Wygląd zewnętrzny tworzywa jest silnie związany z jego charakterem. Można na tej podstawie ograniczyć rozpoznanie tylko do kilku tworzyw. Szczególną uwagę należy zwracać na powierzchnię, tzn. czy jest ona błyszcząca, matowa, tłusta czy porowata. Bardzo ważną rolę odgrywa też w tym przypadku sztywność tworzywa i jego barwa (przezroczysta, przeświecająca, kolor jasny czy ciemny).

Krąg poszukiwań można zawęzić na podstawie gęstości tworzyw sztucznych. Jest to niekiedy pierwsza czynność w przypadku badania materiałów nienapełnionych. W przypadku tworzyw napełnionych należy ustalić najpierw procentową zawartość napełniacza w próbce (np. przez wypalenie próbki z napełniaczami mineralnymi w temp. 800°C). Na podstawie znanej gęstości napełniacza określa się następnie gęstość polimeru.

Wyżej wymienione kryteria pozwalają określić rodzaj polimeru bez lub z użyciem najprostszych pomocy laboratoryjnych (tablica, załącznik 2) [3]. Przy pewnym doświadczeniu wyniki obserwacji zachowania się tworzyw podczas ogrzewania w probówce szklanej lub bezpośrednio w ogniu mogą być bardzo pouczające.

Sprawdzenie odporności tworzywa na działanie rozpuszczalników jest w niektórych przypadkach dość długotrwałe w porównaniu z przedstawionymi powyżej czynnościami. Tę metodę identyfikacji tworzyw stosuje się w przypadku, gdy poprzednio wykonane próby nie dają jednoznacznej odpowiedzi. Omawiane badanie polega na potraktowaniu tworzywa określonym rozpuszczalnikiem i obserwacji zachowania się materiału, aby stwierdzić czy ulega on pęcznieniu lub rozpuszczaniu [4]. W celu przyspieszenia oddziaływania rozpuszczalnika badanie przeprowadza się niekiedy w podwyższonej temperaturze.

Wymienione powyżej metody identyfikacji zostały zakwalifikowane do trzech podstawowych grup:

metody chemiczne – identyfikacja poprzez zdolność do rozpuszczania polimeru, pirolizę, oznaczenie liczby zmydlania i liczby kwasowej;

metody fizyczne – identyfikacja poprzez oznaczenie gęstości, badania spektrofotometrii absorpcyjnej, badania chromatograficzne i różnicową analizę termiczną;

metody chemiczno-fizyczne – identyfikacja poprzez poddanie próbki działaniu płomienia i obserwację zjawisk zachodzących podczas tego procesu.

IDENTYFIKACJA TWORZYW SZTUCZNYCH

- 6 -

4 Opracowanie wyników Po wykonaniu ćwiczenia student zobowiązany jest do przedstawienia sprawozdania z przebiegu

wykonanego doświadczenia.

Powinno ono zawierać:

krótki opis metod identyfikacji tworzyw sztucznych, zastosowane metody identyfikacji w ramach przeprowadzonego ćwiczenia, opis próbek do badań, wyniki obserwacji zestawione w tabeli (na podstawie tablicy 1), wnioski.

Tablica 1. Przykład tablicy pomiarów i wyników

Rodzaj próbki

Wygląd próbki

po ocenie

organoleptycznej

Gęstość

[g/cm3]

Zachowanie

się w

wodzie

Zachowanie

się w 14% roztworze

NaCl

Temperatura

topnienia

(mięknienia)

polimeru [°C]

Zachowanie

się tworzywa w

płomieniu

Wygląd płomienia

Zapach

dymów po zgaszeniu

próbki

Tworzywo zidentyfikowane

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

IDENTYFIKACJA TWORZYW SZTUCZNYCH

- 7 -

5 Krótkie charakterystyki niektórych tworzyw - własności, zastosowania, obróbka itp.

5.1 Żywica epoksydowa: Została odkryta w Szwajcarii, produkowana jest z epichlorohydryny i dwufenolu. Utwardzana jest po

dodaniu utwardzaczy na gorąco lub na zimno.

Punkty sieciowania powstają przez wbudowanie utwardzacza lub poprzez reakcję grup epoksydowych między sobą lub z grupą OH z sąsiedniej makrocząsteczki. W procesie tym nie powstają mało cząsteczkowe produkty uboczne.

Właściwości:

Dobra przyczepność do wielu różnych materiałów, dobre własności dielektryczne, duża praca uderzenia, odporna na wilgoć i korozję.

Zastosowania:

Możemy podzielić je na trzy grupy:

1. Jako lakiery są twarde, ale równocześnie rozciągliwe, nie mają zapachu i barwy. Lakierowane nimi blachy mogą być głęboko ciągnione, lakiery te stosuje się jako wewnętrzną warstwę ochronną metalowych opakowań żywności.

2. Jako kleje świetnie łączą blachy lekkich stopów, a otrzymana skleina jest wytrzymalsza na ścinanie niż połączenie nitowane. Z tego względu stosuje się je do klejenia ram rowerów i skuterów, w elektrotechnice do klejenia komutatorów oraz w przemyśle lotniczym.

3. Jako lane żywice stosuje się je głównie w elektrotechnice do zalewania kondensatorów, cewek, izolatorów itd., jak również do wyrobu laminatów a nawet szkła odpornego na działanie zasad. Ze względu na ich przyczepność do formy istnieje konieczność stosowania środków rozdzielających typu: silikon, teflon.

5.2 Polistyren (winylobenzen) Otrzymywany technicznie z benzenu i etylenu, jest bezbarwną cieczą zbliżoną do zapachu benzenu, dążącą

do polimeryzacji w temperaturze pokojowej pod działaniem światła a jeszcze silniej po ogrzaniu. Może być polimeryzowany dwoma metodami:

1. Polimeryzacja w masie, w wyniku której otrzymujemy przezroczysty kruchy materiał rozdrabniany na ziarna, który może być formowany wtryskowo w temperaturze 150+ 170°C. Ze względu na bardzo mały współczynnik strat dielektrycznych stosowany jest w elektronice i technice wysokich częstotliwości. Przy około 70°C następuje mięknienie.

2. Z polistyrenu możemy wytwarzać folię o grubości 0.02 do 0.15 mm, giętką i odporną na rozdarcie stosowaną jako izolacja przewodów elektrycznych i dielektryk (styrofleks)

3. Polimeryzacja emulsyjna, w wyniku której otrzymany polistyren jest wytrzymalszy mechanicznie i mniej jednolity w kolorze. Charakteryzuje się większą odpornością na uderzenie, jest odporny na alkohole, oleje, zasady oraz kwasy (z wyjątkiem azotowego). Polistyren nie jest odporny na rozpuszczalniki organiczne zapala się łagodnie dając płomień z dużą zawartością sadzy.

Rozróżniamy dwa podstawowe typy polistyrenu : Polistyren S - suspensyjny o właściwościach przeciętnych i Polistyren K - wysokoudarowy , otrzymywany przez mechaniczne zmieszanie PS suspensyjnego z kauczukiem.

Polistyren S dzieli się na 5 rodzajów:

SC - nieplastyfikowany , o większej odporności cieplnej , SF - nieplastyfikowany , do celów elektrotechnicznych, SM - plastyfikowany wstrząsoodporny , SO - plastyfikowany do ogólnego zastosowania, SP - plastyfikowany łatwo płynący.

IDENTYFIKACJA TWORZYW SZTUCZNYCH

- 8 -

Polistyren K dzieli się na 4 podstawowe rodzaje i 2 rodzaje produkowane na zamówienie:

KA - płytowy, KB - o połysku większym niż pozostałe rodzaje, KM - do ogólnego zastosowania, KT - o większej odporności cieplnej, KO - na obcasy, KP - o większej płynności.

Zastosowania:

Polistyren S znajduje się w handlu pod postacią perełek lub granulatu ; ponadto do celów poligraficznych produkuje się Relopol, charakteryzowany granulacją i przesiewem.

Ze względu na dobre własności, łatwość formowania wtryskowego możliwość formowania plastycznego powyżej 70°C i niską cenę, polistyren jest jednym z najczęściej stosowanych tworzyw sztucznych. Stosować go można do wytwarzania takich wyrobów jak: nakrętki tub, obsadki piór, zabawki, szczotki, obudowy sprzętu AGD, sztućce, naczynia, pojemniki, wewnętrzne okładziny lodówek, korpusy cewek, cokoły lamp, listwy zaciskowe, folie izolacyjne, materiały elektroizolacyjne, uchwyty narzędzi itp.

Ogólne właściwości polistyrenu:

Po otrzymaniu jest przeźroczysty, około 90% przepuszcza światła, doskonale daje się barwić, jedno z tworzyw posiadające niskie przewodnictwo cieplne. Temperatura mięknienia 70°C. Przy otrzymywaniu większych przedmiotów przeprowadza się sezonowanie. Przedmiot taki wygrzewa się przez kilkadziesiąt godzin w temperaturze 70-80oC, wychładza do temperatury 60°C, a następnie gwałtownie do 20°C.

Umieszczony w płomieniu polistyren zapala się gwałtownie, a po wyjęciu z płomienia pali się żółto-pomarańczowym silnie kopcącym płomieniem. DYmY mają zapach hiacyntów. Polistyren jest odporny na działanie kwasów (z wyjątkiem azotowego), zasad, węglowodorów, olejów mineralnych i roślinnych. Rozpuszcza się w benzenie, toluenie, styrenie, dwusiarczku węgla i w rozpuszczalniku tri.

5.3 Polichlorek winylu (PCW) Monomer chlorku winylu kondensuje w temperaturze -14°C w przezroczystą ciecz, a uzyskiwany jest

technicznie np. przez katalityczną syntezę kwasu solnego z acetylenem (pod ciśnieniem), który polimeryzuje w postaci emulsji w cieczy. Zasadniczy wpływ na stopień polimeryzacji i własności PCW ma temperatura.

PCW mięknie w temperaturze ok. 80°C, ale formować go można dopiero w temperaturach przy których zaczyna się rozkład z wydzieleniem HCI.

Proszek przerabia się w temperaturze ok. 170°C na plastyczne krążki, z których w tej samej temperaturze przy wysokim ciśnieniu, poprzez prasowanie, wyciskanie, walcowanie wytwarza się płyty, kształtki, rury, pręty i folie.

PCW powinien być przetrzymywany w tej temperaturze w jak najkrótszym czasie, aby zapobiec jego rozkładowi.

Ze względu na obecność tzw. plastyfikatorów PCW dzielimy na dwie główne odmiany:

1. twardy - nie zawierający plastyfikatorów (zmiękczaczy),w temperaturze pokojowej twarde i mało sprężyste, przy niższej temperaturze kruszeją, dobrze nadaje się do klejenia i spawania, pali się powierzchniowo i szybko gaśnie, odporny na kwasy, zasady, alkohole, oleje mineralne i benzynę. Pod działaniem benzenu, estrów i eteru ulega spęcznieniu.

IDENTYFIKACJA TWORZYW SZTUCZNYCH

- 9 -

Zastosowanie: w przemyśle chemicznym - do rur i wykładzin zbiorników, jako izolator, do obudów akumulatorów, powłok, płyt gramofonowych, głęboko tłoczonych na gorąco - naczyń odpornych na oleje i tłuszcze, folii rozciąganych wzdłuż na taśmy klejące i magnetofonowe. Kopolimery: astralon - kopolimer PCW z dodatkiem 20% akrylanu metylu, jako szkło organiczne podobny do pleksiglasu, posiadający zdolność przepuszczania i odporność na działanie światła (nie żółknie). Stosuje się go do wyrobu szyb pojazdów, naczyń, opakowań, materiałów kreślarskich.

2. miękki - zawierający plastyfikatory, czyli środki spęczające, nie mogące zmieniać własności w zakresie temperatur pracy, (np. estry olejopodobne). Proszek PCW miesza się w temperaturze pokojowej z płynnym plastyfikatorem, otrzymując mieszaninę, która po ugniataniu w mieszalnikach walcowych jest następnie formowana walcowaniem lub wyciskaniem na folie lub rury. Wraz ze wzrostem zawartości plastyfikatora (20+50%) obniża się temperatura mięknienia lub zeszklenia, . a materiał uzyskuje własności podobne do miękkiej skóry i niewielką sprężystość. Dzięki plastyfikatorom rozkład i wydzielenie HCL odbywa się w wyższych temperaturach, ale dłuższe ogrzewanie powyżej 70°C powoduje wzrost kruchości. Chemiczna odporność tego tworzywa jest gorsza niż twardego PCW i jego polimerów. Zastosowania: folie na zasłony, ceraty, torby, opakowania, węże do wody, natryskiwana izolacja przewodów elektrycznych, wykładzina poręczy schodów, podeszwy butów, wykładziny podłogowe, niektóre elementy codziennego użytku, zabawki i pojemniki.

5.4 Tworzywo kazeinowe (galalit) Otrzymuje się pod działaniem formaliny na kazeinę podpuszczkową. Jako materiał białkowy ma własności

podobne do własności naturalnego rogu. Utwardzanie

homogenizowanej przez mieszanie masy przeprowadza się, po jej plastycznym uformowaniu, w kąpieli formalinowej (5-proc. roztwór). Czas hartowania w zależności od grubości dochodzi nawet do kilku miesięcy. Występuje w postaci: rur, płyt, prętów, w różnych kolorach. Ponadto w mniejszych ilościach występują jako nieutwardzone kształtki wstępne, które po ostatecznym ukształtowaniu utwardza się roztworami formaldehydu.

Własności: duża giętkość i wytrzymałość, łatwa obróbka mechaniczna, zbyt duża wodochłonność (przeciętna zawartość wody ok. 10%, w stanie nasycenia 30%) i w jej następnie znaczne zmiany wymiarów uniemożliwiają stosowanie galalitu do wyrobu artykułów technicznych. Z drugiej strony umożliwia ona barwienie galalitu wodnymi rozworami barwników. Do farbowania na zimno stosuje się barwniki anilinowe w ok. 50% roztworach kwasu octowego. Obróbka plastyczna galalitu , jak np. gięcie jest możliwa po zanurzeniu w gorącej wodzie, oleju lub glicerynie (temp. 100-1200C).

Wytrzymałość na zginanie 100-180 MPa, udarność 2- 4 kJ/m2 .

Odporność chemiczna: galalit jest odporny na działanie alkoholu , eteru i innych rozpuszczalników organicznych , natomiast nie jest odporny na działanie kwasów i alkaliów.

Zastosowanie: guziki, żetony do gry, artykuły użytkowe i galanteria, elementy, od których nie wymaga się szczególnej stałości wymiarów.

IDENTYFIKACJA TWORZYW SZTUCZNYCH

- 10 -

ZAŁĄCZNIK 1. Przykładowe zastosowania tworzyw polimerowych

Nazwa tworzywa Przykładowe zastosowanie Zdjęcia produktów

PET

(politereftalan etylu) butelki, wypełniacze do poduszek

LDPE

(miękki polietylen - mała gęstość)

Low Density PoliEthylene

folia do miękkich opakowań spożywczych, torby na zakupy, worki

na odpady

HDPE

(twardy polietylen- duża gęstość)

High Density PoliEthylene

pojemniki na filmy do aparatów fotograficznych, opakowania do

jogurtu "actimel", nakrętki do butelek

PVC

(polichlorek winylu)

rury wodociągowe, wykładziny, okna, parapety, ceraty

PP

(polipropylen)

torebki na chipsy, pojemniki na jogurty, pojemniki na śmieci

PS

(polistyren)

spieniona wersja polistyrenu to styropian

tacki do pakowania mięsa, kubki do gorących napojów, opakowania

PC

(poliwęglan) płyty CO

IDENTYFIKACJA TWORZYW SZTUCZNYCH

- 11 -

ZAŁĄCZNIK 2. Identyfikacja wybranych tworzyw sztucznych na podstawie: gęstości, temperatury topnienia (mięknienia) polimeru, zachowania się w płomieniu oraz w rozpuszczalniku

Tworzywo Gęstość [g/cm3]

Temperatura topnienia (mięknienia) polimeru

[°C]

Zachowanie się tworzywa w płomieniu

Wygląd płomienia Zapach dymów po zgaszeniu

próbki Zachowanie się tworzywa w

rozpuszczalniku

1 2 3 4 5 6 7

Polipropylen 0,89-0,91 160-170 po zapaleniu pali się dalej samo, topi się i spływa kroplami (kapie)

świecący z niebieskim rdzeniem

słaby, palonej parafiny rozpuszcza się we wrzącym toluenie, wytrąca się po ochłodzeniu

Polietylen 0,91-1,00 0,92-0,94 0,94-0,96

100-110 110-120 130-140

po zapaleniu pali się dalej samo, topi się i spływa kroplami (kapie)

świecący z niebieskim rdzeniem

słaby, palonej parafiny rozpuszcza się we wrzącym toluenie

Poliamid 12 Poliamid 11 Poliamid 6 Poliamid 6.6

1,01-1,04 1,03-1,05 1,12-1,15 1,13-1,16

170-180 180-190 215-225 250-260

po zapaleniu pali się dalej samo, kapie, tworzą się pęcherze i ciągnące się nitki

świecący, niebieskawy z żółtym obrzeżem, silnie kopcący

palonego rogu rozpuszczalny w stężonym kwasie mrówkowym i fenolu

Polistyren 1,04-1,08 60(90)-110 zapalony, pali się dalej i mięknie

świecący, silnie kopcący słodko-kwiatowy

rozpuszcza się w benzenie, tri (trichloroetylenie), chlorku metylu (dichlorometanie) i acetonie

Kopolimery styrenu 1,02-1,09 - po zapaleniu pali się dalej samo, mięknie

świecący, silnie kopcący słodko-kwiatowy oraz palonej gumy lub drapiący

podobnie jak polistyren; zależnie od rodzaju kopolimeru rozpuszczalność może być mniejsza

Żywice poliestrowe Żywice poliestrowe z włóknem szklanym

1,10-1,40 1,80-2,30

- -

po zapaleniu pali się dalej samo, zwęgla się

świecący, kopcący podobnie jak polistyren: słodko-kwiatowy

praktycznie nierozpuszczalne (słabo rozpuszczalne w acetonie)

Żywice epoksydowe Żywice epoksydowe z włóknem szklanym

1,10-1,40 1,80-2,30

- -

po zapaleniu pali się dalej samo

świecący, kopcący najpierw mało charakterystyczny, potem fenolu

praktycznie nierozpuszczalne (pęcznieje nieco w acetonie i estrach)

Octanomaślan celulozy 1,11-1,22 125-175 po zapaleniu pali się dalej samo, topi się i spływa kroplami (kapie)

świecący, żółty, iskrzący kwasu octowego i masłowego, palonego papieru

rozpuszczalne w acetonie, dioksanie i octanie etylu; przy ogrzewaniu w 30% kwasie siarkowym występuje zapach octu i kwasu masłowego

Poli(metakrylan metylu) 1,16-1,20 160-190 po zapaleniu pali się dalej samo, mięknie

świecący, trzaskający, żółty z niebieskim środkiem

owocowy rozpuszczalne w acetonie, benzenie, dioksanie, octanie etylenu

Poli(chlorek winylu)-zmiękczony Poli(chlorek winylu)-twardy

1,19-1,41

1,38-1,41

-

140-160

pali się w płomieniu, gaśnie poza płomieniem, mięknie, następnie ulega rozkładowi barwiąc się na brązowo lub czarno

Żółty z zielonym obrzeżem, białe dymy, ewentualnie iskry

chlorowodoru (charakterystyczny dla tworzyw winylowych)

rozpuszczalny w cykloheksanie i tetrahydrofuranie

Poliwęglan 1,20-1,22 220-230

pali się w płomieniu, gaśnie poza płomieniem, po zapaleniu topi się, ulega rozkładowi, zwęgla się i staje się kruchy

świecący, kopcący zbliżony do fenolu

rozpuszczalny w dimetyloformamidzie, chloroformie, cykloheksanie, chlorku metylu, cykloheksanonie i krezolu

Poliuretan usieciowany

1,20-1,26

-

po zapaleniu pali się dalej samo, topi się i kapie, szybko się zwęgla świecący nieprzyjemny, ostry

rozpuszczalny w dimetyloformamidzie, poza tym prawie nierozpuszczalny

Poliuretan usieciowany–pianka - po zapaleniu pali się dalej samo, nie topi się

Politetrafluoro-etylen 2,10-2,20 325-335 nie pali się, w płomieniu staje się przezroczysty

- - nierozpuszczalny

Azotan celulozy spala się całkowicie i bardzo szybko, trudne do zgaszenia

żółty, bardzo jasny kamfory rozpuszczalny w acetonie, octanie etylu i cykloheksanie

Octan celulozy 1,22-1,32 125-175 po zapaleniu pali się dalej samo, topi się i kapie

żółto-zielony, iskrzący kwasu octowego i palonego papieru

rozpuszczalny w acetonie, dioksanie i octanie etylu; przy ogrzewaniu w 30% kwasie siarkowym występuje zapach octu

Żywice fenolowe 1,26-1,28 - pali się słabo w płomieniu, gaśnie poza płomieniem

jasny, kopcący Fenolu i formaldehydu rozpuszczalne w stężonym ługu, alkoholu i acetonie (tylko w przypadku żywic)

Poliuretan liniowy twardy - po zapaleniu pali się dalej

samo, topi się i ciemnieje świecący Silnie drażniący

rozpuszczalny w fenolu na

gorąco

Tworzywa termoutwardzalne fenolowe -

pali się słabo w płomieniu,

gaśnie poza płomieniem,

zwęgla się i pęka

żółty fenolu nie rozpuszcza się

Tworzywa termoutwardzalne

melaminowe -

pali się słabo w płomieniu,

gaśnie poza płomieniem żółty formaliny, amoniaku nie rozpuszcza się

Poliestry termoplastyczne

poli(terftalanetylenu)

poli(tereftalanbutylenu)

1,38-1,41

250-260

220-230

po zapaleniu pali się dalej

samo, mięknie, topi się i

kapie

świecący, kopcący słodkawy, aromatyczny

rozpuszcza się w fenolu oraz

mocnych kwasach i

zasadach; ulega hydrolizie

we wrzącej wodzie

Tworzywa acetalowe 1,41-1,43 165-185 po zapaleniu pali się dalej

samo, topi się i rozkłada świecący, niebieskawy ostry, formaldehydu

rozpuszczalne w

trietanoloaminie

Aminoplasty z napełniaczem organicznym 1,47-1,52 - pali się bardzo słabo, gaśnie

poza płomieniem

jasny, często z białymi

brzegami amoniaku i formaldehydu

nierozpuszczalne w

rozpuszczalnikach

organicznych