POLIMERNI MATERIJALI

Polimerni materijali

Polimeri

Polimeri su tvari graene od makromolekula, a one su velike molekule graene od mera. Meri su karakteristine gradbene jedinice koje se ponavljaju u makromolekulama.

heterogene

smjese

homogene

Tvari

atomarne

elementarnemolekularne

kemijski iste tvari

kristalni agregati

kemijski spojevi

Monomer - jedan od najjednostavnijih je etilen (eten)CH2 = CH2 - pucanjem dvostruke veze dobijemo MER - CH2 - CH2 -

Opa formula polimera- ( CH2 - CH2)n -

Podjela polimera:( Prema tipu mera:a) homopolimeri - 1 vrsta mera

b) kopolimeri - 2 ili vie vrsti mera

statistiki

alternirajui

blok kopolimeri

cijepljeni( Prema nainu povezivanja mera:

a) linearni - meri nanizani samo u jednom lancub) granati - uz glavni lanac mera postoje i boni lancic) umreeni - meri povezani u 3D mrei

( Prema nadmolekularnoj organizaciji makromolekule:a) amorfni

b) kristalasti

c) orijentirano kristalasti O ureenosti u prostoru ovise svojstva polimera.

( Prema podrijetlu:

a) prirodni:anorganski - tinjac, azbest, glina (silikati)organski - celuloza, lignin, kauuk, prirodne smole, krob...

b) umjetni:anorganski - silikoni (ulja za podmazivanje)

organski - PE, PP, PVC, PS...Proizvodnja polimera polimerizacijomPolimerizacija je kemijska reakcija kojom od malih molekula monomera nastaju velike molekule, makromolekule polimera.nM ( - [M]n-n monomera daje n mera

Monomer (reaktant) je tvar male molekulske mase iz koje polimerizacijom nastaje polimerizat (produkt), tj. polimer ili sustav polimernih molekula.U poetku reakcije mogu nastati dimeri, trimeri, tetrameri, oligomeri (do 10 mera). To su plinovite, tekue ili krhke krute tvari koje nisu tehniki uporabljive. Tehniki uporabljivi polimeri su graeni od makromolekula s velikim brojem mera (od nekoliko desetaka do nekoliko tisua), arelativna molekulska masa iznosi i do nekoliko milijuna.Polimerizacije se dijele na stupnjevite i lanane.

Stupnjevite polimerizacijeMonomeri s dvije funkcionalne grupe (bifunkcionalni) i monomeri s vie funkcionalnih grupa (viefunkcionalni) polimeriziraju stupnjevitim mehanizmom ime nastaju razgranati i umnoeni polimeri.

Kemijske reakcije stupnjevite polimerizacije dijele se na:a) kondenzacijske reakcije - reakcije funkcionalnih grupa uz izdvajanje malih molekula, npr H2O

b) adicijske reakcije - adicija na dvostruku vezu

c) reakcije uz otvaranje prstenaLanane polimerizacije

Nezasieni monomeri (alkeni, dieni) se lanano polimeriziraju. Za poetak linearne polimerizacije rabe se inicijatori ili katalizatori.

Podjela lananih polimerizacija prema vrsti katalizatora:a) radikalneb) ionske - kationske i anionske

c) koordinativneProcesi polimerizacije se prema reakcijskom mediju dijele na 4 skupine:

1) u masi2) u otopini3) u suspenziji4) u emulzijiRelaksacijske pojave

Ravnoteno stanje polimera mogu naruiti vanjski uzroci: mehanikia sila, elektrino ili magnetsko polje, te temperaturni gradijent (zagrijavanje), a ono se ponovo uspostavlja prestankom djelovanja tih vanjskih uzroka.Ravnoteno stanje uspostavlja se toplinskim gibanjem kinetikih jedinica polimera, a proces uspostavljanja ravnotee zove se relaksacijski procesi koji se odvija u nekom konanom vremenu nazvanom relaksacijsko vrijeme.Kinetike jedinice polimera su razliite prema veliini i sloenosti. To su:

MER-i

segmenti makromolekula (manji ili vei dijelovi)

nadmolekularne structureRavnoteno stanje polimera uspostavlja se razliitim relaksacijskim mehanizmima u razliitim relaksacijskim vremenima zbog razliitih kinetikih jedinica u polimeru.

Kinetike jedinice polimera i pripadajue relaksacijsko vrijemekinetika jedinicarelaksacijsko vrijeme

MER10-8 do 10-6 sek

segmentsekunde, minute

nadmolekularna strukturadani, mjeseci

Ovisno o temperaturi polimera, razliite kinetike jedinice polimera sudjeluju u uspostavljanju ravnotee (relaksacijskom procesu) u razliitim omjerima.Najvanije relaksacijske pojave polimera:1) Relaksacija naprezanja - kad se polimer naglo elastino deformira, nakon ega se ta deformacija odrava konstantno, naprezanje potrebno za njeno odravanje se smanjuje.2) Efekt pamenja, prisjetljivost (memory efect) - to je polimer dulje u deformiranom stanju potrebno je dulje vrijeme za nestanak deformacije - polimer pamti duljinu deformacije.3) Puzanje (creep) - polimeri pri konstantnom naprezanju postepeno postiu ravnotenu deformaciju, sporije ako je temperatura nia.Makromolekula je specifina razina strukturiranja tvari zbog koje polimeri imaju i specifina svojstva. Kad polimerna tvar odgovara na vanjsku silu nekom drugom razinom strukturiranja, niom ili viom od makromolekule, tada se ta tvar po svojim karakteristikama ne razlikuje znaajno od drugih tvari, kad se makromolekula odaziva na vanjsku silu, tada polimerna tvar prolazi kroz fizikalna stanja, u prvom redu mehanika deformacijska stanja koja su karakteristina samo za polimere.Deformacijska (relaksacijska) stanja polimera

Deformacija polimernog tijela ovisi o: naprezanju (sili)

vremenu u kojem se deformacija promatra (opaa)

brzini kojom se vanjska sila mijenja (primjenjuje)

temperaturi

Ovisnost deformacije (uzrokovane vanjskom silom) o temperaturi najbolje je prikazana termomehanikom krivuljom.

Tipina termomehanikakrivulja linearnogamorfnog polimera(poliizobutilen)

A - staklasto stanjeB - gumasto stanjeC - kapljasto stanjeTg - stakliteTf - temperatura prijelaza u kapljasto stanje(g i (r - dogovoreni iznosi visokoelastine, tj.

visokofluidne deformacijeRazlikujemo 3 deformacijska (relaksacijska) stanja polimera s obzirom na veliinu i vrstu deformacije ovisno o temperaturi. To su:( staklasto (kruto, vrsto, tvrdo)

( gumasto (termoelastino, viskoelastino)

( kapljasto (termoplastino, viskofluidno)

U staklastom stanju (A) elastina deformacija polimera prema vrsti je jednaka deformaciji stakla i keramike, to znai mala po iznosu, nastaje i nestaje trenutno, i vrlo priblino slijedi Hook-ov zakon elastinosti.U gumastom stanju (B) elastine deformacije polimera su vee od elastinih deformacija u staklastom stanju, ali je za njihovo razvijanje i nestajanje potrebno neko konano relaksacijsko (retardacijsko) vrijeme. Gumasto stanje je zaravan (plato) termomehanike krivulje.U kapljastom stanju (C) dolazi do teenja, to predstavlja ireverzibilnu deformaciju. Deformacijska stanja odraavaju pokretljivost (gibljivost) makromolekula tijekom zagrijavanja.irina prijelaznih temperaturnih podruja obino iznosi 20 - 30 K, a za slabo pokretljive (umreene) makromolekule od 80 - 100 K. Prijelaz iz staklastog u gumasto stanje dogovorno karakterizira temperatura Tg - staklite (temperatura ostakljenja ili staklastog prijelaza). Staklite je toka infleksije na krivulji. Prijelaz iz gumastog u kapljasto stanje karakterizira temperatura Tf - tecite (temperatura teenja).Jedan te isti polimer posjeduje gumasta svojstva (elastina deformacija) ako je deformacija dovoljno spora, dok pri istoj temperaturi posjeduje staklasta svojstva (plastina deformacija - lom) ako je deformacija dovoljno brza.Za polimere s dovoljno malim molekularnim masama temperature Tg i Tf se ne razlikuju. U polimerima s veim molekularnim masama (u kojima su segmenti kinetike jedinice), na termomehanikoj krivulji nastaje zaravan (plato) koji odgovara gumastom stanju polimera. S porastom molekularne mase polimera, zaravan se sve vie proiruje, pa tako raste i tecite, a staklite se ne mijenja.Umreeni polimeri ostvaruju u istim uvjetima manju viskoelastinu deformaciju i veu irinu prijelaznih temperaturnih podruja za razliku od linearnih polimera. Umreeni polimer ne moe tei, pa nema tecite, ve se raspada pri temperaturi degradacije - Td (npr. bakelit).Kristalasti polimeri posjeduju talite Tm (melting point) ili temperaturu kristalizacije. Pri temperaturi talita nestaje kristalni poredak. Ako je talite jednako temperaturi staklita, kristalasti polimer postaje talina koja ireverzibilno tee, a ako je talite vee od tecita, on postaje amorfan i potpuno ostvaruje viskoelastinu deformaciju.

Promjene u termomehanikim krivuljama nekog polimera mogu se izazvati dodavanjem niskomolekularnih dodataka - plastifikatora ili omekivaa. Kada njih ima puno, moe se rei kako u plastifikatoru ili omekivau imamo otopinu polimera.Polimerni materijali

Polimerni materijali su tehniki uporabljive tvari graene od polimera. Oni uz polimer sadre brojne dodatke, druge polimere ili materijale za poboljanje svojstava. Samo teflon i poliamidi ne trebaju dodatke.

Polimere dijelimo prema: sastavu:homogeni i kompozitni polimeri stupnju ureenosti: amorfni, kristalasti i kristalni polimeri fizikalnom stanju pri uobiajenoj temperaturi (-30 do 100C): elastomeri i duromeri podrijetlu:prirodni, modificirani prirodni i umjetni polimeri fizikalnom i kemijskom stanju u preradi:reaktoplasti - preoblikovanje uz kemijsku promjenutermoplasti - prerada u taliniduroplasti - mehanika obrada u staklastom ili kristalastom stanju

elasti - mehanika i termika obrada u gumastom stanju primjeni: poliplasti (plastomeri, duromeri), elastomeri, umjetna vlakna (npr. za izradu sita u sitotisku), pomoni polimerni materijali (ljepila, lakovi, premazi, tvari za poboljanje svojstava papira...)

PoliplastiPoliplasti se prema ponaanju u uvjetima prerade dijele u dvije skupine:( plastomere (termoplaste)

( duromere (duroplaste, termoaktivne mase, reaktoplaste ili termodure)

Plastomeri su polimerni materijali s linearnim granatim makromolekulama. Prema stupnju ureenosti dijele se na amorfne i kristalaste: Amorfni plastomeri - strukturno neureene tvari u staklastom stanju koje izgrauju linearne i granate makromolekule (meusobno nepravilno povezane bez stereo-regularnosti). Amorfni plastomeri imaju visoko staklite koje je vie od temperature uporabe. Kristalasti plastomeri - sadre amorfnu fazu (koja moe biti plastina ili staklasta) i kristalastu fazu u razliitim omjerima. Vei udio kristalaste faze kristalastim plastomerima poveava gustou, tvrdou, vrstou i postojanost prema otapalima, a vei udio amorfne faze poveava im fleksibilnost i obradivost.Plastomeri se mogu regenerirati.Duromeri su poliplasti s gusto umreenom strukturom. U prvom stupnju nastaje reaktivna duromerna smola koja u drugom stupnju prelazi u svoj konani oblik nastajanjem ili stvaranjem trodimenzionalnog makromolekularnog sustava. Duromeri su netopljivi, netaljivi i ne mogu bubriti.

Zagrijavanjem na visoke temperature duromeri se ne tale, ve se kemijski razgrauju (temperatura degradacije na termomehanikoj krivulji). To su starije vrste polimera, vee vrstoe, nazivaju se i umjetnim smolama zbog reaktivne smole koja nastaje u prvom stupnju proizvodnje.Dodaci poliplastima

Svojstva poliplasta mogu se modificirati kemijskim reakcijama, fizikalnim postupcima i dodacima. Prema funkciji, dodaci se mogu podijeliti u skupine:

(Dodaci za preraduToplinski stabilizatori

Djelovanjem topline stvaraju se makroradikali koji se oksidiraju s kisikom iz zraka. Oksidacijomnastaju karbonilne, peroksidne i hidroperoksidne skupine, zbog kojih polimerni materijali postaju ute boje i mijenjaju im se svojstva u negativnom smjeru.Termooksidacijska razgradnja moe se samo usporiti i smanjiti dodavanjem antioksidansa.

Maziva - dodaci kojima se smanjuje trenje poliplasta.

Vanjskim mazivima smanjuje se povrinsko troenje, a unutarnjim mazivima olakava se prerada. Vanjska maziva se ne mijeaju s polimerom, ve stvaraju mazivi sloj izmeu polimera i metalnih povrina. Unutarnja maziva ili pseudoplastifikatori mijeaju se s polimerom pri povienim temperaturama prerade.

Odjeljivai - dodaci koji smanjuju lijepljenje polimera na metalne povrine kalupa te olakavaju odjeljivanje i vaenje izratka.

Regulatori viskoznosti i tiksotropni dodaci

Viskoznost poliplasta ugaa se kako bi se dobila optimalna teljivost polimera pri preradi. Pri teenju, ovisno o brzini smicanja (posmika) i trajanju naprezanja, razaraju se adsorpcijske privlane sile i smanjuje se viskoznost sustava, a prestankom mehanikog djelovanja uspostavlja se opet prvotna struktura.Tiksotropna svojstva dobivaju se dodavanjem netopljivih dispergirnih tvari velike specifine povrine, koje stvaraju kontinuiranu prostornu reetku u kapljevitoj osnovi.

Dodaci za umreavanje

Umreavanjem polimera dobiva se optimalna kombinacija vanih svojstava poliplasta. To su: vrstoa, tvrdoa, ilavost. Umreavanjem nastaju ireverzibilne kemijske veze izmeu polimernih lanaca.

Za umreavanje poliplasta potrebno je dodati umreavala - spojevi koji izgrauju poprena premotenja (veze) izmeu linearnih oligomolekula ili makromolekula

inicijatore (katalizatore) - spojevi koji pospjeuju, iniciraju polimerizacijsku reakciju umreavanja i aktivatore - spojevi koji aktiviraju djelovanje inicijatora.(Modifikatori mehanikih svojstava

Plastifikatori - tvari koje se dodaju poliplastima zbog poveanja fleksibilnosti i poboljanja preradivosti. Obino smanjuju vrstou, postojanost oblika, postojanost prema toplini i otapalima.

Kao plastifikatori rabe se esteri dikarbonskih kiselina (2-karboksilne skupine).

Dodaci za poveanje ilavostiDvokomponentni sustav plastomera i elastomera poveava ilavost bez znaajnog smanjenja vrstoe. PS-HI (high impact, poveane udarne ilavosti), polibutadienska sintetika guma - elastomer. Na taj nain poveava se ilavost, duktilnost, savitljivost, a ne stvaraju se mikropukotine.Punila - dispergirani, prakasti, ploasti ili kuglasti dodaci ili vrlo kratka vlakna. Polimerima se dodaje 5 - 25 % punila to im daje vrstou, tvrdou, ilavost, troivost, toplinsku i elektrinu vodljivost, teljivost, te otpornost na koroziju.To su CaCO3, dolomit, kaolin, higroskopno drvno brano, aa, PVC, silicij-dioksid, barij-sulfat.

Ojaala - znaajno mijenjaju mehanika svojstva polimernih materijala. Uobiajeni dodatak je 50 - 80 % ojaala. Ojaala su vlakna koja se ugrauju u raznim oblicima: monovlakna, niti, tkanje, trake itd. Vlakna mogu biti razliite duljine i orijentacije. Mogu biti staklena, ugljikova, grafitna, azbestna, aluminijska, poliaminska, poliesterska, viskozna. Najea kombinacija je poliester sa staklenom vunom.Prianjala - spojevi koji pojaavaju adheziju izmeu punila/ojaala i polimera. Punila i ojaala su higroskopna, a polimeri higrofobni, pa im je adhezija slaba.(Modifikatori povrinskih svojstava

Vanjska maziva - reguliraju trenje i troenje povrine polimernih materijala

Regulatori adhezivnosti

Polimeri su u naelu nepolarni. U kompaktnim kompozicijskim materijalima treba to bolje slijepiti polimere u polarne materijale, pa im se stoga dodaju polarne tvari, obino niskomolekularni spojevi s polarnim skupinama, tj. razliite kiseline, amini, fosforni spojevi i titanati.

Antistatici - dodaju se polimerinim materijalima jer im poveavaju elektrinu vodljivost povrine zbog ega se ne stvara elektrostatiki naboj. Prema primjeni mogu biti: unutarnji - treba ih homogenizirati spolimernim materijalima nakon ega antistatici migriraju prema povrini i tvore antistatiku zatitu vanjski - nalaze se izravno na povrinskom sloju polimernog materijala i lako se uklanjaju, to im je najvei nedostatak.Dodaci za smanjenje blokiranja

Elektro nevodljivi filmovi i folije meusobno se priljubljuju - blokiraju. Ovi dodaci se takoer dodaju u polimer i zatim migriraju prema povrini materijala gdje smanjuju trenje, a time i blokiranje.

(Modifikatori optikih svojstava

Bojila i pigmentiBoja i transparentnost poliplasta: prozirni amorfni PS-GP, neprozirni bijeli, kristalasti, jantarno uti, tamno obojeni.

Poliplastima se dodaju bojila topljiva u organskim otapalima i mjeljiva s polimerima.Strukturizatori - tvari koje omoguuju stvaranje mnogobrojnih centara kristalizacije koji daju doprinos stvaranju sferolitne (kuglaste) strukture, npr. PE, pa je takav poliplast transparentan.

(Dodaci za poveanje trajnostiSvjetlostabilizatori - zaustavljaju ili usporavaju razgradnju materijala djelovanjem UV zraka. UV razgradnjom nastaju pukotine, smanjuju se mehanika svojstva, polimeri mogu postati vrlo krhki, a mijenja im se i obojenje. Svjetlostabilizatori uglavnom apsorbiraju veliki dio UV zraenja, a zatim postupno otputaju primljenu energiju. Najei mehanizam je reverzibilna tantometrija (pregradnja u drugaiju strukturu).

Antioksidansi - dodaju se radi usporavanja procesa razgradnje oksidacijom. Oksidacijom se smanjuje masa polimera i pogoravaju fizikalna i kemijska svojstva polimernih materijala.Biocidi - tvari koje inhibiraju rast mikroorganizama, a polimerne materijale tite od biorazgradnje. U osnovi se polimer ne razgrauje mikroorganizmima, ve se razgrauju razliiti dodaci, posebno dodaci koji migriraju na povrinu polimernog izratka (npr. kod biorazgradivih folija za poljoprivredu).(Ostali dodaci

Dodaci za smanjenje gorivostiPoliplasti su organske tvari koje su pri povienoj temperaturi (npr. iznad 400C) podlone brzoj razgradnji. Produkti takve pirolitike razgradnje su uglavnom niskomolekularni tekui ili plinoviti spojevi koji su vrlo esto zapaljivi.Gorivost poliplasta se smanjuje dodatkom spojeva koji se ugrauju u polimerni materijal: mijeanjem u talini, kopolimerizacijom ili naknadnom obradom povrine. To su spojevi koji zagrijavanjem stvaraju velike koliine negorivih plinova. Rabi se amonijev klorat koji zagrijavanjem tvori staklasti zatitni sloj.

Pjenila - dodaci koji se rabe u proizvodnji pjenastih ili ekspandiranih polimernih materijala. Pjenila zagrijavanjem tvore mjehurie plina unutar polimerne osnove, a mjehurii izlaze iz polimera - otvoreni tip komorica, ili ostaju u sklopu stvrdnutog polimernog materijala - zatvoren tip komorica.Rabe se fizikalna i kemijska pjenila. Fizikalna su tekuine niska vrelita, npr. pentan za EPS (ekspandirani polistiren), a kemijska pjenila se zagrijavanjem raspadaju te oslobaaju plinove, npr. N2 ili CO2. To su inertni plinovi.

Prerada polimera

Pripremni postupci

Polimerizati (produkti polimerizacije) su rijetko izravno uporabljivi za preradu u gotove proizvode. Oni se esto prvo podvrgavaju pripremnim postupcima, tj. modificiranju i mijeaju s razliitim dodacima. Tako se dobivaju tehniki uporabljivi polimerni materijali koji se zatim prerauju u polimerne proizvode.

Primjeavanje dodataka polimerizatima obavlja se nizom operacija i popratnih postupaka, kao to su: mijeanje, valjanje, gnjetanje, sitnjenje, pasiranje, suenje itd.Mijeanje je vana, sloena i zahtjevna operacija, jer se vrlo esto mijeaju tvari razliitih agregatnih stanja ili viskoznosti.Sitnjenje polimera moe biti grubo i fino, ovisno o daljnjoj preradi. Najraireniji postupak sitnjenja je granuliranje - moe biti vrue (pri temperaturi taline) ili hladno (pri 60C).

Preradbeni postupci polimernih materijalaPodjela:1) Prema tijeku provedbe- kontinuirani (ekstrudiranje, kalandriranje)

- cikliki (prevlaenje, lijevanje, injekcijsko preanje, oblikovanje)

2) Prema odvajanju estica - sa i bez odvajanja

3) Prema kontroli izmjera (dimenzija) proizvoda - kontrolira se jedna, dvije ili tri dimenzije

Postupci prerade mogu se podijeliti na praoblikovanje i preoblikovanje, gdje je praoblikovanje poetno stvaranje oblika povezano s istodobnom kemijskom ili fizikalnom tvorbom materijala (to su kemijske reakcije monomernih reaktanata, umreavanje, a od fizikalnih postupaka tvorba polimernih proizvoda iz talina otopina i disperzija polimera). U postupke preoblikovanja spada puhanje (ekstruzijsko ili injekcijsko) koje se koristi za izradu upljih (otvorenih i zatvorenih) tijela.Ekstrudiranje - kontinuirano protiskivanje zagrijanog i omekanog polimera kroz mlaznicu. Ovim postupkom se izrauju beskonani proizvodi ili poluproizvodi - ekstrudati (proizvodi s 2 odreene dimenzije - debljinom i irinom). Ekstrudati mogu biti folije, filmovi, vlakna za sitotisak i dr.Polimerni materijal se moe ekstrudirati u stanju kapljevine koja se dobiva omekavanjem ili otapanjem polimera, a najee se upotrebljavaju plastificirajui ekstruderi. Oni se pune vrstim polimernim materijalom, koji se pretvara u omekani materijal male viskoznosti i kao takav protiskuje.

Ekstruder

hladila

el. grijalo lijevak

glava cilindra

puni vijak

cilindar

U ekstruderu se polimerni materijal moe se protisivati vijcima, valjcima ili ploama.Ekstruder s punim vijkom sastavljen je od lijevka, cilindra, punog vijka i glave. Kroz lijevak polimerni materijal ulazi u cilindar gdje ga zahvaa puni vijak i potiskuje prema glavi. Glava je element kalupa. Kalup za ekstrudiranje mora dobavljenu talinu oblikovati u poluproizvod propisanog presjeka jednoline strukture i kvalitetne povrine (u kalupu tlakovi iznose od 5-30 MPa). Kalupi su od elika, a proraun kalupa temelji se na reolokim, toplinskim i mehanikim procesima u njemu. esto ga je potrebno naknadno doraivati.Kalandriranje - postupak proizvodnje beskonanih traka proputanjem omekanog polimernog materijala izmeu parova valjaka kalandra S UGODLJIVIM RAZMAKOM.Kalandrirane trake se prema debljini razvrstavaju na:

filmove - do 0,2 mm

folije - 0,2 - 2 mm

ploe - > 2mm

Isprva su se kalandrirali elastomeri (prirodni i sintetiki kauuk), a od 1938. kalandriraju se plastomeri.

Prevlaenje (oslojavanje) - postupak kojim se polimerni materijal nanosi na podlogu u obliku trake od papira, tekstila ili drugog tkanja. Za prevlaenje se koriste otopine, disperzije ili taline polimernih materijala koje se mogu lijevati, najee kao paste. Najvie se koristi materijal PVC (polivinil klorid) u obliku paste koja se priprema mijeanjem prakastog PVC-a s omekavalom (plastifikatorom).Dijelovi sustava za prevlaenje:1. sustav za odmatanje i namatanje podloge

2. ureaj za nanoenje polimera

(nanosi se noevima, valjcima, rasprivanjem, lijevanjem)

3. komora za geliranje

4. valjci za hlaenje

spremnik PVC-a

valjak zaodmotavanje

rakel

valjak za

namotavanje

(1)(2)(3)(4)(1)Lijevanje - postupak tijekom kojeg polimerni materijal poprima oblik kalupa bez djelovanja dodatne vanjske sile. Obavlja se lijevanjem kapljevitih monomera (uz naknadnu polimerizaciju u kalupu) ili lijevanjem polimera (u obliku otopina, disperzija, pasti ili talina male viskoznosti). vrsti polimerni materijal nastaje u kalupu isparavanjem otapala, isparavanjem sredstava za dispergiranje, geliranjem ili kemijskom reakcijom (umreavanjem).

Lijevanje plastomera - najjednostavniji postupak je lijevanje kapljevitih monomera koji u kalupu polimeriziraju. Monomer se prije lijevanja pomijea s potrebnim katalizatorom (inicijatorom) i lijeva u zagrijane kalupe gdje zapoinje linearna polimerizacija.

'Lijevanje' duromernih smola - lijevaju se epoksidne smole i nezasieni poliesteri. Neumreene epoksidne smole mijeaju se s punilima, zatim s umreavalima i nakon toga lijevaju u kalupe. Nezasieni poliesteri, uz sredstva za umreavanje i punilo, sadre otapalo, najee stiren, koji meu linearnim makromolekulama pretpolimera stvara mostove i tako ih umreuje u vrsti duromerni materijal.

Injekcijsko preanje - najvaniji cikliki postupak prerade plastomera kojim se prerauju praktiki sve vrste polimera. To je postupak brzog ubrizgavanja plastomerne taline u temperiranu kalupnu upljinu i njeno skraivanje u otpresak.

Oblikovanje - postupak prerade polimera (uglavnom plastomera) tijekom kojeg se bez odvajanja estica mijenja oblik polimernog pripravka. Oblikovati se moe u toplom i hladnom stanju.ElastomeriKauuk i guma

Kauuk je prirodna ili umjetna makromolekularna tvar koja se kemijskim reakcijama (vulkanizacijom) prerauje u proizvod umreene strukture (gumu ili elastomer). U praksi se rabe samo oni elastomeri kojima je staklite nie od -20C. Prirodni kauuk ima staklite pri -70C.Fleksibilnost makromolekularnog sustava moe se poveati umreavanjem. Na taj nain molekule poprimaju izduene oblike ili konformacije, a nakon prestanka djelovanja sile ponovo zauzimaju statistiku orijentaciju uvjetovanu termikim gibanjem. Molekule ne klize jedna uz drugu zbog umreavanja. Postupak umreavanja u gumarskoj industriji je vulkanizacija.

Prirodni kauuk je proizvod vrste drvea zajednikog naziva kauukovac (Hevea) iz porodice mljeika (Euphorbiaceae). Od 200 vrsta kauukovaca najpoznatije i komercijalno najvanije je drvo Hevea Braziliensis.Kauuk se nalazi u mikroskopskim cjevicama koje su rasporeene po cijeloj stabljici u obliku koloidne vodene otopine bijele mlijene boje, nazvana lateks, a sadri 30-40% suhe tvari. Osnovni sastojak prirodnog kauuka je makromolekularna tvar sastavljena iz izoprenskih mera (C5H8)n, te 5-8-% drugih sastojaka.

Lateks ili mlijeni sok dobiva se urezivanjem kore drva kauukovca. Sok se skuplja u objeenoj posudici u koju se stavi natrij-sulfit (Na2SO3) ili amonijana voda. Ovi dodaci inhibiraju koagulaciju (izluivanje kauuka) i stvaranje sivo ili crno obojenog lateksa zbog reakcije enzima i fenolnih smola.Sok dobiven s jedne plantae sprema se u velike bazene kako bi se ujednaila kakvoa, a zatim se kauuk izluuje koagulacijom pomou neke kiseline (npr. mravlje ili octene) ili nekih soli. Iz kauuka se moraju isprati neistoe, nakon ega se ispreava voda. Ostatak vode ukloni se toplim zrakom u tunelima za suenje. Osueni kauuk prea se u bale i transportira do preraivaa, a najvea koliina prerauje se vulkanizacijom.Kauuku slini proizvodi su gutaperka i balata. Dobivaju se iz stanica lateksa hibridnih stabljika iz porodice mljeika.

Reverzibilna istezljivost gume iznosi 5-10 puta od njene prvotne duljine. Velika elastinost svojstvena je samo makromolekularnim sustavima. Fizikalna svojstva vulkaniziranog kauuka ovise o gustoi umreenja. Guma velike elastinosti ima malu gustou umreavanja (kauuku se dodaje 5% sumpora). Ebonit (tvrd i neelastian materijal) ima veliku gustou umreenja (dodaje se 50% sumpora).Vulkanizacija je kemijska reakcija kojom se linearne polimerne molekule popreno povezuju u umreenu strukturu. Za vulkanizaciju se najvie koristi sumpor ili njegovi spojeva, te selen, telur, metalni oksidi, organski peroksidi i drugi spojevi, uz dodatak ubrzivaa, sredstva za pojaavanje, punila, antioksidansa i sl. Vulkanizacija se obino obavlja pri temperaturi 130-160C.LJepilaLjepila su nemetalne tvari koje spajaju istovrsna ili razliita tijela adhezijom i kohezijom, a istodobno nema znaajne promjene strukture tih tijela. Adhezija i kohezija obuhvaaju sve sile koje djeluju, odnosno povezuju ljepilo i povrine tijela te masu ljepila nakon ovrivanja.

Za uvrivanje ljepila potrebno je odreeno vrijeme, to ovisi o vrsti ljepila i vrsti materijala koji se sljepljuje:

1) Vrijeme ovrivanja ljepila je vrijeme od trenutka mijeanja komponenti do trenutka potpunog ovrivanja.

2) Radno vrijeme - vrijeme tijekom kojeg su pomijeane komponente ljepila jo uporabljive i neto je krae od vremena ovrivanja.

3) Otvoreno vrijeme - vrijeme nanoenja ljepila do stavljanja sklopa (spoja) pod tlak.

Vrijeme suenja ljepila

1)

2)

3)

mijeanjenanospritisakpotpuno

komponentiljepila

spojaovrenje

Kod preoptereenog zalijepljenog spoja moe nastati lom: adhezijski lom - izmeu sloja ljepila i tijela

kohezijski lom - u masi sloja ljepila

Prednosti slijepljenih spojeva: ne razara se struktura slijepljenih tijela

raspodjela naprezanja u spojevima je jednolika

neki se spojevi mogu dobiti samo lijepljenjem (npr. polistiren na aluminiju)

Ponekad se govori o ljepilima kao o vezivima, ali vezivo je tvar koja ostaje u slijepljenom spoju nakon ovrivanja, a otapalo ishlapi.

Lijepljenje je esto ekonominije i povoljnije od drugih klasinih naina spajanja kao to su npr. ivanje taljivim nitima, ivanje icom i sl.

Ljepila se dijele prema:

a) materijalu koji se lijepi - ljepila za papir, plastiku, tekstil, kou

b) nainu primjene - hladna ili topla, kistom ili trcanjem

c) konanim svojstvima (otpornosti prema vanjskim utjecajima)

d) mehanizmu ovrivanja - fizikalni ili kemijski

e) podrijetlu - mineralna, biljna, ivotinjska

f) otvorenom vremenu lijepljenja

Ljepila - temeljna svojstva

Ljepila se sastoje od osnovne komponente i dodataka. Polimeri za izradu ljepila su:1) anorganski - umjetni: vodeno staklo2) organski prirodni biljnog podrijetla: krob, gumiarabika, alginat, soja protein, dekstrin

prirodni ivotinjskog podrijetla: glutin, kazein poluprirodni (poluumjetni, modificirani): celulozni glikolat, celulozni nitrat ili nitro-celuloza, krobni acetat, krobni glikolat, klor-kauuk

umjetni (sintetiki): polivinil-acetat PVA, polivinil-klorid PVC, polivinil-alkohol

Dodir izmeu razliitih povrina materijala koje se lijepe postie se uglavnom kada je ljepilo, ako ne stalno, onda bar prolazno u kapljastom tekuem stanju kao talina ili disperzija. Polimeri u talinama i disperzijama na granici povrina posjeduju specifina svojstva, u usporedbi s talinama i disperzijama spojeva malih molekularnih masa. Na temelju svoje makromolekularne strukture, polimeri mogu poprimiti 3 razliita stanja koja se, manje ili vie, mogu odijeliti jedno od drugoga, ovisno od promjene temperature ili duljini djelovanja otapala (organsko otapalo ili voda). To su staklasto, gumasto i kapljasto stanje izmeu kojih postoje ua ili ira podruja omekavanja, odnosno teenja (v. termomehanike krivulje).Termoplasti (termomeri) posjeduju reverzibilne promjene termikih stanja, pa se rabe za izradu taljivih ljepila, za razliku od duroplasta (duromeri) koji ne posjeduju te promjene pa se na mogu rabiti za taljiva ljepila.

Otapanjem u otapalu polimer isprva bubri i stvara se liogel (ako je otapalo voda - hidrogel). Gel je tvar koja posjeduje oblik (izgled) krutine iako katkad sadri mnogo vode. Liogel je elastina elatinozna tvar bogata tekuinom, to je nabubreni gel. Dodatkom otapala, liogel se otapa i nastaje s(l (viskozna koloidna otopina polimera, colloid solution). Otopine polimera u pogodnom otapalu vie se rabe od taljivih ljepila.

bubrenjeotapanje

polimer+otapalo(liogel+otapalo(s(l

suenjeeliranje

bubrenjeotapanje

polimer+voda(hidrogel+otapalo(s(l

suenjeeliranje

Topljivost polimera u organskom otapalu ili vodi ovisi o karakteru makromolekula koje moe biti hidrofoban ili hidrofilan. Polimer je hidrofilnog karaktera kada u makromolekuli dominiraju hidrofilne skupine, kao npr. -OH, NH2, -COOH. Hidrofobni polimeri posjeduju skupine srodne skupinama nekih organskih otapala (to olakava otapanje).

Hidrofobni spojevi mogu se aktivirati samo otapanjem u nekom organskom otapalu. Hidrofilan karakter ne mora uvijek znaiti i dobru topljivost u vodi, ali se hidrofilnost moe postii odgovarajuim kemijskim reakcijama.

Uporaba vode kao otapala je poeljna. Organska otapala su esto otrovna i zapaljiva, a ponekad i eksplozivna, pa zahtijevaju mnogobrojne mjere zatite pri radu.Postupak lijepljenja sastoji se od dva stupnja:

Prvi stupanj lijepljenja (poetno prihvaanje, prianjanje) je prijelaz sola u liogel/hidrogel to odgovara prijelazu iz tekueg u gumasto stanje.

Tindalov efekt: do prihvaanja ljepila dolazi jer jedan dio otapala prodire u tijela koja se slijepljuju ili otapalo hlapi. esto otapalo iz ljepila prodire i hlapi istodobno.

Drugi stupanj (prihvaanje i ovrivanje ljepila) je prijelaz iz liogela/hidrogela u polimer bez otapala (kserogel) to odgovara prijelazu iz gumastog (mekoelastinog) u staklasto (tvrdoelastino, kruto stanje). Tek se u drugom stupnju postie optimalna vrstoa sljiepljenog spoja.Gumirajua ljepila nanose se na papir-nosa u oblku koloidnih vodenih otopina koje zaostaju na papiru kao gumasti sloj - hidrogel. Moenjem hidrogela vodom stvara se koloidna otopina, tj. ljepilo se reaktivira. Na taj nain lijepe se etikete, koverte, marke i sl. Sloj gumirajueg ljepila treba brzo tvoriti jako ljepljivi s(l koji posjeduje veliku poetnu ljepljivost. Zbog navedenih zahtjeva nije svako vodotopljivo ljepilo pogodno kao gumirajue ljepilo.Ponekad je s vodotopljivim ljepilima potrebno postii ireverzibilno sljepljivanje.Vodootpornost sloja ljepila postie se dodatkom tvari za umreavanje u vodotopljiva ljepila. To znai kako ovrsnuti sloj ljepila nastao lijepljenjem s vodotopljivim ljepilom postaje vodootporan. Tako se npr. u ljepila na osnovi kroba (modificiranog) dodaju oligomeri i melaninformaldehidne smole.Mlijena ljepila ili vodene disperzije sastoje se od polimera - u vodi netopljivih termoplasta koji su u obliku kapljica dispergirani u vodi. Jedan dio vode djelomino ulazi u dispergirane estice termoplasta i djeluje kao omekavalo ili plastifikator male pokretljivosti.Molekule vode koje se ugrauju izmeu makromolekula termoplasta snizuju njihovo teenje (tecite). Zbog toga se estice termoplasta, to se u obliku vodene disperzije nanaaju na materijal koji se sljepljuje, skupljaju u film zadovoljavajue ljepljivosti. Dok voda prodire i hlapi, odlazi i voda koja je djelovala kao omekavalo ili plastifikator, pa dolazi do pomaka temperature ostakljenja (staklita) sloj polimera prema viim vrijednostima.

Dodaci ljepilimaa) dodaci koji omoguuju ili poboljavaju preradu ljepila otapala rainjala uguivala emulgatori stabilizatori konzervansi sredstva protiv pjenjenja sredstva za moenjeb) dodaci koji poboljavaju uporabnu vrijednost slijepljenog spojac) dodaci koji pojeftinjuju ljepila

Otapala su vana jer se ljepilo uvijek prerauje iz kapljaste (tekue) faze. U tehnici ljepila razlikujemo:homogene disperzije - koloidne otopine i heterogene disperzije - emulzije i suspenzije.

Mnoga ljepila za doradu papira temeljena su na vodi. Za ljepila temeljena na elastomerima i plastomerima rabe se organska otapala: metilacetat, etilacetat, butilacetat, amilacetat, aceton, metanol, benzen, toluen, laki benzin.Rainjala. Plastomerne ljepljive komponente lako su topljive (u ljepilo). Prirodne ljepljive tvari djelomino su netopljive zbog svoje nadmolekularne strukture, a da bi se pretvorile u vodene ljepiljive sustave, rabe se sredstva za rainjavanje - tvari koje djeluju hidratizirajue i omoguuju laki ulazak molekula vode u makromolekule. Rainjala su: alkalije (NaOH, soda, boraks) i soli koje djeluju hidratizirajue (kloridi cinka i kalcija).Uguivala. Ponekad se poveanjem viskoziteta ljepila moe poboljati mogunost njegove prerade. Ako se ne eli poveati koncentracija osnovne ljepljive komponente, dodaje se sredstvo za uguivanje.Emulgatori. Disperzija ljepila stabilna je samo u prisustvu emulgatora, u vodi topive tvari koja dispergiranim esticama daje odreeni elektrini naboj. Molekule emulgatora sastoje se od kraeg ili duljeg hidrofobnog dijela molekule i hidrofilnog dijela molekule koji uvjetuje vodotopljivost cijele molekule.Razlikujemo: anion-aktivne, kation-aktivne i neionogene emulgatore.

Stabilizatori su tvari koje odgaaju nepoeljne promjene makromolekula. Najvie se rabe za taljiva ljepila gdje pri temperaturi od 100C inhibiraju oksidaciju. Kao antioksidansi najvie se rabe fenoli i neki amini jer imaju veliki afinitet prema kisiku.Konzervansi se dodaju prvenstveno ljepilima iz prirodnih sirovina jer su ona pogodna podloga za razvoj mikroorganizama kao to su plijesni ili bakterije mlijeno-kiselog vrenja.Sredstva protiv pjenjenja. Neka tekuina se jae pjeni kad joj je povrinski viskozitet vei, pa se koriste povrinski aktivne tvari koje imaju mali povrinski viskozitet.Polietilen (PE)PE je najjednostavniji ugljikovodik, proizvodi se polimerizacijom etilena CH2=CH2, etilen (eten). Sastoji se od mera -CH2-CH2- koji tvore lanane makromolekule velikih molekularnih masa ope formule -(CH2-CH2)n-. Makromolekule PE su uglavnom jednostavne ravnolanane strukture u izduenim prostornim poloajima (planarnim konformacijama). Lako kristalizira iz otopine ili taline i tvori pravilno graene lamele presavijenih makromolekula. Iz nukleusa nastaju vrpaste lamele koje tvore kuglaste tvorevine - sferolite.Svojstva PE-a ovise o:- strukturi

- dodacima (v. 6 grupa dodataka za poliplaste)

Najvaniji strukturni parametri:- stupanj kristalnosti

- prosjena molekularna masa

- razdioba molekularnih masa

Stupanj kristalnosti je omjer kristalne i amorfne faze, a ovisi o granatosti makromolekula. s poveanjem granatosti smanjuje se stupanj kristalnosti.

Stupanj kristalnosti izravno je proporcionalana gustoa PE. S porastom gustoe povisuje se talite, poboljavaju se mnoga mehanika svojstva: tvrdoa, vlana vrstoa, produljenje pri kidanju, otpor prema puzanju, krutost, kemijska otpornost, a smanjuje se propusnost kapljevina i plinova, savitljivost, prozirnost, ilavost i otpornost prema stvaranju napuklina pri naprezanju.Prosjena (srednja) molekularna masa vana je za preradu PE-a pa se tako PE s veom molekularnom masom u naelu tee prerauje, ali posjeduje bolja mehanika svojstva (udarna ilavost i vrstoa na cijepanje) i kemijski je otporniji. Razdioba molekularnih masa takoer odreuje preradljivost PE-a, pa PE s uskom razdiobom posjeduje veu ilavost, ali se tee prerauje.Vrste PE-aPE se na temelju razlika u gustoi, tj. prosjenoj molekularnoj masi dijeli na:

1) PE-LD (low density) - polietilen niske gustoe2) PE-LLD - linearni polietilen niske gustoe

3) PE-HD (high density) - polietilen visoke gustoe

4) PE-MD - polietilen srednje gustoe5) PE-VLD - polietilen vrlo niske gustoe6) PE-UHMW - polietilen ultra visoke molekularne maseNajvie se proizvode PE-LD i -HD, a u manjim koliinama -MD, -VLD i -UHMV.

PE-LD posjeduje vrlo granati osnovni lanac u makromolekulama. Ima gustou 0.915-0,953 g cm-3, omekava pri 85-87C, a talite je oko 110C. To je ilav materijal velikog modula elastinosti, voskaste konzistencije i nepotpune prozirnosti. Viskoznost taline je mala pa se lako prerauje ekstrudiranjem i injekcijskim preanjem.

PE-HD posjeduje linearni lanac vrlo male razgranatosti i zbog toga je udio kristalne faze velik. Ima gustou 0,941-0,960 g cm-3, omekava pri ~127C, a talite je pri 132-141C. To je materijal vee tvrdoe, vrstoe i krutosti, manje propusnosti za plinove, ali poveane kemijske otpornosti.PE-LLD je materijal koji posjeduje istodobno neka dobra svojstva PE-LD i PE-HD kao npr. dobra ilavost i velika vrstoa.

PE-UHMW otporan je na abraziju, postojan na umor materijala, posjeduje veliku udarnu ilavost i mali koeficijent trenja.Kemijska svojstva PE-aOpenito je postojan na djelovanje kemikalija, osim oksidirajuih kiselina, hologenih elemenata i nekih ketona. Zbog kemijskog sastava (PE je ugljikovodik) potpuno je otporan prema djelovanju vode koju ne apsorbira.

Pri sobnoj temperaturi netopljiv je u organskim otapalima, a duljim izlaganjem bubri. Pri temperaturi veoj od 60C postupno se otapa, npr. u toluenu, ksilenu i nekim kloriranim otapalima. Duljim djelovanjem organskog otapala moe doi do tzv. loma u mediju, ali se taj nedostatak moe ukloniti dodatkom elastomera (kauuk ili guma).PE se degradira kad je izloen UV zraenju, kemijskoj ili termikoj oksidaciji. Tijekom tih procesa smanjuje se molekularna masa, nastaju niskomolekularni produkti i umreene strukture, a posljedia se slabija mehanika i elektrina svojstva. Degradacija se poveava preradom pri viim temperaturama.

Dodatkom antioksidansa... (???)Proizvodnja PE-aPostupci proizvodnje PE-a dijele se na visokotlane i niskotlane.Izborom postupka proizvodnje, tlaka, temperature, te inicijatora i katalizatora odreuje se molekularna masa, njihova razdioba, granatost makromolekula i stupanj kristalininosti.Visokotlanom polimerizacijom pri tlaku 100-300 MPa i temperaturi 180-300C nastaje PE-LD. Porast tlaka odreuje rast lanca, a porast temperature odreuje stvaranje kraih ili duljih bonih lanaca, tj. poveanje razgranatosti lanaca.

Mehanizam polimerizacije je mehanizam slobodnih radikala. Inicijatori polimerizacije su:

organski peroksidi

atomarni kisik

AZO spojevi

Etilen nije kemijski jako reaktivan, pa je za ubrzanje polimerizacije potreban visoki tlak i temperatura. Nakon starta, reakcija je vrlo egzotermna. Reaktori za polimerizaciju etilena mogu biti:autoklavni (kotlasti) itubularni (cjevasti).U jednom prolazu kroz reaktor polimerizira se 25% reakcione smjese i zato se vraa u reakciju. Za jednu tonu PE potrebno je 1,2-1,3 tone etilena.Stupnjevi visokotlane polimerizacije CH2=CH2:

1) komprimiranje

2) doziranje inicijatora

3) zagrijavanje reakcione smjese

4) odjeljivanje polimera od neizreagiranog monomera

5) granuliranje i homogeniziranjeNeizreagirani monomer treba hladiti i vratiti u proces polimerizacije.

LDV (engl. let down ventile) - ispusni ventil koji se periodiki otvara i zatvara. Osim njega u cijelom postrojenju postoje rasprsna tijela (za sluaj previsokog tlaka), te reaktor zazidan u bunkeru (u sluaju eksplozije ostaje u bunkeru).Niskotlanom polimerizacijom pri tlaku 20 MPa nastaje PE-HD, iji je stupanj kristalininosti 80-90%. Polimerizacija se odvija uz organometalne katalizatore. S porastom temperature smanjuje se veliina makromolekula, a razdioba molekularnih masa ovisi o vrsti katalizatora.PE-LD prerada i uporabaPE se moe preraivati svim glavnim preradbenim postupcima, a najvie se rabe ekstrudiranje, puhanje, injekcijsko i rotacijsko preanje. Metoda prerade odabire se prema reolokim svojstvima PE-LDa koja ovise o veliini makromolekula, a procjenjuju se na temelju masenog protoka taline (engl. MFR - melt flow rate ili MFI - melt flow index), tj. brzine istjecanja taline pri odreenim uvjetima. Takoer, i temperatura prerade PE-LDa ovisi o MFR-u, a obino je u rasponu od 180-280.

PE-LD prerada ekstruzijomGranule PE-LDa s dodacima ulaze u ekstruder kroz lijevak, zatim padaju u cilindar gdje ih zahvaa rotirajui puni vijak i potiskuje prema glavi ekstrudera (v. ekstrudiranje). Tijekom tlaenja smanjuje se obujam polimerne mjeavine koja se istodobno zagrijava.Glava je spojni dio izmeu kalupa i cilindra. Kalup za ekstrudiranje treba dobavljenu talinu oblikovati u poluproizvod odreenog presjeka jednoline strukture i kvalitete povrine. Obavlja se kontrola dvije dimenzije. Oblik kalupa i mlaznice ovisi o vrsti ekstrudata - proizvoda kao to su npr. filmovi standardni i tubularni, folije, ploe ili cijevi.

Povrinu PE-LDa treba obraditi 'bombardiranjem' elektronima i ionima (estice s nabojem). Tako obraeni filmovi rabe se kao tiskovne podloge u fleksografskom tisku ili se spajaju s filmovima od drugih materijala.Obrada filma obavlja se u jakom elektrinom polju gdje se izmeu elektrona generiraju ionizirane estice koje se meusobno sudaraju i ubrzavaju svoje gibanje, a zrak izmeu elektroda postaje vodljiv za elektinu struju i vidljiv kao ljubiasto-plavi vijenac (engl. Corona). Materijal 'bombardiraju' ozon, kisik, elektroni, fotoni i razliiti radikali. Ionizirane estice udaraju povrinu PE-LDa gdje dolazi do oksidacije i stvaranja polarnih grupa koje mijenjaju povrinsku napetost PE-LDa pa film prihvaa tiskarsku boju.Frekvencija obrade treba biti optimalna jer ionizirane estice velike energije izazivaju elektrini proboj materijala, a estice male energije ne mijenjaju strukturu povrine filma. Isto tako, potrebna je i optimalna koncentracija kisika tijekom 'bombardiranja'. Problemi koji se javljaju u tom procesu su zrak koji zaostaje u spoljotenom filmu ili cijepanje tankih filmova koji se prejako 'bombardirani'.Za dobro prihvaanje tiskarske boje, povrinska napetost PE-LDa treba biti najmanje 10 mN/m vea od povrinske napetosti tiskarske boje kojom se tiska. Povrinska napetost boja za fleksotisak iznosi 20-25 mN/m pa povrinska napetost PE-LDa treba biti 35 mN/m. Ispitivanje povrinske napetosti PE-LDa obavlja se u pogonima specijalnim flomasterima.Coronom obraene filmove treba odmah tiskati jer se napetost povrine za prva 2 dana smanji za 1-3 mN/m, a nakon 30 dana za 4-5 mN/m.

PE-LD uporaba

PE-LD je materijal s dobrim mehanikim svojstvima, kemijski otporan, nepropustan za vodu i druge neagresivne tekuine te relativno jeftin. Slui za izradu filmova i folija. Folije slue za izradu ambalae za prehrambene, poljoprivredne, tekstilne i dr. proizvode.Ekstruzionim puhanjem (ili injekcijskim preanjem) izrauju se kutije i posude. PE-LD istegnut do granice istezanja tijekom proizvodnje, ponovnim zagrijavanjem i hlaenjem zauzima svoj prvotni oblik i nastaje tzv. skupljajua folija (engl. shrinkable film) (v. prisjetljivost).

PE-LD slui za izradu razliitih vrea, od njega se izrauju i plastenici, a u graevinarstvu slui kao materijal za izolaciju. PE-HD slui za kairanje papira i aluminija, takoer i za izradu vrea.

Polistiren (PS)

Struktura i svojstvaPS je plastomer koji se zagrijavanjem tali, a hlaenjem skrutne bez promjene kemijskog sastava. Ima dobra svojstva, lako se prerauje i relativno je niske cijene pa zauzima tree mjesto u svjetskoj proizvodnji i potronji plastomera.Molekule industrijskog PS-a su linearne ataktne konfiguracije, to znai da su fenilne grupe prostorno u makromolekulama smjetene statistiki, pa je ataktian PS amorfan. Molekule laboratorijskog PS-a su linearne izotaktne konfiguracije, teoretski vrlo interesantne, ali tehniki neuporabljive.Ataktan, amorfan PS (PS-GP, polystirene general purpose) je vrst, tvrd, proziran, staklu slian materijal velikog indeksa loma i velike propusnosti za vidljivo staklo. Zbog kristalne prozirnosti, iako amorfne strukture, esto se naziva i kristalan PS (PS-GP ima staklite Tg 80-100C i gustou 1,05-1,07 g/cm).

PS-GP se rabi pri temperaturama do 70C, a pri temperaturi vioj od 300C dolazi do brze depolimerizacije i razgradnje polimera. Podloan je i fotokemijskoj razgradnji zbog apsorpcije UV zraenja: prvo poprimi uto obojenje nakon ega se smanjuje vrijednost mehanikih svojstava. Postojanost PS-GPa prema toplinskoj i fotokemijskoj razgradnji poveava se dodatkom antioksidansa.PS-GP je nepolarnog karaktera pa je potpuno stabilan u vodi i vrlo dobar elektrini izolator.

PS - proizvodnja i uporabaPS se proizvodi radikalnom polimerizacijom, uglavnom procesima u masi i suspenziji, a manje procesima u otopini i emulziji. Polimerizacijom stirena u masi nastaje PS-GP velike istoe, prozirnosti i izvrsnih elektrinih svojstava.Polimerizacija u masi je oteana zbog reakcijske topline (reakcija je jako egzotermna) i velike viskoznosti. Odvija se uz ili bez radikalnih inicijatora pri visokim temperaturama i uz manje koliine neutralnog otapala, to je uobiajeno etil-benzen. U kontinuiranom postupku smjesa stirena i etil-benzena (5-15%) provodi se uz postupno zagrijavanje. Rastaljena polimerna masa odvodi se u vakuum-ispariva gdje se pri temperaturi 230-250C otparavaju otapalo i neizreagirani monomer koji se zatim vraaju u proces polimerizacije, a isti PS-GP se protiskuje kroz ekstruder, hladi i granulira.Polistiren visoke udarne ilavosti (PS-HI)PS-HI (HI-PS, High Impact Polystirene) je modificirani polistiren. To je dvokomponentni sustav polistirena - plastomera i polibutadiena - elastomera, a polibutadien (3-12%) odreuje sustavu elastinost i otpornost na udar. PS-GP puca pri istezanju do 1% poetne duljine, dok PS-HI puca tek pri istezanju do 60% od poetne duljine.Udarna ilavost PS-HIa ovisi o:

a) udjelu elastomera

b) obliku, veliini i raspodjeli estica elastomera unutar PS osnove

Optimalna veliina elastomernih estica je 1-5 (m. Komercijalni modificirani polistireni sadre od 3-12% polibutadienskog elastomera (sintetike gume).PS-HI se proizvodi:- mijeanjem polistirena i butadiena u talini ili

cijepljenom kopolimerizacijom polibutadiena u stirenu.Mijeanje je tehnoloki jednostavnije, ali je tako proizvedeni PS-HI loijih fizikalnih svojstava.

100

cijepljeni kopolimerUdarnailavost(J/m)50

smjesa0

8

16

Udjel polibutadiena (%)

Pjenasti, celularni ili ekspandirani polistiren (EPS)Proizvodnja EPS-a (PS-E, stiropor) dijeli se na 4 stupnja:

1. stupanjPolimerizacija stirena u polistiren ( polistirensko zrnje.Stiren (monomer) se polimerizira radikalnom polimerizacijom u suspenziji. Dispergira u vodi uz dodatak stabilizatora suspenzije (Ca3(PO4)2) i inicijatora polimerizacije (organski peroksidi). Polimerizacija se provodi u autoklavu pri 90-135C, 5-8 sati, a kako je ona egzotermna, voda slui kao sredstvo za suspendiranje i odvoenja suvika topline.Kapljice stirena u vodenoj suspenziji su ljepljive, ali ih mijealica razbija, a kalcij-fosfat Ca3(PO4)2 izolira svaku kapljicu. U sklopu izoliranih kapljica stirena odvija se polimerizacija stirena u polistiren. Isprva stiren pliva u suspenziji, a na kraju polistirensko zrnje tone u vodi ((=1,05 g cm-3). PS zrnje se hladi, ispire, izdvaja centrifugiranjem i sui. Veliina zrnja ovisi o koliini stabilizatora u suspenziji.2. stupanjImpregnacija polistirenskog zrnja (plinom ili lakohlapljivom tekuinom).Svaka frakcija PS zrnja se zasebno impregnira kemijski neutralnim plinom ili lakohlapljivom tekuinom. Sredstvo za impregniranje zagrijavanjem ekspandira PS zrnje do eljene gustoe i oblika.3. stupanjPretpjenjenje impregniranog polistirenskog zrnja (proizvodnja 'kokica').Postupak se provodi s vodenom parom u jednostavnim posudama gdje sa dobivaju 'kokice' koje imaju gustou 650 kg m-3 i milijun elija u cm3. 'Kokice' se stabiliziraju u spremnicima (od tekstila) u prostoru s podnom ventilacijom (pentan).4. stupanjProizvodnja otpresaka od pretpjenjenog PS zrnja ('kokica').Pretekspandirani PS ('kokice') zagrijava se pregrijanom vodenom parom (120-130C) u odreenim kalupima 2-3 minute.

Temperatura

Deformacija

A

B

C

(g

(r

Tg

Tf

PAGE - 17 -