Upozornění pro čtenáře a uživatele této knihy

Všechna práva vyhrazena. Žádná část této tištěné či elektronické knihy nesmí být reprodukována ani šířena v papírové, elektronické či jiné podobě bez předchozího písemného souhlasu nakladatele. Neoprávněné užití této knihy bude trestně stíháno.

Lubomír Zeman

Vstřikování plastů

teorie a praxe

Vydala Grada Publishing, a.s.

U Průhonu 22, Praha 7

obchod@grada.cz, www.grada.cz

tel.: +420 234 264 401, fax: +420 234 264 400

jako svou 6890. publikaci

Odpovědný redaktor Petr Somogyi

Sazba Jakub Náprstek

Formát ePub Štěpán Böhm

Počet stran 464

První vydání, Praha 2018

Vytiskly Tiskárny Havlíčkův Brod, a.s.

© Grada Publishing, a.s., 2018

Cover Design © Grada Publishing, a.s., 2018

Upozornění pro čtenáře a uživatele této knihy Všechna práva vyhrazena. Žádná část této tištěné či elektronické knihy nesmí být reprodukována a šířena v papírové, elektronické či jiné podobě bez předchozího písemného souhlasu nakladatele. Neoprávněné užití této knihy bude trestně stíháno.

Názvy produktů, firem apod. použité v knize mohou být ochrannými známkami nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků.

ISBN 978-80-247-2818-6 (ePub)

ISBN 978-80-247-2819-3 (pdf)

ISBN 978-80-271-0614-1 (print)

Úvod

Plasty jsou syntetické nebo polosyntetické, případně přírodní materiály, které jsou z velké části tvořeny polymery – řetězci (řetězcová struktura molekul, tedy dlouhá lineární řada vzájemně spojených atomů nebo skupin atomů, jež odlišuje polymerní materiály od jiných druhů materiálů) převážně uhlovodíkových sloučenin. Pro jejich výrobu se používá jak ropa a uhlí, tak celá řada přírodních látek, například škroby. Není správné označovat je jako umělé hmoty, tento pojem je de facto nesmyslný (stejně jako igelit, což je původně obchodní název měkčeného PVC firmy IG Farben z roku 1935, který vznikl složením prvních písmen názvu firmy IG a koncovky v té době nejpoužívanějšího plastu, polyformaldehydové pryskyřice – reaktoplastu – bakELIT; „igelitové tašky“ se vyrábějí z termoplastů PP nebo LDPE).

Velkou výhodou plastů je obrovská variabilita jejich vlastností a tím i možností jejich použití, kdy kromě vlastních aplikací mohou nahrazovat jiné materiály.

Výroba a užití plastů rozhodující mírou přispěly k dosažení současné kvality života jak u nás, tak i ve světě. Přesto (respektive proto) se dostáváme do situace, kdy jsou vytvářeny tlaky na nalezení postupů vnímavějších k životnímu prostředí. K tomu by měly přispět tzv. udržitelné technologie, které sníží zátěž na životní prostředí, aniž by byl zastaven nebo výrazně přibrzděn rozvoj lidské společnosti. To je i jedním z úkolů technologií zpracovávajících plasty na výrobky s vlastnostmi více vyhovujícími environmentálním požadavkům.

Jak uvádí Česká technologická platforma PLASTY ve své zprávě „Strategická výzkumná agenda“ z června 2017, koncem 19. století se průmyslově celosvětově zpracovalo kolem 10 tisíc tun plastů za rok. V roce 1930 překročila roční světová výroba plastů hodnotu 30 tisíc tun, v roce 1949 to bylo již více než 1 milion tun a v současné době se pohybuje světová výroba na úrovni 335 miliónů tun vyrobených plastů. V roce 2020 se očekává dosažení 400 milionů tun, v roce 2050 přesáhne výroba plastů 700 milionů tun (některé předpovědi, například od MacArthur Fundation, uvádějí až 1,1 milionu tun vyrobených plastů).

Na světové spotřebě se největší mírou podílejí polyolefiny (PP a PE) společně s PVC, PS, EPS (pěnový polystyren) a PET tvoří 85 % spotřeby. Prognóza do roku 2020 uvádí průměrný roční nárůst spotřeby plastů o 4,4 %. Největší dynamika se očekává u EPS (5,1 %), PP a PET (5 %). Spotřeba inženýrských plastů (PC, ABS, PET, PBT, POM, PA) má do roku 2026 růst průměrným ročním tempem 7,4 %.

V Evropě činila v roce 2016 celková spotřeba plastů 52 miliónů tun, Česká republika se na uvedeném množství podílela 1 145 000 tunami, což představuje více než 100 kg spotřebovaných plastů na obyvatele.

S čísly o výrobě plastů úzce souvisejí i čísla vyjadřující podíl odpadních plastů. V EU se tento podíl pohybuje okolo 54 % z ročně zpracovávaného množství. V roce 2015 to bylo 25,8 milionu tun odpadních plastů, z nichž 30,8 % skončilo na skládkách, 29,6 % bylo recyklováno a 39,5 % se využilo energeticky ve spalovnách. Česká republika vykazuje 400 000 tun odpadních plastů a 63,5 % z nich skončí na skládkách.

Údaje o bioplastech se liší podle pramenů, z nichž data pocházejí. Nova-Institut uvádí výrobu v roce 2016 v množství 2,4 milionů tun, s výhledem do roku 2021 3,6 milionu tun. Asociace European Bioplastics uvádí pro rok 2016 4,2 milionu tun a do roku 2021 očekává růst na 6,1 milionu tun. Výrobci z Asie mají z uvedeného množství vyrobit polovinu, čtvrtina se vyrobí v Evropě. Nejvíce se má vyrobit bio-PET, bio-PE a bio-PA. Noviny K-Zeitung dne 23. února 2017 publikovaly údaj uvádějící výrobu bioplastů v roce 2021 v množství 8,5 mil. tun. Podle těchto novin činil podíl bioplastů v roce 2017 na celkové světové výrobě 4 %.

Plasty jsou makromolekulární produkty, které lze tvářet a tvarovat, případně dalšími technologiemi zpracovávat na požadované výrobky nebo polotovary určené k dalšímu zpracování.

Mezi zpracovatelské technologie řadíme: přípravné operace – míchání a hnětení, granulaci, tabletování, recyklaci, sušení, barvení, aditivaci; hlavní zpracovatelské technologie – přímé lisování, přetlačování, válcování a kalandrování, vytlačování, vyfukování dutých těles, vstřikování, tvarování polotovarů za tepla a případně vakua; další technologie zpracování plastů – zpracování kapalných systémů – odlévání, lití, zalévání, máčení, natírání, impregnace, reakční vstřikování (RIM – Reaction Injection Molding, RRIM, SRIM), zvlákňování; technologie nerozebíratelného spojování – svařování plastů, lepení; výrobu laminátů a součástí z vyztužených plastů – výrobu prepregů s reaktoplastickou a termoplastickou matricí, lisování za tepla, Injektform; navíjení; tažení – pultruze; laserové zpracování plastů – řezání laserem, strukturované vrtání laserem, laserové spojování – svařování a navařování, spoje plast – kov, laserové leštění plastů, korekce tvaru, odstraňování přetoků, odjehlování laserem, laserové značení; lehčení; spékání; rotační natavování polymerů; povrchové úpravy – kašírování, lakování, potiskování plastů, desénování plastů, leštění plastů, pokovování plastů, povrchovou ochranu povlakováním plasty nebo práškovými plasty, sametování – flockování; obrábění plastů; nerozebíratelná spojení; rozebíratelná spojení; radiační síťování; nekonvenční způsoby zpracování plastů.

Jednou z výrazných tvářecích technologií pro zpracování plastů je technologie jejich vstřikování.

Počátek historie vstřikování sahá do roku 1870, kdy byl v USA patentován materiál, z něhož později vznikl celuloid. Patent obsahoval i zařízení pro jeho vstřikování. K výraznějšímu rozvoji, zejména ke zpracování reaktoplastů, došlo po první světové válce. Z dnešního pohledu na technologii vstřikování plastů nastal nejvýraznější pokrok v padesátých letech minulého století, kdy byla patentována šneková vstřikovací jednotka, představen první elektroerozivní hloubicí stroj na výrobu tvarových dílů vstřikovacích forem, byl patentován první horký rozvod, při výrobě vstřikovacích forem se rozšířilo používání normalizovaných dílů. Na konci šedesátých let a v sedmdesátých letech 20. století pak byla zaváděna zpětnovazební regulace v řízení vstřikovacích strojů a mikroprocesorové řídicí systémy, dále sušení granulátů suchým vzduchem a první nasazení robotů. V osmdesátých letech minulého století se objevují první simulační programy, první zařízení pro technologie Rapid Prototyping, je zaváděna statistická procesní kontrola.

V souvislosti s technologickým vývojem vstřikování plastů a s vývojem vstřikovacích strojů a zařízení k nim (periferní zařízení jako sušárny, dopravníky, nasavače, dávkovače aditiv, roboty, temperační zařízení atd.) dochází k rozvoji automatizace vstřikovacího výrobního procesu. První automatizovaná vstřikovací pracoviště nezávisle na sobě představily firmy Battenfeld a Netstal v roce 1983 na světové výstavě Kunststoffe 83 v Düsseldorfu. Na výstavě předvedené automatizační koncepty se v propojení na více vstřikovacích strojů ukázaly jako málo pružné a drahé. V reálné praxi z nich vykrystalizovala automatizace vstřikovacího stroje jako samostatného automatizovaného ostrůvku (nebo sestavy strojů vyrábějících jednu montážní skupinu).

V současné době, kdy technologie vstřikování plastů (včetně vstřikovacích strojů, periferních zařízení, vstřikovacích forem, měření atd.) urazila od svých počátků až po dnešní dobu velmi dlouhou a úspěšnou cestu, se před ní objevují další výzvy a požadavky. Tyto výzvy a požadavky je možné shrnout do tří základních oblastí:

•zkracování doby dodání výrobku na trh,

•zkracování inovačních cyklů,

•zvětšující se komplexita výrobků – integrace více funkcí do jednoho dílu,

•požadavky na zpracování velkého objemu dat,

•zvyšování flexibility,

•kolísání požadavků trhů,

•poptávky po výrobcích se stále více individualizují,

•individualizace hromadné výroby,

•tlak na vysokou produktivitu výroby,

•zvyšování účinnosti výroby,

•požadavky na snižování výrobních nákladů,

•snižování energetické náročnosti výroby,

•tlak na zvyšování využití materiálových zdrojů, evironmentální požadavky.

Pro zajištění uvedených témat je k dispozici jediná technologie: již zmíněná automatizace, která se v různém stupni a různou rychlostí přesunuje do aktivit s názvem Průmysl 4.0.

Automatizace se dá charakterizovat čtyřmi časově posloupnými přístupy:

•dříve: oddělené automatizační technologie,

•nyní: vzájemně propojená automatizace,

•v blízké budoucnosti: optimalizace celého výrobního procesu pomocí nových inovativních softwarových systémů,

•ve vzdálenější budoucnosti: organizace a optimalizace výroby prostřednictvím kyberneticko-fyzických (CPS) systémů, chytré továrny, Průmysl 4.0.

K tomu, aby mohlo být dosaženo cílů aktivit Průmyslu 4.0, je nutné zajistit propojení průmyslu se vzděláním. Toto konstatování vychází ze skutečnosti, že výrobní zařízení lze nakoupit prakticky ihned, ale pracovníky s potřebnými znalostmi je potřeba s předstihem a dlouhodobě vychovávat. K tomu se snaží svým malým příspěvkem napomoci i tato kniha, která se na svých stránkách snaží komplexně popsat celý proces výroby výstřiků z termoplastů, a to jak v teoretické, tak zejména v praktické rovině.

Jednotlivé kapitoly mapují výrobu výstřiků z termoplastů a zabývají se následujícími tématy:

•požadavky kladené na výstřik: jakostní, funkční, pracovní prostředí, následné operace,

•návrh materiálu výstřiku,

•design a konstrukce výstřiku: tvar, rozměry, rozměrová a tvarová přesnost, jakost povrchu,

•konstrukční analýza možností vzniku vad a jejích následků (DFMEA, Design Failure Mode Effects Analysis),

•analýza zaformovatelnosti a úprava výstřiků podle zásad technologičnosti konstrukce výstřiků z termoplastů při zachování jejich jakostních a funkčních vlastností,

•výběr varianty technologie vstřikování, technologický proces,

•vizualizace, ověření tvarů, rozměrů, montážních závislostí atd. pomocí výroby dílu některou z technologií „rychlé výroby“ (RP, Rapid Prototyping),

•návrh zaformování výstřiků, násobnost formy, vtokový rozvod, temperace formy,

•vstřikovací stroj, periferní zařízení, automatizační zařízení,

•matematické simulace,

•konstrukce prototypové formy,

•výroba prototypové formy,

•ověření výstřiku výrobou na prototypové formě, včetně vyhodnocení požadavků kladených na výstřik,

•modifikace výstřiku podle výsledků simulací, výpočtů a výsledků z prototypové výroby,

•požadavky na konstrukční a výrobní provedení formy, včetně přípravků – měřicích, chladicích, rovnacích atd.,

•konstrukce formy a přípravků,

•výroba formy a přípravků,

•návrh technologických parametrů vstřikování s využitím technologických parametrů použitých při simulacích,

•oživení formy (počet optimalizačních kroků) smyček,

•hodnocení jakosti a zkoušení výstřiků,

•vypracování podkladů pro schvalování prvních výstřiků (PPAP, Production Part Approval Proces),

•vypracování podkladů pro sériovou výrobu,

•sériová výroba,

•hodnocení jakosti v rámci sériové výroby,

•údržba formy,

•opravy formy,

•údržba strojního vybavení vstřikovny.

Obecně lze říci, že každý výstřik je svým způsobem originál a před svojí ekonomickou výrobou s definovanou kvalitou by měl projít etapou vývoje dílu (Product Development) s návaznou etapou studie proveditelnosti (FS, Feasibility Study).

Studie proveditelnosti by v zásadě měla být co nejkomplexnější a koherentní, tedy co nejblíže k danému výstřiku. Jako se od sebe liší jednotlivé výstřiky, liší se i struktura témat řešených ve studiích proveditelnosti pro jednotlivé díly. Uvedené konstatování ovlivňuje i důraz, který je v projektu kladen na jednotlivé kapitoly studie, způsob a podrobnosti jejich zpracování.

Rozsah vývoje výstřiku a studie proveditelnosti je tedy na obecné a široké úrovni možné vymezit do výše uvedených bodů, přičemž je dobré si uvědomit, že se v mnoha případech tyto body vzájemně prolínají.

1Návrh materiálu výstřiku

Výběr materiálu výstřiku vychází zpožadavků, které musí výstřik po dobu své životnosti na základě požadavků zadavatele splňovat, ato včetně omezení vyplývajících zpodstaty materiálové báze plastů.

1.1Faktory ovlivňující výběr materiálu výstřiku – požadavky na materiál

Zadavatel výroby výstřiku musí ve spolupráci sdesignérem akonstruktérem výstřiku vzít vúvahu celou řadu faktorů, které nutně ovlivňují jak splnění kladených požadavků, tak ivýběr vhodného materiálu pro výrobu výstřiku:

•finanční:

−materiálová cena,

−procesní náklady,

−systémové náklady,

•rozměrové:

−geometrie výstřiku,

−rozměrová atvarová přesnost,

−hmotnost výstřiku,

−rozměrová stabilita,

−tvarová stabilita (deformace),

−díl pro vnější nebo vnitřní použití,

−materiál amorfní nebo částečně krystalický,

−materiál kompozitní (druh plniva): nevyztužující, vyztužující, obsah plniva,

−smrštění,

−dodatečné smrštění,

•mechanické:

−tuhost,

−tvrdost,

−rázová odolnost,

−houževnatost,

−únavové vlastnosti,

−odolnost proti abrazi,

−životnost,

•environmentální:

−životnost,

−tepelná odolnost (doba expozice),

−odolnost UV záření,

−chemická odolnost (které chemikálie),

−odolnost vodě (hydrolýza),

•regulátory:

−potraviny,

−voda,

−hračky,

−medicína,

−požární odolnost,

−zakázané přísady,

•elektrické:

−tloušťka stěny výstřiku,

−stínění,

−předpisy pro použití,

•akustické:

−frekvence,

−pohlcování zvuku,

•procesní:

−zpracovatelská technologie: vstřikování, vytlačování, vyfukování, tvarování atd.,

•následné operace:

−svařování: ultrazvukové, vibrační, laserové, horkým vzduchem, konduktivní,

−lakování,

−lepení,

−popisování laserem,

−potiskování,

−metalizace,

−galvanické pokovování atd.

1.2Stárnutí akoroze dílů zplastů

Koroze je rozrušení – stárnutí, degradace – plastů. Plasty na rozdíl od kovových materiálů nereagují na elektrochemické vlivy.

Stárnutí je nevratný chemický afyzikální proces, který vyvolává degradaci polymerních materiálů: jde ozměny chemické struktury se ztrátou mechanických vlastností, barvy, lesku, křehnutí, chemické odolnosti. Stárnutí ovlivňují fyzikální vlivy (teplota, světlo, UV záření, radiace, atmosférické vlivy, mechanická namáhání), dále fyzikálně chemické achemické vlivy (difuze, bobtnání, destrukce chemickou reakcí), přičemž nesmíme zapomenout ani na biologické vlivy (biologická koroze účinkem mikroorganizmů aplísní):

•Difuze: difundující látka ovlivňuje pohyb vmakromolekulách, ato vyvolává změny vlastností. Díky svému uspořádání je difuze snadnější uamorfních materiálů než učástečně krystalických polymerů, míra difuze závisí ina propustnosti polymerů.

•Bobtnání: difundující látka vytváří vmakromolekulárním řetězci sekundární vazby, dochází koddalování řetězců atím ke změnám objemu avlastností dílů.

•Destrukce chemickou reakcí: difundující látka reaguje spolymerem, ke změně dochází vdůsledku chemického napadení polymeru nebo jeho aditiv.

•Degradace plastů: rozkládání polymerů, při kterém se makromolekuly štěpí na menší části; depolymerace – štěpení na monomery anízké oligomery; rozklad polymeru – odštěpování nízkomolekulárních produktů – HCl, H_2O.

Dále uvedené degradační faktory – faktory stárnutí – obvykle nepůsobí samostatně, ale vzájemně se ovlivňují:

•Tepelné (tepelná expozice): hodnota teploty adoba jejího působení jsou parametry ovlivňující tepelné stárnutí, respektive dlouhodobé působení teplot, které rozrušuje makromolekuly amateriál křehne. Tepelné stárnutí probíhá buď vinertní atmosféře, nebo například volejové nebo jiné lázni.

•Termooxidační: tepelná degradace vlivem kyslíku ateploty, kyslík značně urychluje degradaci.

•Fotochemické: absorpce světla ovlivňuje energetický stav molekul – snížení energetického stavu vede kjejich rozdělení, tedy kdegradaci.

•Radiační (paprsky X, gama záření): vyvolají změnu chemické struktury.

•Mechanické: namáhání při granulaci, smykové namáhání při toku polymerních tavenin, ultrazvukové namáhání adalší typy namáhání vedou kmateriálové degradaci.

•Mechanické namáhání: nehomogenní rozdělení namáhání vtahu/tlaku/krutu/ohybu způsobuje přerušení molekulární struktury.

•Chemikálie: voda, kyseliny, zásady, organická média – vyvolají změnu na povrchu dílů vlivem chemických reakcí.

•Stárnutí vlivem povětrnosti: při povětrnostním stárnutí působí současně astřídavě vzdušný kyslík, sluneční záření, vlhkost, sucho – souhrn povětrnostních vlivů má opět za následek rozrušování makromolekul (atím křehnutí výrobku), vznik trhlin, žloutnutí, ztrátu lesku, ztrátu barevného odstínu atp. Utermoplastů obsahujících změkčovadla (měkčené PVC, CA) je nutné počítat svytěkáváním změkčovadla. Odolnost proti stárnutí ale může mít také obrácený efekt – jejich degradace bude po skončení životnosti díky stabilizaci trvat déle.

•Aditiva proti stárnutí: ochrana proti UV záření, gama záření, antioxidanty, teplotní stabilizátory – mají za cíl zpomalit stárnutí.

•Zkoušky stárnutí: zrychlené UV stárnutí (xenonový test), hydrolytické testování, chemické testování – testování vlivů na zkušebních tělesech vlaboratorních podmínkách.

•Testování životnosti: zkoušky životnosti podle požadavků kladených na díl – zrychlené testování na částech dílů nebo na celých dílech nezbytných pro posouzení konkrétního vlivu.

1.3Faktory ovlivňující dobu životnosti plastových dílů

Mezi faktory ovlivňující životnost dílů ztermoplastů zejména patří:

•Výběr materiálu (materiálové vlastnosti): chemická odolnost vůči vodě, čisticím prostředkům, olejům, tepelná odolnost.

•Následné operace: lepení, lakování, svařování.

•Design, konstrukce: tvary dílů, rádiusy, tloušťky stěn, umístění atyp vtokového rozvodu aústí vtoku – při konstrukci dílů je možnost zpětného ovlivnění pomocí simulačních programů.

•Výrobní proces: optimalizace procesních parametrů při vstřikování termoplastů – sušení, plnicí fáze – ovlivnění vlastností povrchu výstřiků, dotlaková fáze – ovlivnění rozměrů adeformací, doba výdrže na zpracovatelské teplotě – nebezpečí teplotní degradace.

•Odhad životnosti dílů: testování dílů – zrychlené stárnutí UV zářením, oxidace za zvýšené teploty avlhkosti, tahová zkouška – hodnocení mechanických vlastností, hodnocení optických vlastností.

•Obecný závěr pro zvýšení životnosti dílů zplastů: požadavek na nízké tahové napětí vdílu (je možné ovlivnit konstrukcí výstřiku), nízká degradace materiálu (ovlivňuje ji výrobní proces), správná volba materiálu (zaměření na hlavní parametry ovlivňující životnost plastových výrobků).

1.4Závislost vlastností výstřiků ztermoplastů na teplotě

1.4.1Vznik makromolekul

Plasty mají jinou strukturu než kovové materiály. Struktura kovů je tvořena krystalickými mřížkami, přičemž jednotlivé kationty jsou obklopeny volně pohyblivým tzv. elektronovým plynem. Zkrystalické struktury vyplývají hlavní vlastnosti kovů: vysoká elektrická atepelná vodivost, kujnost, tažnost, malá teplotní závislost fyzikálně-mechanických vlastností.

Všechny syntetické polymery (vzniklé syntézou) jsou tvořeny makromolekulami, které vznikají opakovaným spojováním základní jednotky (meru), odvozené od výchozí molekuly (monomeru). Spojováním dvou nebo více druhů základních jednotek vznikají kopolymery.

Atomy makromolekul jsou spojeny kovalentními vazbami. Druh kovalentních vazeb je různý, různá je ijejich vazebná energie. Vazebná energie ovlivňuje mechanickou pevnost polymeru, jeho stabilitu za zvýšených teplot aodolnost při působení chemikálií. Jednotlivé řetězce makromolekul mohou (nebo nemusí) být mezi sebou spojeny příčnými chemickými vazbami. Existence nebo nepřítomnost příčných vazeb podstatně ovlivňuje všechny vlastnosti polymeru.

Makromolekuly jsou tedy řetězce opakujících se merů, které se podle struktury dělí na polymery nezesíťované lineární, nezesíťované rozvětvené asíťované.

Lineární polymery vznikají tehdy, mají-li monomery vmolekule dvě reaktivní místa: –COOH, OH, –N=C=O, –NH_2, nebo dva volné radikály vzniklé rozštěpením dvojné vazby, například ethylen –CH_2 –H_2 C nebo vinylové polymery –CH_2 –RHC –.

Lineární polymery sbočními skupinami (rozvětvené) vznikají při reakci dvoufunkčních monomerů, kdy dojde kvedlejším reakcím na hlavním řetězci (například rozvětvený polyethylen), nebo při kopolymeraci, kdy je na hlavní řetězec AAAAA naroubován boční řetězec:

B B B B B : A A A A A A

B

B

B

Chemické složení meru: druh atomů azpůsob jejich spojení chemickými vazbami určuje základní chemické afyzikálně-chemické vlastnosti příslušného polymeru. Další vlastnosti jsou určeny celkovým počtem merů vřetězci, neboli délkou řetězce. Počet merů vřetězci se nazývá polymerační stupeň, jeho hmotnost se vyjadřuje pomocí molární hmotnosti. Vjednom polymeru jsou obsaženy různě dlouhé řetězce, aproto se polymer charakterizuje pomocí středního polymeračního stupně apomocí střední molární hmotnosti. Přesnější charakteristika polymeru je určena distribuční křivkou molekulárních hmotností.

Srostoucí střední molární hmotností polymeru rostou jeho mechanické vlastnosti azároveň se zvyšuje viskozita jeho taveniny při dané teplotě, tedy zhoršuje se jeho tekutost atedy izpracovatelnost.

1.4.2Nadmolekulární struktura polymerů

Polymerní látky (zejména lineární amálo větvené) jsou schopné částečné krystalizace, ato buď zvelmi zředěných roztoků, nebo ztaveniny. Krystalizace znamená, že části makromolekul se spolu skládají avytvářejí tak pravidelnou prostorovou strukturu. Skládají se do lamel, což jsou destičkové útvary stloušťkou cca 10 nm (10–9m) asplošnými rozměry vřádu mikrometrů (10–6m). Lamely vyrůstají na sobě tzv. dendritickým způsobem avytvářejí větší, téměř kulový útvar nazývaný sferolit. Částečná krystalizace znamená, že mezi krystalickou uspořádanou strukturou je ineuspořádaná amorfní struktura.

Pokud makromolekuly nemají schopnost samovolného uspořádání se, při přechodu zkapalného do tuhého stavu (krystalizace) jejich řetězce zůstávají vnepravidelném stavu (vtzv. statistickém klubku) ivtuhém stavu, jsou tedy bez pravidelné nadmolekulární struktury: nazýváme je amorfními. Všechny polymery ve stavu taveniny jsou amorfní.

Jak uamorfních, tak učástečně krystalických polymerů jsou makromolekulární řetězce ijejich části ksobě vpevném stavu vázány mezimolekulárními silami. Na jejich intenzitě jsou závislé zejména mechanické vlastnosti příslušného polymeru. Dále platí, že účinek působení mezimolekulárních sil je nepřímo závislý na vzájemné vzdálenosti molekul: ta je nejmenší uuspořádaných částí řetězců vkrystalickém stavu. Krystalické polymery mají tedy oproti polymerům amorfním vyšší ana teplotě méně závislé mechanické vlastnosti. Krystalická fáze má také vyšší hustotu než fáze amorfní. Při krystalizaci dochází ke zmenšování objemu atyto materiály tedy mají větší smrštění.

Obsah krystalické fáze, velikost arozložení sferolitů závisí na chemické struktuře polymeru, délce avětvení řetězce. Podle typu polymeru se obsah krystalického podílu (větší nebo menší uspořádání řetězců do formy svazků, lamel, fibril až sferolitů) pohybuje do 90% objemu. Do skupiny částečně krystalických plastů patří například polyolefiny (PP, PE), POM, PA, PBT, PET, PPS, LCP, PEEK, PI. Mají větší smrštění než amorfní plasty (bez plniv 1až 3,5%), jsou obvykle neprůhledné, jejich tepelná odolnost je vysoko nad teplotou skelného přechodu Tg.

Amorfní plasty (například PS, SB, SAN, SBS, ASA, ABS, MABS, PMMA, aromatický PA, PC, PSU, PES) jsou charakteristické menším smrštěním (0,2až 0,8 %), jsou obvykle transparentní, použitelné do teploty Tg.

Nově vyvinuté katalyzátory používané při výrobě polymerů (metallocenní) poněkud ovlivňují dělení termoplastů na amorfní ačástečně krystalické. Metallocenní katalytický systém umožňuje například výrobu téměř transparentního polypropylenu (93až 96% transparence – vztaženo ketalonu materiálu PET pro výrobu nápojových lahví), jehož vlastnosti azpracovatelnost jsou srovnatelné sčástečně krystalickým PP. Na druhé straně umožňují výrobu částečně krystalického polystyrenu. Syndiotaktický PS se řadí mezi konstrukční termoplasty svyšší teplotní achemickou odolností než standardní PS (obě vlastnosti má podobné jako PBT). Má nízkou specifickou hmotnost, velmi dobrou rozměrovou stálost, není navlhavý, jeho zpracování vstřikováním je bezproblémové, jeho nevýhodou je však relativní křehkost.

1.4.3Polymery ajejich charakteristické teploty

Ve všech materiálech částice hmoty konají různé rotačně-vibrační pohyby, jejichž intenzita aamplituda je úměrná okamžité teplotě. Tyto pohyby se nazývají „mikrobrownův pohyb“ aupolymerů se takto pohybují části řetězců, zvané segmenty.

Při zvyšování teploty se pohyby rozvolňují, což má za následek výraznou změnu vlastností. Změny jsou vázány na charakteristické teploty. Při zvyšování teploty dojde kuvolnění pohybu segmentů ake změně zkřehkého sklovitého chování na chování viskoelastické. Teplota, při níž ktomu dojde, je označovaná jako Tg – teplota skelného přechodu. Při teplotě Tg intenzita tepelného pohybu převýší této teplotě odpovídající mezimolekulární síly asegmenty se začnou pohybovat. Teplota zeskelnění je charakteristickou teplotou pro každý druh polymeru.

Při teplotách pod Tg jsou termoplasty ve stavu sklovitém, jsou tvrdé akřehké. Makromolekuly jsou jako celek tuhé amechanickým namáháním dojde jen kmalým aokamžitě vratným pružným deformacím, jedná se odeformace elastické. Deformují se pouze valenční úhly nebo se mění mezimolekulární vzdálenosti. Deformace jsou malé (vřádu jednotek procent), platí zde Hookův zákon lineární úměrnosti mezi napětím adeformací.

Teploty okolo Tg vymezují oblast skelného přechodu, kdy se při ohřevu již projevuje pohyblivost celých úseků makromolekul, řetězce se působením napětí začínají rozvinovat aschopnost deformace se zvětšuje. Materiál měkne, modul pružnosti náhle klesá, schopnost tlumit vibrace arázy dosahuje maxima.

Při teplotách nad Tg vzniká tzv. kaučukovitý stav. Při mechanickém namáhání se řetězce již snadno rozvinují, přičemž na rozvinutí potřebují určitou dobu. Po uvolnění napětí se makromolekulární řetězce pozvolna vracejí do původního neuspořádaného stavu, který je pro ně nejstabilnější. Tato zpožděně elastická deformace se nazývá deformace viskoelastická aje charakteristická pro chování plastů.

Učástečně krystalických termoplastů jsou polymery vkaučukovité oblasti pevné ahouževnaté. Pevnost krystalických oblastí je stále dost vysoká. Kaučukovitý stav se zde projeví jen vamorfních oblastech polymeru. Dalším zvyšováním teploty se učástečně krystalických polymerů přiblížíme kteplotě Tm , teplotě tání krystalické fáze.

Uamorfních polymerů dosahuje vratná ačasově zpožděná viskoelastická deformace až několik set procent. Klubkovitý tvar makromolekul se mění na protaženější apo uvolnění se makromolekuly vracejí do energeticky výhodnější sbalené polohy. Dalším zvyšováním teploty se přiblížíme uamorfních termoplastů kteplotě Tf, teplotě tečení.

Při teplotách nad Tf uamorfních termoplastů anad Tm učástečně krystalických termoplastů nastává plastický stav, který je ale pro oba typy polymerů odlišný.

Částečně krystalické termoplasty přecházejí prudce do taveniny: čím je polymer více krystalický, tím prudší je přechod. Se vzrůstem amorfního podílu se projevuje charakter amorfního termoplastu.

Amorfní termoplasty jsou vtomto stavu měkké aviskózně tvárné. Nastává pohyb celých makromolekul, řetězce mohou měnit vzájemně polohy. Deformace jsou velké, nevratné azávislé na čase. Srostoucí teplotou vzrůstá viskózní tok až po určitou hranici, kdy nastane porušení vazeb arozklad polymeru. Plastického stavu se využívá ktváření polymerů, protože vratná deformace je zde minimální.

Dalším zvyšováním teploty roste amplituda pohybu segmentů, až dojde kjejich pohybu. Zejména při působení vnější síly se celé řetězce pohybují vůči sobě navzájem, tedy dochází ktoku. Teplota této změny se nazývá teplota tečení (Tf). Vyskytuje se jen uamorfních polymerů, které se nad touto teplotou nacházejí ve stavu viskózní taveniny.

Vkrystalické fázi nedochází při zvyšování teploty kuvolňování pohybu segmentů, protože zde působí podstatně větší mezimolekulární síly. Kuvolnění těchto sil dojde až při dalším zvýšení teploty, kdy se pravidelná krystalická struktura rozpadne přímo na viskózní taveninu. Tato teplota se nazývá teplota tání krystalického podílu Tm. Protože žádný reálný polymer nekrystalizuje na 100%, ale jen částečně, mluvíme očástečně krystalických polymerech (semikrystalických). Částečně krystalické polymery obsahují vmezimolekulárních prostorách amorfní oblasti, které mají své Tg. Se zvyšujícím se podílem krystalické fáze se zvyšuje ihustota polymeru avzrůstá iteplota jejich tání.

Při dalším zvyšování teploty se řetězce začnou intenzivním tepelným pohybem rozpadat na fragmenty, což vede kdestrukci polymeru. Tato teplota se označuje jako Tc – teplota rozkladu polymeru.

1.4.4Reologie polymerních tavenin, disipační ohřev tavenin, fontánový tok tavenin

Mechanizmus toku polymerních tavenin je značně odlišný od toku nízkomolekulárních kapalin, jejichž chování je tzv. newtonské. Tok polymerních tavenin je nenewtonský, pseudoplastický. Kjeho popisu se nejvíce používá empirický vztah, tzv. mocninový zákon.

Experimentálně se tokové vlastnosti konkrétního polymeru vyjadřují ve zpracovatelském rozsahu smykových napětí pomocí tokových křivek, konstruovaných jako závislosti experimentálně naměřených smykových napětí na rychlosti smykové deformace vměřeném místě.

Při nevratné deformaci hmoty, kdy dochází účinkem vnější síly kpřeskokům jejích částic do nových poloh, se práce spojená stímto přeskokem obecně mění vteplo. Mluvíme odisipaci mechanické energie na energii tepelnou. Ktomuto jevu dochází při toku taveniny spontánně aje jen otázkou kvantitativních poměrů, kdy se projeví dodatečným zvýšením teploty vdaném místě. Disipační výkon při toku je vdaném místě úměrný součinu smykového napětí asmykové rychlosti. Kreálnému ohřevu polymerní taveniny při jejím toku bude docházet vmístech jejího nejrychlejšího proudění, tedy vmístech snejvětším zúžením tokové dráhy. Ohřev může způsobit až dosažení teploty Tc atepelnou degradaci materiálu. Při vstřikování je teplota stěny tokového kanálu nižší než teplota Tm, respektive Tf. Proto při toku polymerních tavenin dochází kčasově neustálenému toku, kdy na „studené“ stěně tokového kanálu tavenina tuhne vrostoucí vrstvě. Pod tuhnoucí vrstvou směrem ke středu kanálu tavenina nadále teče, ale tak, že na povrchu chladnoucí vrstvy není nulová rychlost toku taveniny. Takový tok nazýváme tokem fontánovým aje to při plnění tvarových dutin forem nejvhodnější způsob toku.

1.4.5Charakteristické teploty, vlastnosti amorfních ačástečně krystalických plastů

Obecně lze říci, že steplotou se mění všechny mechanické vlastnosti jak kovů, tak iplastů. Uplastů však dochází kvýrazným změnám jejich mechanických vlastností již při teplotách, při kterých jsou tyto změny ukovových materiálů prakticky neměřitelné. To souvisí kromě jiného istím, že teplotní oblast použití plastů leží zpravidla oněkolik desítek stupňů pod jejich teplotou skelného přechodu uamorfních materiálů, respektive teplotou tání krystalického podílu učástečně krystalických polymerů, zatímco ukovových materiálů je to oněkolik stovek stupňů pod teplotou tání.

Termoplasty jsou velmi náchylné iktečení při zvýšených teplotách. Vyvolává to výraznou závislost konstrukčních parametrů, jako například pevnosti vtahu, modulu pružnosti vtahu iohybu na teplotě, takže znalost teplotních závislostí fyzikálně-mechanických vlastností je podmínkou konstrukčního využití plastů.

Vurčité oblasti teplot probíhají změny rychleji anebo se mění skokově. Vtěchto oblastech existují přechodové teploty: Tg –teplota zeskelnění (neboli teplota skelného přechodu), Tf – teplota viskózního toku (pro amorfní plasty), Tm – teplota tání (pro částečně krystalické plasty).

Uamorfních plastů se hodnota meze pevnosti vtahu amodulu pružnosti vpřechodové oblasti vokolí teploty zeskelnění Tg mění skokově, modul pružnosti asi otři řády, koeficient teplotní roztažnosti o100%.

AMORFNÍ POLYMERNÍ MATERIÁLY

Závislost měrného prodloužení εr , měrného objemu v amodulu pružnosti E na teplotě

ČÁSTEČNĚ KRYSTALICKÉ POLYMERNÍ MATERIÁLY

Závislost měrného prodloužení εr, pevnosti σz amodulu pružnosti E na teplotě

Tg – teplota skelného přechodu; Tf – teplota tečení; Tm – teplota tání krystalického podílu Tg (termoplastické směsi) křivky závislosti mají dvě přechodové oblasti B vzávislosti na Tg jednotlivých složek; E1 – vysoký obsah krystalického podílu;

E2 – střední; E3 – nízký; A – sklovitá oblast; B, D – přechodové oblasti; C – kaučukovitá oblast; E – oblast viskózního toku. Amorfní materiály: A – oblast použití; C – oblast tvarování; D – oblast vyfukování; C, D – oblast vytlačování, vstřikování.

Částečně krystalické materiály: A, B, C – oblast použití; C, D – oblast tvarování, vyfukování; E – oblast vytlačování, vstřikování

Amorfní plasty Tg (°C)

Částečně krystalické plasty Tg (°C)

PS

90 až 100

PE

–80

ABS

105 až 115

P

–20

SAN

115

POM

–50 až –60

PVC

85

PBT

+60

PMMA

100

PA 6

+45

PC

144

APEC

205

PSU

187

Obrázek 1.1: Charakteristické teploty polymerních materiálů ateplotní závislost jejich vlastností

Amorfní termoplasty:

A– skelný stav; B – oblast skelného přechodu; C – kožovitá oblast; D – kaučukovitý stav;

F – visko-elastický tok; G – tok polymerní amorfní taveniny

Částečně krystalické termoplasty:

H – rozmezí skelného přechodu; J – termoplasty svysokým obsahem krystalického podílu;

K– termoplasty se středním obsahem krystalického podílu;

L – termoplasty snízkým obsahem krystalického podílu; M – amorfní termoplasty;

I– rozmezí tání krystalického podílu

Obrázek 1.2: Závislost vlastností amorfních ačástečně krystalických plastů na teplotě

Konkrétní hodnota je závislá na velikosti mezimolekulárních sil (čím budou tyto síly větší, tím bude vyšší iteplota zeskelnění) aohebnosti řetězců (čím bude ohebnost větší amezimolekulární síly menší, tím bude nižší teplota zeskelnění). Teplotu zeskelnění je možné ovlivnit například přídavkem změkčovadel, které sníží mezimolekulární soudružnost atím iTg. Je tedy patrné, že nejnižší hodnotu teploty zeskelnění vykazují kaučuky, neboť mají malé mezimolekulární síly aznačně ohebné řetězce (–100 až –120°C) ačástečně krystalické plasty (například PE –120°C, PP –10°C). Amorfní termoplasty mají hodnotu teploty zeskelnění výrazně nad teplotou okolí (PS 85 až 100°C).

Při teplotě viskózního toku Tf narůstá intenzita změn vlastností polymeru. Při této teplotě ztrácí hmota své kaučukovité vlastnosti amění se ve vysoce viskózní kapalinu. Nad touto teplotou leží oblast zpracovatelnosti materiálu. Zvýšením teploty klesají mezimolekulární síly atím se snižuje iviskozita taveniny. Při dalším zvyšování teploty začne probíhat tepelná degradace polymeru (teplota Tc).

Učástečně krystalických plastů dochází knejrychlejším změnám vlastností voblasti teplot, kterou charakterizuje teplota tání Tm. Při teplotě tání dochází krozpadu atání krystalického podílu, což je provázeno změnou fáze hmoty, která přechází ze stavu tuhého do stavu kapalného. Je zřejmé, že tání se děje vurčitém teplotním intervalu ateplota Tm představuje pouze střední hodnotu této oblasti, podobně jako teplota Tg. Konkrétní hodnota závisí na velikosti mezimolekulárních sil ana velikosti makromolekul. Zvětšení obou veličin má za následek zvýšení teploty tání.

Protože ičástečně krystalické polymery obsahují určité množství amorfních podílů, lze unich stanovit teplotu zeskelnění, která charakterizuje výrazné změny vlastností polymeru. Tyto změny se ovšem dotýkají pouze amorfní složky hmoty, takže čím bude polymer vykazovat vyšší stupeň krystalinity (vyšší uspořádanost), tím jsou změny při Tg méně patrné.

Deformační změny polymeru nejsou dány jen teplotou, ale ivelikostí adobou působení mechanického namáhání. Viskoelastická deformace současně splastickou deformací se proto může vmalé míře projevovat (zejména utermoplastů) vkaučukovitém stavu polymeru anepatrně ive sklovitém stavu polymeru. Tyto deformace jsou příčinou tečení (krípu, creep) arelaxace napětí vpolymeru.

Tečení (kríp) je vratná anevratná deformace narůstající sčasem, vyvolaná dlouhodobým konstantním mechanickým namáháním. Je větší učástečně krystalických termoplastů, neboť ty se používají převážně nad teplotou Tg, amalá uamorfních termoplastů, neboť ty lze používat jen pod teplotou Tg.

Relaxace napětí je pokles napětí vkonstantně deformovaném předpjatém tělese ztermoplastu vzávislosti na čase. Ze stejných důvodů jako ukrípu je relaxace malá uamorfních termoplastů avětší učástečně krystalických termoplastů.

1.5Odolnost termoplastů proti působení chemikálií

Výrobky zplastů (jak ve strojírenství, tak obecně) se většinou nevyskytuji vinertním prostředí, ale působí na ně celá řada vnějších vlivů. Prostředí, které je ve stavu tuhém, kapalném nebo plynném apůsobí na polymer, může být obecně fyzikálně nebo chemicky aktivní. Při vzájemném působení prostředí (zejména vkapalném stavu) spolymerními materiály mohou nastat dva případy:

•chemikálie nevyvolá žádné změny vlastností polymeru anení jim ani absorbována,

•dochází kabsorpci chemické látky atato látka vpolymeru může způsobit fyzikální nebo chemické změny – korozi polymerních materiálů.

Ve fyzikálně aktivním prostředí nedochází kchemickým reakcím mezi prostředím apolymerem, chemikálie je polymerem absorbována. Dochází kbobtnání až rozpouštění polymeru. Navlhavost anasákavost polymeru je vlastně také působení fyzikálního prostředí, důsledkem je bobtnání polymeru. Existují ipolymery ve vodě rozpustné, ale ty se obvykle používají vjiných oblastech než na strojírenské výrobky. Mohou sloužit jako materiál, zněhož se vyrobí (například vstřikováním) jádro, které se vloží do další vstřikovací formy, obstříkne se termoplastem ajádro se následně ponořením do vodní lázně rozpustí.

Vprůběhu bobtnání se postupně mění fyzikálně-mechanické vlastnosti. Změny vlastností polymeru způsobené fyzikálním prostředím jsou obecně vratné, například polyamid rozpustný vkyselině mravenčí po vysušení opět nabývá původních vlastností (ikdyž ne vždy). Při bobtnání muže dojít kvymývání některé nízkomolekulární frakce, například změkčovadla, nebo se poruší struktura dosažená zpracovatelskou technologií, například orientace makromolekul.

Na bobtnání arozpouštění mají vliv mezimolekulární síly. Ty působí jak mezi molekulami rozpouštědla, tak mezi molekulami makromolekulární látky, při rozpouštění pak mezi molekulami obou látek navzájem. Soudržnost molekul jedné idruhé látky bobtnání arozpouštění zpomaluje. Interakce mezi molekulami obou látek bobtnání arozpouštění naopak podporuje.

Odolnost polymerů vůči organickým rozpouštědlům závisí na polaritě polymeru arozpouštědla. Prakticky vždy platí pravidlo, že polymer obsahující polární skupiny je napadán polárním rozpouštědlem anaopak. Jako příklad mohou sloužit nepolární materiály PP, PE, PS, které bobtnají nebo se rozpouštějí vnepolárních rozpouštědlech (benzin, benzen), ale odolávají polárním rozpouštědlům (voda, alkoholy).

Chemicky aktivní prostředí reaguje spolymerem nebo sněkterou zjeho složek azpůsobuje nevratné, trvalé změny jeho vlastností, případně až jejich úplnou anevratnou destrukci.

Odolnost polymerů vůči kyselinám, zásadám aoxidačním látkám snižují jejich polární skupiny vřetězci makromolekuly. Uvedeným chemikáliím odolávají nejméně polární polymery obsahující atomy O, N atd. Výjimku tvoří fluoroplasty achloroplasty, které těmto látkám odolávají, přičemž nejodolnější je polytetrafluorethylen (PTFE) obsahující atomy fluoru.

Neuhlíkaté atomy (S, O, N atd.) obsažené vmakromolekulách podléhají účinkům kyselin azásad ve formě hydrolityckého rozkladu.

Makromolekulární látky se při srovnání chemické reaktivity (odolnosti) chovají obdobně jako organické sloučeniny nízkomolekulární. Nízkomolekulární alkany jsou ve srovnání sjinými sloučeninami celkem netečné kchemickým reakcím. Zcela analogicky se chovají obdobné sloučeniny vysokomolekulární: polyethylen, polypropylen, polyisobutylen.

Substituent vpolyethylenovém řetězci způsobuje snížení odolnosti: polyvinylacetát, polyvinylakrylát, polyvinylalkohol.

Výjimkou jsou sloučeniny, kde je vodík nahrazen zcela nebo částečně fluorem nebo chlorem, tyto látky jsou mimořádně odolné proti působení chemikálií (polytetrafluorethylen, polytrifluorchlorethylen, polyvinylchlorid).

Nahrazení uhlíkatých vazeb (jako usloučenin odvozených od polyethylenu) jiným neuhlíkatým článkem, převážně kyslíkem adusíkem, způsobuje podstatné snížení odolnosti. Krozštěpení makromolekuly dochází vtomto nejslabším místě makromolekuly. Tyto sloučeniny (polyamidy, polyuretany, nízkomolekulární estery) podléhají snadno zejména hydrolýze kyselinami, zásadami, ale ivodou.

Vliv chemických činidel na plasty způsobuje pokles pevnosti, modulu pružnosti, tažnosti, změnu barvy. Plasty jsou většinou kchemickým činidlům odolné. Určité druhy plastů mají kurčitým skupinám chemikálií dokonce vynikající odolnost apoužívají se jako ochranné povlaky. Vpodkladech výrobce materiálu se obvykle uvádí odolnost daného termoplastu pro jednotlivé chemikálie, tedy nejen pro rozpouštědla, ale například ipro kyseliny, louhy aagresivní plyny.

Odolnost částečně krystalických polymerů vůči chemikáliím je ovlivněna iobsahem jejich krystalické fáze – se zvyšující se krystalinitou se odolnost zvyšuje. Vliv má také doba působení, teplota prostředí, kdy se zvyšující se teplotou chemikálie klesá odolnost nebo koncentrace chemické látky, kdy polymer může být napaden až od určité její koncentrace.

Mechanické namáhání nebo vnitřní pnutí snižují chemickou odolnost termoplastů, zejména při vzájemném působení schemikáliemi. Tento vzájemný účinek může být tak silný, že dojde až kporušení polymeru (vznikají napěťové trhlinky) ivprostředí chemické látky, které jinak polymer odolává, například PS vlakovém benzinu. Tento jev se nazývá koroze za napětí, ESC – Environmental Stress Cracking.

Odolnost polymerů proti propustnosti plynů akapalin je dána pohyblivostí jejich makromolekul. Čím jsou makromolekuly pohyblivější (jako tomu je upolymerů slineární strukturou), tím je jejich propustnost větší. Nejmenší propustnost mají polymery shustě zesíťovanou strukturou nebo polymery, unichž při zpracování došlo korientaci makromolekul, například vlivem dloužení předlisku (preformy) při vyfukování PET lahví.

1.6Navlhavost anasákavost

Nasákavost anavlhavost je měřítkem odolnosti polymeru proti vodě jako fyzikálně aktivnímu prostředí. Přijímání vody polymerem zvlhkého ovzduší se nazývá navlhavost, při ponoření do vody je to nasákavost. Vobou případech se jedná ostejný proces sorpce vody. Polární polymery shydrofilními skupinami (–NH–CO–), například PA, CA, PU, mají velkou sorpci vody. Nepolární polymery, například PE, PP, PS, PTFE, mají sorpci vody velmi nízkou.

Anorganická plniva (skleněná vlákna, kaolin, křemičitá moučka) ve většině případů navlhavost anasákavost snižují, naopak organická plniva (celulóza) ji zvyšují. Nedokonalá adheze polymeru kplnivu způsobuje sorpci vody vzlínáním.

Učástečně krystalických polymerů se sorpce vody snižuje srostoucím procentem krystalinity.

Sorpce vody probíhá do určitého rovnovážného stavu. Čím tenčí stěna výstřiku, tím rychleji se rovnováha ustaví. Sorpce vody je vratný děj, zplastového dílce sobsahem vody vsuchém prostředí voda ubývá, opět až do dosažení rovnovážného stavu.

Přijímáním vody se rozměry plastové součásti zvětšují zhruba oobjem absorbované vody, ubýváním vody se rozměry opět zmenšují. Obsah vody ovlivňuje nejen rozměry, ale také mechanické vlastnosti. Sorpcí vody se snižuje pevnost, modul pružnosti, tvrdost aelektroizolační vlastnosti. Zvyšuje se tažnost ahouževnatost. Vněkterých případech může dojít kvyplavování změkčovadel nebo nízkomolekulárních podílů, pak ovšem nastávají nevratné změny.

Výstřiky zplastů mají po výrobě prakticky nulový obsah vody, aproto je někdy nutné provést jejich kondicionaci do rovnovážného stavu, čímž se unich zvýší houževnatost asníží tuhost apevnost. Pro urychlení kondicionace se proto někdy výrobky po vstřikování ukládají krátkodobě do vody.

1.7Koroze za napětí

Jestliže jsou plasty vystaveny mechanickému napětí nebo mají vysoký obsah vnitřního pnutí za současného působení určitých kapalin nebo par, může se unich objevit koroze za napětí.

Projevuje se vytvářením povrchových trhlin, které se postupně šíří aprohlubují, výrazně zhoršují mechanické vlastnosti výrobku, až nakonec vedou klomu nebo přetržení.

Prostředí alátky, které mají schopnost vyvolávat korozi za napětí, se nazývají tenzoaktivní prostředí nebo tenzoaktivní látky. Například LD-PE iHD-PE mají velký sklon ke korozi za napětí atenzoaktivní látky jsou pro ně obecně tenzidy (PAL), mastné kyseliny arostlinné oleje, silikonové oleje, glykoly, benzen, toluen, aceton, estery, nižší alkoholy, technická maziva. Naproti tomu pro PP mají stejné tenzoaktivní látky jen malý vliv na korozi.

Při krátkodobém působení tenzoaktivního prostředí se projevují velké rozdíly vodolnosti jednotlivých typů plastů proti korozi za napětí. PA, PP, PC, ABS jsou mnohem odolnější než PS, PMMA, PE, ale při dlouhodobém působení několika měsíců se rozdíly zmenšují akoroze za napětí se projevuje uvětšiny termoplastů.

1.8Aditiva do polymerů

Polymerní materiály určené pro vstřikování jsou složeny ze základního polymeru azaditiv. Základní polymer je vyroben jednou zpolyreakcí, při níž přecházejí chemickou cestou monomerní jednotky na makromolekulární látky, polymery. Polyreakce jsou tvořeny třemi základními postupy:

•Polymerací – výroba polyolefinů (PP, PE), styrénových polymerů (PS, SAN, ASA), polyakrylátů (PMMA), PVC.

•Polyadicí – proces syntézy lineárních polyuretanů (PUR).

•Polykondenzací – vznik polyamidů, polykarbonátů, nenasycených polyesterů (PET, PBT, LCP).

Takto vzniklé polymery nemají řadu vlastností vhodných pro technologii vstřikování, aproto se upravují přísadami (aditivy), které je upraví atím získají příslušné vlastnosti. Mezi nejčastěji používaná aditiva řadíme:

•Přísady pro zlepšení zpracovatelnosti polymerních tavenin:

−Tepelné, termooxidační stabilizátory: pro zvýšení teplotní stability, doby prodlevy taveniny na pracovní teplotě vplastikační jednotce vstřikovacího stroje avhorkém systému vstřikovací formy.

•Vnitřní maziva: pro zlepšení tokových vlastností tavenin, pro jejich lepší zatékavost, bezporuchovou plastikaci ve šnekovém plastikačním válci, nelepivost taveniny, snadné vyjímání ztvarové dutiny vstřikovací formy.

−Nukleační činidla: pro dosažení rovnoměrné ajemné krystalické struktury učástečně krystalických materiálů.

•Stabilizátory:

−Termooxidační: zvyšují odolnost vstřikovaného materiálu ktermooxidačnímu stárnutí, zvyšují teplotu jejich použití adobu použití na této teplotě.

−UV stabilizátory: zvyšují odolnost materiálu katmosférickému stárnutí, prodlužují životnost výstřiků; absorbují, nepropouštějí světlo ovlnové délce 300 až 400 nm, které zapříčiňuje UV degradační procesy.

•Změkčovadla (plastifikátory): snižují tuhost atvrdost, zvyšují ohebnost, elasticitu, tažnost ahouževnatost výstřiku při teplotě okolí, nejčastěji se používají vměkčeném PVC.

•Polymerní modifikátory: sloučením, smícháním se základním polymerem vytvářejí polymerní směsi, slitiny (blendy) smodifikovanými, zlepšenými vlastnostmi, než jaké měl základní polymer.

•Lubrikanty (maziva): snižují viskozitu tavenin, zlepšují jejich tekutost, zlepšují odformovatelnost výstřiků, zvyšují jejich lesk.

•Nukleační činidla: modifikují rychlost krystalizace, při kratší době krystalizace je kratší idoba výrobního cyklu (ale izhoršení možnosti ovlivnit vdotlakové fázi smrštění vdůsledku „zamrznutí“ změn vmateriálu).

•Antistatické přísady: termoplasty mají obecně elektricky nevodivý charakter, což na jejich povrchu zapříčiňuje vznik elektrostatického náboje, který mají antistatika za úkol snížit.

•Retardéry, zpomalovače hoření: hořlavost (spíše samozhášivost) snižují až při relativně vyšších koncentracích – od cca 5% – atak mají obvykle inegativní vliv na zpracovatelské vlastnosti polymerních tavenin (zkracují výdrž taveniny na zpracovatelské teplotě, taveniny se teplotně dříve rozkládají) ina užitné vlastnosti výstřiků (například mohou negativně ovlivnit jejich vzhled); ukompozitních materiálů ke zpomalení hoření přispívají ianorganická plniva; hořlavost plastů se ukompozitů plněných minerálními plnivy snižuje, ukompozitů se skleněnými vlákny jejich vliv není jednoznačný. Plasty je možné seřadit podle pětistupňové klasifikace: 0 – nehoří, 1 – samozhášivý, 2 – hoří velmi pomalu, 3 – hoří pomalu, 4 – hoří rychle. Zplastů je nehořlavý pouze PI (polyimid), PTFE (polytetrafluorethylen), SI (silikony) aFEP (tetraflourethylen-hexaflouorpropylen kopolymer). Mezi samozhášivé (bez samozhášivých přísad) patří PC, PPO, tvrdé PVC.

•Nadouvadla: tyto látky (chemická nadouvadla) se při zahřátí na zpracovatelskou teplotu základního polymeru rozkládají auvolňují plyny, které ve výstřiku vytvoří uzavřené, otevřené nebo navzájem propojené dutinky. Uvolněné plyny ve výstřicích působí jako fyzikální nadouvadla při vstřikování, kdy se do polymerní taveniny vpraví například dusík nebo oxid uhličitý, který je dobře rozpustný vpolymerních materiálech amá nižší tlak páry než dusík. Při použití nadouvadla vznikají lehčené výstřiky se zmenšenou měrnou hmotností, lehčení může dosáhnout úspory materiálu cca 20 až 60%. Nejčastěji používaným chemickým nadouvadlem uvolňujícím dusík je azodikarbonamid (ADCA), oxid uhličitý uvolňuje kyselina citronová.

•Barviva, pigmenty, optická zjasňovadla, barevné koncentráty: pigmenty abarviva dávají polymernímu materiálu požadovaný barevný odstín amusí zajistit ikryvost, jsou vpolymerech nerozpustné. Podle původu je dělíme na anorganické, organické abronzy (kovové prášky), mohou působit též jako nukleační činidla. Různá barviva aplikovaná na stejný polymer mohou vyvolat různé smrštění výstřiků právě vdůsledku jejich působení jako nukleačních činidel.

Aplikují se do materiálu při jeho výrobě uprvovýrobce, při výrobě vkompaudační firmě, uvýrobce regranulátu nebo ve formě barevných koncentrátů, prášků, kapalin do tzv. přírodních materiálů, natur granulátů, případně hmotnostním nebo objemovým dávkováním přímo na vstřikovacích strojích uzpracovatelů granulátů.

Základem barevného koncentrátu je tzv. nosič, tedy plast, který obsahuje 20× až 100× více pigmentů abarviv než původní přírodní granulát. Sortiment nabídky barevných koncentrátů je dán vzorníky barevných odstínů RAL, PANTONE, HKS-NCS atd., nebo individuálními požadavky zákazníků, kdy kolorista specializované firmy připraví aodzkouší požadované barvivo, respektive barevný koncentrát. Barevný koncentrát se dodává buď na tzv. univerzálním nosiči (obvykle PE vosky), nebo je namíchán azgranulován přímo na polymeru, který bude obarvovat, což je výhodnější, protože tím nejsou ovlivněny vlastnosti výstřiku ve srovnání snebarveným dílem.

Základním požadavkem kladeným na barevné koncentráty je jejich tepelná stálost – tedy nosič, pigment ibarvivo musí beze změny odolat výrobním podmínkám ipři několikanásobném zpracování regenerátu. Obecně platí, že anorganické pigmenty jsou tepelně stálejší než organické, znichž nejmenší tepelnou odolnost mají pigmenty červené ažluté.

Dalším požadavkem je světelná stálost, respektive odolnost vůči UV záření, povětrnostní stálost azdravotní nezávadnost.

Opticky zjasňující prostředky zlepšují vzhled upřírodních, bílých asvětle pigmentovaných výstřiků, jejich účinná složka pohlcuje záření vintervalu 320 nm až 400 nm areemituje jej ve viditelné oblasti sdominující složkou modrého světla, jehož emise potlačuje žlutost ačiní tak výrobek pro lidské oko bělejší.

Mezi čiré (transparentní) plasty řadíme amorfní termoplasty PS, SAN, PMMA, PC, PET, PA amorfní, PVC měkčené, CA ačástečně krystalický PP vyrobený svyužitím metalocenních katalyzátorů.

Plniva, kompozitní materiály (polymerní materiály splnivy) jsou definovány jako materiálové struktury vzniklé ze dvou nebo více materiálů se vzájemně odlišnými vlastnostmi, které ale ve výsledku (vkompozitu) mají synergický účinek, tedy při současném působení mají vyšší účinek, než by byl při součtu účinků každého znich odděleně (1 + 1 > 2).

Kompozitní materiál je obvykle složen zpolymerního materiálu saditivy (polymerní matrice) azplniva. Jako plnivo se používají plniva částicová – uhličitan vápenatý, oxidy křemíku, talek (mastek), dřevitá moučka, skleněné kuličky (průměr 0,005mm až 0,500mm), mleté minerály (slída, kaolin, křída, břidlice), mikroskopické částice kovů atd., vyztužující – vlákna skleněná, uhlíková, kovová, minerální, aramidová, přírodní (len, sisál, konopí, kokos apod.) atd. ananoplniva – nejčastěji vrstevnaté jíly (montmorilonit), uhlíkové nanotrubičky atd. Specifickým plnivem jsou dlouhovláknité výztuže zrůzných materiálů (uhlíková, skleněná, přírodní vlákna atd.), obvykle ve formě rovingů, rohoží, tkanin apod.

Označení kompozitních materiálů se může skládat zoznačení základního polymeru (například PP, PA 66 atd.) azoznačení plniva: GF skleněné vlákno (glass fibre), CF uhlíkové vlákno (carbon fibre), T talek (talcum), Kuhličitan vápenatý (calcium carbonate), CD uhlíkový prach (carbon powder, fines), GB skleněné kuličky (glass bead, balls), GD skleněný prach (glass fines, powder), GX skleněné nespecifikované plnivo (glass X), MF(x) kovové vlákno (metal fibre), MD(x) kovový prach (metal fines, powder), MF minerální vlákno (mineral fibre), MD minerální prach (mineral fines, powder), MX minerální nespecifikované plnivo (mineral X), NF přírodní vlákno (natural fibre), P slída (mice), Qoxid křemíku (silica), RF aramidové vlákno (aramid fibre).

Plniva, jak již bylo uvedeno, dělíme na několik skupin:

Plniva částicová: Do skupiny částicových plniv patří celá řada minerálních plniv orůzné velikosti atvaru částic. Tato plniva obecně zvyšují viskozitu taveniny (zhoršují její tekutost), zvyšují tvrdost, tuhost atepelnou odolnost výstřiků azmenšují jejich smrštění. Zvýšení uvedených vlastností není ve svém výsledku, oproti vyztužujícím plnivům nijak výrazné.

Specifické typy částicových plniv (například grafit, MoS_2) zlepšují kluzné vlastnosti výstřiků, další snižují povrchový avnitřně izolační odpor, zvyšují tepelnou vodivost (grafit, uhlíková vlákna, bronzový, hliníkový prach, kovová vlákna).

Koncentrace částicových plniv vkompozitu se pohybují od nízkých obsahů (pod 1 hmotnostní procento) až po vysoké obsahy (60 avíce hm%). Velikost částic se pohybuje od jednoho až desítek mikronů (například mikromletý grafit má průměr 0,002mm až 0,005mm, ketonové vysokostrukturní saze průměr pod 0,001mm, aerosil průměr 0,010mm až 0,030mm) až po desetiny milimetrů (například grafit, mikromletý vápenec). Tvar mají kulovitý (kaolin, mikromletý vápenec) nebo destičkový (talek, slída, grafit).

Mezi částicová plniva řadíme například skleněné mikrokuličky, talek (mastek), kaolin, mikromletý křemen, vápenec, čedič, perlit, živec, případně další minerály, koks, saze, aerosil, slídu, kysličníky kovů, sírany, sirníky, práškové kovy ajejich slitiny, polymerní prášky, dřevo atd. Plniva tohoto typu mohou zároveň působit jako pigment (saze), retardér hoření (saze) nebo jako nukleační látka, pokud je jejich velikost řádově stejná nebo menší než velikost sferolitů.

Plniva vyztužující: Vyztužující plnivo výrazně zvyšuje vkompozitu jeho pevnost, tuhost, tvarovou stálost, odolnost ktoku za studena anaopak snižuje jeho ohebnost, tažnost, houževnatost, smrštění (ale podstatně zvyšuje anizotropii smrštění) akluzné vlastnosti svýjimkou uhlíkových vláken. Vyztužující plniva mají obvykle vláknitou strukturu apoužívají se ponejvíce ve tvaru sekaných pramenců vláken. Délka vláken vstupujících vgranulátu do procesu vstřikování termoplastů se pohybuje od jednotek milimetrů do několik desítek milimetrů.

Koncentrace vyztužujících plniv se obvykle pohybuje od 5 do 70% hmotnostních. Nejvíce se používají skleněná vlákna srůznou apretací pro dobré propojení spolymerní matricí daného typu. Dále se používají vlákna uhlíková, vlákna znerezových ocelí, vláknité monokrystaly kovů, kysličníky kovů akarbidů, vlákna ztitanátů alkalických kovů, vlákna aromatických polyamidů, minerální vlna (čedič, walastonit), přírodní vlákna adalší.

Vyztužující efekt vláknitých plniv závisí zejména na poměru jejich délky kjejich průměru. Vyztužující efekt začíná na poměru délky vlákna kjeho průměru l / d větším než 10. Obvyklá délka vláken uběžných vstřikovacích granulátů je vřádu desetin mm (0,2 až 0,4mm) až celých mm, umateriálů sdlouhými vlákny cca 10 až 15mm. Průměr vlákna je vjednotkách mikrometrů.

Vběžných granulátech je krátké vlákno statisticky rozděleno, uvláken delších se jedná oopláštěný pramínkový kabel nasekaný na válečky, kdy je každé vlákno plně impregnováno termoplastickou matricí. Typický rozměr takového granulátu má průměr cca 3mm adélku 12mm. Po zpracování na vstřikovacím stroji je délka vláken ve výstřicích cca 0,8až 4mm.

Kompozity sdlouhými vlákny oproti těm skrátkými vlákny mají vyšší mechanické vlastnosti, vyšší vrubovou houževnatost, méně tečou za studena, mají sníženou průtažnost ajsou stálejší za vyšších teplot ive vlhkém ateplém klimatu.

Nanoplniva: Existuje několik druhů nanokompozitů, přičemž nejčastěji používaným plnivem jsou vrstevnaté jíly, například montmorillonit (složený hlinitokřemičitan, je součástí bentonitu). Velikost částic (alespoň jeden její rozměr) je vnanometrech (1 nm = 10–9m) ařádově se tedy blíží velikosti molekuly termoplastické matrice. To umožňuje velmi blízké spojení matrice aplniva, přičemž interakce mezi částicí amolekulou vytváří na povrchu částice spojenou oblast, která znemožní pohyb příslušné části polymerní matrice. Pro příklad může sloužit již uvedený montmorillonit, jehož 1g má více jak 700m^2 fiktivního povrchu ve styku spolymerní matricí. Běžně používaný talek ostejné hmotnosti má povrch pouze cca 30m^2. Obvyklý obsah nanoplniva vkompozitu je 3 až 7%.

Nanočástice tedy zlepšují mechanické vlastnosti polymerní matrice amohou redukovat obsah přísad nutných kdosažení požadovaných výhod kompozitních materiálů. Jejich použití tím vede ikredukci hmotnosti konkrétního výstřiku vporovnání stradičními plněnými termoplasty. Mohou plně nahradit částicová minerální ivláknitá (skleněná vlákna) plniva iretardéry hoření. Dále zlepšují nepropustnost, odolnost vůči chemikáliím anavlhavost, včetně zvýšení jakosti povrchu výstřiků azvýšení lesku. Nízký obsah nanoplniva umožňuje výborné probarvení materiálu až po možnost vypuštění dodatečného lakování výstřiků. Technologické podmínky vstřikování (opět vdůsledku nízkého obsahu plniva) nejsou závislé na jeho hmotnostním množství. Při výrobě nanokompozitů jsou částice vysušeny, aproto není nutné granulát před vstřikováním sušit (při použití nenavlhavé matrice).

Kompozitní slitiny, směsi, blendy: Svyužitím definice kompozitních materiálů (které jsou definovány jako materiály, jež se vyznačují využitím výhodných vlastností svých složek) mezi ně můžeme zařadit slitiny (směsi, blendy) dvou polymerních materiálů, znichž každý přináší do fyzikálně vzniklé směsi to lepší ze svých vlastností. Tímto postupem je možné připravit řadu materiálů „šitých“ na míru různým aplikacím. Nejčastěji používanými blendy jsou: PC/ABS, PC/ASA, PA/ABS, PSU/ABS, PC/PBT, PC/PET atd.

1.9Termoplasty určené pro výrobu výstřiků

1.9.1Polymerní materiály – členění

Polymerní materiály (tedy vysokomolekulární látky, jejichž molekuly se skládají zopakujících se stavebních jednotek) se dělí na dva hlavní proudy:

•Plasty – polymery, které je možné za vhodných podmínek tvarovat apo zafixování tvaru se chovají jako tuhá tělesa.

•Elastomery – polymery, které je možné za vhodných podmínek tvarovat apo zafixování tvaru se chovají jako pružná (elastická) tělesa.

Plasty dělíme na další dvě skupiny:

•Termoplasty – teplem tvarovatelné plasty, přičemž cyklus tvarování afixace je opakovatelný, tedy po jejich převedení do taveniny apřevzetí tvaru ochlazením je možné je opět roztavit do stavu taveniny aopět zchladit do daného tvaru.

•Reaktoplasty – tvarovatelné plasty, které po fixaci tvaru již není možné opakovatelně tvarovat, tedy při dalším ohřevu dochází kjejich tepelné degradaci.

Stejně jako plasty se na dvě skupiny dělí elastomery:

•Termoplastické elastomery – teplem tvarovatelné, přičemž stejně jako utermoplastů je cyklus tvarování afixace opakovatelný, spoje mezi makromolekulami jsou povahy fyzikální.

•Vulkanizované elastomery (pryže) – tvarovatelné elastomery, které po fixaci tvaru již není možné opakovaně tepelně tvarovat, spoje mezi makromolekulami jsou chemické povahy.

Další členění polymerů je možné provést podle výchozí suroviny pro jejich výrobu:

•Polymery vyrobené na bázi fosilních surovin – ropa, uhlí, zemní plyn, břidlicové plyny.

•Polymery vyrobené na bázi obnovitelných zdrojů – rostlinné aživočišné produkty.

Obrázek 1.3: Termoplasty pro výrobu výstřiků – základní rozdělení

Obrázek 1.4: Polymerní materiály – základní dělení

Obrázek 1.5: Polymerní materiály – výchozí suroviny

Obrázek 1.6: Plasty zfosilních surovin abioplasty

Obrázek 1.7: Biodegradovatelné plasty zfosilních surovin

Obrázek 1.8: Bio- anebiodegradovatelné plasty zobnovitelných surovin

1.9.2Termoplasty pro technologii vstřikování

Termoplasty pro vstřikování dělíme do čtyř základních skupin:

•Termoplasty amorfní – ztaveniny, při ochlazování atuhnutí taveniny nelze vytvořit krystalickou strukturu, jejich struktura je neuspořádaná, makromolekula zaujímá tvar klubíčka (globuly), díky neuspořádané struktuře mají bez plniva relativně malé smrštění (obvykle pod 1%), teplota vyjímání zformy je pod teplotou zeskelnění Tg, nad Tg je trvalá deformace. Hlavními představiteli jsou PS, HI-PS, ABS, SAN, ASA, PVC, PMMA, PC, PPO, CA, CAB, CAP, CP, PET-G, PA6-3-T, PSU, PEI.

•Termoplasty částečně krystalické – ztaveniny, při ochlazování atuhnutí taveniny lze získat částečně uspořádanou, krystalickou strukturu, charakterizovanou stupněm krystalinity. Mezi krystalickou fází je fáze amorfní, přičemž amorfní obsah dává termoplastu ohebnost, houževnatost akrystalická fáze tuhost, pevnost. Makromolekuly se ve struktuře částečně krystalických termoplastů seskupují do lamel avytvářejí sférolity, obsah krystalické fáze závisí na technologických podmínkách ochlazování, na tloušťce stěny dílu, na aditivech atd. Smrštění je – mimo jiné – ifunkcí obsahu krystalické fáze: větší obsah uspořádané, krystalické fáze má za následek ivětší smrštění. Mezi hlavní představitele řadíme PP, LDPE, HDPE, EVA, PA, PPA, POM, PBT, PET, PPS, PEK, PEEK, LCP, PFA, PTFE. Částečně krystalické plasty jsou zhlediska vlastností (mechanických, teplotních, chemických) výhodnější pro použití než plasty amorfní, teplota jejich zpracování je nad teplotou tání krystalického podílu Tm, teplota vyhazování zformy, stejně jako teplota použití pod Tm anad Tg.

•Kompozity stermoplastickou matricí (amorfní nebo částečně krystalickou) – plněné termoplasty částicovými, vyztužujícími (vláknitými plnivy, nanoplnivy, speciálními plnivy) pro získání specifických vlastností. Zvýšení tepelné, elektrické vodivosti (magnetické plasty) je ukompozitů svyztužujícím plnivem jednou znevýhodných vlastností jejich anizotropie vlastností, tedy rozdíl vlastností ve směru toku taveniny, vněmž se orientují ivyztužující vlákna ve směru kolmém na tento tok.

•Termoplastické elastomery (TPE) – tato skupina termoplastů se dělí na šest skupin:

−TPE-Opolyolefinové typy, fyzikální směsi splně vulkanizovanými elastomery (EPDM/PP, NBR/PP), rozsah tvrdosti od 40 ShA do 50 ShD.

−TPE-Sstyrenové typy, fyzikální směsi se styren-olefin-blokovým kopolymerem (SEBS, SBS, SEBS/SBS), rozsah tvrdosti od 42 ShA do 94 ShA.

−TPE-Upolyetheruretanové typy, rozsah tvrdosti od 75 ShA do 94 ShA, 45 ShD až 74 ShD.

−TPE-E kopolyesterové typy, rozsah tvrdosti 40 ShA do 74 ShD.

−TPE-Apolyetherblokaramidové typy, rozsah tvrdosti od 72 SHA do 42 ShD.

−EVA ethylenvinylacetát, rozsah tvrdosti od 72 ShA až 42 ShD.

1.9.3Databáze termoplastů, data vnich obsažená, zkoušení plastů asouvisející normy

1.9.3.1Materiálové databáze, závaznost norem

Srostoucí spotřebou plastů asnárůstem jejich výroby (včetně rozšíření druhů atypů vyráběných termoplastů) vznikl problém porovnání jejich vlastností od různých výrobců. Do poloviny osmdesátých let minulého století výrobci termoplastů údaje ovyráběných granulátech zveřejňovaly ve svých podkladech, ale problém při výběru konkrétního materiálu spočíval vtom, že tato data nevznikla měřením při stejných podmínkách, ale každý výrobce vstřikovacích materiálů postupoval podle své vlastní metodiky – data nebyla mezi sebou porovnatelná.

První verze databáze materiálových dat, které byly vzájemně porovnatelné, byla zveřejněna vroce 1988. Databáze dostala název CAMPUS – Computer Aided Material Preselection by Uniform Standards. Základem pro vznik byly německé normy DIN (Deutsche Industrie Norm, Deutsches Institut für Normung), sjejichž využitím tehdejší němečtí výrobci polymerních materiálů BASF, Bayer, Hoechst aHüls vypracovaly ideu databáze vzájemně porovnatelných dat polymerních materiálů. Od roku 1990 jsou celosvětově všechna data získávána na zkušebních tělesech apodle zkušebních postupů definovaných normami ISO, vněkterých případech ASTM International (ASTM – American Society for Testing and Materials).

Dnešní základ databáze CAMPUS (www.campusplastics.com) tvoří datový katalog, který je normovaný normami:

•ISO 10350-1, 2:2011: Získávání aprezentace srovnatelných jednobodových dat.

•ISO 11403-1, 2, 3:2014: Získávání aprezentace srovnatelných vícebodových dat.

Materiálové listy jednotlivých granulátů vycházejí zuvedených souborů dat. Obecně platí, že prakticky všechny materiálové databázové systémy pro polymerní materiály, například:

•www.prospector.com; plastics.ulprospector.com,

•www. matweb. com,

vycházejí zmetodiky CAMPUS.

Soubor národních norem (ČSN) ievropských norem (ČSN EN ISO), převzatých do portfolia českých technických norem platných pro plasty, je zařazen do třídy 64. Seznam norem je možné nalézt například na:

•www.cni-normy.cz,

•www.technickenormy.cz,

•www.csnormy.cz.

Vsouvislosti stechnickými normami je dobré vědět, že právní úprava technické normalizace je obsažena vzákonu č. 22/1997 Sb., otechnických požadavcích na výrobky, ave změnách adoplnění některých zákonů, ve znění zákona č. 71/2000 Sb. azákona č. 102/2001 Sb. Zákon č. 22/1997 Sb. nabyl účinnosti 1. září 1997.

Zákon č. 22/1997 Sb., otechnických požadavcích na výrobky, stanoví, že české technické normy (ČSN) nejsou obecně závazné. Evropské harmonizované normy jsou také obecně nezávazné anezávazné tedy musí zůstat ipři jejich převzetí do národních norem členských států EU.

Obecnou závazností se rozumí povinnost dodržovat ČSN obecně, bez jakéhokoliv omezení, tedy všemi právnickými nebo fyzickými osobami. Povinnost postupovat při určité činnosti vsouladu sčeskými technickými normami však může vzniknout, ato různými způsoby (vnašem případě například ve vazbě na materiálové listy polymerních materiálů ametodik jejich získání jsme jejich využitím převzali závazek jejich dodržování).

Samozřejmě, že ve vztazích dodavatel-odběratel mohou být ijiná ustanovení – viz například soubory zkušebních norem na výkresech výstřiků jednotlivých automobilek, které se převzetím výkresu stávají pro dodavatele závaznými, vmnoha případech spolu sdalšími normami.

1.9.3.2Příprava zkušebních těles vstřikováním

Normou voblasti zkoušení plastů vširším smyslu rozumíme nejen přesný popis příslušných postupů, přístrojů, podmínek zkoušky ajejího vyhodnocení, ale ipřesný popis přípravy zkušebních těles.

České normy definují přípravu zkušebních těles čtyřmi základními postupy:

•přípravu zkušebních těles zreaktoplastů lisováním,

•lisováním zkušebních těles ztermoplastů,

•přípravu zkušebních těles obráběním,

•vstřikování zkušebních těles.

Obrázek 1.9: Příklad materiálového listu zdatabáze PROSPECTOR

Obrázek 1.9 (pokračování)

Obrázek 1.9 (pokračování)

Obrázek 1.10: Materiálový list kompozitu stermoplastickou matricí

Obrázek 1.10 (pokračování)

Nejdůležitější (avmateriálových listech nejvíce používaná) je metoda přípravy zkušebních těles vstřikováním: ČSN EN ISO 294-1 až 5:2003, Plasty – Vstřikování zkušebních těles ztermoplastů):

•Část 1: Obecné principy avstřikování víceúčelových zkušebních těles azkušebních těles tvaru pravoúhlého hranolu,

•Část 2: Malá tahová tělesa,

•Část 3: Malé desky,

•Část 4: Stanovení smrštění,

•Část 5: Příprava standardních zkušebních těles pro stanovení anizotropie.

První část normy specifikuje obecné zásady pro vstřikování zkušebních těles ztermoplastů adefinuje konstrukční požadavky pro výrobu vstřikovací formy svýměnnými tvarovými vložkami pro jednotlivá zkušební tělesa – víceúčelové zkušební těleso podle ČSN EN ISO 3167, pravoúhlý hranol 80 × 10 × 4mm, malé tahové těleso, deska 60 × 60 × 1 (2) mm, tělesa pro stanovení anizotropie. Část 1 tvoří normotvorný základ pro vytvoření reprodukovatelných podmínek vstřikování uvšech, kteří měří příslušné hodnoty.

Konkrétní podmínky vstřikování nutné pro reprodukovatelnou výrobu zkušebních těles poskytujících srovnatelné výsledky se samozřejmě budou lišit materiál od materiálu. Tyto podmínky jsou uvedeny vpředmětových normách pro každý materiál, například vnormách ISO 1622-2 pro PS, ISO 1872-2 pro PE, ISO 1873-2 pro PP, ISO 1874-2 pro PA, ISO 2580 pro ABS, ISO 2857-2 pro PMMA, ISO 2897-2 pro HI-PS, ISO 7391-2 pro PC, ISO 9980-2 pro POM. Všechny uvedené normy jsou harmonizovány do české soustavy národních technických norem jako normy ČSN EN ISO. Pokud podmínky nejsou vnormách uvedeny, musí být vzájemně odsouhlaseny zúčastněnými stranami.

1.9.3.3Standardní prostředí

Se zkušebními tělesy ametodikou jednotlivých zkoušek také výrazně souvisí stav těles aprostředí, ve kterém zkouška probíhá. Podmínky stavu těles aprostředí zkoušek definuje ČSN EN ISO 291:2009 Plasty – Standardní prostředí pro kondicionování azkoušení.

Aby se dosáhlo porovnatelnosti výsledků dat uváděných vmateriálových databázích termoplastů, je nutné zkušební tělesa před jejich hodnocením uvést do rovnovážného stavu ve vztahu kteplotě avlhkosti. Zejména vlhkost unavlhavých plastů – nenavlhavé plasty (navlhavost pod 0,1% – bez plniv) PE, PP, PS; málo navlhavé (0,1 až 0,5%) SB, ABS, SAN, PC; středně navlhavé (0,5 až 2,0% – bez plniv) POM, PMMA, PVC, PA 11; silně navlhavé (větší než 2% – bez plniv) PA 6, PA 66, PUR; některá plniva navlhavost zvyšují – výrazně ovlivňuje jejich fyzikálně-mechanické vlastnosti, aproto by mohlo docházet ke zkreslování výsledků měření.

Ktomu slouží proces nazývaný kondicionace, tedy uložení těles ve standardním prostředí při teplotě 23°C – třída 1, tolerance ±1 °C; třída 2, tolerance ±2°C arelativní vlhkosti 50% stolerancí ±5% pro třídu 1 a±10% pro třídu 2. Doba uložení musí být delší než 88 hodin. Tlak vzduchu by měl být vrozmezí 86 až 106kPa arychlost jeho proudění pod 1 m/s.

Standardní prostředí pro zkoušky je opět teplota 23°C avpřípadě navlhavých plastů irelativní vlhkost prostředí 50%, přičemž platí stejné tolerance jako ukondicionace.

Doba uložení před zkouškou je minimálně 4 hodiny, pokud smluvní podmínky nestanoví jinak.

1.9.3.4Jednobodová data

Reologické vlastnosti

Vmateriálových databázích se zreologických dat obvykle objevují pouze dva údaje:

•hodnota indexu toku taveniny,

•hodnota viskozitního čísla, které se používá zejména upolyamidů.

Index toku taveniny – ITT: Základní tokovou charakteristikou tavenin je viskozita. Viskozita určuje odpor taveniny proti tečení, tzn. čím je tavenina viskóznější, tím klade toku větší odpor (hůře teče) anaopak tavenina onízké viskozitě teče lépe. Výsledkem měření viskozity jsou pro polymerní taveniny viskozitní křivky – závislosti viskozity na smykové rychlosti pro různé teploty. Měření viskozitních křivek probíhá za podmínek smykových rychlostí, které se vyskytují při zpracování polymerních tavenin.

Sviskozitou souvisí další charakteristika používaná pro popis polymerních tavenin: index toku taveniny (ITT, MFI – Melt Flow Index), viz ČSN EN ISO 1133-1:2012 Plasty – Stanovení hmotnostního (MFR) aobjemového (MVR) indexu toku taveniny termoplastů – Část 1: Standardní metoda (MFR – Melt Mass Flow Rate; MVR – Melt Volume Flow Rate); Část 2: Metoda pro materiály citlivé na časově teplotní historii a/nebo vlhkost.

Část 1 normy specifikuje dvě metody pro stanovení obou typů (MFR, MVR) indexů taveniny. Metoda Aměří hmotnost vytlačené taveniny ametoda B měří posuv pístu zkušebního výtlačného plastometru. Zkušební podmínky (tedy teplota taveniny ajejí zatížení, které se vždy musí udávat uhodnoty indexu toku taveniny) jsou obvykle specifikovány vnormě pro daný materiál, respektive vpříloze normy Ajsou uvedeny běžně používané zkušební podmínky. Pokud zkušební podmínky nejsou kdispozici, musí být smluvně dohodnuty mezi zainteresovanými stranami.

Část 2 normy 1133 specifikuje postup stanovení obou typů indexu toku taveniny pro termoplasty, které vykazují vysokou reologickou citlivost na časově teplotní historii, kterou vzorek prošel během zkoušky, nebo jsou citlivé na vlhkost. Základní rozdíl oproti Části 1 spočívá vtom, že Část 2 předepisuje přísnější tolerance teploty válce pro měření ITT atolerance doby, po níž je materiál vystaven teplotě zkoušky. Časově teplotní historie je přesněji řízena asníží se tedy kolísání výsledků, které by byly zjištěny podle podmínek uvedených vČásti 1. Zpřesnění ITT také přispívá kinformacím pro zpracování materiálů citlivých na vlhkost.

Objemový index toku taveniny (MVR) je obecně vhodný pro porovnávání materiálů srůzným obsahem plniva apro porovnávání plněných aneplněných termoplastů.

Hmotnostní index toku taveniny (MFR) lze stanovit zMVR nebo naopak za předpokladu, že známe její hustotu při teplotě atlaku použitých při zkoušce.

Index toku taveniny je definován jako hmotnost nebo objem hodnoceného materiálu, který proteče tryskou definovaného tvaru arozměrů za dobu 10 minut, při daném zatížení ateplotě vztahující se khodnocenému granulátu. Protože parametry zkoušky jsou jednoznačně určeny (teplota, zatížení, průměr adélka trysky), je určeno ismykové napětí. Tavný index je tedy pouze jedním bodem na viskozitní křivce, zjištěným pro smykovou rychlost, která je podstatně nižší než nejnižší smyková rychlost při reálném vstřikování.

Zuvedeného vyplývá, že se ITT nehodí pro popis chování polymerních tavenin, ale je to technologická zkouška vhodná pro:

•Porovnávání materiálů zpohledu jejich tekutosti mezi sebou – čím je hodnota ITT vyšší, tím je tekutost taveniny větší, tavenina lépe zatéká do tvarových prvků tvarové dutiny formy, lépe kopíruje desény, lépe zatéká do stěn omalých tloušťkách nebo je možné pracovat snižšími hodnotami teploty taveniny, formy nebo nižším vstřikovacím tlakem nebo nižší vstřikovací rychlostí.

•Hodnocení kvality dodané šarže granulátu – pokud index toku taveniny udaný výrobcem na kontrolním certifikátu šarže neodpovídá změřené hodnotě (tedy liší se jeho tekutost od deklarované tekutosti), nebudou ani mechanické vlastnosti dodaného materiálu odpovídat požadavkům, protože – stejně jako tekutost – jsou závislé na velikosti makromolekul.

•Porovnání vlivu aditiv na tekutost – nízkomolekulární látky (například barevné koncentráty) tekutost materiálů zvyšují, vláknitá plniva (skelná vlákna, anorganický původ) tekutost výrazně snižují.

•Hodnocení kvality výrobního procesu – změna (tedy zvýšení indexu taveniny, zjištěné zrozdrcených výstřiků – recyklátu) oproti vcertifikátu uvedené hodnotě nebo hodnotě změřené na originálním materiálu ukazuje na tepelnou degradaci materiálu způsobenou nevhodnými parametry vstřikování (vysoká teplota taveniny, dlouhá výdrž materiálu na teplotě vplastikační komoře, vysoké smykové namáhání při plastikaci atd.

Hmotnost vytečeného plastu

za jednotku času – například 0,5 g/15 s, při zatížení 2,16 kg ateplotě 190 °C,

(0,5 g / 15 s= 2 g / 1 min = 20 g / 10 min), ČSN EN ISO 1133-1,2:2012 -ITT,

MFI – Melt Flow Index

MFR (hmotnostní) MF Rate

MVR (objemový) M Volume R

Reologie (zřeckého rheos, tok, tečení) je nauka otoku, přičemž každé tváření materiálu je možné jen tehdy, když vněm bude docházet ktoku. Proto je důležité vědět, jak velký odpor vůči deformaci má konkrétní materiál, apodle jeho odporu nastavit technologické parametry vstřikování.

Index toku taveniny (ITT) udává „tekutost“ polymerní taveniny, dovoluje posoudit vhodnost daného materiálu pro konkrétní výrobu výstřiku (včetně nastavení základních technologických parametrů) azejména dovoluje porovnávat materiály mezi sebou. Byl změřen při nízké smykové rychlosti ajeho hodnota reprezentuje jeden bod na viskozitní křivce.

Index toku taveniny je definován tak, jak se měří – jako množství roztaveného polymerního materiálu, které vyteče zadefinovaných podmínek (teplota, zatížení) tryskou plastometru za 10 minut.

Na otázku, proč se používají dva druhy ITT, dává odpověď obrázek vpravo:

křivka 1 = hmotnostní ITT – xx g / 10 min (zatížení/teplota),

křivka 2 = objemový ITT – xx cm^3 / 10 min (zatížení/teplota).

Použití: hmotnostní pro neplněné materiály, objemový pro kompozity.

Pro ITT platí: čím je jeho hodnota vyšší, tím je tekutost polymerní taveniny také vyšší – tavenina lépe zatéká do menších průřezů.

Obrázek 1.11: Reologie polymerních tavenin – index toku taveniny

Viscosity = dynamická viskozita

Shear Rate = smyková rychlost, rychlostní spád

Zfyzikálního hlediska je vnitřním odporem proti toku materiálu jeho viskozita, která je upolymerních materiálů závislá jak na teplotě, tak ina hodnotě smykové rychlosti. Jedná se oexponenciální závislost.

Obecně platí: čím je viskozita polymerní taveniny větší, tím je její tekutost (tedy schopnost bezproblémově zaplnit lokální tvary dutiny formy) menší, anaopak nižší viskozita polymerní taveniny umožní použít pro vstřikování daného materiálu nižší zpracovatelskou teplotu, případně nižší vstřikovací tlak anižší vstřikovací rychlost. Čím je vyšší teplota, tím je nižší viskozita; čím je vyšší smyková rychlost, tím je nižší viskozita – materiál lépe teče.

Viskózní křivka je grafický záznam závislosti dynamické viskozity na rychlostním spádu ana smykové rychlosti.

Srostoucí teplotou zpracování daného polymerního materiálu jeho viskozita vzávislosti na smykové rychlosti klesá.

Viskozitní křivka polymerní taveniny platí pro rozpětí zpracovatelských teplot 230 až 300°C.

Technologie zpracování termoplastů arozsah smykových rychlostí: lisování – 10 E0 až 10 E1 s–1, vytlačování – 10 E1 až 10 E3 s–1, vstřikování – 10 E2 až 10 E5 (10 E6) s–1.

Obrázek 1.12: Reologie polymerních tavenin avýrobní praxe – viskozitní křivky

Metodu nelze použít pro termoplasty, jejichž reologické chování ovlivňuje hydrolýza (rozklad sloučenin vodou), kondenzace nebo síťování. Platí to pro některé typy PA, případně PC. Utěchto materiálů se udává hodnota viskozitního čísla.

Viskozitní číslo zředěného roztoku: Norma ČSN EN ISO 307:2007 Plasty – Polyamidy – Stanovení viskozitního čísla definuje metodu stanovení viskozitního čísla zředěných roztoků polyamidů ve specifikovaných rozpouštědlech. Vzorky hodnocených PA musí být vdaných rozpouštědlech zcela rozpustné. Uněkterých typů PA plus aditiva (typu retardéry hoření, různé modifikátory) ovlivňují aditiva měření viskozitního čísla, které je mírou molekulové hmotnosti polymeru, ikdyž ji přesně neodpovídá.

Vsouvislosti směřením viskozitního čísla zředěného roztoku je nutné uvést inormu ČSN EN ISO 1628:2009 Plasty – stanovení viskozity polymerů ve zředěných roztocích kapilárním viskozimetrem.

Metoda je použitelná pro kontrolu při výrobě apro meziproduktové porovnávání jednotlivých materiálů. Odchylky viskozitního čísla mohou být způsobeny buď samotným PA, nebo vlivy způsobenými přísadami, nebo obojím. Molekulová hmotnost má výrazný vliv na vlastnosti makromolekulárních látek – polymerů. Krátké molekulární řetězce snízkou molekulovou hmotností, přítomné ve větším množství vpolymeru, zhoršují jeho mechanické afyzikální vlastnosti, snižují viskozitu jeho taveniny. Naopak zvyšování velikosti makromolekul má příznivý vliv na mechanické vlastnosti, ale při vysokých hodnotách je polymer již obtížně zpracovatelný, protože je značně viskózní.

Mechanické vlastnosti

Zkoušek mechanických vlastností je celá řada azmetodického hlediska je můžeme rozdělit podle tří základních účinků:

•Podle časového účinku:

−krátkodobé (jednobodové) – výsledkem je zpravidla jedna hodnota, zjištěné vlastnosti neberou zřetel na probíhající relaxační děje,

−dlouhodobé (vícebodové) – jsou vyjadřovány závislostí na čase.

•Podle charakteru působící síly:

−statické – zkušební tělesa jsou zatěžována statickou silou,

−dynamické – únavové zkoušky materiálu za definovaných podmínek časově proměnného namáhání.

•Podle způsobu zatěžování:

−tahové,

−tlakové,

−ohybové,

−smykové,

−rázové.

Tahové vlastnosti: Problematiku tahových vlastností plastů definuje norma ČSN EN ISO 527-1 až 5:2012 Plasty – Stanovení tahových vlastností, která se dělí na pět částí: Část 1 (Obecné principy), Část 2 (Zkušební podmínky pro tvářené plasty), Část 3 (Zkušební podmínky pro fólie adesky), Část 4 (Zkušební podmínky pro izotropní aorthotropní plastové kompozity vyztužené vlákny), Část 5 (Zkušební podmínky pro plastové kompozity vyztužené jednosměrnými vlákny).

Při zkoušce je zkušební těleso protahováno ve směru své podélné osy konstantní rychlostí až do jeho porušení nebo do okamžiku, kdy napětí vtahu nebo poměrné prodloužení dosáhnou předem zvolené hodnoty.

Výsledkem zkoušky je tahový diagram: závislost síla × prodloužení, obvykle ve tvaru napětí (poměrné prodloužení), zněhož se stanoví:

•napětí na mezi kluzu,

•smluvní mez pevnosti,

•napětí vtahu při přetržení,

•poměrné prodloužení na mezi kluzu,

•poměrné prodloužení na mezi pevnosti,

•poměrné prodloužení při přetržení,

•modul pružnosti vtahu – počáteční směrnice křivky,

•údaj ohouževnatosti – plocha pod křivkou odpovídá práci potřebné na přetržení zkušebního tělesa při dané rychlosti deformace,

•Poissonův poměr.

Údaje zjištěné ze zkoušky se vztahují kpodmínkám zkoušky (rychlost deformace, teplota, čas), aproto je nelze přímo použít pro konstrukční praxi. Dále jsou ovlivněny itechnologickými podmínkami výroby zkušebních těles, aditivy vmateriálech, molekulární strukturou, chemickým složením plastu ageometrií zkušebního tělesa.

Hlavní význam dat zjištěných jak ztahové zkoušky, tak izdalších krátkodobých zkoušek spočívá vjejich přiřazení ke konkrétnímu granulátu jako jeho specifická vlastnost, vhodná pro porovnání sjinými granuláty.

Vdatabázi CAMPUS je uveden itzv. krípový modul odvozený ztahové deformace (maximálně 0, 5%) po 1 hodině apo 1000 hodinách. Jedná se opět osrovnávací údaje, ale zpoklesu modulu po 1000 hodinách lze již předpovědět deformaci trvale zatíženého dílu.

Ohybové vlastnosti: Podstatou zkoušky ČSN EN ISO 178:2011 je zatěžování tělesa volně podepřeného dvěma podpěrami trnem zvrchu, uprostřed rozpětí podpor tělesa – tříbodový ohyb. Zkouška ohybem poskytuje jednak hodnotu modulu pružnosti, jednak data související stuhostí apevností materiálu. Pro jejich využití platí závěr uvedený utahové zkoušky.

Tlakové vlastnosti: Tlakové vlastnosti plastů se hodnotí podle ČSN EN ISO 604:2004 Plasty – Stanovení tlakových vlastností. Podstatou metody je stlačování zkušebního tělesa podél jeho hlavní osy mezi dvěma tlačnými deskami konstantní rychlostí do porušení nebo do okamžiku, kdy zatížení dosáhne předepsané hodnoty nebo zkrácení předepsané délky.

Zkušebním tělesem je pravoúhlý hranol, válec nebo trubka. Zkouška není zařazena do portfólia databázových dat.

Rázové vlastnosti – rázová avrubová houževnatost: Za rázové namáhání se obvykle považuje namáhání srychlostí od 1m/sdo 10m/s. Zkouška se nejčastěji provádí namáháním zkušebního tělesa ohybem.

Amorfní termoplasty jsou při teplotě zkoušky křehké ajejich porušení obvykle nastává křehkým lomem. Částečně krystalické termoplasty při teplotě zkoušky vykazují takovou houževnatost, že při zkoušce vůbec neprasknou.

Khodnocení rázových vlastnosti se nejčastěji používají dvě metody:

•Metoda Charpy je popsána vČSN EN ISO 179-1:2010 Plasty – Stanovení rázové houževnatosti metodou Charpy – Část 1: Neinstrumentovaná rázová zkouška. Označení za lomítkem znamená: číslo = typ zkušebního tělesa; malé písmeno = směr rázu; velké písmeno = typ vrubu na zkušebním tělese. Zkušební těleso (nejčastěji hranol orozměrech 80 × 10 × 4mm svytvořeným vrubem typu A, B, C) je obdobně jako uzkoušky ohybem položeno vodorovně na podpěry, vrubem od směru působení rázu. Ráz kladiva je veden na střed vzdálenosti mezi podpěrami. Zkušební těleso je ohýbáno nominálně konstantní rychlostí 2,8m/s± 10%.

•Metoda Izod je popsána vČSN EN ISO 180-1:2001 Plasty – Stanovení rázové houževnatosti metodou Izod. Uspořádání se od metody Charpy liší: zkušební těleso je umístěno svisle jako vetknutý nosník aje přeraženo úderem kyvadla, přičemž místo rázu je vdané vzdálenosti od místa upevnění zkušebního tělesa, respektive vdané vzdálenosti od vrubu utělesa svrubem. Vrub je na opačné straně, než kam dopadá kyvadlo, jsou používány vruby typu Anebo B.

Porovnání metod: Metoda Charpy má vrozsahu použitelnosti širší rozsah než Izod, je vhodnější pro zkoušení materiálů vykazujících mezivrstvový smykový lom nebo materiálů, na něž působí povrchové vlivy zokolního prostředí.

Stejně jako všechny již uvedené metody zkoušek nelze ani tyto dvě používat jako zdroj dat pro konstrukční výpočty. Poskytují údaje otypickém chování materiálů, aproto jsou vhodné pro jejich porovnávání – data jsou vázaná na velikost zkušebního tělesa, způsob namáhání, tvar vrubu, rychlost nárazu kladiva atd. Obvykle se výsledky uvádějí pro teplotu +23°C a–30°C. Navíc, je-li zkouška prováděna za různých teplot, svyužitím různých poloměrů vrubů, srůznou tloušťkou zkušebního tělesa nebo těles vyrobených za různých technologických podmínek, její vypovídací schopnost otypickém chování materiálu se podstatně zvýší.

Takové zkoušky mohou upozornit na vrubovou citlivost konkrétních materiálů, na ztrátu houževnatosti při nižších teplotách.

Víceosé rázové namáhání: Pro výstižnější hodnocení houževnatosti se mohou použít zkoušky víceosého rázového namáhání podle ČSN EN ISO 6603-1, 2:2001 Plasty – Stanovení chování tuhých plastů při víceosém rázovém namáhání – Část 1, Neinstrumentovaná rázová zkouška; Část 2, Instrumentovaná rázová zkouška.

Norma (Část 2) ajejí výsledky jsou vdatabázi CAMPUS obsaženy. Norma uvádí zkušební metodu pro stanovení rázových vlastností plastů průrazem desky. Při zkoušce je zkušební těleso podrobeno nárazu, proti tření, namazaného tlouku, který dopadá do centra desky, nominálně konstantní rychlostí kolmo na povrch tělesa (desky). Výsledná křivka síla/průhyb nebo síla/čas se elektronicky zaznamenává. Zaznamenaná křivka síla/průhyb ukazuje rázové chování zkušebního tělesa alze zněho odvodit čtyři způsoby chování materiálu při víceosém rázovém namáhání: mez kluzu snásledným hlubokým protažením; mez kluzu snáslednou tvorbou stabilní nebo částečně stabilní trhliny; mez kluzu snáslednou tvorbou nestabilní trhliny; bez meze kluzu.

Tepelné vlastnosti

Normy pro stanovení tepelných vlastností: Tepelné vlastnosti plastů uváděné vmateriálových databázích se hodnotí nejčastěji na základě těchto norem:

•ČSN EN ISO 11357-1, 2, 3:2010 Plasty – Diferenční snímací kalorimetrie (DSC) – Část 1: Základní princip; Část 2: Stanovení teploty skelného přechodu; Část 3: Stanovení teploty aentalpie tání akrystalizace.

•ČSN EN ISO 75-1:2005 Plasty – Stanovení teploty průhybu při zatížení – Část 1: Obecná zkušební metoda; Část 2-2013: Plasty, ebonit.

•ČSN EN ISO 306:2013 Plasty – Termoplasty – Stanovení teploty měknutí dle Vicata (VST).

•ISO 11359-1, 2:2014 Plastic – Thermomechanical analysis (TMA) – Part 1: General principles; Part 2: Determination of coefficient of linear thermal expansion and glass transition temperature (Stanovení koeficientu lineární tepelné roztažnosti ateploty skelného přechodu).

•ISO 1210:1992 Plastic – Determination of the burning behaviour of horizintal and vertical specimens in contact with asmall flame; Metoda stanovení nehořlavosti podle UL 94:UL 94 V– vertikální uspořádání zkoušky; UL 94 HB – horizontální uspořádání; výsledek: V-0 = samozhášivý, nejkratší čas hoření, nejvyšší bezpečnost; V-1 = samozhášivý, delší čas hoření, dobrá bezpečnost; V-2 = samozhášivý, delší čas hoření, kapky atavenina mohou přenášet oheň, omezená bezpečnost.

•ISO 10351:1992 Plastic – Determination of the combustability of specimens using a125mm flame source (Stanovení hořlavosti vzorků pomocí zdroje plamene odélce 125mm).

•ISO 4589-1, 2:1996 Plastics – Determination of burning behaviour oxygen index – Part 1: Giudance; Part 2: Ambient – temperature. Metoda kyslíkového čísla LO.

Komentář: Data uváděná vkapitole Tepelné vlastnosti mají pro praxi značný význam, ato jak zpohledu výběru materiálu vhodného pro danou aplikaci, tak izpohledu návrhu výrobku ajeho použití.

Ze základních fyzikálních vlastností se vdatech objevují tři – teplota skelného přechodu Tg, teplota tání Tm asoučinitel délkové teplotní roztažnosti vteplotním rozmezí 23°C až 55°C.

Teplota zeskelnění Tg úzce souvisí spřechodem materiálů mezi stavem „křehký – houževnatý“, se změnou tepelné roztažnosti. Teplota skelného přechodu uamorfních termoplastů, respektive uamorfního podílu včástečně krystalických termoplastech určuje (zpohledu aplikace) teplotní rozsah použití – částečně krystalické polymery pod Tg křehnou, amorfní termoplasty získávají nad Tg větší houževnatost.

Součinitel délkové teplotní roztažnosti je occa jeden řád větší než ukovových materiálů aje – mimo jiné – důležitý při rozměrově přesných aplikacích, vnichž výrazně ovlivňuje rozměry dílů provozovaných za různých pracovních teplot.

Teplota průhybu při zatížení uamorfních termoplastů svysokou teplotou Tg udává teplotu, při níž již materiál měkne atedy by již neměl být mechanicky zatěžován. Zkouška není vhodná pro materiály se sklonem ktečení, pro částečně krystalické materiály snízkou teplotou Tg amorfního podílu, ale ipro kompozity svyztužujícím plnivem, kdy plnivo zajistí relativně vysokou teplotu průhybu, která je pro aplikace daného materiálu vreálných podmínkách již příliš vysoká. Podobné problémy vyvolávají hodnoty teploty měknutí podle Vicata, kdy do zkušebního tělesa vniká pod zatížením hrot.

Zkoušky hořlavosti jsou globálně přijatými uzančními (všemi používanými) zkouškami amají porovnávací význam. Vypovídající schopnost ochování daného materiálu vpodmínkách skutečného požáru je velmi omezená.

Elektrické vlastnosti

Data elektrických vlastností plastů jsou získávána na základě norem IEC.

IEC (International Electrotechnical Commision) je světová organizace založená vroce 1906, vsoučasné době sdružuje 82 členských států včetně ČR, 82 států má přidružené členství. IEC vypracovává apublikuje mezinárodní normy pro elektrotechniku, elektroniku, sdělovací techniku apříbuzné obory. IEC úzce spolupracuje sMezinárodní organizací pro normalizaci (ISO) asMezinárodní telekomunikační unií (ITU). Normy vytvořené vsoučinnosti sISO mají označení ISO/IEC amají čísla vsérii 80000. Normy vycházející zevropských norem mohou mít kromě IEC ioznačení EN ačíslo vrozsahu 60000 až 79999.

Data vtéto skupině vlastností jsou volena tak, aby rámcově popsala elektrické, respektive dielektrické vlastnosti daného materiálu: permitivitu, součinitel dielektrických ztrát, povrchový avnitřní odpor, elektrickou pevnost aodolnost proti plazivým proudům, postačující kprvotnímu výběru materiálu pro danou aplikaci, respektive kporovnání materiálů mezi ssebou.

Pro řešení konkrétních požadavků na elektrické vlastnosti musí již příslušný konstruktér jít do větší hloubky apotřebná data získat od výrobce konkrétního vytipovaného plastu nebo jiným způsobem (dřívější aplikace, vlastní zkoušky apod.).

Další vlastnosti

Znázvu kapitoly by se mohlo zdát, že se nejedná odůležitá data, ale opak je pravdou.

Nasákavost anavlhavost: Pro zjištění hodnot adsorbce (obsahu) vody vprášcích, granulátech nebo dílech ztermoplastů jsou využívány dvě metody:

•Norma ČSN EN ISO 62:2008 Plasty – Stanovení nasákavosti ve vodě; zjišťuje se nasákavost vodou (kinetická arovnovážná) po delší expozici vzorku ve vodě nebo vprostředí orelativní vlhkosti 50%.

•Norma ČSN EN ISO 15512:2015 Plasty – Stanovení obsahu vody; metody uvedené vtéto normě jsou rozdílné od metod vISO 62 apopisují čtyři alternativní postupy: metoda Aje extrakční; B1 je založena na principu odpařování vody pomocí trubkové sušárny; metoda B2 funguje na principu odpařování vody pomocí vyhřívané lahvičky ametoda C je metoda nanometrická, při níž se obsah vody stanoví znárůstu tlaku způsobeného odpařováním vody za vakua.

Obsah vody je důležitým parametrem při zpracování navlhavých plastů, které před zpracováním musí být vysušeny na výrobcem granulátu udanou maximální přípustnou hodnotu obsahu zbytkové vlhkosti, ato ipři zkoušení plastů.

Obsah vlhkosti ovlivňuje mechanické ielektrické vlastnosti výrobků ztermoplastů avneposlední řadě výrazně ovlivňuje unavlhavých plastů rozměrovou atvarovou přesnost výstřiků adalších výrobků ztermoplastů. Zde je si třeba uvědomit, že nasákavost inavlhavost je vlastnost vratná, tedy vprostředí svyšší relativní vlhkostí dochází kadsorpci vody anaopak vsušším kprostředí kvysychání.

Hustota: Obecně se dá říci, že hodnota hustoty je nutná pro určení hmotnosti dílů zpříslušného plastu. Vdnešní době, kdy jako hlavní představitel dílu slouží jeho objemový počítačový 3D model, umožní znalost hustoty materiálu určit jeho hmotnost, což je důležitý parametr jak zpohledu konstrukce dílu, tak izpohledu environmentálního, například pro úsporu pohonných hmot vdůsledku lehčích konstrukcí vautomobilech.

Metody zjišťování hustoty jsou popsány vČSN EN ISO 1183-1, 2:2013 Plasty – Metody stanovení hustoty nelehčených plastů, Část 1: Imerzní metoda, metoda skapalinovým pyktometrem atitrační metoda; Část 2: Metoda hustotního gradientu.

TPE vlastnosti

Vdatabázi Campus byly pro skupinu materiálů označených jako termoplastické elastomery (TPE) vyčleněny zkoušky odpovídající charakteru uvedených materiálů: tahová, deformace vtlaku, pevnost při roztržení, odolnost proti otěru atvrdost Shore.

Trvalá deformace vtlaku: Určením trvalé deformace vtlaku se zabývá norma ČSN ISO 815-1:2008 Pryž, vulkanizovaný nebo termoplastický elastomer – Stanovení trvalé deformace vtlaku – Část 1: Při laboratorních nebo zvýšených teplotách; Část 2: Při snížených teplotách.

Metodou se měří schopnost materiálu zachovat si po dlouhodobém stlačení na konstantní deformaci (obvykle 25%) při daných teplotách jejich elastické vlastnosti.

Poznámka: Je-li elastomerní materiál ponechán ve stlačeném stavu, mohou vněm nastat fyzikální nebo chemické změny, které brání materiálu vrátit se po zrušení deformační síly do původního stavu. Výsledkem je trvalá deformace závislá na podmínkách (doba ateplota při stlačení, doba ateplota zotavení).

Krátkodobé zkoušky trvalé deformace (doba trvání 22 hodin) je možné použít ke klasifikaci materiálu, khodnocení kvality směsi. Dlouhodobé zkoušky (1000 hodin) při zvýšených teplotách jsou již ovlivněny stárnutím amohou tedy sloužit kurčení funkčních charakteristik, ato iutěsnicích materiálů.

Pevnost při roztržení: Hodnota pevnosti při roztržení se určuje podle normy ISO 34 – 1:2010 Rubber, vulcanized or thermoplatic – Determination of tear strength – Part 1: Trouser, angle and crescent test pieces (Stanovení pevnosti vohybu – Část 1: Testovací tělesa kalhoty, úhel apolokoule).

Norma specifikuje tři metody určení pevnosti při roztržení: metoda Apoužívá zkušební těleso ve tvaru kalhot (trouser); metoda B ve tvaru úhlu, svrubem nebo bez vrubu, ametoda C ve tvaru srpku – polokoule svrubem.

Hodnoty pevnosti při roztržení jsou závislé na tvaru zkušebního tělesa, na rychlosti protahování ana teplotě zkoušky.

Odolnost proti otěru: Odolnost proti otěru představuje uTPE materiálů důležitý parametr, zkoušku definuje norma ISO 4649:2010 Rubber, vulcanized or thermoplastic – Determination of abrasion resistance using arotation cylindrical drum device (rotační válcové bubnové zařízení). ISO 4649:2010 určuje dvě metody pro zjištění odolnosti proto abrazi: metoda Apracuje snerotujícím zkušebním tělesem ametoda B srotujícím. Výsledkem obou metod je zpráva orelativní ztrátě objemu nebo hodnota převedená na index odporu proti opotřebení.

Metoda je vhodná pro porovnávání, pro kontrolu jakosti materiálů, jako účelová reference, pro vývojové avýzkumné práce. Mezi výsledky zkoušek amezi provozním opotřebením není žádný blízký vztah.

Tvrdost: Pro charakterizaci TPE se často používá hodnota jejich povrchových tvrdostí. Obecně je pro hodnocení tvrdostí plastů možné použít tři základní metody: Shore, vtlačení kuličky aRockwell. Pro hodnocení tvrdosti TPE se nejčastěji používá metoda Shore.

Hodnocení tvrdosti - metoda Shore: Metoda je normovaná vČSN EN ISO 868:2003: Plasty aebonit – Stanovení tvrdosti vtlačováním hrotu tvrdoměru (tvrdost Shore). Rozeznáváme dvě tvrdosti:

•Shore A(pro měkčí materiály, obvykle TPE): do materiálu otloušťce 6mm (lze vrstvit) se vtlačuje silou 10 N hrot ve tvaru komolého kužele.

•Shore D (pro tvrdé termoplasty): do materiálu se vtlačuje silou 50 N kužel.

Hodnota tvrdosti je nepřímo úměrná hloubce vtlačení hrotu azávisí na modulu pružnosti ana viskoelastických vlastnostech hodnoceného materiálu. Měření je závislé na tvaru hrotu, na velikosti vtlačovací síly ana době jejího působení. Proto se jedná oempirickou metodu, vhodnou pro kontrolu jakosti. Mezi výsledky tvrdosti Shore avýsledky dalších tvrdostních (ijiných) zkoušek neexistuje žádný jednoduchý vztah.

Hodnocení tvrdosti vtlačením kuličky: Metoda je uvedena vČSN EN ISO 2039 – 1:2003 Plasty – Stanovení tvrdosti – Část 1: Metoda vtlačení kuličky.

Podstatou zkoušky je měření hloubky vtlačení kalené ocelové kuličky oprůměru 5mm pod zatížením, které se vybírá zhodnot zatížení od 49 N do 961 N tak, aby hloubka vtlačení byla vrozmezí 0,15 až 0,35mm. Po uplynutí 30 sse hloubka změří apodle dané rovnice se spočítá hodnota tvrdosti.

Hodnocení tvrdosti podle Rockwella: Pro tvrdost podle Rockwella platí norma ČSN EN ISO 2039 - 2:2000 Plasty – Stanovení tvrdosti – Část 2: Tvrdost podle Rockwella.

Popis metody, vníž se také vtlačuje do materiálu ocelová kalená kulička, je uveden vnormě. Obě tvrdosti (kulička × Rockwell) nelze mezi sebou porovnávat, kulička se vtlačuje pod zatížením. Pro využití obou metod ipro jejich aplikaci platí stejná konstatování jako utvrdosti Shore.

1.9.3.5Vícebodová data

Výše uvedené normy spadají do struktury „jednobodového“ datového katalogu podle ISO 10350.

Vdalším se budeme zabývat normami zařazenými do druhého systému, popsaného normou ISO 11403 – 1, 2, 3 (tedy do systému, zjehož zkoušek vycházejí data „vícebodová“, tedy závislosti hodnocených parametrů na dalších parametrech). „Závislostních“ zkoušek existuje celá řada, ale problém je mnohdy spodmínkami jejich porovnatelnosti. Proto jsou do vtéto kapitole popisované struktury norem zpracovateli databáze Campus zařazeny takové normy, unichž je splněna podmínka porovnatelnosti dat získaných vrůzných laboratořích.

Norma ISO 11403 se stejně jako ISO 10350 přidržuje členění do skupin: první část 11403 – 1 obsahuje vlastnosti mechanické; druhá 11403 – 2 vlastnosti tepelné azpracovatelské; třetí 11403 – 3 hodnotí vlivy prostředí na vlastnosti.

ČSN EN ISO 11403 – 1:2015 Plasty – Stanovení aprezentace srovnatelných vícebodových hodnot – Část 1 Mechanické vlastnosti

Do skupiny dat podle této části normy patří data podle předmětových norem pro měření:

•dynamického modulu,

•tahových vlastností při konstantní zkušební rychlosti,

−maximální napětí apoměrné prodloužení,

−tahové křivky napětí (poměrné prodloužení),

•krípu vtahu,

•rázové houževnatosti Charpy,

•víceosého rázového chování.

Obecně lze uvést, že většinu dat získaných podle příslušných norem zařazených do této skupiny již lze využít pro konkrétní popis chování materiálů apro dosazení do výpočtů.

ČSN EN ISO 11403 – 2:2013 – Část 2: Tepelné azpracovatelské vlastnosti

Norma specifikuje zkušební postupy apřípravu zkušebních těles pro stanovení aprezentaci následujících tepelných azpracovatelských vlastností plastů:

•závislost entalpie na teplotě,

•závislost délkové roztažnosti na teplotě,

•závislost viskozity taveniny na smykové rychlosti.

ČSN EN ISO 11403-3. 2015 – Část 3: Vliv prostředí na vlastnosti

Pod pojmem „vliv prostředí na vlastnosti“ jsou zahrnuty normované zkušební metody hodnotící:

•dlouhodobou expozici na teplotě,

•expozici vkapalných chemikáliích,

•zkoušku praskání pod konstantním tahovým napětím,

•umělé stárnutí.

Pro možnost porovnání získaných dat norma pracuje spojmy:

•Indikativní vlastnost: vlastnost, která byla vybrána kpopisu, vystižení vlivu prostředí na materiál ajejíž hodnoty před expozicí apo expozici tento vliv ukazují.

•Indikativní data: poměr středních hodnot vlastností po apřed expozicí.

Zkouška dlouhodobé expozice na teplotě předepisuje jako indikativní vlastnost mez kluzu nebo napětí při přetržení, respektive práci spotřebovanou na přetržení zkušebního tělesa, to vše ze zkoušky tahem.

Expozice vkapalných chemikáliích se provádí při teplotách avlátkách určených normou (je jich čtrnáct, včetně vody alátek používaných vautomobilovém průmyslu). Indikativní vlastnosti jsou stejné jako uexpozice na teplotě, navíc sem patří rozměry zkušebního tělesa ajeho hmotnost.

Pro zkoušku praskání pod konstantním tahovým napětím se používají stejné kapaliny jako uexpozice vchemikáliích aindikativní vlastnosti jsou opět stejné jako vpředešlých dvou případech. Vprincipu se jedná ozkoušku tečení do lomu vkapalném prostředí.

Ke zkouškám umělého stárnutí se používá metoda podle normy ČSN EN ISO 4892 – 2:2013 Plasty – Metody vystavení laboratorním zdrojům světla – Část 2: Xenonové lampy.

Norma připouští tři typy expozice: na vzduchu; za sklem při 65°C; za sklem při 100°C. Indikativní vlastnosti jsou stejné jako vpředešlých případech.

Data získaná ze zkoušek uvedených vtéto části normy ISO 11403 jsou zpochopitelných důvodů těžko srovnatelná sreálnými výsledky přirozeného stárnutí aexpozic, ale tvoří významný zdroj informací při výběru arozhodování omateriálu pro konkrétní aplikaci. Samozřejmě (jako vždy) je nutné vzít vpotaz fyzikální stav materiálu vreálném výrobku vyrobeném příslušnou zpracovatelskou technologií.

1.9.3.6Data pro simulační výpočty

Jedním zdůležitých kroků při vývoji avýrobě výstřiků ztermoplastů jsou simulační výpočty aimplementace jejich výsledků do výrobní praxe.

Simulace procesu vstřikování adalší typy výpočtů zapadají do konceptu digitálního (virtuálního) prototypu, což je nástroj, který umožňuje před vlastní výrobou výstřiku ho komplexně testovat aověřovat před tím, než bude reálně vyroben. Je to cesta jak rentabilně, prakticky, bez narušení existujícího výrobního apracovního procesu, nejpříměji, pouze sjedním digitálním 3D modelem dílu (viz kapitolu 2 a3) anávrhem zaformovatelnosti (viz kapitolu 4) pracovat ve všech fázích realizace, zejména vpřípravných fázích, kdy se na příští realizaci podílí větší množství inženýrských akonstrukčních disciplín. Digitální prototyp umožňuje vprocesu sdílení vývojovému, konstrukčnímu, výrobnímu, prodejnímu, marketingovému oddělení firmy virtuálně vytvořit azdokonalit výstřik před tím, než je fyzicky vyroben.

Simulace tedy umožňuje prověřit prakticky všechny aspekty konstrukce apřípadných navrhovaných změn bez nutnosti vynaložení zdrojů na jejich realizaci. Náklady na odstranění následků špatného rozhodnutí nebo úprava již hotového řešení jsou voboru vstřikování plastů obvykle velmi nákladné až nemožné.

Pro simulační analýzy konstrukce výstřiku ajeho vlastností, vstřikovací formy avstřikovacího procesu je kdispozici řada softwarů, mezi nejznámější anejčastěji používané patří tyto programy aprodukty:

•Autodesk Simulation Moldflow (www.autodesk.com/products/moldflow/verview),

•Cadmould 3D-F (www.simcon-worldwide.com/en/products-and-services/injection-molding-simulation/about-cadmould.html),

•Moldex 3D (www.moldex3d.com),

•Visi (www.visicadcam.com),

•SolidWorks Plastics integrovaný do CAD, CAE programového vybavení SolidWorks (www.solidworks.com/sw/products/simulation/plastics.htm).

Simulační výpočty, respektive balíky simulačních programů vyžadují jako vstupní data materiálová data příslušného materiálu hodnoceného výstřiku. Tato data jsou obvyklou součástí daných programů, přičemž se jednotliví výrobci vstřikovacích granulátů snaží mít pro své materiály tato data kdispozici, protože je to součást jejich prodejních strategií.

Pokud potřebná data pro konkrétní materiál nejsou kdispozici, používají se (isvědomím určité nepřesnosti) data od příbuzného materiálu. Výsledky simulací vyžadují prakticky všichni výrobci automobilů.

Zadáním (kromě materiálových dat) je 3D model výstřiku vněkterém CAD formátu (STEP, IGS, X-T, catiaPART, STL atd.) – návrh vtokového atemperačního systému formy včetně definice zadání, tedy cíl simulačních analýz, sjejichž vypovídající schopností bude uživatel dále pracovat, zpřesňovat aoptimalizovat další předvýrobní ivýrobní kroky.

Zdále popsané struktury požadovaných dat vyplývá, že se jedná ojiná data, než jsou obsažena vběžných materiálových databázích, kde se důsledně dbá na jejich porovnatelnost. Mezi nejčastěji požadovaná simulační data patří:

•hustota,

•teplota taveniny,

•teplota formy,

•teplota vyhození výstřiku zformy,

•teplota skelného přechodu,

•měrné teplo,

•součinitel tepelné vodivosti,

•koeficient teplotní roztažnosti,

•objemová tepelná kapacita,

•tepelná difuzivita,

•modul pružnosti vtahu,

•Poissonovo číslo (podíl deformace tělesa ve směru napětí akolmo ktomuto směru),

•index toku taveniny.

Databáze pro jednotlivé materiály obsahují ihodnoty teploty zamrznutí toku taveniny azejména maximální hodnoty smykové rychlosti anapětí, které by vprocesu zpracování neměly být překročeny, protože jinak hrozí nebezpečí degradace příslušného materiálu.

Simulační výpočty se dále neobejdou bez zadání dat zviskozitních křivek – závislost viskozity na smykové rychlosti apvT diagramu, který určuje vzávislosti na změně teploty atlaku vprůběhu vstřikovacího procesu změnu měrného objemu, respektive smrštění.

Uvšech simulací platí, že každá simulace je tak přesná, jak jsou přesné její vstupní parametry. Kuvedenému konstatování je nutné ještě dodat, že bez správné interpretace získaných simulačních výsledků nejsou ani reálné výstřiky spožadovanými jakostními parametry avyrobené snejnižšími možnými náklady.

Kromě přesnosti simulačních výpočtů je nutné zmínit ijejich praktické využití, především vkonstruktérské atechnologické praxi. Zejména automobilový průmysl vyžaduje při výrobě výstřiků provedení simulačních výpočtů. Bohužel, velmi často se tyto výpočty provádějí formálně, bez dalšího využití. Přitom, jak je popsáno výše, při správném zadání dokážou dát konstruktérovi celou řadu užitečných závěrů, které může při konstrukci formy využít atím výrazně přispět kvýrobě výstřiků spožadovanými vlastnostmi. Obdobně to platí ipro technologa vstřikování, kdy se do simulačních výpočtů zadávají základní technologické parametry vstřikování, které je možné sohledem na výsledky simulací měnit aprocesní parametry tak optimalizovat ave výsledku využít pro nastavení na řídicím systému vstřikovacího stroje při oživování formy.

1.9.3.7Technologické parametry vstřikování

Vmateriálových listech (datasheets) jsou obvykle uvedeny idoporučené vybrané technologické parametry:

•parametry sušení – doba ateplota sušení, maximální obsah zbytkové vlhkosti vgranulátu před vstřikováním,

•rozmezí doporučených teplot taveniny,

•rozmezí doporučených teplot formy,

•rozmezí vstřikovacích tlaků,

•rozmezí vstřikovacích rychlostí,

•zpětný odpor na šneku,

•otáčky šneku.

Udoporučeného rozmezí vstřikovacího tlaku, vstřikovací rychlosti azpětného odporu je nutné si uvědomit, že vmateriálových listech uváděné hodnoty jsou hodnotami bez vypovídající schopnosti. Důvodem takového konstatování je skutečnost, že nelze definovat, za jakých podmínek byly hodnoty zjištěny. Každý vstřikovací stroj je individuálně seřízen avybaven, aproto prakticky nejde takové údaje zevšeobecňovat.

Na webových stránkách Českého institutu pro akreditaci (www.cai.cz) kromě informací oakreditacích naleznete iseznam akreditovaných zkušeben spředmětem jejich akreditace.

1.10Recyklace termoplastů

Table of Contents

Úvod

1 Návrh materiálu výstřiku

1.1 Faktory ovlivňující výběr materiálu výstřiku – požadavky na materiál

1.2 Stárnutí a koroze dílů z plastů

1.3 Faktory ovlivňující dobu životnosti plastových dílů

1.4 Závislost vlastností výstřiků z termoplastů na teplotě

1.4.1 Vznik makromolekul

1.4.2 Nadmolekulární struktura polymerů

1.4.3 Polymery a jejich charakteristické teploty

1.4.4 Reologie polymerních tavenin, disipační ohřev tavenin, fontánový tok tavenin

1.4.5 Charakteristické teploty, vlastnosti amorfních a částečně krystalických plastů

1.5 Odolnost termoplastů proti působení chemikálií

1.6 Navlhavost a nasákavost

1.7 Koroze za napětí

1.8 Aditiva do polymerů

1.9 Termoplasty určené pro výrobu výstřiků

1.9.1 Polymerní materiály – členění

1.9.2 Termoplasty pro technologii vstřikování

1.9.3 Databáze termoplastů, data v nich obsažená, zkoušení plastů a související normy

1.9.3.1 Materiálové databáze, závaznost norem

1.9.3.2 Příprava zkušebních těles vstřikováním

1.9.3.3 Standardní prostředí

1.9.3.4 Jednobodová data

Reologické vlastnosti

Mechanické vlastnosti

Tepelné vlastnosti

Elektrické vlastnosti

Další vlastnosti

TPE vlastnosti

1.9.3.5 Vícebodová data

ČSN EN ISO 11403 – 1:2015 Plasty – Stanovení a prezentace srovnatelných vícebodových hodnot – Část 1 Mechanické vlastnosti

ČSN EN ISO 11403 – 2:2013 – Část 2: Tepelné a zpracovatelské vlastnosti

ČSN EN ISO 11403-3. 2015 – Část 3: Vliv prostředí na vlastnosti

1.9.3.6 Data pro simulační výpočty

1.9.3.7 Technologické parametry vstřikování

1.10 Recyklace termoplastů