1

TEHNOLOGIJA MATERIJALA

I

Duvnjak Branimir

2

PRERADA NAFTE Primarna prerada nafte naziva se .- frakcijska destilacija FRAKCIJSKA DESTILACIJA je proces koji se sastoji u odvajanju CH njihovim postupnim isparavanjem prema temperaturama vrelišta i ponovnom kondenzacijom grupa CH (frakcija). Proces se odvija u kolonama ili tornjevima za frakcijsku destilaciju. PRIMARNA GORIVA LAKI BENZIN Ima oko 200 CH, zato je Frakcija oko 200°C TAVANI TEŠKI BENZIN ILI PLITICE PETROLEJ PLINSKO ULJE – dizel-gorivo do350°C LAKA MAZIVA ULJA TEŠKA MAZIVA ULJA BITUMEN (vazelin, parafin, asfalt) TEMP. DO 380°C Može biti :

- atmosferska - vakuumska - kombinirana

Sirova nafta se grije, CH koji prvi isparavaju hlade se do vrha i na vrhu kondenziraju. Najlakše isparivi se penju pliticama i hlade se. Iz kolone se odvode kao kondenzati (najprije laki, pa teški…)

SEKUNDARNA PRERADA NAFTE Primarna goriva su loše kvalitete ili je premalo benzina.

1. MOLEKULARNO CIJEPANJE (CRACKING ) – - cijepanje velikih teških molekula na manje (C12 – C18) - provodi se pri visokim temperaturama (400-600°C) - termički cracking (visoka temperatura + tlak) - katalitički (uz upotrebu katalizatora za ubrzanje procesa – aminosilikati i metalni oksidi)

2. MOLEKULARNA DOGRADNJA-POLIMERIZACIJA I ALKINACIJA - POLIMERIZACIJA je spajanje malih molekula u veću (obrnuto od crackinga). Spajanje

malih CH (C5) iz plina u tekućinu - ALKINACIJA je dogradnja plinovitih izoparafina odnosno dogradnja alkilne skupine –

CH3

3

3. MOLEKULARNA PREGRADNJA – IZOMERIZACIJA je prevoñenje linearne strukture CH u razgranatu ili IZO-strukturu, a da se pri tome ne mijenja bruto sastav molekule

4. HIDRIRANJE je obogaćivanje frakcija vodikom (H) i provodi se uporedo sa crackiranjem i polimerizacijom. H razara primjese koje nisu poželjne u gorivu (S-spojevi, N), odnosno razara katalitičke otrove.

SINTETIČKA GORIVA

DOBIVANJE SINTETIČKIH GORIVA:

- suhom destilacijom bez prisustva zraka - frakcijskom destilacijom Dobivanje destilacijskih plinova, katrana i koksa vrši se suhom destilacijom bez prisustva zraka, a preradom tako dobivenih plinova hidriranjem dobivaju se visokooktanski benzini i plinska ulja. Destilacijom katrana, na višim temperaturama, dobiva se i nešto motornog benzina. Kod frakcijske destilacije na temperaturi od 350-480°C razvijaju se uljne pare i plinovi koji se tada kondenzacijom odvajaju kao: - lako ulje - teško ulje - benzin Destilacijom teškog ulja dobivamo: - petrolej - plinsko ulje- dizel gorivo - loživo ulje - katran - asfaltna smola Postoje dvije metode dobivanja tekućih goriva : - metoda po Bergiusu - metoda po Fischer-Tropschu Metoda po Bergiusu Sirovina (kameni ugljen, smeñi ugljen, lignit) se samelje i pomiješa sa teškim uljem i katalizatorom pa se zagrijava na 400-500°C uz tlak 200 bara i uvoñenje H, te se u tom postupku dobivaju : - teško ulje - srednje ulje - benzin - niži plinoviti CH Metoda po Fischer-Tropschu Vodeni plin (smjesa ugljik(II)oksida + vodik) se zagrijava na 200-300°C i uz prisustvo katalizatora (Ni, Co) dobivamo : - benzin - petrolej - ulja za dizel motore - parafin Ovakav benzin se podvrgava crackiranju ili polimerizaciji zbog povećanja oktanskog broja.

4

RAFINACIJA NAFTE I PRERAðEVINA Rafinacijom nafte uklanjamo onečišćenja, jako nezasićene komponente, korozijske tvari, sumporne spojeve i dr. Dvije su osnovne metode : a) konvencionalna rafinacija b) solventna rafinacija Konvencionalna rafinacija: Propuštanje sumporne kiseline ( H2SO4 ) kroz naftu, koja na sebe veže S i drugo, te se nakon toga obavlja neutralizacija natrijevom lužinom Na(OH) Solventna rafinacija: Upotrebljavaju se dva organska otapala, a temelji se na razlici topljivosti pojedinih CH miješanih s derivatom. Topljivost ovisi o : - odnosu otapala i ulja - temperaturi - vrsti otapala - strukturi CH

VAðENJE I TRANSPORT NAFTE

A - tlo B - pijesak C – stijena D – slana voda i pijesak E - nafta F - voda G - šupljikavi vapnenac H - plin Nafta se otkriva, a i njena udaljenost od površine mjeri se seizmografom. Zbog razlika tlakova dolazi do izviranja nafte na površinu. Uz naftu se vadi i zemni plin. Transport se vrši :

- naftovodima - željezničkim cisternama - auto-cisternama - brodovima-tankerima

5

TEMELJNA SVOJSTVA POGONSKIH TEKUĆIH GORIVA

1. GUSTOĆA: - 0,68 – 0,79 g/cm3 BENZIN - 0,80 – 0,83 g/cm3 PETROLEJ - 0,82 – 0,86 g/cm3 LAKO PLINSKO ULJE - 0,90 – 1,00 g/cm3 TEŠKO PLINSKO ULJE - 0,75 – 0,85 g/cm3 GORIVO ZA MLAZNE MOTORE 2. BOJA: To je pokazatelj: - procesa proizvodnje

- onečišćenja - smole Čisti benzin je bezbojan. Sve drugo je kemijska degradacija.

3. SADRŽAJ SMOLE: Pod utjecajem svjetla i duljim stajanjem (kod craciranih benzina već nakon mjesec dana) nastaje smola. Nezasićeni CH oksidiraju i polimeriziraju ( nezasićeni su nestabilni pa prvi reagiraju). Benzin se sprema u crne spremnike (svjetlo-nepropusne) inače nastaje smola. 4. SADRŽAJ SUMPORA Sumpora ne smije biti ni malo- „jede „ motor (korozija). 5. KOEFICIJENT TOPLINSKOG ŠIRENJA Označava povećanje volumena tekućeg goriva pri povećanju temperature za 1°C. 6. DESTILACIJSKA KRIVULJA Govori o isparivosti benzina. Do 100°C mora destilirati 30% volumena benzina, a do 150°C mora destilirati 90%. Do 100°C mora destilirati 50% zapremnine (volumena) avionskog benzina (stvar je u najlaganijem CH jer oni prvi isparavaju) 7. TLAK PARE GORIVA To je stvaranje para iznad površine tekućeg goriva (bitno svojstvo radi lakšeg puštanja motora u rad). Poželjan je osobito kod avionskih benzina zbog niskih temperatura i malog tlaka.

MOTORNI BENZINI Smjese lakih CH u najvećoj mjeri oktana i heptana. Sadrže i manje količine aromatskih, naftenskih i olefinskih CH (javljaju se pri preradi) Donja toplinska vrijednost benzina je od 42000-46000 kJ/kg Temperatura samozapaljenja 480 – 550°C Temperatura smrzavanja od -30 do -120°C Prema preradi dijele se na :

- destilacijske - krek-benzine - polimerizacijske - sintetske

6

OKTANSKA VRIJEDNOST

To je otpornost goriva prema samozapaljenju. Kod samozapaljenja razvijaju se visoke temperature i tlakovi koji dovode do zagrijavanja motora i mehaničkog oštećenja. Nastaje lupanje u motoru odnosno detonacije. U cilindru motora nalazi se smjesa goriva i zraka. Normalno izgaranje definira se kao inicirano izgaranje pri odreñenom stupnju kompresije električnom iskrom. Plamen tada napreduje u kompresijskom prostoru na ravnomjeran način i normalnom brzinom. Kod samozapaljenja smjesa se zapali prije nego kompresija postigne novi maksimum. Plamen tada napreduje brže nego kod normalnog izgaranja. To su prerane eksplozije. Oktanska vrijednost odreñuje se usporedbom detonacijskih svojstava dvaju čistih CH (heptana i izooktana) HEPTAN lako detonira, pa mu je pripisan oktanski broj 0, a IZOOKTAN teško detonira pa mu je pripisan oktanski broj 100. Volumni postotak izooktana u smjesi sa heptanom predstavlja oktanski broj. Odreñena smjesa heptana i izooktana uzima se kao referentno gorivo (usporedno) za odreñivanje oktanske vrijednosti drugih goriva. To se odreñuje mjerenjem zvuka odnosno intenzitetom lupanja.

ODREðIVANJE NOVE OKTANSKE VRIJEDNOSTI Nova oktanska vrijednost odreñuje se u posebnim jednocilindričnim četverotaktnim motorima CFR sa unutrašnjim izgaranjem. Kod njih se stupanj kompresije može mijenjati od 1 : 4,1 do 1 : 12. Tako se može izmjeriti oktanska vrijednost svakog goriva. Oktanski broj se može mjeriti istraživačkom i motornom metodom. Kod istraživačke metode oktanska vrijednost mjeri se u uvjetima manje opterećenog režima, zbog toga je oktanska vrijednost nešto veća.

ZRAKOPLOVNI BENZINI

Služe za pogon avionskih stapnih motora. Imaju smanjenu težinu, sadrže uglavnom parafine i naftene, što povećava toplinsku vrijednost goriva (bogati vodikom). Ne sadrže CH sa niskom točkom vrelišta. Avioni lete na niskim temperaturama i niskim tlakovima (na 10 km temperatura je od -50 do -60°C), pa je oktanska vrijednost zrakoplovnih benzina najvažnije svojstvo. Kod polijetanja i manevriranja potrebne su bogate smjese koje će dati više snage, a pri samom letu potrebne su siromašnije smjese. Bogata smjesa se označava performansnim brojem F4, a siromašna sa F3. Performansni broj jednak je početnoj promjeni snage pri normalnom izgaranju u motoru sa ispitivanim benzinom, u usporedbi sa snagom koja se dobije primjenom čistog izooktana (100). Bogate smjese imaju oktanski broj 130, a to znači da bez lupanja tj. samozapaljenja postižu 30% više snage od čistog izooktana. Moraju izgarati bez čañe i bez lupanja (mirno izgaranje). Da bi funkcionirali mora biti podešena savršena samozapaljivost, Što se radi modificiranjem CH.

7

POVEĆANJE OKTANSKE VRIJEDNOSTI Oktansku vrijednost možemo povećati na četiri načina : 1. Dodavanjem izomernih spojeva, za što se najviše rabe: - izooktan - izopentan oktanska vrijednost 100 - izopropileten IZO znači razgranate molekule koje daju veću oktansku moć. CH3 – CH – CH2 – CH3 | CH2 | CH3 2. Dodavanjem benzena (benzola): dodaju se obično od 10 – 30%, a oktanska vrijednost im

je od 98 – 100 3. Dodvanjem alkohola: za što se rabi metilni i etilni alkohol.

Metilni alkohol : je bezbojna lakoispariva tekućina koja se miješa sa vodom, higroskopan je (apsorbira ogromnu količinu vode), djeluje korozijski i otrovan je ( CH3 OH ) Etilni alkohol : je bezbojna lakozapaljiva tekućina i obično se dodaje u smjesi sa benzolom ( CH3CH2OH )

4. Dodavanjem antidetonatora kod kojih su u upotrebi : - Pb(C2H5)4 – tetraetilolovo - Fe(CO)5 - željezni karbonil - Ni(CO)4 - niklov karbonil - Co(CO)4 - kobaltov karbonil TETRAETILOLOVO Pb(C2H5)4 je zastupljen 70% To je uljasta bezbojna tekućina kaj je jako otrovna pa se stoga boji u crveno ili plavo kako bi se raspoznala. Kada izgara oslobaña se olovni oksid (PbO2). Da se spriječi stvaranje olovnog oksida tetraetilolovu se dodaje etilen dibromid ili etilen diklorid koji isparavaju na 800°C. Takvo olovo naziva se etilni fluid, a benzini u koje je dodano nazivaju se etilizirani benzini. Dodatkom 1% tetraetilolova u benzin oktanska vrijednost benzina poveća se za 15. (najveću količinu olova apsorbira zelena salata)

PETROLEJ – MLAZNA GORIVA Petrolej se rabi za pogon plinskih turbina i turbomlaznih zrakoplova. Gustoća mu je od 0,8 – 0,84 g/cm3, temperatura samozapaljenja je 850°C, temperatura smrzavanja je oko -30°C ( vojne letjelice i do – 60°C). Početak isparavanja je na 150°C, oktanski broj 30, toplinska vrijednost 43500kJ/kg. Niske temperature i niski tlakovi, a visina na kojima lete su os 12 – 20 km (vojni zrakoplovi) Goriva za mlazne motore dijelimo na dvije skupine : - gorivo petrolejskog tipa GM1 - gorivo benzinskog tipa GM4 – kerozin GM1 i GM4 moraju imati visoku toplinsku moć, moraju biti kemijski stabilni (ne smije biti smole, sumpora i čañe).

8

PLINSKO ULJE - DIZELSKO GORIVO - gustoća je od 0,84 – 0,88 g/cm3

- temperatura smrzavanja -30°C

- toplinska vrijednost 44000 kJ/kg

Razlikujemo četiri vrste dizelskog goriva : - D1 - vrlo lako, najmanji cetanski broj – 45, rabi se za laka vozila - D2 - lako, najmanji cetanski broj – 40, rabi se u industriji i za teška vozila - D3 - srednje, najmanji cetanski broj – 30, rabi se za različite strrojeve - D4 - teško, najmanji cetanski broj – 25, rabi se za brodove, tegljače, tankere… Najvažnije svojstvo dizelskog goriva je CETANSKA VRIJEDNOST(mjerilo zapaljenja goriva). U dizel-motoru gorivo se ubrizgava u prostor u kojemu je komprimirani i zagrijani zrak. Temperatura zraka je dovoljna za paljenje goriva pri njegovom kontaktu sa zrakom. Cetanska vrijednost je svojstvo koje ovisi o sastavu dizel goriva, veći je što je više parafina i olefina, a manji što je više aromata i naftena. Cetanska vrijednost je volumni omjer dvaju CH cetana (100) i alfametil naftalina (0). Njihova smjesa se uzima kao referentno gorivo za ispitivanje cetanskog broja drugog dizel goriva. Niži cetanski broj treba niže temperature za pokretanje motora, ali se tada motor brže grije. Previsoki cetanski broj uzrokuje prebrzo izgaranje i stvaranje dimnih plinova. Cetanski broj odreñenog goriva ispituje se na specijalnim dizelskim IG-motorima odnosno ispituje se najmanji stupanj kompresije kod kojeg dolazi do samozapaljenja.

MAZIVA 1. Vrste maziva: - motorna ulja - ležišna ulja - masti - čvrsta maziva - vegetabilna ulja i masti - životinjska ulja i masti - sintetička ulja Mazivost je sposobnost maziva da dobro prijanja uz kovinsku ili drugu površinu tako da se s njom kemijski ne spaja. 2.Vrste podmazivanja: - hidrodinamičko – prisilno dovoñenje maziva meñu tarne površine (Tower 1883.) - granično – podmazivanje u uvjetima velikih opterećenja s tankim slojem maziva (zupčanici, ležajevi, valjanje, izvlačenje…) - podmazivanje pod najvećim tlakom – potrebna su ulja i maziva koja podnose visoku temperaturu i tlakove, a podmazivanje je moguće samo ako se kovinski dio kreće

3.Vrste materijala za podmazivanje: Dijelimo ih prema: a) agregatnom stanju: -tekuća -konzistentna (polučvrsta) - čvrsta

9

b) prema podrijetlu sirovina: -biljna -životinjska

-mineralna -kompaundirana -sintetička Biljna i životinjska: - rijetko se koriste, ali služe kao dodaci kompaund uljima Mineralna: - dobivaju se preradom nafte, vakuumskom destilacijom ostatka frakcijske destilacije nafte, a mogu biti: -destilati (sirovina za daljnju preradu) -rafinati (pročišćena mineralna ulja) -koncentrati (viskozna ulja) -specijalna ulja (motorna, turbinska, hidraulična, hipoidna) Kompaund ulja: - sadrže do 10%biljnih ili životinjskih ulja ili masti za podmazivanje ležajeva koji dolaze u dodir sa vodom (parne lokomotive, brdski parni strojevi…) Sintetička maziva: - rabe se u : -zrakoplovnoj tehnici -raketnoj tehnici -nuklearnoj tehnici - visoki indeks viskoziteta, dobrih svojstava u širokim temperaturnim intervalima i visoke korozijske otpornosti. Imamo : - maziva na osnovi polietilenglikola - sintetičke masti - silikonska ulja (precizni instrumenti, amortizeri) 4.Primjena ulja za podmazivanje:

a) motorna ulja: dijele se prema API klasifikaciji, a služe za podmazivanje automobilskih OTTO i Diesel motora, pa moraju imati visoki indeks viskoziteta

b) cilindarska ulja: za podmazivanje cilindara, brtvila parnih strojeva i lokomotiva. Viskoznost im je od 4-7°E na 100°C. Radi povećanja sposobnosti prijanjanja dodaje se 5-10% životinjskih ili biljnih masnoća – kompaund ulja

c) vretenska ulja: za podmazivanje lakoopterećenih ležajeva (veliki broj okretaja), viskozitet im je od 1,5-2,5°E na 50°C

d) zrakoplovna ulja: za podmazivanje zrakoplovnih motora s unutrašnjim izgaranjem, obično bez aditiva, gradacije SAE: 20, 30, 40, 50 i 60

e) ulja za diferencijale: za podmazivanje diferencijala i prijenosnika, visoki indeks viskoziteta, sadrže aditive koji sprečavaju stvaranje pjene i povećavaju stabilnost. Viskozitet im je od 7-35°E na 50°C

f) transformatorska ulja: za punjenje električnih transformatora, uljnih prekidača, kondenzatora i specijalnih izolatora. Veoma kvalitetna, otporna prema oksidaciji

5.Primjena masti za podmazivanje: Masti su čvrste ili polučvrste smjese kovinskih sapuna i mineralnih ulja koja se koriste za podmazivanje tarnih površina na kojima se ne zadržava tekuće mazivo. Razlikujemo:

a) kalcijeve masti: (tovotne masti) za podmazivanje kliznih površina s radnim temperaturama od -15 do -80°C

10

b) natrijeve masti: za površine s povišenom temperaturom i površinama koje dolaze u dodir sa vodom. Radna temperatura 120°C

c) litijeve masti: koriste se za radne temperature od -50 do150°C – univerzalne masti

d) aluminijske masti: za manje opterećene ležajeve ako su dulje u dodiru sa vodom mijenja joj se struktura

e) barijeve masti: slične natrijevim mastima. Za opterećene ležajeve. Maksimalna radna temperatura 180°C

f) sintetičke masti: dobivaju se miješanjem sintetičkog ulja s kovinskim sapunom (Li). Radna temperatura od -55 do 300°C (zrakoplovna, raketna, nuklearna tehnika)

g) čvrsta maziva: za podmazivanje ureñaja i dijelova izloženih visokom tlaku i povišenim temperaturama (grafit, molibden-disulfid)

h) grafit: samelje se i pomiješa s nekim uljem ili mašću, stabilan do 400°C i) molibdendisulfat: (MoS2) manji koeficijent trenja, koncentrat sa 5%MoS2 u

obliku ulja ili paste dodaje se u količini 50-100g/l 6.Fizkalno-kemijska svojstva ulja i maziva: Gustoća ulja se ispituje na temperaturi 20°C piknometrom ili aerometrom. ρ=od 0,86-0,95g/cm3. Temperaturne točke maziva i ulja:

a) plamište: temperatura pri kojoj se pare pri zagrijavanju zapale kada doñu u dodir s iskrom ili plamenom

b) gorište: temperatura pri kojoj se razvije toliko para da ulje u dodiru sa iskrom nastavlja gorijeti. Više od plamišta za 10-20°C

c) talište: temperaturna točka pri kojoj čvrsta tvar prelazi u tekuću. Kod mazivih ulja identično je sa stiništem

d) stinište: temperaturna točka pri kojoj ulje prestaje curiti, a mora biti dosta nisko da bi moglo biti korišteno u svim klimatskim uvjetima

e) točka zamućivanja: temperaturna točka pri kojoj se, kod hlañenja ulj, pokaže prvo zamućivanje

VISKOZITET I INDEKS VISKOZITETA

Viskozitet je jedna od najvažnijih značajki mazivog ulja, a ovisi o njegovoj temperaturi i izražava se pri 20, 50 ili 100°C. Za mjerenje se koristi viskozimetar. Indeks viskoziteta je promjena viskoziteta u ovisnosti sa promjenom temperature, a kreće se od 0-100°C (0 za ulja koja ne postaju gusta pri niskim temperaturama ni rijetka pri visokim temperaturama) SAE 5, 10, 20, 30 - zimska ulja, SAE 30, 40, 50 – ljetna ulja

11

ADITIVI MAZIVA I ULJA

Dodaju se za poboljšanje jedne od fizičko-kemijskih značajki ulja u postotku do 3% - legirana ulja . Dijele se na one koji :

a) poboljšavaju fizičko-kemijska svojstva: EP-aditivi: aditivi za visoke tlakove, po sastavu su to spojevi Cl, S i P (najčešće korištena smjesa 70-80% kloriranog parafina + 20-30% dibenzildisulfida)

- PbSbDTC – olovni i antimon ditiokarbonat - PbZnDTP – olovni i cink ditiofosfat – ekološki neprihvatljiv - S-P – aditiv na osnovi bezpepelnih S-P spojeva – ekološki prihvatljiv

IMPRUVERI – viskozne polimerne supstance koje povećavaju indeks viskoziteta. Otporni na oksidiranje, ne stvaraju smolu, talog i ne izazivaju koroziju. DEPRESORI - za parafinska ulja, poboljšavaju svojstva parafinskih ulja na niskim temperaturama SILIKONSKI ADITIVI – u količini 0,0001 – 0,0003% se dodaju uljima koja su sklona stvaranju pjene ZA POBOLJŠANJE MAZIVOSTI – za povećanje stabilnosti i čvrstoće sloja ulja pri visokim tlakovima – do 3%

b) detergentni aditivi za smanjenje čañe i taloga INHIBITORI za sprečavanje oksidacije pri visokim temperaturama ANTIKOROZIJSKI ADITIVI za zaštitu kovinskih dijelova od kiselih sastojaka ulja

c) multigradna-višestupnjevita ulja Ulja koja ispunjavaju zahtjeve visokih gradacija. Prednosti :

- lagano stavljanje motora u pogon - uspješno podmazivanje - smanjenje potrošnje goriva - manje opterećenje akumulatora - zamjena ulja nije vezana uz godišnja doba.

12

METALI

Glavna svojstva metala : - nalaze se u čvrstom stanju - pokrivaju ¾ zemljine kore

Dijelimo ih na : - crne (Fe i ostale koje imaju u slitinama CR i Mn) - obojene – svi ostali Možemo ih još podijeliti na :

a) lake : Li (0,549g/cm3), Al, Mg, Ti, Be… b) teške : Fe, Cu, Zn, Pb, Ni… c) plemenite : Au, Ag, Pt, Pd, Ir d) rjeñe : Co, Sb, Bi, Hg e) radioaktivne : U, Ra, Th

Prema temperaturi taljenja dijelimo ih na : - lako topive – tope se na temperaturama do 900°C - teško topive – tope se na temperaturama od 900°C- 2000°C - vrlo teško topive – tope se na temperaturama iznad 2000°C

ELEKTRIČNA VODLJIVOST

Svi metali su dobri vodiči elektriciteta. Vodljivost opada sa porastom temperature, a hlañenjem raste (na apsolutnoj nuli -273°C – fenomen SUPRAVODLJIVOST)

MAGNETNA SVOJSTVA

Prema ponašanju u magnetnom polju dijelimo ih na : - dijamagnetne – Cu, Zn, Bi, Au, Ag, Hg - paramagnetne – Al, Pt, Sb, Na - feromagnetike – Fe, Co, Ni

OPTIČKA SVOJSTVA

Zagrijani na visoku temperaturu metali emitiraju vidljivu svjetlost (350 – 750 nm)

KRISTALNI SUSTAVI

Kada se nalaze u čvrstom stanju atomi metala su meñusobno povezani tako da tvore pravilnu trodimenzionalnu geometrijsku strukturu. Ta struktura se naziva kristalna rešetka.

To je osnovna jedinica kristala. O na je obično kubična, tetragonska i heksagonska. Metali tvore posebnu vrstu kemijske veze koja se naziva metalna veza.

LEGIRANJE – penetriranje direktno u rešetku drugi atom - mijenjanje strukture rešetke

13

KOROZIJA

Dva su temeljna procesa korozije : - kemijska korozija – nalazi se u neelektrolitima, nastaju kovni spojevi s nekovnim elementima (spojevi sumpora, otopine anorganskih soli u organskim otapalima). Brzina korozije ovisi o :

a) sastavu i strukturi kovine b) glatkoći površine c) koncentraciji agresivnog medija d) temperaturi Fe se lako spaja sa kisikom, a nastali sloj ne djeluje zaštitno u Napredovanju korozijskog procesa, kao kod mnogih drugih kovina, u dublje slojeve materijala.

- elektrtokemijska korozija – najčešći oblik korozije. Pojavljuje se zbog prisutnosti nečistoća u kovinama i stvaranja galvanskih mikroelemena- ta u dodiru sa vodenim otopinama elektrolita, a može biti:

a) atmosferska korozija b) kontaktna korozija c) elektrokorozija d) naponska korozija e) biokemijska korozija

ZAŠTITA OD KOROZIJE

Razlikujemo :

- kovnu zaštitu - nekovnu zaštitu - kombiniranu zaštitu

Kovna zaštita kovioniziranjem - Zn, Sn ili Pb. Predmet s dobro očišćenom površinom se uranja u talinu kovine galvaniziranjem – prevlačenjem Cu, Ni, Cr galvanskim putem pomoću elek- trične struje legiranjem (Cr) – trajna zaštita, otpornija na habanje. Nekovna zaštita dijelimo je prema funkciji u dvije skupine kao sredstva pomoću kojih se stvara : - antikorozivna zaštita - nepropusna zaštita

Antikorozivna zaštita stvara se pomoću: a) inertnih plinova – najjednostavnija je metoda skladištenja i transporta u suhoj atmosferi ili stavljanje u nepropusne limenke punjene inertnim plinovima (He, N)

b) odgovarajućih kemikalija – sredstva za sušenje koja se stavljaju u zatvoreni ambalažni prostor - silikagel c) inhibitora u parnoj fazi – kontaktni inhibitori(dodaju se korozijskoj otopini radi smanjenja agresivnog djelovanja - inhibitori u parnoj fazi za zaštitu strojnih dijelova i naprava

14

Privremena antikorozijska zaštita se dijeli na : - zaštitne prevlake koje se mogu skidati - zaštitne premaze na osnovi ulja, masti i voska - zaštitne premaze na osnovi silikona. Sredstva koja stvaraju nepropusne prevlake (prema RABALD-u) su: - zaštitna ulja za opću svrhu i za unutarnju zaštitu motora - zaštitne tekućine - zaštitne masti - emulgacijska ulja

Kombinirana zaštita: a) kod brodova – čišćenje kovnog dijela pjeskarenjem - nanošenje elementarnog Zn - premazivanje sa dva sloja boje b) elektrokemijska zaštita :

- katodna – primjenjuje se samo na teže pristupačnim mjestima (cjevovodi) u kombinaciji sa zaštitnim organskim premazima (spajanje sa “-„ polom) - anodna – protektorska (kontakt s neplemenitom kovinom), primjenjuje se kod prisustva morske vode, otopina soli, močvarnih tla…

RUDE METALA I NJIHOVO OBOGAĆIVANJE

Podjela ruda: - oksidne rude - sulfidne rude - karbonatne rude - silikatne rude - samorodne rude (Au)

OBOGAĆIVANJE RUDA

Tri su osnovne metode obogaćivanja: 1. masena separacija (odvajanje) – ruda se od jalovine odvaja na temelju različite

brzine taloženja u odreñenom mediju – tekućini 2. magnetska separacija – samo se Fe separira 3. flotacija – najviše se rabi. Odvija se u velikim strojevima ili bazenima, posudama

koje su napunjene vodom i rudom. Pri dnu posude, pod tlakom se upuhuje zrak koji se mehanički razbija u mjehuriće. Mjehurići napreduju prema površini, a kako je ruda hidrofobna (ne upija vodu), mjehurići se lijepe za rudu i nose ju prema površini, a jalovina je kvašljiva (upija vodu) i taloži se na dnu posude. Na taj način se vrši odvajanje rude o jalovine. Može biti kolektivna i selektivna. Kod kolektivne se izdvajaju sve korisne komponente iz rude, a kod selektivne samo jedna ili dvije.

ŽELJEZO Fe

15

ρ = 7,86 g/cm3 Tt = 1530°C Rude :

- magnetit Fe3O4 (75%) - hematit Fe2O3 - limonit 2Fe2O3 x 3H2O - siderit FeCO3

RUDA S TOPITELJIMA KOKS GROTLO Grotleni plinovi(CO, CO2, H2, N) JAMA 400°C – 600°C TRBUH 600°C – 1200°C Vrući zrak Troska Sirovo željezo PEČNICA 1800°C

Postupak dobivanja :

C + O2 CO2

CO2 + C 2CO Fe2O3 3CO 2Fe + 3CO2

Fe2O3 + 3C 2Fe + 3CO FeO4 + 4C 3Fe + 4CO FeO + C Fe + CO

16

Oksidna ruda se pomiješa sa topiteljima (lužine, kiseline) i ubacuje se u visoku peć. Slaže se tako da je prvo sloj rude, pa sloj koksa… Koks služi kao gorivo i kao redukcijsko sredstvo. U peć se upuhuje vrući zrak kako bi se dobilo nepotpuno izgaranje (CO oduzima rudi kisik). Kao produkti nastaju troska, željezo i grotleni plinovi. Sirovo željezo može biti bijelo ili sivo, a ovisi o brzini hlañenja. Kod bijelog sirovog željeza ugljik se nalazi vezan u obliku željeznog karbida Fe3C, a kod sivog se nalazi elementaran u željezu u obliku grafita. Osim ugljika i u jednom i u drugom Fe se nalazi još i Si, P, Mn. Bijelo sirovo željezo se šalje za proizvodnju čelika.

ČELIK

Čelik je tehničko željezo koje sadrži 0,05 – 1,7% ugljika. Uz ugljik u sirovom željezu se nalazi puno nepoželjnih komponenti (Si, P, Mn). Čelik se dobiva odstranjivanjem i oksidacijom nepoželjnih komponenti. Čelik dobivamo na pet načina :

- Bessemerov postupak - Thomassov postupak - Siemens-Martinov postupak - LD - Elektropostupak

Bessemerov postupak Oksidacija se vrši upuhivanjem zraka u rastaljeno željezo. Zrak oksidira Si, S, Mn, a zatim i C i CO2. Nepoželjne komponente odlaze u trosku, a plinovi u plin. Proces traje 25 minuta i obično količina je 10 – 20 t (sirovog Fe).

Thomasov postupak

Oksidacija se vrši upuhivanjem zraka s tim se se prerañuje Fe bogato sa P-om. P se izlučuje u obliku oksida i odlazi z trosku.

Siemens-Matrinov postupak

Kao oksidacijsko sredstvo, osim zraka rabi se i plin, tako da se postižu visoke temperature (1700°C). Osim sirovog željeza tali se i staro željezo. Proces traje duže i dobivaju se kvalitetniji čelici.

LD postupak

To je kombinirani i poboljšani Bessemerov i Thomasonov postupak. Kao oksidacijsko sredstvo umjesto zraka rabi se O2. Postižu se vrlo visoke temperature. Rabi se za izradu legiranih i ugljenih čelika.

17

Elektro-postupak

Oksidacija se vrši pomoću visokih temperatura. U peći u kojoj se nalazi rastaljeno željezo, postavljene su ugljene elektrode. Izmeñu taline i elektroda stvara se električni luk koji talinu jako zagrijava (do 3500°C) i gotovo sve nepoželjne komponente se izlučuju i odlaze u trosku. Ovim postupkom dobiju se čelici izuzetne kvalitete i čvrstoće. Takoñer, ovaj postupak služi i za dobivanje legiranih čelika s visoko taljivim metalima. Proces traje 3 – 4 sata. Prema kemijskom sastavu čelici se dijele na :

- ugljične – mogu biti tvrdi i meki - legirane – visoko i nisko legirani

Prema namjeni ih dijelimo na : - konstrukcijske - alatne - specijalne

TOPLINSKA OBRADA ČELIKA

Provodi se u svrhu podešavanja mehaničkih svojstava. Čelik se zagrijava, a zatim hladi različitm brzinama u različitim sredstvima, pa imamo:

a) žarenje – lagano zagrijavanje na odreñenoj temperaturi, a zatim lagano hlañenje. Žarenjem se nastoji omekšati struktura

b) kaljenje – žarenje pa brzo hlañenje. Provodi se u svrhu dobivanja ravnomjerne strukture čelika

c) otpuštanje – ponovno zagrijavanje nakon kaljenja

KEMIJSKO-TOPLINSKA OBRADA

Kod kemijsko-toplinske obrade modificira se površina. Provodi se u cilju podešavanja tvrdoće površine čelične komponente radi smanjenja trošenja površine i to postupcima :

a) cementiranje – u površinu do 2,5 mm uvodi se C pri čemu nastaju tvrdi Fe karbidi (Fe3C). Rabi se kod dijelova za izradu zupčanika, motora…

b) nitriranje – u površinu se uvodi N, pri čemu nastaju Fe-nitridi (Fe2N, Fe4N) c) cijaniranje – istodobno uvoñenje C i N pomoću cijanida (Na-cijanid, NaCN) i

stvaraju se Fe-karbidi i Fe-nitridi d) površinsko kaljenje – lagano zagrijavanje – naglo hlañenje

BAKAR - Cu

ρ = 8,49 g/cm3 Tt = 1084°C Rude :

- halkopirit - CuFeS2 - halkozin - Cu2S - kuprit - Cu2O

18

- malahit CuCO3 x Cu(OH) - kovelin CuS

Dobiva se iz sulfidnih ruda. Sve sulfidne rude prerañuju se oksido – redukcijski, a to znači: - sulfid se prevodi u oksid, a onda oksid u čisti metal.

Maksimalna količina Cu u rudi je maksimalno 3,5%. RUDA 3,5% FLOTACIJA 20% Cu PRŽENJE Wedgeove peći-sulfid u oksid 57% Cu - bakrenac KONVERTIRANJE upuhivanje zraka 97% Cu – blister (sadrži Se, Au…) ELEKTROLIZA

19

ELEKTROLITSKA ĆELIJA

Anoda katoda + - elektrolit CuSO4 + H2SO4 Anoda – sirovi bakrenac – blister Katoda – čisti bakar (100%) Elektrolit – modra galica CuSO4 se obnavlja sa H2SO4 za poboljšanje protoka kroz elektrolit Bakar sa anode se otapa i taloži na katodi

CINK Zn ρ = 6,9 g/cm3 Tt = 419°C Rude :

- sfalerit - ZnS – sulfidna ruda - smitsonit – ZnCO3 – karbonidna ruda

Dobivanje : toplinski i elektrolitički Toplinski – oksidoredukcijski (prženje na 1200°C-1300°C)

ZnS + 3O → ZnO + SO2 ZnO + C → Zn + CO ZnO + CO → Zn + CO2 Sulfid → oksid → sa C se reducira u Zn Elektrolitički – ZnO se otapa u H2SO4, a zatim se vrši elktroliza ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O ( 20 – 30 % Zn ) Al - katoda → Pb + anoda Nakon elektrolize se ponovo Pretapa da se izdvoji Pb H2SO4

20

OLOVO Pb

ρ = 11,34 g/cm3 Tt = 327°C Rude : - galenit PbS Dobivanje : - oksidoredukcijski Prženje : PbS + 3O → PbO + SO2 PbO + C 1000°C Pb + CO PbO + CO → Pb + CO2

ALUMINIJ Al

ρ = 2,7 g/cm3 Tt = 658°C Rude : - boksit, smjesa tri vrste – Al2O3 x H2O Dobiva se u dvije faze :

1. faza – prevoñenje boksita u čisti Al2O3 - glinica Boksit se usitni, zatim se pomiješa sa Na (OH) Na-lužina u suvišku (velika količina mase), otopina se zagrije pri čemu dolazi do taloženja Al-hidroksida Al(OH)3, a u otopini ostaju Fe, Si i ostale prateće komponente, koje zatim žarenjem na 1200°C prevede u glinicu Al2O3 (Bayerov postupak)

2. faza – elektroliza Al2O3 + KRIOLIT + GLINICA + anoda od petrolkoksa - katoda od grafitnih ploča Elektrolit – kriolit + glinica Na3AlFe6 A L U M I N I J Kriolit Na3AlFe6 rabi se kao rastvarač Al2O3 i znatno snižava temperaturu elektrolitske ćelije

21

TITAN Ti

ρ = 4,5 g/cm3 Tt = 1730°C ( 1668°C) Rude : ilmenit – TiFeO3 rutil – TiO2 Dobiva se u dvije faze : 1. faza : redukcija titanova tetraklorida Očišćeni rutil zagrijava se koksom do 900°C u struji klora, a dobiveni titanov tetraklorid se odvaja od CO hlañenjem i ukapljivanjem. TiO2 + 2Cl2 + C → TiCl4 + CO 2. faza : reduciranje sa kovnim Mg pri 800°C TiCl 4 + 2Mg → Ti + 2MgCl2 Ostaci Mg uklanjaju se vakuum – destilacijom, a dobiveni titan dijelimo na : - alfa titan – kristalizira se u heksagonskom obliku - beta titan – kristalizira se u kubičnoj rešetki Legure se mogu dobiti mješanjem s : Al, Vn, Mb, Cr, Mn, Sn, a dijele se na : - neutrralne - C-slitine – cirkonij - A-slitine – glavni element Al - B-slitine – glavni element Vn, Mb, Mn, Cr

MAGNEZIJ Mg

Ρ = 1,74 g/ cm3 Tt = 650°C Rude : - magnezit (MgCO3) i dolomit (MgCO3 + CaCO3) Žarenjem magnezita na 700 – 800°C dobiva se magnezijev oksid MgO, koji se zatim reducira s koksom u strruji klora : MgO + C + Cl2 → MgCl2 + CO Bezvodna elektroliza: Cl2 + anoda = ugljeni štap → - katoda = Fe MgCl 2 elektrolit = MgCl2 Mg VANJSKI IZVOR TOPLINE

22

BERILIJ Be

Ρ = 1,86 g/cm3 Tt = 1287°C Rude : -beril – 3BeO x Al2O3 x SiO2 ) 3BeO + C + Cl2 → 3BeCl2 + CO Bezvodna elektroliza: Cl2 + anoda - grafit BeCl2 + NaCl → - katoda NaCl sa stijenki se ispire vodom Be VANJSKI IZVOR TOPLINE 300-400°C

POLIMERNI MATERIJALI Polimeri su visokomolekularni spojevi koji se sastoje od ponavljajućih jedinica monomera. Mogu biti prirodni i sintetski. U prirodne ubrajamo :- kaučuk, celuloza, škrob, bjelančevine. Sintetske dijelimo prema primjeni na plastične mase i elastomere. Plastične mase dijelimo na termoplaste i duroplaste. Termoplaste dijelimo na :

- polietilen - polipropilen - polistiren - PVC- polivinilklorid - Poliakrilati

U duroplaste ubrajamo : - amino-plaste - Feno-plaste - alkide - silikone - epokside

23

DOBIVANJE PRIRODNOG KAUČUKA

Dobiva se iz drveta kaučukovac koje se zareže pod U ili V i dobiva se tekućina – otopina →LATEKS + mravlja kiselina. Sastav i svojstva kaučuka: ρ = 0,9 g/cm3 1,4 cispoliizopren – molekula izoprenske strukture Sadrži još proteina, smole, vlage, metala ( K, Mg, Cu, Fe ). Sirovi kaučuk je svijetložute boje, a na zraku tamni. Otapa se u nekim organskim otapalima, ne otapa se u vodi i alkoholu. Zagrijavanjem na 60°C postaje plastičan, a na 100°C viskozan. Otporan je na brušenje, kidanje, deranje. To je visokoelastičan materijal koji se izduži 700%. Sirovi kaučuk ima ova svojstva u vrlo uskom temperaturnom intervalu do 40°C.

TOPLA VULKANIZACIJA Sirovi kaučuk se gnječi tako da se provlači kroz dvovaljke pri temperaturi od 60°C. Molekule se tada cjepaju na manje, pri čemu se povećava plastičnost kaučuka. Ovaj postupak se zove MASTICIRANJE, a tako dobiveni kaučuk masticirani kaučuk. Masticirani kaučuk se miješa sa dodacima ( punila, omekšivači, ubrzivači, boje ) i stavljaju u kalupe. Kalupi se onda stavljaju u autoklav (komora ). Autoklav se zagrijava na 100 – 170°C i tlači do 280 kPa. Kada se postigne zadana temperatura u autoklav se upuhuje elementarni sumpor. Vulkanizacija je kemijska reakcija izmeñu izoprenskih molekula i sumpora. Izoprenske molekule su linearne i imaju dvostruke veze. Na susjednim izoprenskim molekulama, tijekom vulkanizacije, pucaju dvostruke veze i na njih se veže sumpor, tako da stvara premoštenja izmeñu dvije molekule. Sumpor tako veže molekule izoprena da od linearne strukture kaučuka nastaje mrežasta. Umreženi kaučuk se naziva GUMA. Vulkanizacijom se postigao širi interval temperaturne uporabe i povećala se tvrdoća kaučuka. Meka guma sadrži do 3% sumpora, a tvrda guma sadrži do 40% sumpora – ebonit.

STARENJE GUME

Starenje gume je oštećenje koje smanjuje primjensku vrijednost i vijek trajanja. Uzroci starenja :

- sunčeva svjetlost - vlaga - kisik - temperatura - ozon - razni kemijski agensi Sumpor koji se nije vezao kod vulkanizacije, veže se za kisik iz zraka i tvori sumporni trioksid, koji je sastavni dio sumporne kiseline. Utjecajem kiseline dolazi do raspadanja mrežaste strukture i slabe mehanička svojstva. Simptomi starenja gume su : - gubitak boje

24

- pojava malih napuklina na površini - gubitak sjaja površine - zamućenje prozirnih materijala - izlučivanje pigmenta - deformacija materijala - pogoršanje mehaničkih svojstava.

SINTETSKI KAUČUK

Početak : - Njemačka II svjetski rat – metilni kaučuk - sredinom 50-tih godina – stereopoliizopren

Sintetički kaučuk djelimo na : 1) Polimeri i kopolimeri butadiena – njemački sintetički kaučuk. Buna S je sintetički kaučuk dobiven polimerizacijom acetilena u autoklavama uz prisutnost kovnog Na kao katalizatora. Ima svojstva slična prirodnom, ali se lakše prerañuje, otporniji je na djelovanje kisika i ozona, samo je manje zatezne čvrstoće. Polimerizacija toplo i hladno Prednosti hladne vrste :

- imaju dobra svojstva istezanja - otpornost na toplinsku razgradnju i abraziju - velika otpornost na atmosferilije - električna otpornost

Nedostatak : - slabo otporni na benzin i uljne proizvode Upotrebljavaju se za izradu pneumatika, cijevi, izolaciju podova, izradu potplata, izradu guma (polibutadien)

2) Polimeri kloroprena –Uiruski sintetički kaučuk

Poliizopren : - proizvodi se polimerizacijom izoprena u otopini, isti je kao prirodni kaučuk za kojim zaostaje jedino po svojstvima obrade i vulkanizacije. Upotrbljava se u gotovo svim područjima upotrebe prirodnog kaučuka, za izradu profila za auto-gume, cijevi za kemijsku i naftnu industriju, izolacije žica i kabela… Vulkanizati su otporni na kisik, ozon, UV-zračenje, mnoge kemikalije, ulja i dobro se prerañuju

3)Polimeri izobutilena butil-kaučuk – sastavljen od izobutilena i izoprena, vrlo je skup pa se upotrebljava samo za posebne namjene (zračnice)

4) Polisulfidni kaučuk Polikondenzacijski proizvod organskih dihalogenida i alkilpolisulfida, slabo otporan na habanje, ali otporan na oksidaciju, na otapala i ulja, nepropustan za plinove. Upotrebljava se za fleksibilne cijevi za benzin i predmete koji dolaze u dodir s tekućim gorivima i otapalima.

5)Silikonski kaučuk

25

- slabe je otpornosti na habanje - niske rastezne čvrstoće - upotrebljiv u temperaturnom intervalu od –60 do – 250°C - otporan na oksidaciju, djelovanje otapala i na UV-zračenje - upotrebljava se za električne izolacije i brtve

Izrada gumenih proizvoda

Glavni postupci za izradu poluproizvoda prije vulkanizacije su: a) ekstrudiranje – proces za izradu dvodimenzionalnih predmeta, koji imaju profil

sapnice. Nakon izlaska iz sapnica, ekstrudat se odvodi u kade na hladnu vulkanizaciju ili postrojenje za toplu vulkanizaciju. Ekstrudiranjem se izrañuju razne gumene ploče i profili, a može se izolirati i žica;

b) kalandiranje – obavlja se u stroju nazvanom kalander koji radi na principu valjaka. Sastoji se od 2 – 4 valjka. Mogu biti hladni i/ili topli. Nakon oblikovanja ploče se odvode u stroj za vulkanizaciju. Na kalanderu se proizvode ploče željene debljine;

c) prešanje – proces prerade za izradu trodimenzionalnih predmeta pomoću kalupa, koji se puni krutom masom za prešanje, koji sadrži osnovni polimer i aditive te sredstvo za umrežavanje. Prešanje se izvodi uz odreñeni tlak i temperaturu;

d) uronjavanje – koristi se tekuća smjesa kaučuka i aditiva u koju se uranjaju kalupi različitog oblika. Koristi se i za impregniranje tkanina, za izradu rukavica, galanterija, a može biti hladna i topla, ovisno o vrsti proizvoda. Sredstvo za umrežavanje je najčešće sumpormanaklorid u otopini, a umrežavanje se obavlja pri sobnoj temperaturi ili u sušari.

Izrada auto-gume Izrañuju se od gumenih ploča, armiranih tekstilom i pojačanih kovinskom žicom. Sastoji se od dva osnovna dijela:

- kostura, kordnog skeleta ili karkasa i - vanjskog gumenog protektiranog sloja.

Kostur sa stopalom gume i vanjskim protektiranim slojem čini vanjsku gumu kao neodvojivu cjelinu. Glavni dijelovi auto-gume:

1) Protektor – ili vanjski gazeći dio, dolazi u dodir s površino ceste, te štiti kostur od mehaničkih oštećenja i ublažuje potrese u vožnji.

2) Šara ili desen – je reljefni dio protektora koji ovisi o namjeni auto-gume i godišnjem dobu. Šara gume osigurava povećanu dodirnu površinu protektora s površinom ceste i povećava stabilnost na suhoj i mokroj cesti.

3) Kanali desena ili šare – su izlomljene i meñusobno povezane. Dubina kanala se povećava prema vanjskom dijelu gume, što omogućava bočno odvoñenje vode i topline

4) Bočni čepovi – stabiliziraju i ojačavaju te sprečavaju zatvaranje kanala i reguliraju ravnomjerno trošenje šare

26

5) Lamele – povećavaju efikasnost prijanjanja, naročito kod kočenja na mokroj cesti 6) Kostur ili karkas – osnovni noseći dio, sastavljen od većeg ili manjeg broja

gumiranih kordnih uložaka od pamuka, umjetne svile ili čelika unakrsno povezanih. To daje gumi jačinu, gipkost i elastičnost, preuzima sva opterećenja na istezanje i svijanje. Čelični kord se upotrebljava za radijalne gume za teretna vozila, jer povećava stabilnost, smanjuje habanje gazeće površine i povećava prijanjanje

7) Zaštitni pojas ili odbojnik – gumeno-tekstilni ili gumeno-čelični omotač sastavljen od nekoliko slojeva rayon korda, koji su postavljeni jedan na drugi pod kutom u odnosu na pravac kretanja

8) Čelični prstenovi ugrañeni u stopu- ojačavaju stopu auto-gume i njeno nalijeganje na naplatak

Razlikujemo dvije vrste guma : - dijagonalne i radijalne. Protektiranje se sastoji u tome da se postavi sloj gume na vanjsku gumu kako bi se obnovio njezin protektor i eventualno njene bočne strane. Gume koje se protektiraju moraju se dobro pregledati da nemaju mehaničkih oštećenja i nakon toga se brusi samo gornja površina vanjske gume ili cijela površina. Zatim se premazuje ljepilom i stavlja u toplu komoru na temperaturi oko 30°C i suše se 15 – 30 minuta. Zatim se stavlja novi sloj u koji se urezuju profili.

VRSTE GUMENE ROBE Proizvode od gume možemo podijeliti na četiri osnovne skupine :

1) pneumatska gumena roba – vanjske i unutarnje gume za motorna vozila 2) gumena obuća 3) tehnička gumena roba 4) ostali gumeni proizvodi

Za gumene proizvode bitna su i sljedeća svojstva : - čvrstoća - modul elastičnosti - izduženje kod prekida mehanička - otpornost na trošenje, habanje svojstva - trajna deformacija - zamaranje gume - nepropusnost na plinove - otpornost na starenje

SKLADIŠTENJE GUME

Skladište mora biti hladno, suho, čisto od prašine i umjereno zračno temperature u rasponu od –10 do +20°C (ako se ne poštuju temperaturne granice dolazi do smanjenja trajnosti robe). Relativna vlaga je oko 65%. Prozore treba premazati crvenom ili narančastom bojom. U skladištu se ne smiju držati nikakva otapala, pogonska goriva ili razne kemikalije.

Zbog vremenskog roka skladištenja treba gumenu robu skladištiti tako da se skladišti propisno s obzirom na vrstu gumenog proizvoda i da roba ostane što kraće uskladištena.

27

TEHNOLOGIJA MATERIJALA

II

Duvnjak Branimir

28

1. Materijali u prometu 2. Značenje poznavanja prirode materijala u prometu 3. Podjela materijala u prometu 4. Klasifikacija materijala u prometu 5. Kvalitete materijala i promet 6. Materijali za pakiranje i ambalaža 7. Pakiranje materijala za promet 8. Skladištenje materijala u prometu 9. Opasne tvari u prometu 10. Lakopokvarljiva roba u prometu

KVALITETA MATERIJALA I PROMET

Mehanička svojstva

Mehanička svojstva opisuju deformaciju koju materijal može podnijeti pod različitim okolnostima primjene sile. Pod silom se obično podrazumijeva opterećenje i naprezanje. Opterećenje je sila koja djeluje na cijelu površinu ispitivanog uzorka i može biti statičko i dinamičko. Naprezanje je sila koja djeluje na jedinicu površine ispitivanog uzorka:

ζ = F

= N

= Pa

A m

U mehanička svojstva ubrajamo : - čvrstoću - tvrdoću - udarnu žilavost materijala - umor materijala - modul elastičnosti

F A1 A0 A2 l0 A1 A0 A2

29

l1 Hookov dijagram l A0 – elastično područje Q – granica tečenja A1 – plastično područje A2 – granica loma Hookov dijagram: Čvstoća :

ζ =Fmax Pa

Istezanje : δ =l - l x 100% = ∆l

Kontradikcija : Ψ = A1 - A0 x 100% Čvrstoća materijala : Čvrstoća je definirana kao maksimalna sila potrebna da bi se slomio materijal na jediničnom presjeku. Ovisno o prirodi vanjske sile kojom se djeluje na materijal, razlikujemo i čvrstoću. Sila može biti:

- vlačna - tlačna - smična - na izvijanje - na savijanje - na torziju.

Tvrdoća materijala : To je otpornost površine materijala prema abraziji odnosno zadiranja drugih materijala u tu površinu, ovisno o prirodi materijala, kao i njegovoj finalnoj obradi. Ispitivanje tvrdoće: Ispituje se statičkim i dinamičkim metodama. U statičke ubrajamo :

- Brinellova metoda - Vickersova metoda - Rockwellova metoda

U dinamičke ubrajamo :

30

- Shareova metoda - Poldiova metoda - Baumanova metoda

Kod svih metoda se utiskuje drugi materijal u površinu . Prema Brinellovoj metodi utiskuje se kuglica, standardizirana je, a odnos tvrdoće i čvrstoće je :

ζ = 3,6 x HB [ MPa ]

ζ – čvrstoća HB – tvrdoća prema Brinellu Koristi se za mekše kovine Prema Vickersu se u materijal utiskuje dijamantna piramida koja ima vrh prema 136°. Rabi se za sve kovine . Rockwellova metoda je kombinacija kuglice i dijamantne piramide. Prema Shoreu tvrdoća se ispituje u skleroskopu. Mali bat sa čeličnim ili dijamantnim vrhom, odreñene mase, pada na ispitivani materijal sa odreñene visine i mjeri se visina odskoka. Visina odskoka je proporcionalna tvrdoći materijala. Poldijeva metoda takoñer rabi bat, odnosno udarcem se utiskuje kuglica u ispitivani materijal i referentni materijal, odnosno materijal poznate tvrdoće. Tvrdoća se izračunava mjerenjem promjera koji je napravila kuglica u jednom i u drugom materijalu tako da se izračuna njihov omjer. Udarna žilavost materijala To je maksimalna sila koju podnosi materijal udarno. Materijal se udara do loma. Mjeri se pomoći Charpijevog bata. Sa odreñene visine pušta se bat odreñene mase da pada i udari epruvetu. Udarna žilavost materijala računa se iz omjera utrošenog rada i presjeka epruvete. Udarna žilavost zrakoplovnih materijala je 600 – 2500 kJ/m2. Umor materijala Dogaña se kod dinamičkih opterećenja. On izaziva pucanje i lom materijala prije nego što bi se to od njega očekivalo. Uvjeti :

- vibracije - udari vjetra - rad motora - udari valova

Degradacija materijala – pucanje materijala – prvo mikropukotine koje se šire pa materijal puca. Svaki materijal ima svoju granicu izdržljivosti – umora. Materijal se podvrgava cikličkim opterećenjima – koja se stalno ponavljaju.

31

Vibracije su odreñene amplitudom i frekvencijom (frekvencija-broj titraja u jedinici vremena) – (amplituda – intenzitet frekvencije )

VOZILO NAPREZANJE [Pa] FREKVENCIJA[Hz] Kamioni 1 - 5 5 - 125 Teretni vagoni 1 - 0,5 1 – 3 Brodovi 0,3 – 1,0 2 – 20 Zrakoplovi do 4 5 – 5000 Modul elastičnosti To je odnos naprezanja i relativne deformacije, tj mjerilo krutosti materijala pri naprezanju. Izuzetno je bitno svojstvo u inženjerstvu. Za svaki materijal se posebno ispituje modul elastičnosti (Youngov modul elastičnosti ). Za čelik i Fe broj je 106 Za obojene kovine 2 x 106.

FIZI ČKA SVOJSTVA MATRERIJALA U fizička svojstva ubrajamo : - boju - gustoću - temperaturu paljenja ( topljenja ) - koeficijent toplinskog istezanja - toplinska vodljivost Boja Bijela svjetlost je dio elektromagnetskog zračenja raspona od 350 – 780 nm :

- γ – zračenje 1024 MHz - X - zračenje -UV – zračenje [ sunčev spektar 350 – 780 nm ] - IR – zračenje - radio-valovi 104 MHz - elektromagnetski valovi - 106 m/s Svjetlost : Elektromagnetski valovi na koje je osjetljivo ljudsko oko. Spektar :

- crvena : 640 – 750 nm - narančasta : 590 – 640 nm - žuta : 570 – 590 nm - zelena : 480 – 570 nm

32

- plava : 430 – 480 nm - ljubičasta : 400 – 430 nm

Oko je najviše osjetljivo na žuto-zelenu boju : 550 nm Ako se obasja bijelom svjetlošću neki predmet, tada će taj predmet dio apsorbirati, dio će reflektirati, a dio će transmitirati. Oko prima samo reflektirani dio spektra. Zakon totalne refleksije – prijenos informacija putem optičkog kabla. Gustoća : Mjerne jedinice : ρ = g/cm3 , kg/m3 Gustoća je masa jediničnog volumena. Najlakši metal je litij – Li - ρ = 0,5 g/cm3 Najteži metal je osmij – Os – ρ = 22,5 g/cm3 Voda - ρ = 1 kg/dm3 Papir - ρ = 0,7 – 1,1 g/cm3 Snijeg - ρ = 0,1 g/cm3 Dijamant - ρ = 3,5 vg/cm3 Gustoća se obično odreñuje pri 15 – 20°C vaganjem. Gustoća tekućina mjeri se aerometrom , piknometrom, Morh-Westhallovom vagom. Aerometar – prema Arhimedovom zakonu Piknometar – ρ se mjeri usporedbom sa ρ poznatog volumena tvari. Mjerenja pri povišenim temperaturama korigiraju se sa faktorom koji označava povećanje volumena za 1°C – DILATACIJA. Temperatura topljenja- Tt Materijale dijelimo na :

- lako topljive - teško topljive - vrlo teško topljive [ Wolfram 3400°C, Ugljik oko 3400°C ]

Koeficjent toplinskog istezanja : Opisuje promjenu volumena pri porastu temperature za 1°C – dilatacija

lt = 10 [ 1 + α ( t2 – t1 )]

lt = duljina pri t2 [°C]

l0 = početna duljina pri t1

t2 – t1 = ∆t

α = koeficijent linearnog širenja za 1°C

W – 4,4

33

Fe – 11,7

Mg - 25,7 Za termoelemente najviše se rabi slitina Fe i Ni. Najmanji koeficijent rastezanja postiže se dodatkom 36 % Ni u Fe. Ova slitina se naziva INVARI I rabi se do 100°C. Toplinska vodljivost materijala : To je sposobnost provoñenja topline. Izražava se u W/m I K [ vati po metru I kelvinu ]. Ag ima toplinsku vodljivost 400 W/mK Al 210 W/mK Dur-Al 126 Fe 84 W/mK Čelik 8 – 16 W/mK Staklo 0,4 – 1,2 W/mK Azbest I staklena vuna 0,12 W/mK Zrak 0,25 W/mK Električna svojstva materijala: S obzirom na vodljivost materijale dijelimo na : - vodljive - poluvodljive - magnetne - izolacijske Vodiči imaju specifičnu vodljivost od 107 Siemensa, Poluvodiči od 107 – 10-5 Siemensa Izolatori manje od 10-5 Siemensa Dovoñenjem energije elektroni iz vanjske ljuske prelaze na višu energetsku razinu i postaju slobodni i tako omogućavaju vodljivost. Ova energetska razina naziva se vodljivom vrpcom. U prometnoj tehnici kao vodiči najviše se rabe Ag, Al i njegove slitine, a kao poluvodiči su ugljen, oksidi Cu, U, Ti, Zn, sulfidi Ag… Kemijska svojstva materijala Dijelimo ih :

- prema kemijskom sastavu - prema kemijskoj otpornosti prema koroziji

- vatrootpornosti - toplinskoj otpornosti

- prema kristalografskim svojstvima

Prema vrsti veze dijelimo ih na : - s kovalentnom vezom - s metalnom vezom - s ionskom vezom

34

S obzirom na vrstu veze materijale dijelimo na b: - metale - polimere - keramiku Dva atoma ulažu po jedan elektron i nastaje kovalentna veza. Takvi spojevi ne provode električnu energiju. Ionska veza – provodi elektricitet Metalna veza – provodi elektricitet Metode analitičke kemije: 1. Elementarna analiza materijala 2. Tehnička analiza materijala 3. Spektroskopska analiza materijala 1, Elementarna analiza materijala Utvrñuje se kemijski sastav nekog materijala po elementima. Mogu biti različite ( volumetrijska, gravimetrijska, atomska apsorpcija…) 2. Tehnička analiza materijala Utvrñuje se spaljivanjem, a dobiveni ostatak se analizira 3. Spektroskopska analiza materijala Vrši se spektrografijom, plinskom kromatografijom… Vlaga može biti :

- gruba - higroskopska ili vezana - kristalna ili konstrukcijska

Kiselost produkta – kada voda disocira na H+ + OH- Negativnim logaritmom koncentracije H-iona označava se kiselost pH. Metode za odreñivanje kiselosti H-atoma mogu biti kolorimetrijske i elektrometrijske. Kiselost: u 106 vode nalazi se samo 1g H-iona. To pišemo kao 10-7 - pH = 7 Ako je otopina neutralna, to znači da ima jednak broj H+ i OH- iona. Kisele otopine imaju raspon od 0 – 7 , a lužnate od 7 – 14 .

35

AMBALAŽA

Potječe od francuske riječi amballage – omotavanje. Prvotno je značila pakiranje za transport, a danas znači integralni dio proizvoda. Svrha ambalaže je zaštiti robu od oštećenja, rasipanja, kvarenja, od vanjskih utjecaja ( vlage, sunčeve svjetlosti…). Ambalaža je prilagoñena svakoj robi, uvjetima skladištenja i prijevoza. Zaštitna funkcija: Roba se čuva od mehaničkog oštećenja. Prilikom naprezanja ambalaže preuzima jedan dio tih naprezanja. Logistička funkcija: Služi za čuvanje u stanju i količini robe u propisanom trajanju bez gubitka kvalitete i vrijednosti. Marketinška funkcija: Daje informacije o proizvodu i produktu, sadrži upute za uporabu produkta, stručne informacije ( naziv proizvoñača, vijek trajanja ), oblik i dizajn koji motivira kupnju. Može se podijeliti na tri segmenta :

- komercijalni - prodajni - uporabni

Materijale za izradu možemo podijeliti na : - prema funkciji (transportna, komercijalna i komercijalno-transportna) - prema materijalu - prema obliku - prema namjeni

Podjela prema materijalima:

- drvena (palete, sanduci, bačve, košare…) - metalna ( kontejneri, spremnici, cisterne, bačve, limenke, folije…) - staklena (boce, staklenke…) - papirna – karton i ljepenka (običan papir, vreće, vrećice, kutije, sanduke, bačve,

boce,veliki broj materijala za omatanje, lijevana ljepenka…) - plastična (vrećice, bačve, vreće, karnisteri, zračni jastuci, folije, kutije…) - tekstilna (vreće, pletivo, pokrivači, užad…)

Prema obliku: Treba napraviti oblik da ima što manju zapremninu kod skladištenja i transporta. Prema namjeni:

36

Dijelimo je s obzirom na agregatno stanje tvari (čvrste, tekuće, prašci…)

DRVENA AMBALAŽA

To je prirodni i najstariji ambalažni materijal. Fizikalna svojstva :

- gustoća – izražava se pri 15% vlažnosti - vlažnost – odreñuje se sušenjem na 105°C tijekom 48 sati. Sušenjem mijenja

dimenziju- deformacija, a kada upija vlagu onda bubri - nabiranje i deformacija

Mehanička svojstva su : - neizotropna- različita čvrstoća s obzirom na smjer vlakana

gustoća istezanje II tlak I/tlak Gustoća: bor 0,52 kg/m3 100MPa 47MPa 80MPa Uporaba drveta :

- palete, košare, bačve - ima dobra mehanička svojstva - piljeno drvo se rabi tamo gdje su vrlo velika opterećenja

Laminirano i špenirano drvo- laminati- slojevito : Drveni pločasti materijal izrañen od više slojeva, koji su unakrsno poredani. Unutar ploča nalaze se i folije od drveta debljine 3 – 5 mm i nazivaju se furnir. Furnir se proizvodi iz rezanog, ljuštenog i struganog drveta svih vrsta. Šperploče čine slijepljeni i prešani furniri.

AMBALAŽA OD PAPIRA, KARTONA I LJEPENKE

Papirna ambalaža čini iznad 40% svih ostalih ambalažnih materijala. To je ona ambalaža do gramature 150 g/m2, a iznad 150 g/m2 je ljepenka. Papir – celulozno vlakno - celulozu dobivamo: - iz drveta

- od tvari napravljenih od celuloze (stari papir, slama, konoplja, krpe…) Proizvodnja celuloze:

- za proizvodnju lakova, umjetnih vlakana, plastičnih masa - dobiva se kuhanjem drveta- sulfitni i natronski postupak. Sirova celuloza se zatim

ispire vodom,razvrstava se i izbjeljuje. Izbjeljivanje se vrši obično oksidacijom ili pomoću klornog vapna:

Cl2 + H2O → HClO + HCl HClO → HCl + O

Papir se proizvodi u plošnom obliku, koji čine mrežasto isprepletene celulozna vlakna. Budući da je mrežaste strukture, on je dosta porozan. Poroznost se smanjuje dodavanjem punila, bojila i ljepila. Punila se dodaju uz to da bi se dobila mekoća

37

papira, glatkoća i sjaj (kaolin, miloka-talk, sadra, kreda, magnezit…). Obično se dodaju do 10%, a za specijalni tisak (umjetnički) do 30%. Ljepila povećavaju čvrstoću papira, smanjuju poroznost i razlijevanje sredstava za pisanje. Kao ljepila obično se rabi biljna smola, kolofonij i to 3 – 4%. Bojila koja se dodaju su uglavnom sintetička i obično su to anilinske boje.

Proizvodnja papira: Odvija se u tri faze : a) priprema papirne mase b) oblikovanje lista c) dorada papira Priprema papirne mase: Vlaknasta celulozna masa prevede se u vodenu suspenziju (koncentracija – 10% tih vlakana), gdje se nastoje vlakna razdvojiti. Masa se zatim melje i dodaju se punila, ljepila i bojila (pulpa). Samljevena masa se zatim pušta u bazen kako bi se dobro izmiješala-homogenizirala. Papir se formira iz ove razrijeñene smjese koja sadrži 0,5% vlakana. Masa se zatim propušta kroz ureñaj za pročišćavanje i reguliranje gustoće3, a onda na sito-vrpcu na kojoj se formira list papira. Oblikovanje lista: Papirni list se oblikuje prepletanjem vlakana u razrijeñenoj papirnoj masi. Masa se odvodnjava, glača, hladi i na kraju namotava na valjke. Stroj za izradu papira sastoji se od mokrog i suhog dijela. Mokri dio stroja je samo sito. Sito je pletena kružna vrpca (obujam od 10 – 40 m, širine 8m). Vlakna celuloze se na situ usmjeravaju dužinski uz istodobno odvodnjavanje sisaljkama pri čemu nastaje papirni list koji sa vrpce prelazi na preše. Na prešama se odstranjuje preostala voda – i to su uglavnom rotirajući valjci. Nakon toga papir prelazi na suhi dio stroja koji se sastoji od rotirajućih valjak unutar kojih se nalazi vruća vodena para. Na taj način se papir suši. Nakon sušenja papir se hladi prelazeći preko valjaka za hlañenje, a zatim se glača. Nakon glačanja namotava se na role. Dorada papira: Dorada papira uključuje:

- santiranje – postupak glačanja i dobivanja visokog sjaja. Tim postupkom se povećava gustoća, žilavost i nepropusnost papira (za tekućine i masnoće). Odležali papir (obično 1 dan), vlaži se vodenom parom da bi se zadržala zgusnutost;

- rezanje – uzdužno i poprečno, a po potrebi se reže samo uzdužno (novine). Postoje norme rezanja papira za odreñene formate (A4, A5, B5…). Papiri najslabije kakvoće izrañuju se od drvenjače, a srednje kvalitetni od kombinacije celuloze i drvenjače. Najkvalitetniji papiri su od krpa.

Prema izgledu površine papir dijelimo :

38

- strojno glatki - jednostrano glatki - hrapavi - santirani - mat santirani - polumat santirani - oštro santirani - santirani na visoki sjaj

Prema kakvoći površine dijelimo na:

- naravni - bez oplemenjene površine - sa oplemenjenom površinom - sa plastičnim sjajem

Glavne značajke su: - gramatura- papir, karton, ljepenka - gustoća - debljina - format - vlaknasti sastav - vlažnost (papir 6-7%, karton 4-5%, ljepenka 8-10%) - sadržaj punila - dvostranost-sadržaj punila prelazi 15% - ljepljivost – četvrt, tričetvrt, punoljepljeni - duljina kidanja papira-kidanje na ovjesištu zbog vlastite težine-u metrima - poroznost i propusnost na zrak, plinove, vodenu paru, mirise i masnoće- papiri za

omotavanje i čuvanje prehrambenih proizvoda, papiri za filtriranje)

KARTONI

Karton je proizvod čvršći od papira, a izrañen od boljih sirovina nego ljepenka, gramature od 250 – 500 g/m2. Proizvodi gramature od 150 – 250g/m2 nazivaju se kartonski papir ili polukarton. Kartone možemo podijeliti na : - obični ili jednoslojni karton – od 200-300g/m2 - kartotečni karton- u pravilu jednoslojan, uvijek punoljepljen i oštro santirani - složeni ili višeslojni- obično od tri sloja, kromokarton nadomjestak - premazani kartoni- kromokarton - fini, jednostrano premazani karton koji se

obično tiska u višebojnom tisku - prešani karton - karton ili ljepenka velike čvrstoće i gustoće, jednolike debljine i

vrlo glatke površine. Koristi se za izradbu omota za bilježnice, za fascikle i pregradne kartone, a u elektroindustriji kao materijal za izolaciju.

39

OPASNE TVARI U PROMETU

Opasnim tvarima smatraju se one tvari koje, zbog svojih svojstava kao što su : eksplozivnost, otrovnost, zapaljivost, korozivnost, oksidativnost i sl, mogu ugroziti zdravlje ili život ljudi, prouzročiti materijalnu štetu ili ugroziti i oštetiti okolinu. Prema meñunarodnim sporazumima sve opasne tvari su svrstane u sljedeće klase :

1) Klasa 1 – eksplozivne tvari i predmeti punjeni eksplozivnim tvarima 2) Klasa 2 – Plinovi – stlačeni, ukapljeni ili pod tlakom otopljeni plinovi 3) Klasa 3 – zapaljive tekućine 4) Klasa 4 – zapaljive tvari : 4.1. zapaljive krute tvari 4.2. tvari sklone samozapaljenju 4.3. tvari koje u dodiru s vodom stvaraju zapaljive plinove 5) Klasa 5.1 - oksidirajuće tvari 6) Klasa 5.2. – organski peroksidi 7) Klasa 6.1. – otrovne tvari 8) Klasa 6.2. – infektivne tvari 9) Klasa 7. – radioaktivne tvari 10) klasa 8 – korozivne (nagrizajuće) tvari 11) Klasa 9. – ostale opasne tvari, koje predstavljaju odreñene opasnosti, a ne mogu se svrstati u prethodne klase

ZAPALJIVE TVARI I ZAŠTITA OD POŽARA

Zapaljive tvari po zakonu svrstavamo u više skupina i to :

- gorivi plinovi - zapaljive tekućine - čvrste tvari - samozapaljive tvari - oksidansi - eksplozivi i predmeti punjeni eksplozivnim tvarima

Požari koji nastanu od takvih tvari možemo svrstati u pet razreda : 1. A – požari čvrstih tvari (drvo, ugljen, slama, papir…) 2. B – požari zapaljivih tekućina (benzin, benzol, ulje, lakovi, smola…) 3. C – požari plinovitih tvari (metan, butan, vodik, acetilen…) 4. D – požari lakih kovina (koje gore jakim žarom-Al, Mg, Ti, osim Na i K)

40

5. E – požari vrste A-D u blizini el postrojenja ili njihovi požari (kablovi, sklopke, generatori, transformatori)

Da bi proces gorenja započeo potrebni su odreñeni uvjeti. Tako da bi kruta ili tekuća tvar planula treba se stvoriti plinovito stanje tvari. Točka paljenja, temperatura samozapaljenja i točka gorenja su vrijednosti koje ukazuju na najvažnija svojstva pri procjeni opasnosti od požara, stoga je nužno poznavanje fizičko-kemijskih značajki tvari.

Za procjenu opasnosti od požara za plinove i pare potrebno je poznavati: - zapaljivost u zraku - maksimalni tlak pri eksploziji - brzinu porasta tlaka pri eksploziji - temperaturu samozapaljenja - kategoriju eksplozivne smjese - minimalnu temperaturu paljenja - brzinu gorenja - svojstva smjese zapaljene tvari i sredstva za gašenje požara - kritični promjer gašenja

U prometu susrećemo i tvari koje, iako su nezapaljive, mogu u odreñenim uvjetima biti opasne, pa tu pripadaju : - oksidansi (H-peroksid, tekući kisik, nitratna kiselina…) - tvari koje kemijskim reakcijama daju zapaljive proizvode - tvari koje s vodom ili nekom drugom tvari reagiraju i daju velike količine topline ili eksplodiraju

- tvari koje se u posudama pod tlakom zagrijavanjem šire - kemijski nestabilne tvari

Za procjenu minimalnog eksplozivnog sadržaja i za procjenu od eksplozije potrebno je znati : - brzinu detonacije - plinski volumen - toplina eksplozije - temperatura eksplozije - specifični tlak - brizatnu vrijednost eksploziva - kemijsku stabilnost - temperaturu paljenja i - osjetljivost na udar

Gašenje požara predstavlja oduzimanje jednog od tri uvjeta potrebna za gorenje i to : 1. oduzimanje gorive tvari od vatre 2. oduzimanje oksidatora, kisika ili zraka 3. snižavanje temperature gorive tvari ispod temperature paljenja

RADIOAKTIVNE TVARI

Mogu biti prirodnog i umjetnog podrijetla. Prirodne emitiraju tri vrste zračenja: - alfa zrake – jezgre helijevog atoma - beta-zrake – elektroni - gama-zrake – kratkovalno elektromagnetno zračenje

41

Radioaktivni prirodni i umjetni elementi i radioaktivni izotopi spontano ili trajno emitiraju odreñene vrste zračenja koje je štetno za zdravlje ljudi i životinja, i to tako da aktivira procese ionizacije i nastajanje slobodnih radikala čime se izmjeni funkcija organa biljaka i životinja. Isto tako radioaktivni materijali izazivaju induciranu radioaktivnost materijala koji se našao u njegovoj blizini. U posljednje vrijeme i u prometu je masovna pojava proizvodnje i potrošnje radioaktivnih tvari kao nuklearnog goriva, preparata za potrebe medicine i za potrebe znanstveno-istraživačkog rada.

PAKIRANJE, SKLADIŠTENJE I OZNAČAVANJE OPASNIH TVARI

Pakiranje opasnih tvari ovisi o agregatnom stanju i kategoriji kojoj tvar pripada. S obzirom na fizikalno-kemijska svojstva, opasne tvari se razvrstavaju u nekoliko skupina : - opasni plinovi – komprimirani su u čelične boce, čelične bačve i čelične spremnike. Čelični spremnici mogu biti montirani na prijevozno sredstvo (vagon, teretno vozilo). Svaka vrsta plina ima vrh boce ili spremnika obojen drugom bojom (kisik-plavo, vodik-crveno, klor-zelena, acetilen-bijela, amonijak-tamnosiva). Cisterne s komprimiranim plinom moraju se označiti narančastom vrpcom širine 30cm.

- Opasne tekućine – pakiraju se u boce, kanistere, spremnike, bačve i cisterne koji moraju biti izrañeni od materijala koji prema zapakiranoj tekućini mora biti izvanredno inertan i stabilan. Zbog toga je izbor ambalažnog materijala ovisan o svojstvima opasne tvari koja se transportira. Oznake na ambalaži moraju ukazivati na vrstu, otrovnost, štetnost i ostala nepovoljna djelovanja prevožene opasne tvari.

- Otrovi – bez obzira na agregatno stanje, koristi se samo originalna ambalaža koja u promet može doći jedino od proizvoñača, a na ambalaži mora biti istaknuti natpis „OTROV“ odnosno „PAŽNJA“ ili „OPREZ“.

SKLADIŠTENJE

Skladištenje opasnih materija regulirano je meñunarodnim i nacionalnim propisima. Točno su utvrñene metode prihvata, rukovanja, slaganja, čuvanja i izdavanja opasnih tvari. Prema vrstama opasnih tvari skladišta se dijele na: - specijalna skladišta za opasne tvari - skladišta za opasne tekućine - skladišta za kemikalije - skladišta za plinove Meñunarodnim i nacionalnim propisima su utvrñene maksimalne količine opasnih tvari koje se mogu čuvati u jednom skladištu.

PRIJEVOZ OPASNIH TVARI

Osim mjera opreznosti kod skladištenja opasni tvari, postoje i mjere opreznosti kod prijevoza opasnih tvari utvrñene meñunarodnim konvencijama i propisima zbog dodatnih rizika kao što su djelovanje promjenjivih sila promjene klime te eventualne prometne nezgode koje mogu

42

izazvati prave katastrofe. Kada je riječ o integralnom prijevozu, primjenjuju se oni uvjeti koji su za sigurnost pouzdaniji. Opasne tvari mogu se prevoziti svim vrstama prometnih sredstava i to : - prijevoz opasnih tvari cestom – utvrñen Europskim sporazumom o prijevozu opasnih tvari

cestom - prijevoz opasnih tvari željeznicom – meñunarodna konvencija o prijevozu robe

željeznicom – CIM - prijevoz opasnih tvari pomorskim putovima – meñunarodna konvencija o sigurnosti na

moru - prijevoz opasnih tvari unutarnjim plovnim putovima – Europska odredba o prijevozu

opasnih tereta unutarnjim plovnim putovima i Tehnička pravila Hrvatskog registra brodova

- prijevoz opasnih tvari zrakoplovom – opasna roba definira se prema IATA-DGR propisima kao roba koja zadovoljava kriterije jedne ili više, od devet UN-klasa rizika te pripada jednoj od ukupno tri UN-kategorije pakiranja.

- Prijenos opasnih tvari u poštanskom prometu – iznimno je moguće samo u nacionalnom prometu, ako su one na spisku Svjetske poštanske konvencije i Aranžmana o poštanskim paketima

- Prijevoz opasnih tvari cjevovodima – to su pretežno zatvoreni sustavi prijenosa u industrijskim krugovima, a jedino nafta i zemni plin se transportiraju meñunarodnim cjevovodima – JANAF

TEHNIČKO-INFORMATIVNI PODACI O OPASNIM

TVARIMA U PRIJEVOZU

Prije početka rada sa opasnim tvarima obvezno je upoznati njihova svojstva: - osnovni podaci – naziv tvari - proizvoñač - godina proizvodnje - kvaliteta i kvantiteta - čistoća u % - pakiranje - fizikalna svojstva – agregatno stanje u normalnim okolnostima - boja - miris - temperatura topljenja - temperatura ključanja pri atmosferskom i sniženom tlaku - gustoća pri 20°C - indeks refrakcije - napon para pri 20°C - gustoća para - topljivost u vodi i u najvažnijim otapalima - kemijska svojstva – molekulska masa - empirijska i strukturna formula - kemijska reaktivnost - osjetljivost na povišene temperature pri zagrijavanju

43

- osjetljivost na svjetlost - uvjeti čuvanja i minimalne mjere opreznosti - toksična svojstva – stupanj toksičnosti - kvanitativna toksičnost - maksimalna dopuštena koncentracija u radnom prostoru, u zraku, u vodi - klasifikacija opasnosti - toksično djelovanje - osjetljivost po mirisu - svojstva zapaljivosti i eksplozivnosti – procjena zapaljivosti i kemijske reaktivnosti - temperatura paljenja, samozapaljenja i zapaljivosti - granica eksplozivnosti smjesa u vol.% - temperaturna klasa i klasa opasnosti - rukovanje i zaštita – klasifikacija za pakiranje, skladištenje i transport - mjere zaštite pri trovanju - sredstva za gašenje požara i zaštitu od požara - sredstva za zaštitu od radioaktivnog zračenja

OPASNE TVARI U PROMETU

Opasnim tvarima smatraju se one tvari koje, zbog svojih svojstava kao što su : eksplozivnost, otrovnost, zapaljivost, korozivnost, oksidativnost i sl, mogu ugroziti zdravlje ili život ljudi, prouzročiti materijalnu štetu ili ugroziti i oštetiti okolinu. Prema meñunarodnim sporazumima sve opasne tvari su svrstane u sljedeće klase :

1) Klasa 1 – eksplozivne tvari i predmeti punjeni eksplozivnim tvarima 2) Klasa 2 – Plinovi – stlačeni, ukapljeni ili pod tlakom otopljeni plinovi 3) Klasa 3 – zapaljive tekućine 4) Klasa 4 – zapaljive tvari : 4.1. zapaljive krute tvari 4.2. tvari sklone samozapaljenju 4.3. tvari koje u dodiru s vodom stvaraju zapaljive plinove 5) Klasa 5.1 - oksidirajuće tvari 6) Klasa 5.2. – organski peroksidi 7) Klasa 6.1. – otrovne tvari 8) Klasa 6.2. – infektivne tvari 9) Klasa 7. – radioaktivne tvari 10) klasa 8 – korozivne (nagrizajuće) tvari 11) Klasa 9. – ostale opasne tvari, koje predstavljaju odreñene opasnosti, a ne mogu se svrstati u prethodne klase

44

ZAPALJIVE TVARI I ZAŠTITA OD POŽARA

Zapaljive tvari po zakonu svrstavamo u više skupina i to :

- gorivi plinovi - zapaljive tekućine - čvrste tvari - samozapaljive tvari - oksidansi - eksplozivi i predmeti punjeni eksplozivnim tvarima

Požari koji nastanu od takvih tvari možemo svrstati u pet razreda : 6. A – požari čvrstih tvari (drvo, ugljen, slama, papir…) 7. B – požari zapaljivih tekućina (benzin, benzol, ulje, lakovi, smola…) 8. C – požari plinovitih tvari (metan, butan, vodik, acetilen…) 9. D – požari lakih kovina (koje gore jakim žarom-Al, Mg, Ti, osim Na i K) 10. E – požari vrste A-D u blizini el postrojenja ili njihovi požari (kablovi, sklopke,

generatori, transformatori) Da bi proces gorenja započeo potrebni su odreñeni uvjeti. Tako da bi kruta ili tekuća tvar planula treba se stvoriti plinovito stanje tvari. Točka paljenja, temperatura samozapaljenja i točka gorenja su vrijednosti koje ukazuju na najvažnija svojstva pri procjeni opasnosti od požara, stoga je nužno poznavanje fizičko-kemijskih značajki tvari.

Za procjenu opasnosti od požara za plinove i pare potrebno je poznavati: - zapaljivost u zraku - maksimalni tlak pri eksploziji - brzinu porasta tlaka pri eksploziji - temperaturu samozapaljenja - kategoriju eksplozivne smjese - minimalnu temperaturu paljenja - brzinu gorenja - svojstva smjese zapaljene tvari i sredstva za gašenje požara - kritični promjer gašenja

U prometu susrećemo i tvari koje, iako su nezapaljive, mogu u odreñenim uvjetima biti opasne, pa tu pripadaju : - oksidansi (H-peroksid, tekući kisik, nitratna kiselina…) - tvari koje kemijskim reakcijama daju zapaljive proizvode - tvari koje s vodom ili nekom drugom tvari reagiraju i daju velike količine topline ili eksplodiraju

- tvari koje se u posudama pod tlakom zagrijavanjem šire - kemijski nestabilne tvari

Za procjenu minimalnog eksplozivnog sadržaja i za procjenu od eksplozije potrebno je znati : - brzinu detonacije - plinski volumen - toplina eksplozije - temperatura eksplozije - specifični tlak - brizatnu vrijednost eksploziva

45

- kemijsku stabilnost - temperaturu paljenja i - osjetljivost na udar

Gašenje požara predstavlja oduzimanje jednog od tri uvjeta potrebna za gorenje i to : 4. oduzimanje gorive tvari od vatre 5. oduzimanje oksidatora, kisika ili zraka 6. snižavanje temperature gorive tvari ispod temperature paljenja

RADIOAKTIVNE TVARI

Mogu biti prirodnog i umjetnog podrijetla. Prirodne emitiraju tri vrste zračenja: - alfa zrake – jezgre helijevog atoma - beta-zrake – elektroni - gama-zrake – kratkovalno elektromagnetno zračenje Radioaktivni prirodni i umjetni elementi i radioaktivni izotopi spontano ili trajno emitiraju odreñene vrste zračenja koje je štetno za zdravlje ljudi i životinja, i to tako da aktivira procese ionizacije i nastajanje slobodnih radikala čime se izmjeni funkcija organa biljaka i životinja. Isto tako radioaktivni materijali izazivaju induciranu radioaktivnost materijala koji se našao u njegovoj blizini. U posljednje vrijeme i u prometu je masovna pojava proizvodnje i potrošnje radioaktivnih tvari kao nuklearnog goriva, preparata za potrebe medicine i za potrebe znanstveno-istraživačkog rada.

PAKIRANJE, SKLADIŠTENJE I OZNAČAVANJE OPASNIH TVARI

Pakiranje opasnih tvari ovisi o agregatnom stanju i kategoriji kojoj tvar pripada. S obzirom na fizikalno-kemijska svojstva, opasne tvari se razvrstavaju u nekoliko skupina : - opasni plinovi – komprimirani su u čelične boce, čelične bačve i čelične spremnike. Čelični spremnici mogu biti montirani na prijevozno sredstvo (vagon, teretno vozilo). Svaka vrsta plina ima vrh boce ili spremnika obojen drugom bojom (kisik-plavo, vodik-

46

crveno, klor-zelena, acetilen-bijela, amonijak-tamnosiva). Cisterne s komprimiranim plinom moraju se označiti narančastom vrpcom širine 30cm.

- Opasne tekućine – pakiraju se u boce, kanistere, spremnike, bačve i cisterne koji moraju biti izrañeni od materijala koji prema zapakiranoj tekućini mora biti izvanredno inertan i stabilan. Zbog toga je izbor ambalažnog materijala ovisan o svojstvima opasne tvari koja se transportira. Oznake na ambalaži moraju ukazivati na vrstu, otrovnost, štetnost i ostala nepovoljna djelovanja prevožene opasne tvari.

- Otrovi – bez obzira na agregatno stanje, koristi se samo originalna ambalaža koja u promet može doći jedino od proizvoñača, a na ambalaži mora biti istaknuti natpis „OTROV“ odnosno „PAŽNJA“ ili „OPREZ“.

SKLADIŠTENJE

Skladištenje opasnih materija regulirano je meñunarodnim i nacionalnim propisima. Točno su utvrñene metode prihvata, rukovanja, slaganja, čuvanja i izdavanja opasnih tvari. Prema vrstama opasnih tvari skladišta se dijele na: - specijalna skladišta za opasne tvari - skladišta za opasne tekućine - skladišta za kemikalije - skladišta za plinove Meñunarodnim i nacionalnim propisima su utvrñene maksimalne količine opasnih tvari koje se mogu čuvati u jednom skladištu.