Tworzywa sztuczne

Produkcja tworzyw syntetycznych pochłania rocznie 270 mln ton ropy naftowej oraz gazu ziemnego. Niektóre biodegradowane polimery mogą być wytwarzane ze źródeł odnawialnych (ang. renewable energy) w przeciwieństwie do polimerów produkowanych w oparciu o surowce z ropy naftowej. Do takich polimerów należą tzw. „ zielone polimery ” (ang. green polymers), które są produktami pochodzenia roślinnego, otrzymywane w wyniku: przetworzenia cukrów roślinnych, wytworzenia przez mikroorganizmy oraz przez rośliny syntezujące polimery. Polikwas mlekowy (ang. polylactic acid), PLA i polikwas glikolowy (ang. polyglycolic acid), PGA i ich kopolimery są najprostszymi hydroksykwasami. Polimery z grupą estrową w łańcuchu głównym są podatne na atak właściwej estrazy wytworzonej przez mikroorganizmy. Ulegają także procesowi hydrolizy. Będąc bardziej hydrofilowy, PGA jest łatwiej hydrolizowany niż PLA . Poprzez zmianę udziału obu homopolimerów można osiągnąć szeroki zakres szybkości degradacji. Ponieważ kr...

PVC (ang. p oly( v inyl c hloride)) otrzymywany jest w wyniku polimeryzacji wolnorodnikowej chlorku winylu, VC (ang. v inyl c hloride) pozwalającej uzyskać tworzywo o masie cząsteczkowej 30-150 tyś. Proces polimeryzacji prowadzony jest w warunkach podwyższonego ciśnienia i temperatury, wykorzystując jedną z metod: w suspensji - PCW-S , emulsji - PCW-E i w masie - PCW-M . Różne metody technologiczne dają różniące się jakościowo produkty, w związku z tym oferowane są na rynku różne gatunki poli(chlorku winylu). Wyroby z czystego PCW , bez dodatku plastyfikatorów, zwanego także poli(chlorkiem winylu) twardym ( PCW-U tzw. winidur) w temperaturze pokojowej są twarde sztywne, a przy obniżeniu temperatury – kruche. Polichlorek winylu charakteryzuje się stosunkowo małym udziałem fazy krystalicznej ok. 10%. Jego temperatura zeszklenia T g wynosi ok. 80 0 C. Zakres stosowalności tworzywa obejmuje temperatury 20-70 0 C, natomiast przetwórstwo (dostępne wszystkie z technologii przetwórstw...

Historia tych nie występujących w przyrodzie tworzyw, których głównym składnikiem są związki wielocząsteczkowe, polimery, zaczęła się w 1862 roku. Na zorganizowanej wtedy w Londynie wystawie, Anglik Alexander Parsek 1 z Birmingham, pokazał przedmioty codziennego użytku zrobione z nie znanego dotychczas materiału. Materiał ten, nazwany parkesiną , wynalazca otrzymywał przez połączenie nitrocelulozy, kamfory i alkoholu. Produkcja parkesiny była kosztowna, rozpoczęto ją jednak w 1866 roku w londyńskiej firmie Parkesine. Pierwszym udanym i stosunkowo tanim tworzywem sztucznym (podobnym do parkesiny), okazał się wynalazek opatentowany 15 czerwca 1869 roku przez Johna Wesleya Hyatta 2 z Albany w stanie Nowy Jork, pod nazwą celuloid , powstały przez połączenie nitrocelulozy z kamforą. Angielski wynalazca mówił o swoim produkcie następująco: „to piękne tworzywo do wyrobu medalionów, tac, naczyń kuchennych, guzików, grzebieni itp." Pierwszym syntetycznym tworzywem sztucznym, to znaczy ta...

W 1884 roku francuski chemik hrabia de Chardonnay wyprodukował z włókna celuloidowego przyjemny w dotyku i wygodny materiał, który miał się stać tanim odpowiednikiem drogiego jedwabiu. Niestety miał wady celuloidu - z czasem żółkł, a poza tym był łatwopalny - po kilku przerażających wypadkach zniknął ze sprzedaży. Dopiero w 1905 roku zaczęto produkować jego ulepszoną wersję - rayon - który cieszył się popularnością przez następnych kilkadziesiąt lat, aż do pojawienia się lepszych syntetycznych włókien. A stało to się w lipcu 1930 roku, w laboratorium koncernu chemicznego DuPont (znanego przede wszystkim z produkcji materiałów wybuchowych) - po trzech latach wytężonych badań prowadzonych przez dr Wallace'a Carothersa wspólnie z Elmerem K. Boltonem - powstało pierwsze włókno poliamidowe, nowy syntetyczny materiał. Kiedy okazało się, że nowy, syntetyczny materiał, włókno poliamidowe, ma obiecujące właściwości - można wyprodukować z niego elastyczną nić, przygotowania do masowej pro...

W uzupełnieniu informacji o polietylenach , trochę historii ich powstawania. Po raz pierwszy polietylen zsyntetyzował niemiecki chemik Hans von Pechman , wytworzył go w 1898 roku podczas ogrzewania dizametanu. Gdy jego współpracownicy Eugen Bamberg i Friedrich Tschimer zbadali białą, woskowatą substancję którą wyprodukował, odkryli że składa się ona z wielu grup -CH 2 - i nazwali ją polimetylen . Pierwsza możliwa do przeprowadzenia na dużą skalę synteza polietylenu została odkryta przez Erica Fawcetta i Reginalda Gibsona w ICI Chemicals w 1933 roku. Po działaniem skrajnie wysokiego (kilkaset atmosfer) ciśnienia na mieszaninę etenu i benzaldehydu otrzymali białą, woskowatą substancję. Ponieważ reakcja była inicjowana przez ślady tlenu w aparaturze, była trudna do powtórzenia. Udało się to w 1935, kiedy inny chemik z ICI , Michaela Perrin odkrył ten przypadkowy wpływ. Wysokociśnieniowa metoda syntezy polietylenu stała się podstawą przemysłowej produkcji LDPE (ang. low density pol...

Nad tworzywami, które nie występują w przyrodzie - tworzywami sztucznymi - eksperymentowali już Henri Bracconet w roku 1833, oraz Christian Schonbein w roku 1855 - ten ostatni wyprodukował przejrzystą, bardzo łatwopalną substancję, które nazwał azotanem celulozy i próbował wprowadzać do obrotu jako materiał wybuchowy. Pierwsze na świecie tworzywo sztuczne produkowane na skalę przemysłową, opracowane zostało przez angielskiego chemika Aleksandra Parkes. Nad stworzeniem nowego tworzywa eksperymentował od roku 1955 - w wyniku czego stworzył syntetyczną kość słoniową nazwaną pyroxlin . Tworzywo było formą nitryfikowanej celulozy . Celulozę najpierw traktowano kwasem azotowym, celem modyfikacji jej struktury, a następnie dodawano oleju rycynowego, aby zmiękczyć materiał. Produktem wyjściowym procesu był półprzeźroczysty materiał, twardy jak kość słoniowa, który mógł być formowany po ogrzaniu. Za swój produkt (wodoodporny), otrzymał medal w roku 1862 na Wielkiej Wystawie w Londynie. Wynala...

Najstarsze termoplastyczne tworzywo sztuczne ; otrzymywane z azotanu celulozy plastyfikowanego kamforą ; plastyczny polimer, odporny na rozrywanie, łatwopalny, nieodporny na działanie wysokiej temperatury i czynników chemicznych (rozpuszcza się w wielu rozpuszczalnikach); stosowany do wyrobu galanterii i zabawek. Przez długi okres czasu celuloid wykorzystywano jako materiał, z którego wykonywano taśmę filmową dla potrzeb kina, pierwszy zastosował taką taśmę Thomas A. Edison. Celuloid , wykorzystany w przemyśle filmowym, przyczynił się wprawdzie do jego rozwoju, ale ze względu na skłonności do eksplozji i łatwopalność doprowadził też do spalenia paru sal kinowych. Inny przykład zastosowania to piłeczka pingpongowa, która też była wykonywana z tego tworzywa. Człowiekiem, który wymyślił celuloid wspólnie z bratem Izajaszem, był właściciel drukarni John Wesley Hyatt . Odkrycia dokonali niejako przypadkiem, jak to zwykle bywa, usiłując wygrać nagrodę 10 tysięcy dolarów na najlepszy mater...

Polietyleny (ang. polyethylene albo poly(methylene)) są bardzo urozmaiconą grupą polimerów, o bardzo zróżnicowanych właściwościach, które ogólne dzielą się na dwie podstawowe grupy: - liniowych, - rozgałęzionych. Liniowe polietyleny Polietyleny liniowe produkowane są metodami niskociśnieniowymi , zawierają więcej fazy krystalicznej – stąd różnice we właściwościach (czasem niezbędna modyfikacja narzędzi stosowanych przy np. rozdmuchiwaniu folii). Wsród nich wyróżnić możemy polietyleny: - o ultramałej gęstości, ULDPE (ang. ultra low density polyethylene), - liniowe o małej gęstości, LLDPE (ang. linear low density polyethylene), - o dużej gęstości, HDPE (ang. high density polyethylene), - o dużym ciężarze (masie) cząsteczkowym i dużej gęstości, HMW-HDPE (ang. high molecular weight - high density polyethylene), - o ultradużym ciężarze (masie) cząsteczkowym, UHMWPE (ang. ultra high molecular weight polyethylene). Gęstość tych polietylenów zależy przede wszystkim od zawartości komon...

A - akrylan AAEMA - acetoacetoksyetylometakrylan AAS - metakrylan-akryl-styren ABAK - kopolimer akrylonitryl/butadien/akrylan ABR - kauczuk akrylanowo-butadienowy (Acrylat-Butadien-Rubber) ABS - akrylonitryl-butadien-styren ABS+PA - blenda akrylonitryl-butadien-styren + poliamid ABS+PBT - blenda ABS + poli(tereftalan butylenu) ABS+PC - blenda akrylonitryl-butadien-styren + poliwęglan ABS+PSU - blenda akrylonitryl-butadien-styren + polisulfon ABS+PVC - blenda akrylonitryl-butadien-styren + PVC ABS+PTFE - blenda akrylonitryl-butadien-styren + poli(tetrafluoroetylen) ABS+TPU - blenda akrylonitryl-butadien-styren + poliuretan termoplastyczny ACM - kauczuk akrylowy ACS - kopolimer akrylonitryl/elastomer poliestrowęglanowy/styren ACS - akrylonitryl/chlorowany polietylen/styren ACPES - akrylonitryl/chlorowany polietylen/styren ACVC - kauczuk akrylowy + PVC ADC - azodikarbonamid (porofor) ADPA - aceton/difenyloamina (środek przeciw starzeniu kauczuku) AEM - kauczuk akrylan...

Formowanie odbywa się pod naciskiem powietrza o ciśnieniu 0,2÷0,6 [MPa] działającego na folię ogrzaną powyżej temperatury zeszklenia. Takie rozwiązanie zapewnia większe naciski podczas kształtowania niż w przypadku podciśnienia, wymaga uczelniania połączenia pomiędzy pierścieniem docinkowym a doprowadzeniem powietrza. Pozostałe informacje podane przy okazji omawiania procesu formowania próżniowego , obowiązują i do tego sposobu kształtowania. Należy dodać, iż ze względu na dostępność sprężonego powietrza w instalacjach przemysłowych oraz większy nacisk podczas kształtowania metoda ta jest częściej stosowana szczególnie do pakowania różnych drobnych wyrobów (tabletki, wkręty, produkty spożywcze itp.). Metody mieszane Formowanie negatywowo-pozytywowe ze wstępnym rozdmuchem Metodę tą stosujemy do dużych i małych przedmiotów o stosunkowo małym promieniu krawędzi. Dzięki tej metodzie uzyskuje się ścianki o prawie jednakowej grubości. Przeznaczoną do formowania płytę lub folię umieszcza się...

Ciąg dalszy podstaw termoformowania tworzyw sztucznych , scharakteryzowana zostanie metoda formowania próżniowego - podciśnieniowego. Metoda ta polega na uplastycznieniu umocowanego w ramie napinającej tworzywa sztucznego w postaci folii lub płyty pod wpływem równomiernego ogrzania, a następnie rozciągnięciu go na jednoczęściowej formie i utrwaleniu nadanego kształtu przez chłodzenie. Formowanie próżniowe może odbywać się w formach negatywowych i pozytywowych , bez wstępnego rozciągania i z wstępnym rozciąganiem , które to odmiany zostaną pokrótce scharakteryzowane. Formowanie negatywowe - bez wstępnego rozciągania W procesie termoformowania negatywowego tworzywo umieszcza się na wklęsłej, a więc negatywowej formie 2 i przyciska ramą 3, przez uszczelkę gumową 4. Powietrze znajdujące się pomiędzy tworzywem a powierzchnią formy, po ogrzaniu tworzywa zostaje wyssane przez kanały 5, wskutek czego ciśnienie atmosferyczne wtłacza materiał do formy. Po upływie czasu, zależącego od grubości ...

Termoformowanie polega na równomiernym nagrzaniu płyty lub folii (powyżej temperatury mięknienia T m - tworzywa bezpostaciowe lub temperatury topnienia krystalitów T t - tworzywa częściowo krystaliczne) z tworzywa sztucznego, zamocowanego w ramie napinającej, następnie jej odkształceniu pod wpływem ciśnienia zewnętrznego odwzorowując kształt formy. Podczas termoformowania pod wpływem naprężeń tworzywo odkształca się (stan wysokoelastyczny), stan tego odkształcenia jest utrwalany podczas chłodzenia. Na proces termoformowania istotny wpływ mają wytrzymałość na rozciąganie (lub zginanie) oraz maksymalne wydłużenie przy zerwaniu w temperaturze kształtowania. Z punktu widzenia łatwości formowania najkorzystniejsza byłaby możliwie duża wartość temperatury, ale byłoby to niekorzystne ze względu na pogorszenie wytrzymałości tworzywa i możliwość u szkodzenia kształtki w czasie procesu. W związki z tym zachodzi konieczność wyznaczenia zakresu temperatury, w którym będą zapewnione optymalne wa...