107
7/23/2019 POLIMERI ISPIT http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 1/107  ZEC | POLIMERI  1 Općenito o polimerima  Tvari sastavljene od makromolekula  makromolekulski spojevi Potpuno sintetiĉki polimeri  Dobivaju se iz niskomolekulskih spojeva - nafta - ugljen - zemni plin - vapno - sol - voda Prirodni polimeri Dobivaju se iz visokomolekulskih prirodnih spojeva - prirodni kauĉuk - celuloza Relativna molekulska masa polimera  od nekoliko tisuća do nekoliko milijuna MAKROMOLEKULA  –  nije jednostavno molekula s mnogo atoma, već su ti atomi organizirani tako da ĉine makromolekulu kao tvorevinu izgraĊenu ponavljanjem karakteristiĉnih strukturnih jedinica tzv. MERA  –   broj mera u makromolekuli: nekoliko stotina do nekoliko tisuća Prema broju razliĉitih tipova mera: HOMOPOLIMERI - samo jedan tip mera, najĉešće KOPOLIMERI - dva ili više tipova mera MERI mogu biti nizani: u jednom lancu  LINEARNI POLIMERI uz glavni lanac postoje i boĉni lanci  RAZGRANATI POLIMERI umreţeni u 3D mreţi  UMREŢENI POLIMERI Makromolekula  specifiĉna razina strukturiranja tvari koja polimere ĉini posebnom klasom tvari

POLIMERI ISPIT

  • Upload
    ivan

  • View
    235

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 1/107

 

ZEC | POLIMERI  1

Općenito o polimerima 

Tvari sastavljene od makromolekula makromolekulski spojevi

Potpuno sintetiĉki polimeri Dobivaju se iz niskomolekulskih spojeva 

- nafta

- ugljen

- zemni plin

- vapno

- sol

- voda

Prirodni polimeri

Dobivaju se iz visokomolekulskih prirodnih spojeva

- prirodni kauĉuk

- celuloza

Relativna molekulska masa polimera  od nekoliko tisuća do nekoliko milijuna

MAKROMOLEKULA

 –   nije jednostavno molekula s mnogo atoma, već su ti atomi organizirani tako daĉine makromolekulu kao tvorevinu izgraĊenu ponavljanjem karakteristiĉnihstrukturnih jedinica tzv. MERA

 –    broj mera u makromolekuli: nekoliko stotina do nekoliko tisuća 

Prema broju razliĉitih tipova mera: HOMOPOLIMERI - samo jedan tip mera, najĉešće KOPOLIMERI - dva ili više tipova mera 

MERI mogu biti nizani:

u jednom lancu  LINEARNI POLIMERI

uz glavni lanac postoje i boĉni lanci

 RAZGRANATI POLIMERIumreţeni u 3D mreţi  UMREŢENI POLIMERI 

Makromolekula specifiĉna razina strukturiranja tvari koja polimere ĉini posebnom klasomtvari

Page 2: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 2/107

 

ZEC | POLIMERI  2

POLIMER

Polimerizat (sustav makromolekula, rezultat polimerizacije) je rijetko materijal.

POLIMERNI MATERIJAL

Tijekom preradbe i primjene svojstva polimerizata mijenjaju se raznim niskomolekulskim

dodacima

-   punila

-  omekšavala 

-  ojaĉala 

maziva

Najvaţnije skupine polimernih materijala: 

 –  

konstrukcijski materijali –   folije (membrane, filmovi)

 –   vlakna

 –   veziva

 –   naliĉi  –   ljepila

Polimerni materijali prema sastavu:Homogeni

Kompozitni:

 

mješavine ili smjese•   punjeni ili ojaĉani 

Polimerni materijali prema stupnju ureĊenosti strukture: •  amorfni ili kristalasti

Page 3: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 3/107

 

ZEC | POLIMERI  3

Nadmolekulska organizacija makromolekula u amorfnom a), kristalastom b) i

orijentiranom kristalastom polimeru c)

AMORFAN

 –    polimer koji nema trodimenzionalnu kristalnu sreĊenost  –    postoje niţi oblici nadmolekulskih struktura

(makromolekule se organiziraju u globule, fibrile, lamele, vrpce i sl.)

KRISTALASTI (KRISTALIĈNI)  –    polimer s kristalno sreĊenim podruĉjima 

 –   k ristalna podruĉja u uzorku mogu se dalje organizirati, npr. u orijentiranom

kristalastom polimeru (viši stupanj sreĊenosti; za ĉitav uzorak postoji neki preferirani smjer)

POLIMERIZACIJA

-  Reakcija pretvaranja monomera ili mješavine monomera u polimer, tj. kemijskareakcija kojom od malih molekula, monomera, nastaju visokomolekulski spojevi koje

nazivamo polimerni spojevi ili polimerizati.

-  U procesu polimeriziranja stvaraju se strukture polimera lanĉanom ili stupnjevitomreakcijom.

Stupnjevita reakcija nastaje pucanjem dvostrukih veza, što  se naziva adicijska polimerizacija

(poliadicija), ili izlaskom malih molekula pri spajanju dvaju monomera s razliĉitimfunkcionalnim grupama, što se naziva kondenzacijska polimerizacija (polikondenzacija)  

Page 4: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 4/107

 

ZEC | POLIMERI  4

Podjela polimera prema termomehaniĉkom ponašan ju

Podjela polimera prema termomehaniĉkom ponašanju: 

1.  Plastomeri koji pri zagrijavanju omekšavaju, a pri hlaĊenju ponovno otvrdnjavaju 

1.  Elastomeri koji su vrlo deformabilni i elastiĉni, tj. nalaze se u tzv. gumastom stanju  

1.  Duromeri koji pri zagrijavanju ne omekšavaju 

Prihvatljiva podjela prema fizikalnim svojstvima i mehaniĉko-termiĉkom ponašanju (ne

potpuno dosljedna, ali dovoljno sveobuhvatna

DUROMER

- gusto prostorno umreţene makromolekule

- netaljiv, netopljiv, ne bubri

ELASTOMER

- rijetko prostorno umreţene makromolekule- staklište niţe od uporabnih temperatura 

PLASTOMER

- linearne i granate makromolekule

- taljiv i topljiv

- amorfni ili djelomiĉno kristalasta struktura 

Page 5: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 5/107

 

ZEC | POLIMERI  5

Ostale podjele

Prema fizikalnom i kemijskom stanju u uvjetima preradbe polimerni se materijali

ponašaju kao: •  elasti

• 

reaktoplasti•  termoplasti

•  duroplasti

S obzirom na primjenu polimerni materijali razvrstavaju se u nekoliko skupina:

•   poliplasti

•  elastomeri

•  sintetska vlakna

•   pomoćni polimer ni materijali

Polimerni elementi i konstrukcijePLASTOMERNI ELEMENTI I KONSTRUKCIJE

Cijevi, ploĉe, zidovi, ljuske, oplate, kompozitni elementi, obloge, izolacije, prozori, vrata 

DUROMERNI ELEMENTI I KONSTRUKCIJE

Silosi, spremnici, cijevi, ljuske, grede, ploĉe, obloge, dekorativni elementi, fotoelasticimetrijaELASTOMERNI ELEMENTI I KONSTRUKCIJE

Leţajevi, dilatacije, brtvila, obloge, prostorne i membranske konstrukcijePJENASTI MATERIJALI

Sendviĉ ploĉe, zidni, stropni i krovni izolacijski elementi, dekorativni elementi, oplate

Tipiĉna termomehaniĉka krivulja linearnog amorfnog polimera (poliizobutilen):A - staklasto stanje, B - gumasto stanje, C - kapljasto stanje, T g - staklište, T f - temp. prijelaza

u kapljasto stanje,  g i  f dogovoreni iznosi visokoelastiĉne, odnosno viskofluidnedeformacije

Page 6: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 6/107

 

ZEC | POLIMERI  6

U staklastom stanju energija toplinskog gibanja segmenta nije dovoljna za svladavanje

 potencijalne barijere koja postoji izmeĊu pojedinih makromolekula pa se elastiĉnadeformacija ostvaruje promjenama valentnih veza i kutova. Deformacija polimera je istog tipa

kao deformacija stakla i keramike, tj.•  mala po iznosu

•  nastaje i nestaje trenutno

•   pribliţno slijedi Hookeov zakon elastiĉnosti. 

U gumastom stanju energija toplinskog gibanja segmenta dovoljna je za svladavanje

 potencijalne barijere pa makromolekula prelazi u konformaciju istegnutu u smjeru vanjske

sile.

Maksimalna deformacija uz zadano naprezanje ostvaruje se na onim temperaturama na kojima

su svi segmenti ukljuĉeni u promjene konformacija. To je podruĉje prikazano kao zaravan(plato) termomehaniĉke krivulje u gumastom podruĉju. 

U kapljastom stanju pokretljivost segmenata vrlo je velika te se oni zajedno gibaju u smjeru

vanjske sile, tj. u tom se smjeru premješta i centar masa makromolekule, što je ireverzibilnadeformacija (teĉenje). 

Page 7: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 7/107

 

ZEC | POLIMERI  7

VRSTE POLI MERNIH MATERIJALA

1.POLIOLEFINI

•  ĉisti ugljikovodikovi spojevi koji se sastoje od niza molekula sastava (CnH2n)  

•   plastomeri koji imaju specifiĉna svojstva i, za razliku od gotovo svih drugih polimera,

imaju izraţenu granicu popuštanja materijala 

U poliolefine spadaju:

•   polietilen

•   polipropilen

•   poliizobutilen

•   polibuten

Svojstva poliolefina:

Page 8: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 8/107

 

ZEC | POLIMERI  8

2.POLISTIREN (PS)

•   plastomer linearnih makromolekula

•  dobra mehaniĉka, toplinska i izolacijska svojstva  

•  na trećem mjestu u svjetskoj proizvodnji polimera

•  tvrd, krhak, staklast i proziran, male udarne ţilavosti,

velikog indeksa loma i velike svjetlosne propusnosti•  hidrofoban je i lagano se preraĊuje 

3.POLI(VINILKLORIDI) (PVC)

•  sadrţe makromolekule s ponavljajućim jedinicama vinilklorida (– CH2 – CHCl – )n•   po potrošnji su na drugom mjestu iza poliolefina 

•  teško upaljivi, ne upijaju vodu, a pokazuju i dobra elektriĉna svojstva  

•  koriste se za antikorozivnu zaštitu, u proizvodnji raznih vrsta cijevi, u ambalaţi,elektriĉnoj izolaciji i zaštitnim prevlakama

•  kao konstrukcijski materijali za vanjske graĊevinske elemente - okviri za prozore,

rolete, oplate, krovovi, oluke i ţljebovi 

Mehaniĉka i nemehaniĉka svojstva poli(vinilklorida): 

4.AKRILATI

•   plastomeri koji se odlikuju izuzetnom prozirnošću i relativno dobrom postojanošću nastarenje

•   poliakrilati su relativno dugotrajni materijali, postojani na djelovanje kisika, svjetla,

kiselina i luţina •  Plexiglas

•  upotrebljavaju se za ostakljivanje zgrada, vozila, svjetlećih tijela, satova i reklama, zazaštitu pri radu na strojevima, za sanitarne dijelove, crtaći pribor, aparate te ugraĊevinarstvu za obloge i ograde 

Page 9: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 9/107

 

ZEC | POLIMERI  9

Karakteristiĉna svojstva akrilnih stakala prilagoĊenih za primjenu u graditeljstvu:

5.POLIKARBONATI (PC)

•  makromolekule mogu biti linearne, razgranate i umreţene•   bezbojni, relativno porozni, uglavnom amorfni plastomerni materijali

•   primjenjuju se u razliĉitim podruĉjima: u graĊevinarstvu, elektrotehnici,

automobilskoj industriji, fotografskoj tehnici, za svjetlosne znakove, strojeve, opremu

i aparate

•  u graĊevinarstvu se koriste najviše za pokrovne ploĉe za ostakljivanje i solarnu

tehniku

6.REAKTIVNE SMOLE

- najĉešće duromerni materijali •  nezasićeni poliesteri (UP)

•  aminoplasti

•  epoksidne smole

•   poliimidi

Page 10: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 10/107

 

ZEC | POLIMERI  10

Svojstva reaktivnih smola:

6.1.NEZASIĆENI POLIESTERI (UP) •  u graditeljstvu se koriste za mortove i betone

(pjenaste betone), premaze i ljepila

•  u kombinaciji sa staklenim vlaknima koriste se za

nosive graĊevinske sklopove

Termomehaniĉko ponašanje poliestera (UP) 

Page 11: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 11/107

 

ZEC | POLIMERI  11

6.2.AMINOPLASTI

•  aminoplasti se dobivaju umreţavanjem aminoplastiĉnih smola  

•  najširu primjenu nalaze kao ljepila i veziva u drvno- preraĊivaĉkoj industriji, zatim uindustriji lakova, premaza, tekstila i papira

•  mogu se ponašati i kao plastomeri 

6.3.EPOKSIDNE SMOLE (EP)

•  dobivaju se postupkom poliadicije smole i otvrĊivaĉa 

•  u graditeljstvu se najviše koriste za obloge,  premaze, reparaturna veziva, mortove te

visokokvalitetna ljepila

•  sluţe za antikorozivnu zaštitu i prevlaĉenjemetala

6.4.POLIIMIDI(PI)

•  sadrţe karakteristiĉnu skupinu -CO – NR  – CO –  • 

dobra mehaniĉka svojstva, puzanje maleno, ali relativno mala ţilavost•  osrednja kemijska svojstva

•  upijaju znatne koliĉine vode; nisu prikladni za vanjsku upotr ebu (postaju krhki)

•  kao plastomeri koriste se kao negorivi materijal za zaštitna odijela; kao duromerikoriste se za brtvila

•  svojstva poliimida bitno se poboljšavaju staklenim vlaknima ili grafitom 

7.KAUĈUK   je neumreţeni prirodni ili sintetski polimer k oji uz odreĊene dodatke (npr. sumpor) moţe

 prijeći u umreţenu makromolekulsku strukturu koja ima izraţena viskoelastiĉna svojstva 

 Najvaţnije vrste kauĉuka koji se danas koriste u tehnici: •   prirodni kauĉuk (NR) •   polikloroprenski kauĉuk (CR) •   polibutadienski k auĉuk (BR) •  stirenbutadienski kauĉuk (SBR) 

•   poliizoprenski kauĉuk (IR) •  izobuten-izoprenski kauĉuk (butilni kauĉuk IIR) 

•  kloroizobuten-izoprenski kauĉuk (klorobutilni kauĉuk CIIR) •

 

nitrilni kauĉuk (NBR), •  etilenpropilendienski kauĉuk (EPM, EPDM) •  epoksidni kauĉuk  •   polisulfidni kauĉuk (TM) •  silikonski kauĉuk (Q) 

Page 12: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 12/107

 

ZEC | POLIMERI  12

7.1.Prirodni kauĉuk (NR) •  osnovna sirovina prirodnog kauĉuka je kauĉukovac koji se dobiva iz istoimene vrste

drveća 

•  ima lanĉanu strukturu molekula izoprena 

•   prirodni kauĉuk je relativno slabo otporan na djelovanje ozona, benzina, masti za

 podmazivanje i mineralna ulja te mu je vijek trajanja s graĊevinskog gledišta dostaograniĉen 

•   prirodni kauĉuk veoma je ţilav materijal, tj. ima veliko istezanje pri lomu, dobru postojanost pri djelovanju dinamiĉkog opterećenja, vode, kiselina, alkalija, alkohola idobru otpornost na habanje

7.2.Polikloroprenski kauĉuk (CR) •  sintetski kauĉuk•  ima veću otpornost na djelovanje visokih temperatura u odnosu na prirodni kauĉuk te

 je postojaniji na djelovanje ozona, kiselina, luţina i benzina•  u graĊevinarstvu se koristi za elastomerne leţajeve, prijelazne naprave (brtvila), razne

 brtvene profile i krovne trake

7.3.Polibutadienski kauĉuk (BR) •  dobiva se iskljuĉivo polimerizacijom u otopini •  teško se preraĊuje 

•   proizvodi dobiveni vulkanizacijom takve smjese vrlo su elastiĉni i otporni na habanje istarenje

•  danas se upotrebljava za izradu boĉnih i unutarnjih dijelova automobilskih guma

7.4.Stirenbutadienski kauĉuk (SBR) • 

ima potpuno amorfnu strukturu•  otporniji je na utjecaj kisika i ozona i lakše se preraĊuje od prirodnog kauĉuka 

•  ima nešto manju vlaĉnu ĉvrstoću od prirodnog kauĉuka, ali je fleksibilniji, posebno na

vrlo niskim temperaturama

•  u graĊevinarstvu se koristi za modificirane cementne mortove i razne gumene profile  

7.5.Poliizoprenski kauĉuk (IR) 

•  nastaje polimerizacijom u otopini

•  kao otapala sluţe ugljikovodici, npr. pentan i heksan 

•  sintetski poliizopren (Ti-katalizator) moţe se uspješno upotrijebiti u skoro svim

 podruĉjima primjene prirodnog kauĉuka •  drugi tip poliizoprena dobiven pomoću Li-katalizatora nije za to toliko prikladan te se

upotrebljava u kombinaciji s drugim sintetskim kauĉucima  

7.6.Butilni kauĉuk (IIR) •  kopolimer izobutena i izoprena (2 –  3%)

•  ima slabija mehaniĉka svojstva u odnosu na kloroprenski kauĉuk, veće trajnedeformacije, manju fleksibilnost, pri dinamiĉkom opterećenju ima izrazito prigušenjevibracija, otporan je na djelovanje ozona, kiselina, luţina, atmosferilija, vlage, ali jeneotporan na djelovanje poţara, mineralnih ulja, masti, te alifatskih, aromatskih iklorougljikovodikovih spojeva

• 

 pri trenju razvija dosta topline i dobar je elektriĉni izolator  •  upotrebljava se za izolaciju i plašteve kabela, bandaţnih i izolacijskih vrsti i ljepila  

Page 13: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 13/107

 

ZEC | POLIMERI  13

7.7.Klorobutilni kauĉuk (CIIR) •  dobiva se uvoĊenjem klora u otopinu butilnog kauĉuka u heksanu  

•  upotrebljava se za unutrašnji sloj automobilskih guma bez zraĉnica; ugradnjom togsloja povećava se trajnost guma i do 50%

•   primjenjuje se i za izradu brtvila, pogonskog remenja, cjevovoda za paru i topli zrak, a

moţe se koristiti i za leţajeve 

7.8.Nitrilni kauĉuk (NBR) •  dobiva se kopolimerizacijom dvaju monomera, butadiena i akrilonitrila

•   proizvodi od nitrilnog kauĉuka odlikuju se izvanrednom otpornošću na starenje,utjecaj kemikalija, ulja i masti

•  upotrebljavaju se za proizvodnju brtvila, spremnika i ostalih predmeta koji su u dodiru

s tekućim gorivima, uljima i mastima 

7.9.Etilenpropilenski kauĉuk (EPM, EPDM)

•  otporan na djelovanje ozona, atmosferilija, kiselina i temperatura

• 

nije otporan na djelovanje poţara, benzina, mineralnih ulja, masti za podmazivanje tealifatskih, aromatskih i klorougljikovodikovih spojeva, a pri dinamiĉkom opterećenjudolazi do većeg zagrijavanja materijala 

•  zbog svoje dobre otpornosti na starenje koristi se za brtvljenje prozora, cijevi za prolaz

vruće vode, vrućeg zraka, razne profile i leţajeve 

•  njegovo podruĉje primjene je u proizvodnji spremnika za kemikalije 

7.10.Epoksidni kauĉuk•  vrlo dobro se obraĊuje i oblikuje 

•  izvanredna otpornost na djelovanje ulja, neupaljivost i dobra elastiĉnost na niskim

temperaturama•  upotrebljava se za izradu cijevi, dijelova pumpi, brtvi, dijafragmi i sliĉnih proizvoda

koji dolaze u dodir s ul jima i tekućim ugljikovodicima 

7.11.Poliuretanski kauĉuk (AU, EU) •  AU-Poliesteruretani

•  EU-Polieteruretani

•  umreţen pomoću peroksida ili nekih drugih kemikalija postiţe veliku otpornost nahabanje i zarezivanje te se primjenjuje u proizvodnji automobilskih guma, brtvi, ploĉa,

 potplata za cipele, gumiranog tekstila i sl.

7.12.Polisulfidni kauĉuk (TM) •   polisulfidni kauĉuk niske molekulske mase upotrebljava se u graĊevinarstvu kao masa

za ispunjavanje procijepa

•  vrlo je otporan na djelovanje otapala i ulja pa se upotrebljava i u proizvodnji

elemenata i konstrukcija koje dolaze u dodir s tekućim gorivima 

•  kao dvokomponentni materijal koji vulkanizira pri sobnoj temperaturi koristi se za

 presvlaĉenje spremnika u graĊevinarstvu, za sanaciju pukotina, i kao visokovrijedno

ljepilo

Page 14: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 14/107

 

ZEC | POLIMERI  14

7.13.Silikonski kauĉuk (Q)•  silikoni su temperaturno stabilni, hidrofobiĉnih su svojstava i imaju dobru kemijsku

 postojanost

•  danas se proizvode razne vrste silikona u obliku silikonske smole, silikonskog

kauĉuka i silikonske viskozne tekućine

Page 15: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 15/107

 

ZEC | POLIMERI  15

PRERADBA I PREOBLIKOVANJE POLIMERA

S obzirom na svoj tijek, postupak preradbe (praoblikovanje) moţe biti:  

  KONTINUIRAN (npr. ekstrudiranje, kalandriranje) 

  CIKLIĈKI (npr. prešanje, lijevanje) 

moţe se ponavljati u u odreĊenom vremenskom slijedu 

Tijek promjene viskoznosti pri zagrijavanju: 1) plastomera i

2) umreţenih polimernih materijala (elastomeri i duromeri) 

1.CIKLIĈKI POSTUPCI PRERADBE 

1.1.LIJEVANJE

-  najjednostavniji postupak

-   pritom polimerni materijal poprima oblik kalupa bez djelovanja vanjske sile

-  nastaju ploĉe, štapovi i razni sloţeni oblici 

1.2.PREŠANJE 

1)   posredno2)

 

injekcijsko

3)  izravno

 –   injekcijsko prešanje plastomera 

 –  

injekcijsko prešanje duromernih smola 

Page 16: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 16/107

 

ZEC | POLIMERI  16

1.2.1.IZRAVNO PREŠANJE 

 –   rijetko u preradbi plastomera

 –    pod djelovanjem tlaka i zagrijavanjem kalupa polimerni materijal poprima

oblik kalupne šupljine, a zapoĉinje i reakcija umreţavanja uslijed dovoĊenjatopline

1.2.2.POSREDNO PREŠANJE: 

Mogućnosti izvedbe otpresaka sloţenih oblika bolje su nego kod izravnog prešanja. 

1.2.3. INJEKCIJSKO PREŠANJE 

 –   injekcijsko prešanje moţe se automatizirati - prikladno za velikoserijsku

 proizvodnju

 –   koristi se za praoblikovanje polimerne taljevine u k alupnoj šupljini –    proizvodnu liniju ĉine: 

• 

sustav za injekcijsko prešanje 

•  dopunska oprema

 –   sustav za injekcijsko prešanje sastoji se od:

•  ubrizgavalice

•  kalupa

•  temperirala

Page 17: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 17/107

 

ZEC | POLIMERI  17

Presjek ubrizgavalice za injekcijsko prešanje plastomera  

1 - lijevak; 2 - cilindar za taljenje; 3 - puţni vijak; 4 - kalup;

5 –   pomiĉni nosaĉ kalupa; 6 - nepomiĉni nosaĉ kalupa; 7 - grijala; 8 - mehanizam za rotaciju

 puţnog vijka; 9 - cilindar za ubrizgavanje

2.KONTINUIRANI POSTUPCI PRERADBE

2.1.EKSTRUDIRANJE

 –    postupak kojim se izraĊuju tzv. BESKONAĈ NI proizvodi ili poluproizvodi:

krute i gipke cijevi, štapovi, vlakna, obloţeni kabeli… 

 –    proces kontinuiranog potiskivanja zagrijanog i omek šanog polimera kroz

mlaznicu

 –   osnovni stroj je EKSTRUDER

Presjek jednopuţnog ekstrudera: 1 –  lijevak, 2 - puţni vijak, 3 –  cilindar, 4 - tlaĉni leţaj, 5 –  grijala, 6 –  hladila,

7 –  prirubnica, 8 –  cjedilo ,9 - glava ekstrudera

Page 18: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 18/107

 

ZEC | POLIMERI  18

Dio linije za ekstrudiranje cijevi:

1 - ekstruder; 2 - puţni vijak; 3 - cjedilo i sita; 4 - kalup; 5 - razdjelnik;

6 - mlaznica; 7 - grijaĉi; 8 - komore s vodom za temperiranje;

9 - komora s podtlakom; 10 - hladilo; 11 - ekstrudirana cijev

2.2.KALANDRIRANJE

 –   omekšani polimer se  propušta izmeĊu parova valjaka –   za proizvodnju raznih ploĉa, traka, folija i sl.  

Shematski prikaz linije za kalandriranje folija

1 - predmi ješalica; 2 –  valjaoniĉki ureĊaj za miješanje; 3 - transportna traka; 4 –  traţilometala; 5 - ĉetverovaljĉani kalandar; 6 - utiskivalica; 7 - rashladna staza; 8 - kontrola debljine

trake; 9 - namotavalica

3.KOMBINIRANI POSTUPCI PRERADBE

3.1.SRAŠĆIVANJE 

Ĉestice polimernog materijala u obliku praha grijanjem 

se spajaju i oĉvršćuju. Razlikuje se:

−   prevlaĉenje srašćivanjem 

−  srašćivanje u kalupu 

Page 19: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 19/107

 

ZEC | POLIMERI  19

3.1.1.PREVLAĈENJE SRAŠĆIVANJEM 

 –    prevlaĉe se materijali koji se pri temperaturama srašćivanja ne tale, ne

mijenjaju oblik i ne izgaraju (metali, staklo, keramika…)  –   za prevlaĉenje se koriste najviše plastomeri, ali i duromeri  –   moţe biti vrtloţno, elektrostatiĉko i štrcanjem praha polimernog materijala  

3.1.2.SRAŠĆIVANJE U KALUPU 

 –   kalupi se pune prahom i zagrijavaju do potpunog staljivanja praha

 –   nakon hlaĊenja vade se ĉvrsti, kompaktni izradci

4.POSTUPCI PREOBLIKOVANJA

4.1.PUHANJE

 –   stupnjeviti postupak praoblikovanja i preoblikovanja namijenjen izradbi šupljih

tijela koja mogu biti zatvorena (lopte…) ili otvorena na jednom kraju (boce,

spremnici…)  –   u prvom stupnju se izraĊuje pripremak

 –   u drugom stupnju nastaje konaĉni oblik   –   razlikujemo:

•  ekstruzijsko puhanje

•  injekcijsko puhanje

izradba šupljih tijela 

 –   izvodi se tako da se dvije ploĉe od polimernog materijala sastavljene na

gnjeĉenim rubovima uĉvrste i meĊu njih se upuše vodena para

 –  

zbog topline gnjeĉeni rubovi se zavare  –   tako se proizvode loptice za stolni tenis

4.2.TOPLO I HLADNO PREOBLIKOVANJE

 –   Postupci toplog preoblikovanja mogu se podijeliti u ĉetiri skupine: savijanje, pritiskivanje, razvlaĉenje i mješoviti postupci 

 –   Hladno preoblikovanje se temelji na hladnom teĉenju materijala 

4.3.IZVLAĈENJE 

 –  

usmjeravanje strukture makromolekula u smjeru rastezanja i povećanjaĉvrstoće u tom smjeru –   izvlaĉenje je moguće izvesti u dva smjera 

5.SPECIFIĈNOSTI DOBIVANJA ELASTOMERNIH MATERIJALA Jedan od karakteristiĉnih postupaka u proizvodnji elastomernih materijala, po ĉemu se onirazlikuju od ostalih polimernih materijala i polimernih tvorevina, jest proces vulkaniziranja.

Vulkanizacija je kemijska reakcija spajanja osnovne sirovine (kauĉuka) sa sum porom u kojem

se linearne polimerne makromolekule popreĉno povezuju stvarajući umreţene strukture.

Vulkanizacijom se moţe dobiti materijal velike elastiĉne deformacije. Elastomerni materijal je dakle vulkanizirana ili umreţena kauĉukova smjesa.

Page 20: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 20/107

 

ZEC | POLIMERI  20

Deformacija umreţene i neumreţene kauĉukove smjese pri opterećenju i rasterećenju  

POSTUPCI VULKANIZACIJE

1.vulkanizacija u autoklavima (zatvorene peći s vodenom parom ili vrućim zrakom)  

2.kontinuirana vulkanizacija pomoću kupke 

3.vulkanizacija uz izravno prešanje 

Page 21: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 21/107

 

ZEC | POLIMERI  21

PONAŠANJE POLIMERA POD UTJECAJEM NEKOG MEHANIĈKOG 

NAPREZANJA.

 Na mehaniĉka svojstva utjeĉe:   prosjeĉna molekulska teţina 

• 

raspodjela molekulske teţine •  stupanj molekulske sreĊenosti kod amorfnih polimera 

•  stupanj kristalnosti i kristalne teksture

•  stupanj umreţenosti kod elastomernih i duromernih materijala 

•  dodaci i njihova kompatibilnost s polimerom, njihova veliĉina i raspored 

Deformacije polimernih materijala mogu biti:

•   potpuno elastiĉne 

•  elastoplastiĉne 

•   plastiĉne 

1.MEHANICKA SVOJSTVA

OVISNOST O STRUKTURI MAKROMOLEKULA

Kod elastomernih materijala Poissonov koeficijent ν=0,5 

te pri opterećenju i rasterećenju praktiĉno nema promjene volumena V .

 Nedeformirani (a) i deformirani (b) elastomerni uzorak

Page 22: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 22/107

 

ZEC | POLIMERI  22

Prikaz lanca makromolekule prije i nakon deformacije

Page 23: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 23/107

 

ZEC | POLIMERI  23

Razliĉiti oblici lanaca makromolekule 

GAUSSOVA NORMALNA FUNKCIJA RAZDIOBE RAZMAKA R

Gaussova normalna funkcija razdiobe razmaka r

2

2

0

ir 

G N kT  r 

Page 24: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 24/107

 

ZEC | POLIMERI  24

srednja vrijednost razmaka krajeva lanaca za skup lanaca koji su popreĉno povezani iumreţeni

srednja vrijednost razmaka krajeva lanaca za neumreţeno stanje 

Boltzmannova konstanta

 broj lanaca po jedinici volumena 

PROMJENA MODULA POSMIKA U OVISNOSTI O TEMPERATURI KOD

STACIONARNE DEFORMACIJE

Ponašanje elastomera, kojem je osnovna sirovina sintetiĉki kloroprenski kauĉuk kodnepromjenjive deformacije i pri porastu temperature rezultira  povećanjem krutosti. Tajfenomen nazivamo Jouleovim efektom.

Kod dugotrajnih niskih temperatura i promjenjive deformacije u elastomeru dolazi do

 povećanja krutosti. Višednevne, konstantno niske temperature (cca 243 K) na podruĉjuHrvatske i zemalja Europske Unije rijedak su sluĉaj te je dominantnija pojava Jouleovogefekta.

ir 

0r 

 N 

Page 25: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 25/107

 

ZEC | POLIMERI  25

PROMJENA MODULA POSMIKA U OVISNOSTI O TEMPERATURI KOD

NESTACIONARNE DFORMACIJE

OVISNOST NORMALNOG NAPREZANJA Σ   O VLAĈNIM I TLAĈNIMDEFORMACIJAMA ELASTOMERNOG MATERIJALA

Page 26: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 26/107

 

ZEC | POLIMERI  26

2.GRANIĈNA STANJA 

Graniĉna stanja nekih polimernih i klasiĉnih materijala pri kratkotrajnom opterećenju i sobnojtemperaturi

2.1.ZAOSTALA NAPREZANJA su naprezanja koja se javljaju u nekom elementu bez djelovanja vanjskog opterećenja. 

a)  za vrijeme procesa hlaĊenja plastomera: razliĉito vrijeme javljanja temperature

staklišta na raznim mjestima u materijalu; b)  kod duromera: razliĉito vrijeme poĉetka otvrĊivanja na raznim mjestima u materijalu 

c)  kod djelomiĉno kristalastih plastomera: lokalna naknadna kristalizacija 

d)  lokalne plastiĉne deformacije koje nastaju lokalnim zagrijavanjeme)  lokalno bubrenje na mjestima veće vlaţnosti f)

  razliĉiti toplinski koeficijenti deformacija u raznim pravcima 

g)  razliĉito skupljanje pri preradbi polimera i nejednoliko naknadnoskupljanje u raznim smjerovimah)  kod kompozitnih materijala: razliĉiti toplinski koeficijenti deformacija za razne

materijale

Stvarna naprezanja sastoje se od zaostalih naprezanja i naprezanja nastalih od vanjskogopterećenja i u tenzorskom obliku se prikazuju  

. .ST Z N V O  

Page 27: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 27/107

 

ZEC | POLIMERI  27

Pretpostavljena linearna raspodjela zaostalih naprezanja

Petpostavljena paraboliĉna raspodjela temperature i naprezanja u 

presjeku ploĉe 

2.2.GRANICE POPUSTANJA (TECENJA) MATERIJALA

OdreĊivanje granice popuštanja za jednosmjerno i dvosmjerno stanje naprezanja 

Granica popuštanja je postignuta kad je 0d 

 

 

Page 28: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 28/107

 

ZEC | POLIMERI  28

 b) Kod materijala s neizraţenom granicom popuštanja uzima se naprezanje pri kojem u σ-ε 

dijagramu dolazi do povećanog prirasta deformacija 

2.3.POJAVA PUKOTINE U PLOĈI OPTEREĆENOJ VLAĈNIM NAPREZANJEM 

Griffith dobiva sljedeći izraz za kritiĉno naprezanje za pukotinu sa slike  

Specifiĉna površinsk a energija

- Modul elastiĉnosti 

2c

 E 

a

  

 

 

 E 

Page 29: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 29/107

 

ZEC | POLIMERI  29

2.4.VEZA IZMEĐU NAPREZANJA I DEFORMACIJA 

Rastezno ispitivanje - analiza utjecaja naprezanja na

deformaciju polimernog materijala

σ-ε dijagram: 1. karakteristiĉna podruĉja, 2. karakteristiĉne vrste polimernih materijala 

USPOREDBA G E DIJAGRAMA POLIMERNIH I KLASICNIH MATERIJALA

Za istezanje ĉelika potrebno je naprezanje cca 1000 puta 

veće od naprezanja potrebnog za jednako istezanje elastomera.  

Page 30: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 30/107

 

ZEC | POLIMERI  30

POLOŢAJ MAKROMOLEKULA ELASTOMERA U NEOPTERECENOM IOPTERECENOM STANJUKod elastomera meĊumolekulske sile mnogo su manje nego kod 

ĉelika pa kod vanjskog opterećenja dolazi do većih promjena 

 poloţaja makromolekula, a time i većih deformacija. 

2.5.ĈVRSTOĆA 

•  Razlikujemo trenutnu i trajnu ĉvrstoću polimernog materijala. Trenutna ĉvrstoća je parametar koji se koristi za kontrolu kvalitete, dok se trajna ĉvrstoća koristi za proraĉune, dimenzioniranje, predviĊanje ponašanja graĊevine i predviĊanje pouzdanosti odnosno sigurnosti.

•  Kod analize ĉvrstoće polimernog materijala razlikujemo krte i plastiĉne lomove.  

Karakteristiĉni σ-ε dijagrami raznih polimernih materijala

Page 31: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 31/107

 

ZEC | POLIMERI  31

2.6.OVISNOST O TEMPERATURI

Utjecaj promjene temperature na ĉvrstoću raznih materijala

Vlaĉna ĉvrstoća nekih termoplasta u ovisnosti o temperaturi 

Ĉvrstoća pri savijanju GFRP-a u ovisnosti o temperaturi

Page 32: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 32/107

 

ZEC | POLIMERI  32

2.7.ŢILAVOST 

Ţilavost u ovisnosti o temperaturi 

2.8.TVRDOĆA 

Oblik tijela koje se utiskuje i površina pritisnutog dijela 

Page 33: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 33/107

 

ZEC | POLIMERI  33

2.9.MEHANIĈKA SVOJSTVA ZA SLOŢENA DJELOVANJA 

PUZANJE  je pojava teĉenja materijala, tj. povećanja deformacija tijekom vremena pri konstantnom

naprezanju

RELAKSACIJA  je pojava smanjenja naprezanja tijekom vremena pri konstantnoj deformaciji

PRI KONSTANTNOM PRIRASTU OPTEREĆENJAdolazi do povećanog prirasta deformacije zbog pojave puzanja  

0 0. ,konst f t    

0 0. ,konst f t    

1 1 2 2 1 1

2 2

  ,

  ,

k t k t f k t t  

 f k t t 

 

 

Page 34: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 34/107

 

ZEC | POLIMERI  34

PRI KONSTANTNOM PRIRASTU DEFORMACIJA dolazi do smanjenog prirasta

deformacija zbog pojave puzanja

UTJECAJ VREMENA, VRSTE OPTEREĆENJA, TEMPERATURE I MEDIJA 

Smanjenje ĉvrstoće polimernih materijala tijekom vremena i uslijed dinamiĉkog opterećenja 

1) Utjecaj puzanja a) i utjecaj puzanja i otapala b); 2) Utjecaj umora materijala

Promjena mehaniĉkih veliĉina PET-a nakon 1000 sati vlaĉnog opterećenja od 40 MPa 

1 1 2 2 1 1

2 2

  ,

  ,

k t k t f k t t  

 f k t t 

 

 

Page 35: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 35/107

 

ZEC | POLIMERI  35

Ispitivanje istezanja uz konstantnu brzinu deformacije viskoelastiĉnog polimernog materijala 

PUZANJE U OVISNOSTI O TEMPERATURI, STAROSTI UZORKA I MEDIJU

Utjecaj temperature na puzanje PVC-a

Utjecaj naprezanja i okoline na puzanje

Page 36: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 36/107

 

ZEC | POLIMERI  36

Modul puzanja raznih vrsta polimernih materijala

Promjena modula posmika ovisno o temperaturi

Page 37: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 37/107

 

ZEC | POLIMERI  37

2.10.VISKOELASTIĈNOST 

 je vremenski ovisno svojstvo karakteristiĉno za polimerne materijale koje se temelji na postupnoj promjeni oblika makromolekula pri djelovanju opterećenja i uspostavi novogravnoteţnog stanja molekula. 

Viskoelastiĉnost se moţe opisati pomoću puzanja materijala koje se definira kao ovisnostdeformacije o vremenu pri djelovanju konstantnog opterećenja 

Linearno-viskoelastiĉno svojstvo polimernih materijala pri puzanju 

(konstantno naprezanje)

1 2

1 2

1

 - funkcija puzanja

 - modul puzanja

t c t 

t t t c t 

 E t 

c t 

c t 

 E t 

 

 

 

Page 38: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 38/107

 

ZEC | POLIMERI  38

Linearno-viskoelastiĉno svojstvo polimernih materijala pri relaksaciji (konstantna deformacija)

Viskoelastiĉna svojstva pri opterećenju i rasterećenju  

0 0 1t c t c t t    

Page 39: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 39/107

 

ZEC | POLIMERI  39

Hookeov i sloţen Kelvin-Voigtov model

Dijagram deformacija u ovisnosti o naprezanju i vremenu

2.10.1.DINAMIĈKA VISKOELASTIĈNA SVOJSTVA

Dijagram posmiĉnih naprezanja i deformacija u ovisnosti o vremenu  

0

0

* 0

0

* ' ''

'

''

sin

sin

cos sin

 - KOM PLEKSNI MODUL

- realni dio kompleksnog modula

(povratni modul)

 - imaginarni dio kompleksnog modu la

(izgubljeni modul)

t t 

t t 

t G i

G G iG

G

G

 

 

       

 

Page 40: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 40/107

 

ZEC | POLIMERI  40

Shematski prikaz ureĊaja za ispitivanje viskoelastiĉnih svojstava elastomernih materijala

 pomoću dinamiĉke krivulje histereze 

Probni uzorak za posmiĉno opterećenje 

Shematski prikaz ureĊaja za ispitivanje viskoelastiĉnih

Page 41: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 41/107

 

ZEC | POLIMERI  41

svojstava manjih uzoraka 

1 - senzor za mjerenje pomaka; 2 - vibrator; 3 - toplinska komora; 4 - uzorak; 5 - senzor zamjerenje opterećenja; 6 - kriţna glava; 7- glavni okvir; 8 - drţaĉi uzorka 

Shematski prikaz ureĊaja za ispitivanje viskoelastiĉnih

svojstava većih uzoraka

1 - donji drţaĉ uzorka; 2 - uzorak; 3 - gornji drţaĉ uzorka; 4 - kriţna glava; 5 - senzor za

mjerenje opterećenja; 6 - toplinska komora; 7 - glavni okvir; 8 - senzor za mjerenje pomaka; 9

- opruga

Shematski prikaz ureĊaja za ispitivanje viskoelastiĉnih

Page 42: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 42/107

 

ZEC | POLIMERI  42

svojstava većih uzoraka

1- donji drţaĉ uzorka; 2 - uzorak; 3 - gornji drţaĉ uzorka; 4 - kriţna glava; 5 - senzor za

mjerenje opterećenja; 6 - toplinska komora; 7 - glavni okvir; 8 - senzor za mjerenje pomaka; 9

- opruga;

Shematski prikaz ureĊaja za ispitivanje viskoelastiĉnih

svojstava većih uzoraka

1 - donji drţaĉ uzorka; 2 - uzorak; 3 - gornji drţaĉ uzorka; 4 - kriţna glava; 5 - senzor za

mjerenje opterećenja; 6 - toplinska komora; 7 - glavni okvir; 8 - senzor za mjerenje pomaka; 9- opruga;

Krivulja histereze elastomernog materijala za cikliĉka naprezanja i deformacije

Page 43: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 43/107

 

ZEC | POLIMERI  43

Dijagram posmiĉnih naprezanja i deformacija u ovisnosti o vremenu za nametnuto naprezanjeistog predznaka

Slobodne oscilacije s prigušenjem 

0 0

Površina krivulje histereze

 - specifična izgubljena energija

  sin

W     

0

0

sin

si n

 s

 s

t t 

t t 

 

 

Page 44: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 44/107

 

ZEC | POLIMERI  44

Shematski prikaz ureĊaja za mjerenje torzijskih vibracija

1 - gornja stezaljka; 2 - uzorak; 3 - donja stezaljka; 4 - kruta veza; 5 - svjetiljka; 6 - zrcalo; 7 -

inercijalni ĉlan; 8 - toplinska komora; 9 - snimaĉ 

2.NEMEHANIĈKA SVOJSTVA 

Page 45: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 45/107

 

ZEC | POLIMERI  45

2.1.GUSTOĆA Gustoća polimernih materijala bez dodataka drugih komponenti ili materijala je relativnomala (900 1000 kg/m³). 

Punilima i materijalima za ojaĉavanje gustoća se moţe povećati i do 2000 kg/m³ pa ĉak i

više.Korištenjem polimernih materijala za nosive i nenosive sklopove dobivaju se laganijekonstrukcije

2.2.TOPLINSKA (TERMIĈKA) SVOJSTVA Poznato je da su u pravilu polimerni materijali dobri toplinski izolatori, što se iskazuje

 pomoću toplinske vodljivosti. 

Ovisnost toplinskog koeficijenta deformacije o temperaturi

2.3.OTPORNOST PREMA DJELOVANJU AGRESIVNIH MEDIJA

Otpornost polimernih materijala na djelovanje agresivnih medija znatno je bolja u usporedbi

s drugim klasiĉnim materijalima.Zbog toga se koriste kao zaštitni materijali mnogih graĊevinskih konstrukcija i gotovih

 proizvoda, a posebno pri zaštiti metalnih i betonskih konstrukcija.

2.4.POSTOJANOST NA BIOLOŠKA DJELOVANJAPolimerni materijali su u pravilu otporni na djelovanje biljnog i ţivotinjskog svijeta.Pod utjecajem vlage u tlu neke bakterije i gljive mogu

razgraĊivati neke niţe molekulske dijelove folija i cijevi  te ih koristiti za svoju ishranu.

2.5.PERMEABILNOST

Page 46: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 46/107

 

ZEC | POLIMERI  46

Polimerni materijali ĉesto sluţe za premaze, parne brane, brtvila, toplinske izolatore i sl. te je

u tom sluĉaju njihova propustljivost za plinove i tekućine od velike  

vaţnosti. Polimerni materijali općenito ne omogućuju slobodan prolaz tekućina i plinova. Difuzija kroz 

 polimerne materijale moguća je samo kod nekih plinova izmeĊu lanaca makromolekula.

2.6.TOKSIĈNOST 

Brojni monomeri, kemikalije i dodaci polimernim materijalima koristeni tijekom proizvodnje

gotovih polimernih proizvoda mogu negativno djelovati na zdravlje ĉovjeka i njegovuokolinu.

Otrovni sastojci bili su povezani sa polikarbonatnim, PVC i polikloroprenskim proizvodima u

 procesu raspadanja. Znanstvenici su istraţivanjem ovih triju materijala ustanovili da polikarbonati najviše iritiraju, a da su polikloropreni najotrovniji.

2.7.ELEKTRIĈNA SVOJSTVA 

U prvom redu polimeri sluţe kao elektriĉni izolatori, tj.

Pri odreĊivanju svojstava polimernih materijala mjeri se:•  elektriĉna provodljivost polimera 

•  elektrofiziĉka provodljivost dielektrika 

•   permitivitet i faktor dielektriĉnih gubitaka

•  elektriĉni proboj •  stabilnost polimera uslijed djelovanja elektriĉnih polja 

•  karbonizacija

•  unutarnje praţnjenje 

3.STARENJEPojam starenje odnosi se ireverzibilne kemijske i fizikalne promjene tijekom vremena.

Unutarnji uzroci starenja pojavljuju se zbog:

  nepotpunog procesa polimeriziranja

  razliĉite morfologije koja ovisi o vrsti preradbe (ekstrudiranje, kalandriranje,lijevanje,..)

   pojave zaostalih naprezanja nastalih za vrijeme preradbe pri procesu hlaĊenja 

  niskomolekulskih dodataka kao sredstva za zaštitu protiv poţara, omekšavala

ili raznih inhibitori protiv starenja

Vanjski uzrociU graditeljstvu je uobiĉajeno da se starenje analizira samo pod utjecajem atmosferilija. Pritom uzrocima starenja polimernih materijala smatraju

  dovod energije (sunĉeva svjetlost)  vlaga

   promjene temperature

   prisutnost radioaktivnog zraĉenja 

  razna kemijska sredstva

  mehaniĉka opterećenja 

   biološka djelovanja 

4.PONAŠANJE PRI POŢARU 

Page 47: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 47/107

 

ZEC | POLIMERI  47

Jedni umjetni polimeri gore polagano, drugi brţe, jedni prouzrokuju više dima, drugi manje,

 jedni su taljivi i pretvaraju se u tekućinu pod visokim temperaturama dok drugi znatno pougljene.

Ĉisti polimeri bez dodataka spadaju u gorive materijale. Iznimka je PTFE.Ponašanje polimera pri poţaru je kompleksan pojam.

Za ocjenu sigurnosti graĊevine vaţne su ove veliĉine:   gorivost

  sposobnost za širenje plamena 

  doprinos u razvoju topline

  doprinos u stvaranju dima

 Negorivi materijali nuţni su za sljedeće dijelove graĊevinskih konstrukcija:   nosive elemente i elemente koji sluţe za ukrućivanje konstrukcije

  krovne i fasadne elemente

  kanale za provjetravanje

 

obloge i ugraĊene elemente u prostorijama vaţnim za komunikaciju kao što suhodnici i stubišni prostori. 

5.SPAJANJE POLIMERNIH ELEMENATA

Raspodjela naprezanja kod vijĉanih (a) i zaljepljenih spojeva (b) 

•  Kod spajanja elemenata kao što je spajanje u postupku preoblikovanja (npr.

vulkaniziranje)  i varenje dvaju ili više polimernih elemenata - uglavnom plastomera)uoĉava se konstantna raspodjela naprezanja po površini presjeka.

•  S tog gledišta spajanje u procesu preradbe povoljnije je od vijĉanog spoja.

5.1.VARENJE

Varenje polimernih elemenata je naĉin spajanja pri kojem se dijelovi koje treba spojiti naspojnom mjestu obiĉno zagriju do omekšanog plastiĉnog stanja. Takav naĉin s pajanja naziva

se vruće varenje. Ako se spojne površine prvo plastificiraju posebnim otapalom i potommeĊusobno spajaju pod pritiskom, provodi se hladnim varenjem.

VARENJE VRUĆIM PLINOM 

Page 48: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 48/107

 

ZEC | POLIMERI  48

VARENJE ZAGRIJANIM ELEMENTIMA –  GRIJAĈIMA 

Vlaĉna ĉvrstoća pri varenju grijaĉima suĉelnog spoja 

Page 49: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 49/107

 

ZEC | POLIMERI  49

HLADNO VARENJE

Hladno varenje je postupak spajanja površina temeljen na adheziji materijala koji se bezzagrijavanja podvrgava velikoj tlaĉnoj sili. Izvodi se premazivanjem rastapajućih sredstavas pecifiĉnog djelovanja kojima se dodirne površine namoĉe i potom pritisnu. Postupak sliĉilijepljenju osim što se ovdje odvija miješanje polimernih molekula obaju elementa koje trebaspojiti te sile adhezije zaostaju za silama kohezije, što je znak da je po stupak varenja gotov i

 pravilno izveden.

ZAVARIVANJE TRENJEM

Zavarivanje trenjem temelji se na zagrijavanju materijala toplinom koja nastaje zbog trenja na

dodirnim plohama pri njihovom relativnom gibanju. Zavarivani dio uĉvršćen u nosaĉ koji seokreće, tlaĉi drugi, mirujući dio. Kada se zbog trenja oba dijela zagriju do plastiĉnog stanja,rotirajući se dio zaustavlja koĉnicom, a zatim se povećanom aksijalnom silom ostvarujezavareni spoj.

LIJEPLJENJE Lijepljenje je spajanje dvaju elemenata ljepilom pri ĉemu se prijenos sila s jednog elementana drugi raspodjeljuje preko dodirne površine.  Pri tako dobivenom spoju, kao i kod varenja, ne razara se struktura tijela koja se spajaju za

razliku od bušenja rupa radi uporabe zakovica i vijaka. Postoje razliĉite varijante materijalakoji se spajaju (npr. spoj ĉelika i gume, spoj dvaju razliĉitih polimernih materijala), o ĉemuovisi odabir naĉina lijepljenja.

POLIMERNI MATERIJALI OJAĈANI VLAKNIMA (FRP) 

Ojaĉani polimerni materijali ubrajaju se u kompozitne materijale.

Page 50: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 50/107

 

ZEC | POLIMERI  50

Kompozitni materijali mogu se definirati kao materijali do biveni spajanjem dvaju ili višematerijala razliĉitih svojstava.

Tri dodatna kriterija:

1.  Sastojci moraju biti prisutni u odreĊenom minimalnom postotku (prihvatljiva je

koliĉina ≥5%).

2. 

Sastojci moraju imati meĊusobno razliĉita svojstva. 3. 

Svojstva kompozita moraju se bitno razlikovati od svojstava sastojaka.

Polimerni materijali ojaĉani vlaknima (Fibre Reinforced Polymers, FRP) nalaze danas

 posebno mjesto unutar kompozitnih materijala zbog svojih izuzetno kvalitetnih svojstava.

•   Najviše se koriste za nosive konstrukcijske elemente kao što su vlaĉni elementi (ţice,trake, šipke, kablovi) zatim za savojne, savojno pritisnute i preteţito pritisnuteelemente (ploĉe, grede, profili, sendviĉ-konstrukcije, stupovi) te za elemente za

spajanje konstrukcijskih elemenata.

•  Svoju primjenu nalaze u visokogradnji i niskogradnji, i to u gradnji novih i kod

sanacija već izvedenih konstrukcija.

PREDNOSTI:

 –   odnos ĉvrstoće i vlastite teţine (40 do 50 puta veći nego kod ĉelika)  

 –   uglavnom nisu podloţni koroziji  –    postojani su na većinu kiselina i luţina 

 –   otporni su na zamor

 –   lako se oblikuju

 –   relativno su jeftini

 –    postoji mogućnost prigušenja vibracija 

 –   dobra otpornost na habanje

 NEDOSTACI:

 –   osjetljivost na raslojavanje i mrvljenje

 –   neplastiĉnost  –   mogućnost širenja pukotine duţ vlakana 

 –    pojava naprezanja izazvana skupljanjem matrice pri proizvodnji i nakon nje (zaostala

naprezanja)

 –   anizotropna svojstva

Polimeri ojacani vlaknima posjeduju sljedeća osnovna obiljeţja: • 

opterećenje nose vlakna, a matrica povezuje vlakna 

•  vlakna mogu biti beskonaĉno duga (kontinuirana) ili kratka (diskontinuirana) vlakna  

•   promjer vlakana (viskersi, niti, ţice) moţe se kretati od 1 µm do 1 mm  

•  volumni udio vlakana moţe iznositi 70% i više  

1.VLAKNA

Page 51: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 51/107

 

ZEC | POLIMERI  51

Za isti prikazani volumen površina prijenosa opterećenja kod vlakanaca je 67 puta veća negokod kocke.

Vlakna se definiraju kao tvorevine kod kojih je omjer duljina/promjer veći od 10, a promjer

manji od 1 mm.S obzirom da se s povećanjem prijenosa opterećenja sa matrice na vlakna povećava ĉvrstoćakompozita, s vrlo malim promjerima vlakanaca postiţu se visoke  ĉvrstoće k ompozitnihmaterijala.

Danas su uobiĉajeni promjeri vlakanaca od 3-30 µm.

Vlakna se općenito mogu oblikovati u tri osnovna oblika: •  viskersi

•  ţice 

•  niti

1.1VISKERSI

Su monokristalna vlakna s malo nepravilnosti u graĊi kristalne rešetke. Proizvode se od 1  µm

do 25 µm promjera i duljine do nekoliko centimetara

Zbog skupe proizvodnje razvoj materijala ojaĉanih viskersima usmjerava se za sada samo za primjenu u ekstremnim uvjetima (npr. svemirske i vojne tehnologije).

1.2.ŢICAMA 

se obiĉno nazivaju metalne niti. Ţice od ĉistih metala su, osim nekih iznimaka manje pogodne

za kompozite.

• 

Uobiĉajenim vuĉenjem teško se mogu dobiti ţice promjera 150 µm i manje.•  Zbog neusmjerenih metalnih veza ţice imaju nešto niţu vlaĉnu ĉvrstoću ( max. 2900

MPa) od niti (max. 4800 Mpa) i viskersa (max. 25000 MPa), ali se ona moţe znatno povisiti povišenjem gustoće nepravilnosti kristalne rešetke (npr. hladnimrazvlaĉenjem). 

1.3.NITI se definiraju kao ’’beskonaĉno duga vlakna’’.

Page 52: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 52/107

 

ZEC | POLIMERI  52

Kod vlakana beskonaĉne duljine isporuĉuju se vlaknasti materijali ne samo pojedinaĉno uobliku niti, već i u obliku višenitnih potpuno sintetiĉkih vlakana (multifil), ili višenitnihvlakana s oblogom (garn-oblik), ili u obliku višenitnih strukova (rovings). Rovings su

redovito uţad/konopci sa 1000-10000 elementarnih vlakana.

Postoje izotropna i anizotropna vlakna,

anorganskog ili organskog porijekla:

Vrste vlakanaca:

  tekstilna staklena vlakna (kratko staklena vlakna E, A, S-staklo)

  ugljiĉna (karbonska) vlakna (ugljik HM, HST)   aramidna vlakna (aramid HM, M)

   borna vlakna (bor)

- dijagrami razliĉitih vrsta vlakana 

Usmjerenost vlakana

Razliĉiti naĉini rasporeda vlaknastih ojaĉavala: a) kontinuirana jednosmjerna vlakna, b) ortogonalno rasporeĊena vlakna, c) višesmjerno

usmjerena vlakna, d) sluĉajno usmjerena diskontinuirana vlakna 

2.MATRICA

Page 53: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 53/107

 

ZEC | POLIMERI  53

 povezuje vlakna te sluţi kao medij kojim se izvana nametnuto naprezanje prenosi i

rasporeĊuje na vlakna. Nosi samo vrlo mali dio nametnutog opterećenja.Materijal matricetreba biti duktilan. To znaĉi da modul elastiĉnosti vlakna treba biti puno veći od modulaelastiĉnosti matrice.Matrica štiti pojedinaĉna vlakna od površinskog oštećivanja do kojih moţe doći mehaniĉkom

abrazijom ili kemijskim reakcijama od strane okolnog medija.

Izbor matrice ovisi o: 

  veliĉini graĊevinskih elemenata 

  raspoloţivim resursima za proizvodnju matrice 

   porijeklu vlakna

  vrstama mogućih djelovanja 

2.1.DUROMERNE MATRICE

   Najraširenije i daleko najjeftinije polimerne smole su nezasićeni poliesteri (UP) i vinilesteri (VE). Ovi materijali matrice prvenstveno se primjenjuju kod staklenim vlaknima

ojaĉanih kompozita. Veliki broj vrsta navedenih smola omogućuje širok rasponsvojstava ovih polimernih materijala. Vinilesterna smola posjeduje dobru otpornost na

kemikalije, duktilnost i ĉvrstoću. Zbog jednolikog procesa otvrdnjavanja matrice imarelativno mala zaostala naprezanja.

  Epoksidne smole (EP)  znatno su skuplje od nezasićenih poliestera te znaju bitineprikladne za masovnu komercijalnu primjenu. One se u većoj mjeri primjenjuju kod

 polimernih kompozita u zrakoplovstvu ali danas sve više i u graditeljstvu. Ove smoleimaju bolja mehaniĉka svojstva te veću postojanost prema vlazi u usporedbi snezasićenim poliesterskim i vinilesterskim smolama.

 

Za visokotemperaturne primjene primjenjuju se poliimidi. Gornja temperaturadugotrajne primjene iznosi oko 230°C. Proizvode se u obliku duromernih smola i

termoplastiĉnih materijala.  Fenolna smola (PF) su najstariji duromerni materijali koji se koriste u tehnici. S

obzirom da im je temperatura staklišta oko 300 °C nalaze svoju primjenu ugraditeljstvu gdje se zahtjeva visoka otpornost protiv poţara.

  Modificirana metakrilatna smola - proizvodi se u novije vrijeme zbog dobre

meĊulaminatne povezanosti i posmiĉne ĉvrstoće kao i jako dobre vatrootpornosti.  Triazin smole spadaju u cijanatne smole koje su toplinski postojane. Zbog dobre

 postojanosti na vlazi, ĉvrstoće na habanje, preradbe, otpornosti prema stvaranjumikropukotina i zadovoljavajućih ekoloških uvjeta kao što je toksiĉnost mogu sve više

konkurirati epoksidnim smolama. Na trţištu se pojavljuje kao sljedeći proizvodi kojise dobivaju postupkom poliadicije monomera Triazin (TAM):

2.2.TERMOPLASTIĈNE MATRICE Zadnjih desetljeća koriste se za matrice sve više i termoplastiĉni polimerni materijali zboglakše preradbe. Najviše se primjenjuju polipropilen (PP), poliamidi (PA), polistirol -

kopolimerisati (SAN, ABS) i poliacetati (POM). Jedan od vaţnih razloga za primjenutermoplasta je, kao što je već spomenuto, mogućnost reciklaţe ovih materijala. 

2.3.ELASTOMERNE MATRICE

3.PROIZVODNJA

Page 54: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 54/107

 

ZEC | POLIMERI  54

3.1.DODIRNI (RUCNI ) POSTUPAK LAMINIRANJA

Dodirni postupak laminiranja

3.2.PREDTLACNO I TLACNO OBLIKOVANJE LAMINATA

 Niskotlaĉni postupak (Vakuumski postupak) 

3.3.NAMOTAVANJE

Page 55: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 55/107

 

ZEC | POLIMERI  55

Namotavanje: a) prema naĉelu tokarilice, b) polarno

Postupak namotavanja

3.4.PULTRUDIRANJE

Page 56: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 56/107

 

ZEC | POLIMERI  56

 Pultrudiranje

3.5.PROIZVODNJA VALOVITIH PLOĈA 

Proizvodnja valovitih ploĉa 

3.6.ŠTRCANJE VLAKANA 

Page 57: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 57/107

 

ZEC | POLIMERI  57

Štrcanje vlakana: 1) dovod stlaĉenog zraka, 2) struk, 3) smola s umreţavalom, 4) smola Subrzavalom, 5) mlaznica, 6) rezalo vlakna

3.7.CENTRIFUGALNO LIJEVANJE

3.8.IZRAVNO PREŠANJE 

  Izravno prešanje predimpregnirane mješavine 

Predimpregnirana mješavina (prepreg) u obliku ploĉa, dugaĉkih traka ili tijesta sadrţi svekomponente potrebne za izradu otpreska. Radi se o vlaknatom materijalu natopljenom

smolom spremnom za umreţavanje uz dodatak punila, pigmenata i ostalih primjesa.  

Smola s dodacima nonosi se na pokretni noseći trak na koji se zatim nanosi rezano staklenovlakno. Prije izravnog prešanja ploĉe ili trake reţu se na potrebnu veliĉinu i oblik te ulaţu ukalupe. Smola se umreţuje u zatvorenom kalupu povišenjem temperature i  stvara se ĉvrstiojaĉani otpresak. 

  Izravno prešanje kapljevite smole 

Page 58: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 58/107

 

ZEC | POLIMERI  58

Mokro prešanje ojaĉane poliesterske smole: 

1) smola, 2) suhi predoblik od vlaknatog materijala, 3) kanali za zagrijavanje kalupa, 4)ojaĉani otpr esak

4.KARAKTERISTICNI FRP MATERIJALI

Page 59: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 59/107

 

ZEC | POLIMERI  59

Podjela prema vrsti ojaĉala: polimerni materijali ojacani

  staklenim vlaknima ojaĉani polimerni materijali[Glass-Fibre Reinforced Polymers (GFRP)]

  ugljiĉnim vlaknima ojaĉani polimerni materijali 

[Carbon-Fibre Reinforced Polymers (CFRP)]  aramidnim vlaknima ojaĉani polimerni materijali 

[Aramid-Fibre Reinforced Polymers (AFRP)]

  ostali vlaknasti materijali za ojaĉanje 

4.1. Staklena vlakna se proizvode bez većih tehnoloških problema, a njihova mehaniĉkasvojstva daleko nadmašuju mehaniĉka svojstva obiĉnog stakla. Bitan nedostatak im je nizakmodul elastiĉnosti, zbog ĉega je njihova primjena ograniĉena. Usprkos velikom brojurazliĉitih stakala, samo mala skupina stakala, koja se daju preraditi u oblik vlakana nalazesvoju primjenu kao ojaĉala.

4.2. Ugljiĉna (karbonska) vlakna (CF)  prikladna su za ojaĉavanje polimernih materijala.Karbonska vlakna se odlikuju sljedećim karakteristikama:  - visoki modul elastiĉnosti - niski koeficijent toplinskog istezanja (pribliţno 50 puta manji od ĉelika)- dobra deformacijska svojstva

- otpornost na kemijsku agresivnost

- otpornost na koroziju

- otpornost na procese smrzavanja/odmrzavanja i štetno djelovanje soli za odleĊivanje

4.3. Aramidna vlakna (AF) imaju visoku ĉvrstoću i modul elastiĉnosti, a poĉela su se primjenjivati 70-ih godina. Baziraju se na aromatskim poliamidima, a trţišno ime im jeKevlar i Nomex.

4.4. Ostale vrste vlakana

 –   BOR VLAKNA (BF)

•   bor-volfranska vlakna u ~12 m debljine

•   proizvode se ~300 m dugi konci

• 

visoka krutost•  zbog jakih meĊumolekulnih veza dobro prianjaju za metalne matrice

(Al)

•   postojanja na temperaturama do 500°C (bez pada ĉvrstoće)  –   SINTETSKA VLAKNA (SF)

Page 60: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 60/107

 

ZEC | POLIMERI  60

5.MEHANIĈKA SVOJSTVA

5.1.UTJECAJ MATRICA I OJAĈALA 

σ-ε dijagram za razne udjele Φ  ugljiĉnih vlakana u PP 

σ-ε dijagram za razne udjele Φ staklenih vlakana u UP 

Page 61: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 61/107

 

ZEC | POLIMERI  61

Karakteristiĉan σ - ε dijagram za tri tipa orijentacije vlakana

Modul puzanja mreţastih laminata (vlak σ = 50 Mpa) 

Page 62: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 62/107

 

ZEC | POLIMERI  62

Model puzanja mreţastog laminata u ovisnosti o vlaţnosti 

5.2. UTJECAJ PROMJENE TEMPERATURE

Modul posmika u ovisnosti o temperaturi

Page 63: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 63/107

 

ZEC | POLIMERI  63

5.3. OTPORNOST NA UMOR

Wöhlerova krivulja GFP staklenim vlaknima ojaĉanog polimera (udio staklenih vlakanakonstantan)

5.4.PREDVIĐANJE SVOJSTAVA 

Page 64: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 64/107

 

ZEC | POLIMERI  64

Dijagram naprezanje-istezanje vlaknima ojaĉanog kompozita 

Modul elastiĉnosti mreţasto ojaĉanog poliestera u ovisnosti o brzini deformacije i udjelu

vlakana

Page 65: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 65/107

 

ZEC | POLIMERI  65

Utjecaj volumnog udjela vlakana bor-silicij-karbida (“Borsic”) na svojstva ojaĉanog aluminija 

6.FRP SUSTAVI

FRP sustavi dolaze u velikom broju mogućih formi, ali se svi oni mogu svrstati u nekoliko

glavnih kategorije ovisno o naĉinu ugradnje i u kojem obliku su dopremljeni na gradilište:   FRP sustavi za mokro polaganje

 

FRP sustavi za suhu montaţu (prefabricirani FRP kompoziti) 

  šipkasti FRP sustavi   prednapeti FRP sustavi

  FRP folije

6.1.FRP sustav za mokro polaganje su sastavljeni od folije ili tkanine s jednosmjerno ili

višesmjerno rasporeĊenim vlakancima, koje se na mjestu ugradnje impregniraju polimernom

smolom. Polimerna smola sluţi istovremeno kao vezivna matrica za vlakanca i sredstvo zalijepljenje folije na betonsku podlogu. FRP sustavi umreţavaju se i oĉvršćuju na mjestu

ugradnje.

6.2.FRP sustavi za suhu montaţu (prefabricirani FRP kompoziti) Prefabricirani FRP

kompoziti su gotovi kompozitni materijali proizvedeni u tvornici, te zatim transportirani na

mjesto ugradnje. Ravne FRP ploĉe lijepe se na površinu elementa, ili ako je sluĉaj o FRPšipkama, ugraĊuju se u izbušene utore u elementu. Uobiĉajeni tipovi prefabriciranih FRPkompozita su prefabricirana lamelirana folija jednosmjerno rasporeĊenih vlakanaca;

 prefabricirana mreţica namotana u rolu ili nasjeĉene na trake; prefabricirane ljuske zazakrivljene elemente, npr. stupove ili neke druge elemente; (FRP ljuske se lijepe na beton i

 jedna na drugu u slojevima kako bi ojaĉale elemente npr. na seizmiĉka djelovanja).

Page 66: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 66/107

 

ZEC | POLIMERI  66

6.3.Šipkasti FRP sustavi Šipkasti FRP elementi pruţaju mogućnost diskretnijeg ojaĉanja konstrukcije tako da se FRPkompozit ne lijepi na površinu elementa, već se umeće u izdubljene utore. Oblik šipkastogFRP kompozita varira, ali uobiĉajeni su okrugli i pravokutni presjeci. Kompoziti se proizvode

u tvornici, a potom se već oĉvršćeni transportiraju na gradilište. Polaţu se u izbušene utorekoji se potom zapune mortom ili epoksidnom smolom kako bi se osigurala veza betona i FRP

šipke. Nakon ugradnje FRP šipke, površina elementa moţe se zagladiti tako da se uopće nemoţe primijetiti sustav ojaĉanja.

6.4.Prednapeti FRP sustavi

Preliminarna ispitivanja pokazuju da su mekši materijali, staklena i aramidna vlakna, prikladniji za prednapinjanje, nego karbonska vlakna koja imaju visoki modul elastiĉnosti E(manje produljenje vlakana prilikom prednapinjanja, ali i sklonost preuranjenom lomu pri

reduciranim ekscentricitetima prilikom prednapinjanja). U praksi se koriste dva prednapeta

FRP sustava: trake od aramidnih vlakana (koriste se za povećanje savojne ĉvrstoće

konstruktivnih elemenata te pri oblaganju elemenata za postizanje veće duktilnosti), telaminati od karbonskih vlakana (koriste se za povećanje savojne ĉvrstoće konstruktivnihelemenata).

6.5.FRP folije, od staklenih ili aramidnih vlakana, niskih modula elastiĉnosti koriste se za

 povećanje duktilnosti konstruktivnih elemenata. Iz razloga što je nabavna cijena staklenihvlakana znatno niţa od cijene aramidnih, raširenija je uporaba FRP materijala koji su ojaĉanistaklenim vlaknima: GFRP folije 90/10, tipovi E ili AR staklenih vlakana. GFRP folije i trake

 pogodne su za ojaĉavanje i sanacije povijesnih graĊevina te za povećanje nosivosti zidnihelemenata. AFRP folije idealne su za ojaĉanje elemenata na udarna opterećenja.  

7.FRP BETONI

Kratka vlakna u betonu mogu biti uĉinkovita pri ograniĉavanju pukotina u betonu. Tako semoţe postići znatno povećanje nosivosti.Drugi oblik primjene koji je razvijen u Kanadi je izvedba tzv. bešĉeliĉnih platformi tj.

 betonske platforme su ojaĉane kratkim polimernim vlaknima.Armirani beton s ar maturnim šipkama od vlaknima ojaĉanih polimera koriste se najviše uJapanu i Kanadi, te u manjim koliĉinama u SAD-u i Europi.

Kablovi za prednapete grede ili ploĉe u novim betonskim konstrukcijama primjenjuju se

uglavnom, zasada, u Japanu i Kanadi, iako je jedan od prvih sustava (Polystal) razvijen uEuropi.

8.OCJENA KVALITETE FRP MATERIJALA

8.1.Trajnost

U prvom redu je potrebno odrediti otpornost materijala na mraz (za cikluse smrzavice) i soli

za odmrzavanje, a u maritimnim uvjetima djelovanje morske soli.

Opasno je i djelovanje vlage ili alkalija na staklena vlakna i djelovanje UV-zraka na aramidna

vlakna i razne vrste matrica. Samo ugljiĉna vlakna se općenito smatraju otpornima na

djelovanje raznih medija.

Page 67: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 67/107

 

ZEC | POLIMERI  67

Sve dosadašnje izjave i dokazi temelje se na laboratorijskim ispitivanjima sluţeći semetodama ubrzanog starenja.

8.2.Odrţivost Korištenje staklenih vlakana smatra se ekološki odrţivim. Staklena vlakna se izraĊuju

uglavnom od kvarcnog praha i vapnenca ĉija nalazišta nisu iscrpljena, a i potrošnja energije pri proizvodnji znatno je niţa nego npr. kod ĉelika.Termoplastiĉni materijali za razliku od duromernih omogućuju potpunu obnovljivost(reciklaţu).

8.3.Otpornost protiv poţaraKod izgradnje mostova, otpornost protiv poţara je posebno znaĉajna za nosive elementeizloţene poţaru do kojeg bi moglo doći na mostu ili ispod mosta (na cesti ili na deponiju).Iako su materijali od vlaknima ojaĉanih polimera uglavnom zapaljivi, danas su dostupni nekikoji usporavaju d jelovanje poţara, samougasivi su i ne razvijaju toksiĉne plinove. Kodkorištenja vlaknima ojaĉanih polimernih materijala za nosive sklopove npr. u zgradama treba

uzeti u obzir pad ĉvrstoće u sluĉaju poţara. Pri tome treba poduzeti redovite mjere zaštite pr otiv poţara i pretjeranog gubitka minimalne ĉvrstoće.

8.4.OCJENA KVALITETE FRP MATERIJALA

Kontrola kvalitete

Statistiĉka kontrola kvalitete osnovnih materijala vlakana i matrica, proizvoda od vlaknima

ojaĉanih polimera, izuzetno je vaţna kod serijske proizvodnje graĊevnih elemenata, gdje seotpornost graĊevnog elementa utvrĊuje na bazi proraĉuna graĊevnog elementa i klasifikacijegraĊevnog elementa. Tu se kontroliraju statistiĉki parametri proizvodnog procesa koji seunose u kartice za kontrolu kvalitete.

Ispitivanje kvalitete na graĊevnim elementima 

•   Najpoznatija metoda procjene kvalitete jednog graĊevnog elementa od vlaknimaojaĉanih polimera je ispitivanja uzoraka ili gotovih elemenata. 

•  Ispitivanja na graĊevnim elementima od vlaknima ojaĉanih polimera sluţe zaodreĊivanje graniĉnih stanja nosivosti, uporabljivosti i preostalog vijeka trajanjagraĊevnog sklopa.

 

Ocjena pouzdanosti nekog proizvoda od vlaknima ojaĉanog polimernogmaterijala tj. rezultata ispitivanja, ovisna je o broju uzoraka ispitivanja i o razini

ispitivanja opterećenosti.

9.ELEMENTI OD FRP-MATERIJALA

9.1.VLAĈNI ELEMENTIU vlaĉne elemente spadaju dijelovi konstrukcija koji preuzimaju iskljuĉivo vlaĉna napr ezanja

kao što su ţice (strips), trake (straps), ţiĉane trake (pin-loaded straps), poluge i kablovi kao i

 jednosmjerne podloge (jednosmjerne nevezane tkanine). Razlika izmeĊu nezategnutih i

 prethodno zategnutih elemenata i kabelskih ţica nije uvijek vidljiva jer se oboje proizvode pultruzivnim procesima. Prethodno zategnute kabelske ţice su samo manjeg promjera.

Page 68: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 68/107

 

ZEC | POLIMERI  68

Posebna paţnja se pridaje odgovarajućim sustavima sidrenja. Razlikuju se dva osnovna tipa:klinasta sidra za kratkotrajno opterećenje i vezna sidra za dugotrajno opterećenje. Vlaĉnielementi se najvećim dijelom ojaĉavaju u jednom smjeru. Ako se posebno zahtjeva ojaĉanje uviše smjerova koriste se vlakna orijentirana u više smjerova.9.2.ŢICE

Armirane ţice su bile meĊu prvim primjenama vlaknima ojaĉanih polimera u nosivimsklopovima mostova. Primjena prethodno napetih ţica omogućuje znaĉajne prednosti kako ustatiĉkom tako i u ekonomskom pogledu. Postupak prethodnog naprezanja nije još u

 potpunosti primjenjiv jer se nije našlo zadovoljavajuće rješenje sidrenja ţica. Prilagodbakoncepta postupnog sidrenja za kablove tipa EMPA (švicarski drţavni laboratoriji zaispitivanje i istraţivanje materijala 

9.3.TRAKE

 Nevaljane ţiĉane trake trenutno su u razvoju. Oĉekuje se njihova primjena za vlaĉne elemente

(npr. kablove). Ţiĉane trake su izraĊene od isprepletenih jednosmjernih termoplastiĉnih trakaojaĉanih ugljiĉnim vlaknima. Prednosti u usporedbi sa standardnim kablovima se mogu naći u

tehnologiji sidrenja. U sluĉaju ţiĉanih traka samo mali dio  ukupne nosivosti mora biti usidrenna slobodnom kraju. Zbog termoplastiĉne matrice ovo je izvedivo varenjem.

9.4.PLOĈEDo kraja 2000. godine izgraĊeno je više od tridesetak mostova s ploĉama za platforme odvlaknima ojaĉanih polimera. Sistemi koriste staklena vlakna, a kao matricu poliester ili

vinilester. Budući da su progibi mjerodavni pri ocjeni uporabljivosti zbog relativno niskogYoungovog modula (sliĉno betonu) –  naprezanja u staklenim vlaknima pod stalnim teretom

nikad nisu u kritiĉnom stanju. Većina ploĉa je proizvedena tehnikom pultrudiranja (istiskivanja).

Page 69: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 69/107

 

ZEC | POLIMERI  69

PJENASTI POLIMERNI MATERIJALI

PJENASTI POLIMERI 

(ćelijasti polimeri, ćelijasti plastiĉni materijali ili ekspandirani polimeri) su kompoziti koji sesastoje od polimerne matrice i fluidne faze koja u proizvodnom procesu prelazi u plinovito

stanje pri ĉemu volumen plina postaje znatno veći od volumena tekućine.

1.PODJELA PJENASTIH POLIMERNIH MATERIJALA

1.1.PODJELA PREMA MORFOLOŠKOJ STRUKTURI

Morfološki (oblikovno) gledano, danas se koriste otvorene i zatvorene ćelije.Kod zatvorenih ćelijastih polimera  plin disperzira u polimernoj strukturi u obliku mjehurićakoji su fiziĉki odvojeni polimernom strukturom.Otvoreni ćelijasti polimeri su oni kod kojih su plin i ĉvrsta faza meĊusobno pomiješani inemaju fiziĉku granicu. Prelaţenje plina iz jedne ćelije u drugu vrši se procesom difuzije kroz

membrane ćelija.

Pjenasti polimerni materijali mogu se kao i kompaktni polimerni materijali prema mehanizmu

nastajanja i karakteristikama osnovnog materijala svrstati u tri osnovne skupine: 

•   polimerizatni

•   poliaduktni

•  Polikondenzatni

S obzirom na strukturu njihovih unutrašnjih šupljina  pjenasti polimerni materijali takoĊer sesvrstavaju u tri skupine: sa zatvorenim, otvorenim i mješovitim šupljinama.

Prvi imaju više od 90% meĊusobno odvojenih šupljina, dok drugi imaju više od 90%meĊusobno povezanih šupljina. U treću od tih skupina ubrajaju se ostali pjenasti polimerni

materijali.

Page 70: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 70/107

 

ZEC | POLIMERI  70

S obzirom na krutost mogu se svrstati pod dva ekstrema: kruti i fleksibilni materijali.

Kruta pjena je ona kod koje polimerna matrica u upotrebi ima kristaliziranu strukturu ili se

ispod temperature staklišta javlja amorfna struktura. Kod fleksibilnih materijala polimerna matrica u upotrebi nalazi se iznad temperature staklišta. 

IzmeĊu ta dva ekstrema nalaze se ostali pjenasti materijali koje klasificiramo kao polukrute.

Krute pjene mogu se dalje dijeliti na:

a) nenosive elemente (npr. termiĉka izolacija)  b) nosive konstrukcijske elemente kod kojih se zahtijeva veća krutost, ĉvrstoća i udarnaţilavost

Posebne vrste fleksibilnih pjena su visokoelastične pjene ( engl. high-elastic), npr.

 poliuretanske pjene.

1.2.PODJELA POLIMERA PREMA GUSTOĆI 

1.3.PODJELA S OBZIROM NA MEHANIĈKA SVOJSTVA 

1. 

tvrdi pjenasti materijali- tlaĉna ĉvrstoća > 0,8 MPa 

- kod odreĊenog graniĉnog opterećenja nastaje krti lom ćelijastih spojeva2.   polutvrdi pjenasti materijali

- tlaĉno naprezanje za 10%-tnu deformaciju iznosi 0,15 –  0,8 MPa

3.  mekani pjenasti materijali

- tlaĉno naprezanje je kod 10%-tne deformacije ispod 0,15 MPa

- nema razaranja ćelijastih struktura, pojavljuju se elastiĉne i plastiĉne deformacije  

4.  elastiĉni pjenasti materijali - ovaj materijal ima samo elastiĉne deformacije koje se pri deformiranju vraćaju 

za nekoliko minuta

- koristi se kod zahtjevnijih velikih tlaĉnih deformacija 

Page 71: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 71/107

 

ZEC | POLIMERI  71

5.  mekani elastiĉni pjenasti materijali - kombinacija mekanog i elastiĉnog materijala

6. integralni pjenasti materijali

- jake razlike gustoće rubnih zona i jezgre; rubne zone mogu biti gotovo potpuno bez

 pora

Integralni pjenasti materijali

2.SVOJSTVA PJENASTIH POLIMERNIH MATERIJALA

Ĉvrstoća u ovisnosti o gustoći (primjer za pjenasti PS) 

Page 72: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 72/107

 

ZEC | POLIMERI  72

Modul elastiĉnosti u ovisnosti o gustoći (primjer za tvrdo-pjenasti PUR)

Toplinska provodljivost u ovisnosti o gustoći 

Page 73: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 73/107

 

ZEC | POLIMERI  73

Toplinska provodljivost u ovisnosti o upijanju vode (temperatura +10 °C)

3.NAJVAZNIJI PJENASTI POLIMERNI MATERIJALI

Stlaĉivanje PS pjenastog proizvoda dobivenog ekstrudiranjem u ovisnosti o opterećenju 

3.1.PJENASTI POLISTIREN (PS-E) 

MeĊu pjenastim polimernim materijalima najvaţniji su:

-   pjenasti polistiren

-   poliuretan

-   poli(vinilklorid)

-   polietilen

-   pjenasta karbamidna smola

-  pjenasta fenolformaldehidna smola

Page 74: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 74/107

 

ZEC | POLIMERI  74

3.2.POLIURETANSKE PJENE (PUR)

Poliuretanske pjene moţemo proizvodnim procesima dobiti u fleksibilnoj i ĉvrstoj formi.Ćelije im mogu biti zatvorene ili otvorene. Karakteristike PUR pjena ovise o prirodnim

komponentama od kojih su proizvedene, o vrsti agensa za pjenjenje te o tehnologiji

 proizvodnje. Najĉešće korištene tehnologije za proizvodnju PUR pjena su: - raspršivanje pjene direktno

-  pjenjenje na gradilištu 

- kontinuirani postupak proizvodnje elemenata

Glavne prednosti PUR pjene su sljedeće: - niska toplinska provodljivost

- dobra temperaturna provodljivost (više od 120 °C) - niska paropropusnost

- mala teţina, dobra ĉvrstoća 

- pjenjenje na terenu

3.3.POLI(VINILKLORID) (PVC)Karakteristike ĉvrste PVC pjene su sljedeće: - dobra vlaĉna i tlaĉna ĉvrstoća 

- nema trajnih deformacija prilikom udara i vibracija

- nisko talište 

- mala propusnost vode

- otpornost na bakterijsko djelovanje

- dobra kemijska stabilnost

3.4.EPOKSIDNE I SILIKONSKE PJENEEpoksidne pjene imaju vrlo dobru kemijsku stabilnost, otporne su na vlagu i imaju dobra

termiĉka svojstva, ali im je zbog visoke cijene proizvodnje ograniĉena upotreba ugraĊevinarstvu. Tehnologije epoksidne pjene su pjenjenje na mjestu ugradnje ili raspršivanje odreĊenom

 pokretnom opremom. Najviše se upotrebljavaju u svrhu izolacije. TakoĊer se primjenjuju kao jezgra sendviĉ elemenata. 

4.SREDSTVO ZA PJENJENJE (PJENILO) 

Sredstvo za pjenjenje ĉini grupa aditiva koja se koristi pri proizvodnji pjenastih polimera. Ovimaterijali imaju svojstvo stvaranja pora ili ćelija unutar polimerne mase. Ovisno o prirodistvaranja ćelija koja moţe biti u vidu fizikalne ili kemijske promjene razlikujemo   fizikalna i

kemijska sredstva za pjenjenje ili zapjenjivaĉe. 

Page 75: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 75/107

 

ZEC | POLIMERI  75

5.PROIZVODNJA PJENASTIH POLIMERA

PROIZVODNJA pjenastih polimera uglavnom se provodi pomoću stvaranja plinovitihmjehurića koji se šire u polimernoj matrici. Ovaj proces se nakon odreĊenog vremena

stabilizira i oblikuje se ekspandirana struktura.

Proces ekspanzije pjenastog materijala u kalupu

Koriste se tri metode pri stvaranju mjehurića: 

I.  Lateks gumena pjena dobiva se mehaniĉkim procesom induciranog pjenušanja lateksaili tekuće gume nakon ĉega dolazi do umreţavanja polimera u ekspandiranom stanju.

II.  Suspenzija polimera ili postupak pri kojem se tekući monomer miješa s kemijskim pjenilom pri ĉemu dolazi do porasta temperature i oslobaĊanja plina. 

III. Tekućina ili plin niske toĉke vrelišta otapa se u polimernoj suspenziji pod pritiskom. Pri

zagrijavanju suspenzije do toĉke vrelišta stvaraju se mjehurići. Kao pjenila uglavnom sekoriste pentani, heksani ili halokarbonati.

Dijagram toka procesa proizvodnje

Page 76: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 76/107

 

ZEC | POLIMERI  76

Kontinuirani proces proizvodnje poliuretanskih pjenastih ploĉa 

Blok-shema ureĊaja za pjenušanje integralnog poliuretana 

1 Spremnici za dnevna korištenja komponenti A i B2 Agregati za transport i doziranje komponenti A i B

3 Spremnik za dodatnu komponentu C

4 Agregat za transport i doziranje komponente C5 Komora za predmiješanje 

6 UreĊaj za miješanje 

7 Alat za oblikovanje proizvoda

Page 77: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 77/107

 

ZEC | POLIMERI  77

Vremenski tijek procesa pjenjenja bez stlaĉivanja 

Konstrukcijski proces pjenušanja 

Page 78: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 78/107

 

ZEC | POLIMERI  78

6.POSEBNI PJENASTI POLIMERNI MATERIJALI

U posebne vrste pjenastih polimera ubrajaju se:

- konstrukcijski pjenasti polimeri

- sintetiĉki pjenasti polimeri i multipjene 

- pjenasti polimeri ojaĉani vlaknima 

6.1.KONSTRUKCIJSKI (NOSIVI) PJENASTI POLIMERIImaju ĉvrstu vanjsku ljusku i unutrašnjost s ćelijastom strukturom.  Ovi polimeri su prikladni za upotrebu kao nosivi konstrukcijski materijali s obzirom na

 povoljan odnos krutosti i teţine. Proizvode se u procesu pod visokim ili niskim pritiskom. Pod visokim pritiskom proizvode se

 pjene veće gustoće i glaĊih površina nego pod niskim pritiskom. Pjenasti materijali većegustoće mogu se bolje površinski obraĊivati.  

6.2.SINTETIĈKI PJENASTI POLIMERI

Umjesto korištenja pjenila injektiraju se u polimernu masu mjehurići stakla, keramike ilinekog drugog makromolekulskog spoja koje nazivamo i mikrosfere.

6.3.MULTIPJENE koriste isto takve, samo pjenjene polimere koji tada imaju i ćelije plina i mikrosfere nekogmakromolekulskog spoja.

7.ZAPALJIVOST

Za pjenaste polimere je karakteristiĉno da pri poţaru, tj. u prisutstvu kisika i povišenetemperature, gore. Svi organski polimeri proizvode otrovne produkte izgaranja gdje je

 posebno škodljiv i opasan ugljiĉni monoksid. Kod organskih polimera ne postoji potpunasigurnost od poţara. Postoji naĉelni dogovor oko zapaljivosti polimera i njihove uporabe:Polimeri se mogu koristiti dokle god postoji dovoljna sigurnost od poţara. Pri analizi zapaljivosti polimerni se materijali mogu grupirati u sljedeće kategorije: 1)  polimeri koji sadrţe nezapaljive komponente, npr. mineralne filtere 

2) kombinacija materijala koji svojim raspadanjem pri povišenim temperaturamaoslobaĊaju nezapaljive plinove kao što su dušik i ugljiĉni dioksid  

3)  polimeri koji dodatkom usporivaĉa gorenja (engl. flame retardants) odgaĊajuzagrijavanje, a time i paljenje

4) polimeri kod kojih su otporne strukture makromolekula koje su najosjetljivije na poţar  

5)  polimeri koji uz kombinaciju aditiva zaustavljaju lanĉanu reakciju slobodnih radikalatijekom paljenja

Kako bi se postigla što bolja otpornost polimernih pjenastih proizvoda na gorenje koriste seusporivaĉi gorenja (eng. flame retardants).

 Najĉešće se koriste sljedeći: - fosfori s usporivaĉem 

- halogeni spojevi s dodatkom

- kombinacija halogenih mješavina s antimonovim oksidom 

- nitrogene i borne primjese

- alkalno-metalne soli- hidrati metalnih oksida

Page 79: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 79/107

 

ZEC | POLIMERI  79

PRIMJENA POLIMERNIH MATERIJALA U GRADITELJSTVU

GraĊevinski proizvodi koji sadrţe polimerne materijale mogu se primjenjivati kao i svi drugigraĊevinski proizvodi samo ako je dokazana njihova uporabljivost. Na temelju dokazauporabljivosti graĊevinskog proizvoda utvrĊuje se ima li taj proizvod svojstva po kojima uz

odgovarajuću ugradbu u graĊevinu zadovoljava vaţne zahtjeve za graĊevinu koje propisujenadleţno ministarstvo. Uporabljivost proizvoda dokazuje se ako je cjelokupni proizvodni proces od idejnog r  ješenja do finalizacije proizvoda pod stalnom kontrolom i zadovoljavazahtijevane uvjete koji su propisani odreĊenom normom ili nekom drugom specifikacijom.  

KONTROLA

Kontrola koju provodi proizvoĊaĉ 

ProizvoĊaĉ na temelju zahtijevanih svojstava graĊevinskog proizvoda odabire prikladne

materijale te u laboratoriju ispituje njihova fizikalna i kemijska svojstva. Ukoliko svojstva

materijala zadovoljavaju, odabire se prikladna tehnologija proizvodnje te se izraĊuju kalupi i probni uzorci proizvoda. Pritom se posebna paţnja posvećuje reološkim svojstvima materijalau proizvodnom procesu. Na probnim uzorcima kontroliraju se odstupanja od zahtijevanih

dimenzija gotovog proizvoda te svojstva gotovog proizvoda. Ukoliko kvaliteta probnih

 proizvoda zadovoljava, konstruira se konaĉno postrojenje za proizvodnju elemenata, pokrećese tipska proizvodnja te utvrĊuje kvaliteta prve serije proizvoda. Na temelju probne

 proizvodnje vrši se reguliranje postrojenja.Tijekom svih opisanih procesa proizvoĊaĉ obavljavlastitu kontrolu u vlastitom ili vanjskom laboratoriju. ProizvoĊaĉ koristi dobivene rezultateradi kontrole i unapreĊenja proizvodnje.

Kontrola koju provodi ovlašteno tijelo i postupak potvrĊivanja 

Proces potvrĊivanja proizvoda poĉinje nakon što proizvoĊaĉ zatraţi od ovlaštenog tijelazahtjev za potvrĊivanje proizvoda. Nakon što je obradilo zahtjev, ovlašteno tijelo odluĉuje

 postoje li uvjeti da se krene s potvrĊivanjem. Ukoliko zahtjev nije valjan, odbija se uz

obrazloţenje odluke. Ukoliko je zahtjev valjan, potpisuje se ugovor izmeĊu proizvoĊaĉa iovlaštenog tijela o potvrĊivanju proizvoda.Ovlašteno tijelo definira sadrţaj i opseg ispitivanja koje obuhvaća:  - provjeru sustava kakvoće proizvoĊaĉa s pregledom postojećeg stanja opreme i pogonagdje će se odvijati proizvodnja- sustav osiguranja kakvoće u proizvodnji 

- izradu protokola za kontrolu proizvodnje- kontrolu proizvodnje

Page 80: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 80/107

 

ZEC | POLIMERI  80

1.LEŢAJEVI U GRAĐEVINARSTVU 

Leţaj je definiran kao element koji dopušta rotaciju izmeĊu dva konstrukcijska elementa i prenosi opterećenja, a takoĊer i spreĉava pomake (nepomiĉni leţajevi), dopušta pomake samou jednom smjeru (leţajevi s vodilicama) ili u svim smjerovima (svestrano pomiĉni leţajevi).  

Posebno valja napomenuti da leţajevi obvezatno moraju nositi CE oznaku sukladnosti, ĉimese potvrĊuje da proizvoĊaĉ ima razvijen sustav kakvoće te da je sukladnost leţaja provjerenatipskim ispitivanjima prije poĉetka proizvodnje ili nakon uvoĊenja bilo kakvih izmjena u

 proces ili proizvod kao i rutinskim ispitivanjima tijekom proizvodnje. U normama su opisane

 procedure ocjenjivanja sukladnosti za pojedine vrste leţajeva. Oznaka sukladnosti ćeomogućiti slobodan promet proizvoda unutar Europske unije bez potrebnih dodatnih kontrola.

1.1.ELASTOMERNI LEŢAJEVI 

Elastomerni leţajevi sadrţe vulkanizirani elastomer koji moţe biti armiran jednom ili više

ĉeliĉnih ploĉa. Translacijski pomaci i zakretanja omogućeni su elastiĉnim deformiranjemelastomernog materijala.

 Nazivaju se još i deformabilnim leţajevima.

Umetanjem ĉeliĉnih ploĉa izmeĊu slojeva gume i vulkanizacijom ovog kompozitnogmaterijala nastaje armirani elastomerni leţaj (AEL). Ĉeliĉne ploĉe spreĉavaju vertikalne i

 popreĉne deformacije elastomera od vertikalnog opterećenja te leţajevi postaju krući. 

nearmirani elastomerni leţaj  armirani elastomerni leţaj 

-  Kao osnovna sirovina k oristi se prirodni kauĉuk (NR) i polikloroprenski (sintetski)kauĉuk (CR).

-  Trajnost armiranih elastomernih leţajeva (AEL) ovisi o karakteristikama elastomera i procjenjuje se na cca 50 godina.

-  Kod ugradnje je vaţno da se leţaj polaţe na glatku, suhu, ravnu i horizontalnu

 podlogu.

-  Budući da je stanje razaranja ovisno o veliĉini deformacije, AEL ima bitno većegraniĉno opterećenje i raĉunsko naprezanje u odnosu na nearmirane elastomerneleţajeve (EL).

Page 81: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 81/107

 

ZEC | POLIMERI  81

1.1.1.ELASTOMERNI LEŢAJEVI (MEHANIĈKA SVOJSTVA) 

CENTRIĈNI PRITISAK  

Sloj gume opterećen centriĉnim pritiskom 

Uz pretpostavku da vrijedi:

- teorija malih deformacija i velikih pomaka

- Hookeov zakon

- pojava hidrostatskog pritiska u gumi

-   posmiĉna naprezanja τ  xy=0, materijal mijenja volumen

 ν<0,5

-  pomaci u smjeru x, y, z su u, v, w,

POSMIĈNE SILE I DEFORMACIJE 

Elastomerni leţaj opterećen na posmik  

1 x M F d F e

 

Page 82: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 82/107

 

ZEC | POLIMERI  82

Raspodjela normalnih naprezanja na spoju pri djelovanju horizontalne i vertikalne sile

efektivni modul posmika

efektivna (reducirana) širina leţaja 

Shematski dijagram i prikaz ispitivanja na posmik

2 x i

 A

 M F d x dx dy F x  

 

2

v

tan

 x x

eff  

 F G

 A T  

'

eff  

aG G

a

ef f  G

'a

2 1

2 1qx q x

G   

 

Page 83: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 83/107

 

ZEC | POLIMERI  83

MODUL POSMIKA

Veliĉine modula posmika Gg  odreĊene ispitivanjem mogu biti od 0,7-1,15 MPa i trebaju

zadovoljiti sljedeće uvjete: 

Gg = 0,9 MPa ±0,15 MPa (standardni leţajevi)  Gg = 0,7 MPa ±0,10 MPa, dozvoljeno samo uz specifikaciju projektanta

Gg = 1,15 MPa ±0,20 MPa, dozvoljeno samo uz specifikaciju projektanta

 posmiĉno naprezanje 

 posmiĉna sila 

 posmiĉna deformacija 

vx –  horizontalni pomak koji se mjeri za 0,27Tq i 0,58Tq, pri ĉemu je Tq ukupna poĉetnadebljina svih slojeva elastomera.

Modul posmika u ovisnosti o posmiĉnoj deformaciji 

 x F 

 A  

 x F 

vtan

  x

qx

qT 

 

Page 84: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 84/107

 

ZEC | POLIMERI  84

Tipovi elastomernih leţajeva prema EN 1337-3

Dimenzioniranje elastomernih leţajeva provodi se za graniĉno stanje nosivosti i graniĉno

stanje uporabljivosti.Kontrolira se sljedeće: a) Maksimalna ukupna posmiĉna deformacija 

 b) Maksimalno vlaĉno naprezanje u armaturnim ploĉama 

c) Graniĉni uvjeti za klizanje i zakretanje te stabilnost uslijed izvijanjad) Sile, momenti ideformacije pri djelovanju leţaja na konstrukciju

DIJAGRAM TOKA DIMENZIONIRANJA

Kontrola proizvodnjeZahtijevana svojstva su:

 –   modul posmika

 –    posmiĉna veza 

 –   tlaĉna krutost  –   otpornost na cikliĉko tlaĉno opterećenje 

 –   statiĉki kapacitet rotacije za ekscentriĉno opterećenje i odreĊivanje povratnogmomenta

 –   otpornost na djelovanje ozona.

Page 85: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 85/107

 

ZEC | POLIMERI  85

1.1.2.TIPOVI ELASTOMERNIH LEŢAJEVA 

1.1.1.1.ELASTOMERNI KLIZNI LEŢAJEVI (AEL) izvode se kao pravokutni ili okrugli,

a za posebne primjene i eliptiĉni ili osmerokutni za koje su normom predviĊeni posebnizahtjevi.

Unutarnji slojevi elastomera AEL-a moraju biti jednake debljine, izmeĊu 5 i 25 mm svaki, avanjski deblji od 2,5 mm. Dimenzije AEL-ova normirane su za tip B.

Minimalna debljina ĉeliĉnih ploĉa je 2 mm. 

Armirani elastomerni klizni leţaj

1.1.1.2.NEARMIRANI ELASTOMERNI LEŢAJEVI (EL) se koriste za manje pritiske i

 preteţno statiĉka opterećenja. Ne mogu se koristiti u mostogradnji već iskljuĉivo uzgradarstvu.

1.1.1.3.ELASTOMERNI LEŢAJ S TEFLONSKOM PLOĈOM 

EL s teflonskom ploĉom 

Page 86: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 86/107

 

ZEC | POLIMERI  86

Tanki leţajevi s teflonom i elastomerom ili ekspandiranom tvrdom pjenom

1.1.1.4.LONĈASTI LEŢAJEVI sadrţe nearmirani elastomerni jastuk (rotacijski element)valjkastog oblika u ĉeliĉnoj posudi (loncu) i ĉeliĉni poklopac. 

Osnovni elementi lonĉastih kliznih leţajeva 

Page 87: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 87/107

 

ZEC | POLIMERI  87

DIMENZIONIRANJE LONĈASTIH LEŢAJEVA PREMA EN 1337-5

Osnovni zahtjevi koje leţaj mora zadovoljiti su:  

• ograniĉenje zakretanja 

• povratni (reaktivni) momenti 

• vertikalna deformacija leţaja• rasprostiranje opterećenja kroz pojedine dijelove leţaja. 

1.1.1.5.KALOTNI LEŢAJEVI 

Kalotni leţajevi  prenose opterećenje površinom kalote te se u leţaju javljaju manje

koncentracije naprezanja nego kod ĉeliĉnih toĉkastih i linijskih leţajeva. Zbog potrebne preciznosti pri izradi ploha ovi su leţajevi relativno skupi.

 Nepomiĉni kalotni leţajevi 

Primjer jednosmjerno pomiĉnog kalotnog leţaja  

Page 88: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 88/107

 

ZEC | POLIMERI  88

Svestrano pomiĉni kalotni leţaj 

2.PRIJELAZNE NAPRAVE I BRTVILA

Prijelazne naprave i brtvila izvode se na mjestima premošćivanja procjepa izmeĊu pojedinih dijelova konstrukcije. Na mostovima su to mjesta prekida kontinuiteta mosta kao

što su prijelazi s nasipa na most, prijelazi s rasponske konstrukcije na upornjak i prekidiunutar rasponske konstrukcije.

Kod zgrada i industrijskih postrojenja to su mjesta na kojima je potrebno omogućitimeĊusobne pomake dijelova konstrukcije bez pojave većih dodatnih naprezanja i prodiranjavode (i raznih drugih tekućina) izmeĊu tih sklopova.

Djelovanja na prijelazne naprave:

 Nosivi sklopovi mosta izloţeni su vertikalnim silama od: 

 

vlastite teţine  dodatnih stalnih opterećenja 

   prometa

te horizontalnim silama od:

  Prometa, npr. uslijed koĉenja i polaska vozila  

  udarca vozila kod nesreća i sl.  vjetra

  trenja u leţajevima i prijelaznim konstrukcijama, odnosno otpora leţajeva nadeformacije

  specijalnih opterećenja, npr. potresa i sl. 

 Na temelju navedenih sila dimenzioniraju se nosivi dijelovi prijelaznih naprava.

Pomaci konstrukcije mogu se podijeliti u dvije grupe:

   pomaci uslijed promjene duţine mostovne konstrukcije 

   pomaci uslijed promjene nagiba ili progiba mostovne konstrukcije.

TakoĊer se razlikuju dvije vrste prijelaznih naprava prema poloţaju u kolovozu:  § dilatacije u smjeru mostovne konstrukcije, tj. okomito na popreĉni presjek kolovoza

dilatacije popreĉno na smjer mostovne konstrukcije, dakle, paralelno sa smjerom

kolovoza.

Page 89: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 89/107

 

ZEC | POLIMERI  89

PRIMJERI PRIJELAZNIH NAPRAVA:

-naprava Thorma Joint -konstrukcije kod kojih se sile u dilataciji prenose armiranim elastomernim dijelovima

-konstrukcije kod kojih se sile u dilataciji prenose metalnim dijelovima, a elastomerni dijelovi

sluţe samo za zatvaranje dilatacije. 

2.1.ELASTIĈNA PRIJELAZNA NAPRAVA THORMA JOINT 

2.2.ARMIRANA ELASTOMERNA PRIJELAZNA NAPRAVA

Prednosti:

  vanjske površine sastoje se od elastomera i zato nema problema s korozivnom

zaštitom i utjecajima prometa   priĉvršćenje se izvodi kod armiranih profila pomoću vijaka koji se montiraju

neposredno na gradilištu tako da tolerancije ne igraju veću ulogu; kod profila srešetkastim presjekom ti elastomerni profili uvlaĉe se u rubne ĉeliĉne elemente koji su

ubetonirani ili zavareni na ĉeliĉnu konstrukciju mostaMane:

•  kod konstrukcija od armiranih elastomera nije tehniĉki moguće proizvesti duljine većeod cca 2,0 do 2,5 m, što znaĉi da se ti elementi moraju vulkanizirati na gradilištu;vulkanizacija na gradilištu uvijek je lošije kvalitete nego u tvornici tako da se mogu

 pojaviti oštećenja ili vodopropusnost •  kod konstrukcija s rešetkastim profilima uvijek postoji opasnost od oštećenja površine 

nearmiranog elastomernog profila

•   priĉvršćenje konstrukcije od armiranog elastomera na neravnim površinama pomoćuvijaka nije uvijek dovoljno nepropusno za vodu

•  reakcijske sile od tangencijalne deformacije profila dovode do šteta na priĉvršćenju i

vodopropusnosti

Page 90: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 90/107

 

ZEC | POLIMERI  90

2.3.PRIJELAZNE METALNE NAPRAVE S ELASTOMERNIM PROFILIMA

(MODULARNE PRIJELAZNE NAPRAVE)

Prijelazna naprava (Kontakt Inţenjering d.o.o.) za pomake do ± 40 mm  –  mali pomaci 

Primjeri modularne prijelazne naprave za pomake ± 160 mm –  veliki pomaci 

Page 91: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 91/107

 

ZEC | POLIMERI  91

3.BRTVILA

Razni tipovi brtvila koja omogućuju pomake i sluţe kao elementi nepropusni za tekućine  

4.GEOSINTETICI

Geosintetici su proizvodi od polimernih materijala koji su namijenjeni uporabi u

geotehniĉkim radovima.

Primjenjuju se općenito u podzemnim radovima, izgradnji prometnica (ceste, ţeljeznice,zraĉne luke, tuneli), hidrotehniĉkim graĊevinama (obaloutvrde, nasipi, brane, drenaţe),zgradarstvu (temeljenje graĊevina, ravni krovovi), pri zaštiti okoliša, poljoprivrednim i

šumarskim zahvatima, sportskim igralištima i sl. Posebno je raširena uporaba kod izvedbe isanacija deponija.

Prema graĊi i svrsi uporabe geosintetici se mogu podijeliti na:  

  geotekstile

  geomreţe 

  geomembrane

  geokompozite

Geotekstili se sastoje od polimernih vlakana, graĊeni su u obliku filca, a mogu imativišestruke funkcije u tlu, npr. funkciju razdvajanja, ojaĉanja, filtriranja i dreniranja tla.

Geomreţe mogu imati razne oblike otvora koji sluţe za ojaĉanje, a u nekim sluĉajevima i zarazdvajanje materijala.

Geomembrane se izraĊuju u obliku folija koje spreĉavaju prolaz vode i plinova u tlu.  

Geokompoziti su sloţeni proizvodi koji se sastoje od kombinacije navedenih geosintetika ili

kombinacije ovih materijala s drugim materijalima, a mogu imati funkcije geotekstila,

geomreţa ili geomembrana. 

Page 92: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 92/107

 

ZEC | POLIMERI  92

5.POLIMERNI MORTOVI I BETONI

Osim osnovnih sastojaka (vezivo, ispuna, voda) mortovima i betonima se dodaju razliĉiti  polimerni materijali:

- polimerni lateksi (elastomerni, termoplastiĉni, bitumenski, miješani) 

- praškaste emulzije -vodotopivi polimeri (npr. metilceluloza)

-tekuće smole (epoksidna, poliuretanska, poliesterska) -monomeri

5.1.POLI MERNI MORTOVI

Kada se umjesto cementa kao vezivo koristi polimerna smola uz dodatak pijeska i vode,

dobiva se polimerni mort. Vezivo moţe biti i disperzija ili otopina polimerne smole. 

Tlaĉna ĉvrstoća polimernog morta u ovisnosti o vremenu 

Utjecaj vlaţnosti dodatka kod epoksidnog morta 

Page 93: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 93/107

 

ZEC | POLIMERI  93

Dodatne karakteristike u odnosu na standardni mort:

•   povećana ĉvrstoća 

•  otpornost na alkalne medije iz podloge

•  otpornost na klimatske utjecaje i starenje

Mortovi koji se koriste za sanacijske radove oštećenih armiranobetonskih konstrukcijatakoĊer se danas redovito izvode od mortova modificiranih polimerima.

Zahtjevi koje ovi mortovi moraju ispuniti su:

 –   zadovoljavajuća adhezija 

 –    povećana vlaĉna ĉvrstoća u odnosu na standardni PC (portland cement) mort

 –   manji modul elastiĉnosti  –   veća istezljivost  –    povećana trajnost 

5.2.POLIMERNI BETONI

Polimerne betone dijelimo na:

•   portland cementne betone modificirane polimerima

•   betone impregnirane polimerima

•   polimerne betone

Portland cementni beton modificiran polimerima

To je PC beton (standardni cementni beton) u koji se tijekom miješanja umjesto dijelova vode

dodaje u vodi topljivi polimer ili njegova emulzija.

5.3.BETON IMPREGNIRAN POLIMERIMA

To je portland cementni beton koji je impregniran monomerom koji zatim polimerizira.

Zadatak monomera jest ući u povezane pore u betonu iz kojih je prethodno uklonjen najvećidio slobodne vode. Nakon toga nastupa polimerizacija do koje dolazi uslijed termiĉke obradbeimpregniranog betona ili dodavanja katalizatora. U praksi su najĉešće rabe monomerimetilmetakrilat (MMA) i stiren (S).

Razlikujemo dva naĉina impregnacije betona monomerom: •  djelomiĉna impregnacija 

•   potpuna impregnacija

Sljedeće su faze radova kod djelomiĉne impregnacije  

•   pri prema površine –  ĉišćenje i popravci oštećenja 

•  sušenje betona –  postepeno zagrijavanje na 120 –  135 °C u trajanju od 6 do 8 sati;

•  hlaĊenje betona na temperaturu niţu od 38 °C

•  natapanje monomerom upijanjem ili pod pritiskom; proces traje 6 sati

•   polimerizacija –  ako se postiţe zagrijavanjem, moramo postići temperaturu 75 –  90

°C•  uklanjanje viška monomera 

Page 94: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 94/107

 

ZEC | POLIMERI  94

5.4.POLIMERNI BETON

Polimerni beton je kompozitni materijal u kojem je agregat povezan u gustoj matrici

 polimernog veziva. Najĉešće korištena polimerna veziva su reaktivne smole:

• 

Poliesterska smola (UP)•  Epoksidna smola (EP)

•  Poliuretanska smola (PUR)

•  Metilmetakrilatna smola (PMMA)

•  Polistiren (PS)

Primjena

Betoni modificirani polimerima ili polimerni betoni ĉesto se koriste pri ugradnji prijelaznihnaprava.

Glavna svojstva polimernog betona su:

•   brzo oĉvršćavanje 

•  relativno veća vlaĉna, savojna i tlaĉna ĉvrstoća u odnosu na standardni beton 

•  dobra adhezija na većini površina 

•  dobra otpornost na djelovanje mraza

•  mala propusnost

•  dobra kemijska otpornost

5.5.ASFALT MODIFICIRAN POLIMEROM

Poboljšanje svojstava konvencionalnog asfalta: -smanjenje temperaturne osjetljivosti 

- povećanje otpornosti na zamor materijala 

- bolja deformacijska svojstva 

- povećana otpornost na raspucavanje materijala 

- povećana otpornost na mrvljenje materijala 

- produljen vijek trajanja 

-smanjenje troškova odrţavanja 

- bolja obavijenost agregata asfaltnim vezivom -samozacjeljenje uskih pukotina na asfaltnom zastoru tijekom ljetnih mjeseci-odliĉna adhezijska sposobnost i elastiĉnost -zaštita od infiltracije vode

Polimerni materijali koji se koriste za modificiranje stvaranjem prostorne mreţe unutar asfaltasu:

-stirenbutadien (SB) 

-stirenbutadienstiren (SBS) 

-stirenetilenbutilenstiren (SEBS) 

-etilenvinilacetat (EVA) 

- polietilen (PE)

Page 95: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 95/107

 

ZEC | POLIMERI  95

5.6.MATERIJALI ZA ZAŠTITU ARMATURE OD KOROZIJE 

Epoksidni premazi za zaštitu armature od korozije trebaju ispunjavati sljedeće uvjete: - primjenjivost pri temperaturi većoj od 8 °C 

-tlaĉna ĉvrstoća ≈ 80 MPa 

-savojna ĉvrstoća ≈ 40 MPa -ĉvrstoća prianjanja na betonsku podlogu ≈ 2,5 MPa 

-modul elastiĉnosti ≈ 6000 MPa 

-vodonepropusnost: V-12 

-otpornost na mraz: M-200

Page 96: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 96/107

 

ZEC | POLIMERI  96

1.PROTUVIBRACIJSKA I PROTUPOTRESNA IZOLACIJA

Tradicionalni pristup –  izgradnja krutih graĊevina koje treba s dovoljnom sigurnošću povezatis tlom

 Novi pristup - ugradnja seizmiĉkih izolatora (SEIZMIĈKA IZOLACIJA) 

GLAVNA IDEJA seizmiĉke izolacije - reducirati djelovanje potresa na konstrukciju

 promjenom njenih dinamiĉkih svojstava. 

Postoje dvije osnovne ideje o izolaciji graĊevina od djelovanja potresa: 1.

   postavljanje zgrade na podlogu s ograniĉenim koeficijentom trenja ĉime seograniĉavaju i veliĉine seizmiĉkih sila 

2.   produljenje osnovnih perioda titranja, odnosno sniţenje vlastitih frekvencija protupotresnim izolatorima do veliĉine koja osigurava dovoljno nizak odziv

konstrukcije na gibanje tla

Jedan od naĉina produljenja perioda titranja graĊevine jest uporaba armiranih elastomernihleţajeva (AEL).

Osim produljenja perioda, leţajevi smanjuju i razinu seizmiĉkih sila svojim viskoznim ihistereznim prigušenjem.

Protupotresna izolacija primjen jiva je kod niţih zgrada koje nisu temeljene na debelimslojevima mekog tla.

Page 97: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 97/107

 

ZEC | POLIMERI  97

2.UPORABA ELASTOMERNIH LEŢAJEVA 

  Elastomerni leţajevi malog prigušenja  Elastomerni leţajevi s visokim prigušenjem  Elastomerni leţajevi s olovnom jezgrom

2.1.ELASTOMERNI LEŢAJEVI MALOG PRIGUŠENJA izraĊuju se od prirodnog ili sintetskog kauĉuka budući da oba imaju malo unutrašnje

 prigušenje (2 − 3% kritiĉnog viskoznog prigušenja).Vrlo su fleksibilni tako da ne pruţaju znatniji ot por pri horizontalnom uporabnom

opterećenju.

Armirani elastomerni leţajevi malih prigušenja imaju velike prednosti:  

- relativno jednostavan postupak proizvodnje

- jednostavno modeliranje- njihov mehaniĉki odgovor ne ovisi o temperaturi, prethodnim opterećenjima i starosti 

Zbog velike horizontalne fleksibilnosti AEL-ovi malih prigušenja obiĉno se koriste ukombinaciji s olovnim i ĉeliĉnim elementima.  

Page 98: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 98/107

 

ZEC | POLIMERI  98

2.2. ELASTOMERNI LEŢAJEVI S VISOKIM PRIGUŠENJEM (ENGL. HIGH

DAMPING RUBBER BEARINGS)

Dodatno prigušenje postiţe se dodacima elastomeru pri ĉemu se mijenja njegova molekulskastruktura.

 Najĉešće se tijekom proizvodnje elastomera dodaju posebni ugljikovi blokovi, razne vrsteulja ili smola te druga punila.

Mehaniĉke karakteristike:    prigušenje iznosi 10% –  20% kritiĉnog viskoznog prigušenja kod 100%-tne posmiĉne

deformacije

  ukoliko elastomer ima malu tvrdoću (50 –  55 durometara), njegov modul posmika

 pribliţno je jednak 0,34 MPa i prigušenje je manje 

  ukoliko elastomer ima veliku tvrdoću (70 –  75 durometara), njegov modul posmika

 pribliţno je jednak 1,40 MPa i prigušenje je veće 

Većinu prigušenja HDR leţajeva ĉini histerezno prigušenje (ovisno o vremenu), dok manjidio ĉini viskozno prigušenje (ovisno o brzini, odnosno frekvenciji).

Histerezni dijagram HDR leţaja 

Page 99: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 99/107

 

ZEC | POLIMERI  99

2.3. ELASTOMERNI LEŢAJEVI S OLOVNOM JEZGROM 

Sastoje se od olovne jezgre koja je vertikalno umetnuta u sredinu elastomernog leţaja. Olovna

 jezgra osigurava krutost leţaja pri horizontalnom uporabnom opterećenju i disipaciju energije pri potresnom opterećenju.

Olovna jezgra deformiranjem apsorbira energiju pomoću histereznog prigušenja te osigurava bilinearno ponašanje leţaja. Ekvivalentno viskozno prigušenje (odreĊeno na temeljuizmjerenog histereznog prigušenja) iznosi od 15% do 35%. 

Histereza leţaja s olovnom jezgrom 

3.ZIDNI I KROVNI ELEMENTI

Page 100: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 100/107

 

ZEC | POLIMERI  100

3.1.ZIDNI ELEMENTI

Zidni elementi od pjenastog polistirena kao toplinska i

zvuĉna izolacija u zgradama (termodur) 

3.2.KROVNI ELEMENTI

4.CIJEVNI I FAZONSKI ELEMENTI

Page 101: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 101/107

 

ZEC | POLIMERI  101

Osnovna prednost cjevovoda od polimernih materijala jest njihova fleksibilnost, mogućnostizvedbe cjevovoda u jednom komadu vrlo velikih duţina te polaganje odnosno potapanjecjevovoda uz minimalne radove na dnu mora.

5.KUPOLE, LJUSKE I MEMBRANE

Upotrebom polimernih materijala pri izgradnji kupola, ljuski i membrana omogućeno jesvladavanje većih raspona i smanjenje teţine po m².

6. POLIMERNI MATERIJALI U ZAŠTITI, SANACIJI I ODRŽAVANJUKONSTRUKCIJA 

 Najĉešće upotrebljavani polimerni materijali u sanacijama konstrukcija su: 

  epoksidne smole

   poliakrilni spojevi

   poliamidi

   poliuretani

   poliesteri

KARAKTERISTICNE OSOBINE SANACIJSKIH POLIMERNIH MATERIJALA

6.1.EPOKSIDNE SMOLE (LJEPILA, BRTVILA I DODACI BETONU)

Prednosti i mane epoksidnih smola:

•  odliĉno prianjanje na razliĉite materijale 

•  kemijska stabilnost polimernih lanaca

•  izvanredne elektriĉne karakteristike 

•  velika vlaĉna i tlaĉna ĉvrstoća 

•  velika otpornost na savijanje

•  otvrdnjavanje bez razvoja štetnih nusprodukata 

•  mogućnost otvrdnjavanja pri širokom 

temperaturnom rasponu

• 

mali stupanj skupljanja pri otvrdnjavanju•  dobra otpornost na abraziju i koroziju

6.2.POLIAKRILNI SPOJEVI (BRTVILA, PREMAZI I LJEPILA)

Page 102: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 102/107

 

ZEC | POLIMERI  102

Prednosti poliakrilata su sljedeće: •  nije potrebno nikakvo prethodno premazivanje prije nanošenja 

•  zahtijeva minimalnu pripremu površine 

•  odliĉna adhezija

• 

dobra stabilnost boje•   jednokomponentni sustavi

•  odliĉna otpornost na UV zrake 

•  trajnost više od 20 godina 

•  dobra kemijska otpornost

•  ne hrĊaju 

 Nedostaci poliakrilata:

•  mala elastiĉnost pri niskim temperaturama 

•  ne mogu se upotrebljavati kod spojeva razmaknutih više od 20 mm 

 

 polagano otvrdnjavanje•  ostaju ljepljivi nek oliko dana i skupljaju neĉistoć 

•  ograniĉena fleksibilnost •   jaki mirisi

•  slaba otpornost na vodu

6.3.POLIAMIDI (LJEPILA I PREMAZI)

Prednosti poliamida:

•  dobra vlaĉna ĉvrstoća 

•  dobra udarna ţilavost

• 

nizak koeficijent trenja

 Nedostaci poliamida:

•   podlijeţu oksidativnoj degradaciji •  gubitak boje i ĉvrstoće zbog d jelovanja sunca i topline

•  loša otpornost na vodu i otopine 

6.4.POLIURETANI (LJEPILA)

Prednosti poliuretanskih pjena su:•  mala toplinska vodljivost

•  dobra termiĉka otpornost •  slaba paropropusnost

•  mala teţina 

•  mogućnost primjene na licu mjesta 

 Nedostaci poliuretanskih pjena su:

•  loše ponašanje pri gorenju 

•  visoka cijena

Page 103: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 103/107

 

ZEC | POLIMERI  103

7.SANACIJA ELEMENATA POSEBNIM MORTOM (POSEBNO PRIPRAVLJENE

MJEŠAVINE NA BAZI MINERALNO-POLIMERNIH VEZIVA ILI NA BAZI

UMJETNIH SMOLA)

-Sanacija pukotina u betonskom elementu polimernim premazom (visokokvalitetna polimerna

emulzija)-Sanacija zida premazima penetratima

-Zatvaranje pukotina injekcijskim sredstvima

-Sanacija kamenog temeljnog zida poliuretanskom pjenom

-Izvedene bušotine u zidu s umetnuti pakerima

-Injektiranje pjene i smole pod tlakom

-Istjecanje viška smole kroz pukotine u elementu

7.1.SANACIJA RAVNOG KROVA

1-Djelomiĉna sanacija  kojom se problem ne rješava trajno već samo privremeno  

2-Sanacija izolacijom na bazi bitumena koji je osjetljiv na temperaturne promjene3-Sanacija primjenom polimernih materijala nove generacije –  nije potrebno rušiti postojećeslojeve

Izolacija treba zadovoljiti niz uvjeta:

  otpornost na sve vrste oborina

  otpornost na UV zraĉenje 

   podnošenje temperaturnih oscilacija 

  neovisan rad u odnosu na podlogu

  otpornost na kemikalije (sastavni su dio oborinske vode i ptiĉjeg izmeta)  

  zadovoljavajuće mehaniĉke karakteristike 

 

ekološka prihvatljivost   homogenost spoja

7.2.SANACIJA FASADA

Uloga fasade jest zaštita graĊevine od razliĉitih vanjskih utjecaja kojima je izloţena.

 Neka polimerna sredstva i premazi koji se koriste kod saniranja fasada jesu:

  Vodootporan elastiĉan premaz za izolaciju površina 

 

Elastiĉan fasadni premaz za zaštitu i bojenje fasada   

Elastiĉan antikorozivni premaz za zaštitu metala 

  Reparaturni kit za pukotine i nadopunu forme

  Brtveni kit za izolaciju spojeva i pukotina

7.3.SANACIJA MOSTA

Page 104: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 104/107

 

ZEC | POLIMERI  104

Proces pregleda prometne površine sastoji se od sljedećih koraka  

-odreĊivanja vrste oštećenja 

- procjene rizika od daljnjeg oštećenja 

-odreĊivanja mogućih uzroka oštećenja 

-odabira prikladnog sanacijskog rješenja 

Tijek popravka oštećenja površine nastalih stvaranjem mjehura: -uklanjanje gornjeg vodonepropusnog sloja 

-osiguravanje prikladne drenaţe propusnog sloja 

-zvedba novog vodonepropusnog sloja 

-zapunjavanje svih mogućih pukotina u nosivom sloju radi spreĉavanja ponovne infiltracije

vode

Sanacija mosta –  trajna rješenja S vremenom razna krpanja i zapunjavanja oštećenja na prometnoj površini više nemajuekonomske, a ni funkcionalne opravdanosti –  sanacija betonske ploĉe

8.NADZOR I ODRŽAVANJE LAŽAJEVA 

Redoviti pregled je strogi vizualni pregled bez instrumenata i mjerenja koji se organizira u

 jednakim, razumno ĉestim vremenskim intervalima. 

Kod redovitog pregleda provjeravaju se:

• 

ekstremne veliĉine preostalih pomaka, u ovisnosti o vrsti leţaja i izmjerenojtemperaturi konstrukcije

•  vidljivi nedostaci: pukotine, nepravilan poloţaj, nepredviĊeni pomaci ideformacije

•  stanje podloge i priĉvršćenja leţaja 

•  stanje zaštite od korozije, prašine i naslaga 

•  stanje kliznih i valjkastih površina 

•  vidljiva oštećenja dodatnih dijelova konstrukcija

Glavni pregled vrši se u vremenskim intervalima (svakih 5 godina), a prvi je obvezatan u

 prvoj godini korištenja objekta. Kontroliraju se iste stavke kao i u redovitom pregledu, ali je pregled detaljniji te su propisane posebne kontrole za odreĊene vrste leţajeva.

Klasifikacija pregleda

1.kategorija: nije potrebno poduzeti nikakve mjere budući da nisu uoĉena oštećenja  

2. kategorija: potrebna su dodatna mjerenja i analize uzimajući u obzir ekstremnetemperature, razliĉita opterećenja, dugoroĉno praćenje...3. kategorija: popravak ili zamjena ĉitavog leţaja ili samo nekih dijelova  

8.1.ELASTOMERNI LEŢAJEVI 

Page 105: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 105/107

 

ZEC | POLIMERI  105

Pri kontroli kvalitete ugraĊenih elastomernih leţajeva provjerava se potpuno nalijeganjegornje i donje površine leţaja na oslonc ima.

Ako se utvrdi nepotpuni kontakt, mogu se odrediti dodatna naprezanja nastala uslijed

zakošenja i neparalelnosti podnoţja i gornje ploĉe leţaja te ukupna naprezanja na leţaju prema projektnoj dokumentaciji.

-Projektom nepredviĊeno ekscentriĉno opterećenje armiranog elastomernog leţaja(opterećenje uslijed vlastite teţine konstrukcije)

- Nekvalitetno izvedena vulkanizacija u procesu proizvodnje armiranog elastomernog leţaja 

-Zamjena leţajeva zbog nekvalitetne ugradnje i nekvalitetnih leţajeva

8.2.POMIĈNI I NEPOMIĈNI LONĈASTI LEŢAJEVI

Klizni dijelovi leţajeva sa PTFE elementom

Geometrijski uvjeti za zahtijevanu sposobnost zakretanja (rotacijski kapacitet)

Vizualnom kontrolom utvrĊuje se ima li defekata u elastomernom jastuku ili loncu. Ako seutvrdi da je razmak S1 < 1 mm treba ustanoviti jesu li potrebni dodatni radovi.

Page 106: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 106/107

 

ZEC | POLIMERI  106

Kontrola antikorozivne zaštite 

Ĉeliĉni dijelovi pregledavaju se s obzirom na sljedeće nedostatke ili pojavu korozije:

-odmah uoĉljive oštećene površine 

-ljuštenje boje-pukotine u boji

-crvene površine zbog hrĊavih metalnih dijelova 

Kontrola stanja konstrukcije u okolini leţaja 

Okolna konstrukcija mora biti pregledana na sljedeća oštećenja: -oštećene betonske rubov 

-napukline u konstrukciji

-zahrĊala mjesta na betonskoj površini -nezaštićenu armaturu 

8.3.PRIJELAZNE NAPRAVE

Pregledom se ustanovljuju nedostaci sljedećih elemenata: -stanja elastomernih profila

-vodonepropusnosti spojeva

-stanja antikorozivne zaštite-stanja konstrukcije u koju su naprave ugraĊene.

Page 107: POLIMERI ISPIT

7/23/2019 POLIMERI ISPIT

http://slidepdf.com/reader/full/polimeri-ispit 107/107