Gépészet | Gépgyártástechnológia » Kőrösi Éva - A műanyag kritériumai

Kőrösi Éva II. évfolyam A műanyag kritériumai A műanyagok új szerkezeti anyagok, amelyek a természetben nem találhatóak meg. A műanyagtermelés felfutása a II. világháborúban kibontakozó tudományos-technikai forradalom jellemző adata. A műanyag kritériumai: 1. 2. 3. 4. Telítetlen szerves vegyület alkotja Óriásmolekulákból áll Az óriásmolekulákat vegyi úton állítják elő Az anyag mechanikai úton megmunkálható Tehát a műanyagokra mind a négy kritériumnak jellemzőnek kell lennie. 1. Követelményünk első pontja szerint a műanyag telítetlen szerves vegyületből kell hogy álljon. A szerves vegyületek egy különleges csoportját „nagymolekulájú szerves vegyületek”-ként vizsgálják, ez a tudományág: a műanyagkémia. A műanyagok szerves vegyületek. A szerves vegyületekben leggyakrabban a szén, hidrogén, oxigén, és nitrogén fordulnak elő. Jellemzőik a szénvegyületek nagy száma, hőre való érzékenységük, és a

szervetleneknél lassabb reakcióidejük. 2. Azokat a kis molekulákat, amelyek szabadvegyértékkel rendelkeznek, funkciós csoportnak nevezik. Ezek kapcsolódva óriásmolekulát hoznak létre, az óriásmolekulák meghatározott kapcsolatban álló halmaza a műanyag. A kis molekulákat a szaknyelvben monomernek, a belőlük felépülő óriásmolekulákat polimernek nevezik. 3. Vegyipari úton való előállítás folyamata: a. aktiválás b. láncnövekedés c. lánczáródás a. az aktiválás azt a vegyipari tevékenységet jelöli, mely során a telítetlen monomerben levő kettős kötéseket felszakítják. Rendszerint a monomerhez (a folyamatot elősegítő vegyszer) adagolnak, és energiát (hőt) közölnek. 1 b. Ha sok monomert kapcsolunk egybe, polimert kapunk Világos, hogy a kialakított lánc hossza függ a rendelkezésre álló monomerek számától, ezeken belül a felszakított kettős kötések számától. c. Nyilván ezt a folyamatot is az ember saját

céljaira akarja használni, ezért az adagolandó katalizátor mennyiségével hőszabályozással, lánczáró elemekkel stb. szabályozza a keletkező polimer nagyságát 4. A műanyagból készülő késztermékek, alkatrészek közszükségleti cikkek előállításához két szoros egységben levő, mégis különálló ipari struktúra szükséges. Első lépés magának a műanyagnak a termelése. Ez önmagában is fejlett vegyipari üzemek, és kémiai kutatóintézetek együttműködésének az eredménye. A második a kapott műanyagból késztermék előállítása. Ma már a műanyagoknak rengeteg fajtája létezik. A műanyagok csoportosítása lehetséges: I. II. III. IV. I. származásuk alapján tulajdonságaik alapján előállítási módjuk alapján belső szerkezetük szerint Származásuk szerint a műanyagok csoportosíthatók: természetes alapú, szintetikus, és ásványianyag-alapú műanyagokra. Ezen főcsoporton belül az egyes műanyagfajták

származása lehet: a. természetes alapú: - növényi eredetű (cellulózszármazékok: viszkózműszál, cellulóznitrát; kaucsukszármazékok: klórkaucsuk, gumi, keménygumi-ebonit; növényi fehérje alapú műanyagok: műszaru, aszfalt-kátrány, linóleum) - állati eredetű (műszaru, saválló műanyag) b. szintetikus és ásványi alapú műanyagok: - kőszén: a vegyipar legrégibb nyersanyaga. Három eljárással lehet belőle alapot képezni: • száraz lepárlás, eredménye kátrány és könnyűolaj • mésszel karbiddá alakítva, eredménye acetiléngáz keletkezése • izzó szénen vízgőz átfúvatása, eredménye a vízgáz. 2 Az itt eredményként keletkezett anyagok tulajdonképpen kiinduló alapot jelentenek további vegyipari eljárásokhoz, melyeknek végterméke most már a műanyag. Így például kátrány alapból sztirol, poliuretán, nylon, perlon állítható elő Az acetilén alapú eljárás fő terméke a köznapian PVC-nek nevezett

műanyag. - kőolaj: ma már kialakult egy új iparág, amely a kőolaj melléktermékeinek vegyipari felhasználását végzi, ez a petrolkémiai iparág. Ez a kőolajból benzin gyártása során keletkező melléktermékből, a krakkgázból kiindulva állít elő műanyagokat. II. Tulajdonságaik alapján a műanyagok feloszthatók különféle csoportokba. Hőre, mint külső hatásra reagálásuk szerint vannak: a. hőre lágyuló műanyagok b. hőre keményedő műanyagok a. A hőre lágyuló anyagok a hő hatására meglágyulnak – plasztikussá válnak – formába préselhetők, lehűtve megszilárdulnak, és a formából eltávolítva megtartják alakjukat. Ismételt melegítésre újból meglágyulnak, és átformálhatók. Ez a művelet akárhányszor megismételhető - Polietilén: az etilén polimerje. Áttetsző, zsíros tapintású, rugalmas anyag 105-110 °C-on olvad, vízszerűen önthető. Nem mérgező, a különböző vegyszereknek jól ellenáll.

Szobahőmérsékleten ható oldó- és ragasztószere nincs. Jellemző felhasználása: villamos ipari szigetelőcsövek, törhetetlen palackok, zacskók. Nem forgácsolható - Poliamid (nylon): kémiailag aminosavak vagy dikarbonsavak és diaminok kondenzációs terméke. Felépítése a természetes fehérjékhez hasonlít Nagyon szívós, sárgás színű, áttetsző. Olvadáspontja 140 °C körül van Nem mérgező. Vegyszerek hatásainak aránylag kevéssé áll ellen Jó oldószere nincs, tömény hangyasavval vagy ecetsavval ragasztható. Jellemző felhasználási területe a szálasanyaggyártás. - Polivinil-klorid (PVC): Kémiailag a vinil-klorid polimerje. Szilárd, színtelen, gyantaszerű anyag. A felhasználáshoz több-kevesebb lágyítószerrel dolgozzák össze. A lágyító tartalom a mennyiségtől függően szilárd, vagy rugalmas gumiszerű anyaggá változtatja. Vegyszereknek kitűnően ellenáll. Jó oldószere nincsen Ragasztásához speciális

PVCragasztókat hoznak forgalomba Felhasználási területe: vízvezetékcsövek, 3 lágy PVC-ből esőkabátok, zacskók készülnek. Rendszerint forró levegős hegesztéssel kötik. b. Készítésükre és felhasználásukra jellemző a két szakasz: először hőre lágyuló, és oldható gyantát gyártanak, amelyet megfelelő adalékanyagokkal összekeverve készítenek elő a feldolgozás második fázisára, a műanyagtárgyak tulajdonképpeni előállítására. Az előkészített anyagot formákba sajtolva hőkezeléssel keményítik. Az így megkeményített anyag hő hatására már nem olvad meg, oldószerekben nem oldódik. - Fenolplaszt (bakelit): Az anyag jellegzetesen „bakelit” szagú, az alapgyanta sötét színe miatt belőle barnánál világosabb színű tárgyak nehezen készíthetők. 170 °C-ig hőálló, e felett lassan elveszti szilárdságát 400 °C felett elszenesedik, szétomlik. A felhasznált váz- és töltőanyagoktól függően rideg,

törékeny, vagy szívós anyag. Főleg műszaki cikkek (pl konnektorok, kapcsolók, szigetelők, dobozok) előállítására használatos. Élelmiszerek tárolására nem alkalmas. - Poliészter öntőgyanta (polikon): dikarbonsavak, és kétértékű alkoholok kondenzációjából képződik. Textilanyagot, üvegszövetet, egyszóval valamilyen vázanyagot itatnak át gyantával, majd ezt az anyagot rásimítják egy előre elkészített formára. Ilyen módon készülnek például csónaktestek, motorkerékpár-lábvédők, bukósisakok, stb. III. Előállítási módjaik szerint minden műanyag három csoportba sorolható: a. polimerizáció: olyan láncnövekedési folyamat, amelyben a telítetlen alapvegyületek molekulái, a monomerek, a kettős kötéseik felnyílása útján melléktermék keletkezése nélkül kapcsolódnak egymáshoz. b. polikondenzáció: két, vagy többféle monomerből katalizátor segítségével történik. A folyamat eredménye a polimer, és még

valamilyen melléktermék, legtöbbször a víz. c. poliaddíció: alapmonomerekből, alacsony hőmérsékleten, katalizátor nélkül megy végbe. Eredménye a polimer, melléktermék nélkül 4