Ugrás a tartalomhoz

A polimertechnika alapjai

Czvikovszky Tibor, Nagy Péter, Gaál János (2007)

Kempelen Farkas Hallgatói Információs Központ

5. fejezet - A POLIMEREK FELDOLGOZÁSTECHNIKÁJÁNAK REOLÓGIAI ALAPJAI

5. fejezet - A POLIMEREK FELDOLGOZÁSTECHNIKÁJÁNAK REOLÓGIAI ALAPJAI

A reológia az anyagok deformációját leíró tudomány. Deformáción a testek alakjának, vagy más szóval szimmetriaviszonyainak megváltozását értjük. A meghatározásból láthatóan a reológia tárgyát képezi a szilárd és a folyékony halmazállapotú anyagok deformációjának tanulmányozása is (sőt, bizonyos értelemben még a gázok áramlása is). A reológiát gyakran csoportosítják a vizsgált anyagok szerint: így beszélhetünk a kenőanyagok reológiájáról, szuszpenziók reológiájáról, vagy bioreológiáról. Mi a következőkben a polimer ömledékek reológiájával fogunk foglalkozni.

A polimer ömledékek reológiáját érdemes az áramlástan (fluid mechanics) tudományával kapcsolni, amely a 20. században óriási eredményeket ért el, főleg a nagysebességű közlekedési eszközök kifejlesztésében. Mint ahogyan azt a következőkben látni fogjuk, nemcsak a folyadékok és gázok áramlási jelenségei függenek igen nagymértékben az alakváltozás sebességétől. A polimerek folyadékmechanikája talán egy fokkal még összetettebb, makromolekuláris karakterük miatt. Könnyen belátható, hogy az óriásmolekulás polimerek, a bonyolult módon és sokféle, eltérő elemből felépített, ellentmondásos jellemű viszko-elasztikus anyagok áramlástanának, reológiájának ismerete milyen kiemelt jelentőségű a polimertechnika szempontjából.

5.1 Képlékeny alakítás és reaktív feldolgozástechnika

Mind a hőre lágyuló, mind a hőre nem lágyuló műanyagok feldolgozástechnológiai folyamatának van olyan, az alakadást megelőző fázisa, amikor az anyag folyékony halmazállapotú. Ez teszi lehetővé, hogy az alakadás viszonylag kis erők hatására is megfelelő módon végbemenjen. Adott esetben, pl. öntés, ehhez elegendő a nehézségi erő is.

A hőre lágyuló műanyagok feldolgozásánál alapvetően csak fizikai folyamatról (olvadás – megszilárdulás) beszélhetünk. Itt a kiindulási alapanyag kémiai összetételét tekintve ugyanaz, mint ami a késztermék (pl. PE; PP; PS; PA…). Kémiai folyamat csak a nemkívánatos degradáció, beégés esetén lép fel. A feldolgozási ciklusok ennek megfelelően viszonylag rövidek, melléktermék – elvileg – nem keletkezik, a gyártási hulladék újra feldolgozható.

Ezzel szemben a térhálós szerkezetű polimerek feldolgozása során kémiai reakció is lejátszódik, ezért ezeket reaktív technikáknak is nevezik. Ilyenkor a kiindulási anyag lehet monomer, előpolimer (oligomer), vagy a polimerképződéshez szükséges komponensek keveréke. Ebből az alapanyagból aztán az alakadó szerszámban kémiailag teljesen más, új anyag keletkezik. Ezek a kémiai reakciók időigényesek, nem ritkán melléktermék keletkezésével is járnak, és a hulladék kezelése is problematikus.