W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia Państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Państwa urządzeniu końcowym. Mogą Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej "Polityce prywatności Cookies"

Rozumiem i zgadzam się

Tworzywa sztuczne w produkcji maszyn

2013-02-14

Dobre właściwości ślizgowe, wysoka odporność na ścieranie, wysokie temperatury użytkowe, duża wytrzymałość mechaniczna i odporność chemiczna, długa żywotność i minimalna intensywność konserwacji, zwiększona cichobieżność dzięki własnościom tłumienia drgań i szumów oraz stabilność wymiarowa przyczyniły się do tego, że techniczne tworzywa sztuczne stały się niezbędnym tworzywem dla konstruktorów i budowniczych maszyn. Spełniają one warunki, by skutecznie i ekonomicznie zastąpić materiały konwencjonalne.

Tworzywa sztuczne nieustannie wypierają z użytku materiały tradycyjne, takie jak drewno, metal czy szkło. Ze względu na mały ciężar i znaczną eliminację smarów, elementy wykonane z tworzyw sztucznych są tańsze od tych wykonanych z innych materiałów. Tworzywa są odporne na działanie wielu substancji chemicznych oraz korozję.

Do unikalnych zalet nowoczesnych tworzyw sztucznych należą przede wszystkim dobre właściwości ślizgowe (zwłaszcza podczas pracy na sucho), niski ciężar i odporność na chemikalia. W celu uzyskania dodatkowych właściwości użytkowych lub obniżenia kosztów wytwarzania wprowadza się do polimerów specjalne dodatki – domieszki i materiały wzmacniające, takie jak:
• włókna i kulki szklane, włókna węglowe i osnowy tekstylne, podwyższające termiczną stabilność kształtu,
• PTFE, grafit i włókna aramidowe, podwyższające właściwości ślizgowe i odporność na ścieranie,
• domieszki włókien metalowych i szkła.

W skład takiego toczywa wchodzą więc: polimery (otrzymywane na drodze modyfikacji wielkocząsteczkowych substancji pochodzenia naturalnego, np. kauczuku naturalnego, kazeiny, celulozy, czy wytwarzanych syntetycznie), wypełniacze zwiększające wytrzymałość polimerów (względnie obojętne materiały, takie jak: krótkowłóknista celuloza, skrawki tkanin, krzemionka, mika, proszki metali, sadza), plastyfikatory – zmiękczacze obniżające temperatury zeszklenia (zwiększenie plastyczności), stabilizatory zapobiegające rozkładowi polimerów pod wpływem utleniania i promieniowania nadfioletowego lub podwyższonej temperatury (sadza, związki ołowiu, organiczne sole metali), barwniki będące nierozpuszczalnymi materiałami barwiącymi dodawanymi do polimeru w postaci proszku (tlenek tytanu, tlenki żelaza, pigmenty organiczne), a niekiedy dodatkowo środki smarne ułatwiające proces przetwórstwa (najczęściej stosowanymi są parafina i wosk).

Te pomocnicze składniki (dodatki) są wprowadzane do polimerów podczas przygotowywania tworzyw do procesu przetwórczego lub rzadziej w procesach kształtowania półwyrobów (np. laminatów). Mają one na celu:
• poprawę właściwości mechanicznych, cieplnych, dielektrycznych i innych,
• polepszenie właściwości technologicznych tworzyw ułatwiających przetwórstwo,
• poprawę walorów estetycznych gotowych wyrobów, przy jednoczesnym obniżeniu ceny,
• nadawanie specjalnych właściwości użytkowych, np. niepalność, odporność na działanie światła, mały współczynnik tarcia, odporność na zabrudzenia, zwiększenie stabilności wymiarów.

Dodatkową zaletą tworzyw sztucznych jest możliwość ich przetwarzania poprzez wytłaczanie, odlewanie, wtryskiwanie, prasowanie na prasach automatycznych, spiekanie, kalandrowanie. Materiałem do odlewania są monomery w stanie płynnym lub masy płynne, stanowiące mieszaniny monomerów z katalizatorem polimeryzacji i barwnikiem albo polimerów z plastyfikatorem.

Materiałem wyjściowym do pozostałych metod przetwarzania jest tłoczywo w postaci tabletek, ziaren lub proszku. Daje to dzisiejszym konstruktorom możliwości projektowania i wykorzystywania ich w nowych obszarach technicznych i technologicznych zastosowań.

Korzystne cechy tworzyw sztucznych:
• łatwość formowania przedmiotów o skomplikowanych kształtach,
• mała gęstość, wynosząca dla większości tworzyw 0,8÷1,5 g/cm³, a dla tworzyw o budowie komórkowej – poniżej 0,15 g/cm³,
• korzystny stosunek wytrzymałości mechanicznej do ciężaru właściwego, jest to tzw. wytrzymałość właściwa,
• dobre właściwości mechaniczne i często bardzo dobre elektroizolacyjne,
• dobra lub bardzo dobra odporność chemiczna oraz wysoka odporność na działanie wody,
• dobry wygląd otrzymanych przedmiotów (barwa, połysk, faktura powierzchni),
• duża żywotność bez potrzeby konserwacji.

Tworzywa najczęściej wykorzystywane w budowie maszyn – polietylen
Jest to tworzywo o doskonałych właściwościach dielektrycznych, dużej odporności na działanie kwasów, zasad, soli i większości związków organicznych. Posiada bardzo dobre właściwości do szerokiego spektrum zastosowania w technice napędzającej i ciągowej. Ta kombinacja właściwości jest idealna do długiego, bezawaryjnego i nie wymagającego konserwacji zastosowania w budownictwie maszynowym. Polietylen przekonuje przez dominujące właściwości ślizgowe przy jednoczesnej odporności na ścieranie. Eliminuje to konieczność dodatkowego smarowania, redukuje konieczną siłę napędową i prowadzi do długiej żywotności bez konserwacji. Tworzywo to, dzięki wysokiej udarności z karbem, można stosować na konstrukcje, na które do tej pory stosowana była stal mrozoodporna.

Polietylen nie "przyjmuje" wilgoci. W zastosowaniu "mokrym" nie występują żadne zmiany wymiarów materiałów. Wszystkie parametry pozostają stałe.

Polietylen tłumi wszystkie hałasy ciągłe i uderzeniowe. Pozwala to na rezygnację z kosztownych instalacji urządzeń ochraniających przed hałasem przy jednoczesnej ochronie transportowanych ładunków. Powierzchnia pomaga w szczególności unikać przymarzania lub przylepiania transportowanych wilgotnych ładunków.

Polietyleny zielone i naturalne działają elektrycznie i termicznie izolująco. Opór przeciw korozji naprężeniowej gwarantuje długi czas zastosowania i długą żywotność. Czarne antystatyczne PE można zastosować wszędzie tam, gdzie są wskazane właściwości antystatyczne. Przez dodatek węgla o wysokiej przewodności zostają odprowadzane ładunki elektryczne. Dodatkowo czarny polietylen ma lepszą UV-trwałość. Jest to szczególnie ważne przy zastosowaniu na powietrzu.

Półprodukty z PE-UHMW mogą być z łatwością obrabiane przy pomocy maszyn do obróbki skrawaniem metalu i drewna. Tworzywo może być cięte piłą, nawiercane i gwintowane, toczone, frezowane, strugane, wykrawane, łączone na styk (zgrzewane czołowo), zgrzewane ciernie, spawane i klejone.

Każdy projekt, w którym chcemy zastosować tworzywo powinien być rozpatrywany m.in. pod kątem miejsca, gdzie dany element będzie wykorzystywany. Powinien być też rozpatrywany pod kątem obciążeń, jakim będzie poddany, tego, w jakich warunkach ma pracować, jakie zostaną zastosowane metody obróbki, jaki najbardziej ekonomiczny cenowo wariant doboru tworzywa zastosować.