materiale in industria autovehiculelor

Anghel CHIRU

Stelian ŢÂRULESCU

Dorin DUMITRAŞCU

2009 – 2010

REPROGRAFIA UNIVERSITĂŢII “TRANSILVANIA” DIN BRAŞOV

user

Rectangle

1

CUPRINS

INTRODUCERE....................................................................................................................5

1. MATERIALE PLASTICE................................................................................................7 Obiective.................................................................................................................................7

1.1. CONSIDERAłII GENERALE.....................................................................................8 1.2. CLASIFICAREA PLASTICELOR...............................................................................9

1.2.1. Clasificarea după criterii tehnico-economice.........................................................9 1.2.2. Clasificarea după natura chimică..........................................................................10 1.2.3. Alte moduri de clasificare....................................................................................12

1.3. PRODUCEREA POLIMERILOR...............................................................................13 1.3.1. Procedee de obŃinere.............................................................................................13 1.3.2. Structuri moleculare..............................................................................................15 1.3.3. Clasificarea din punct de vedere al reversibilităŃii transformărilor.......................17 1.3.4. Aditivi....................................................................................................................21 1.3.5. Concluzii................................................................................................................25

Autoevaluare..........................................................................................................................26

2. PROPRIETĂłILE GENERALE ALE POLIMERILOR ŞI DOMENIILE DE UTILIZARE...........................................................................................................................28 Obiective.................................................................................................................................28

2.1. PROPRIETĂłILE GENERALE ALE POLIMERILOR ŞI DOMENIILE DE

UTILIZARE........................................................................................................................29 2.2. CARACTERISTICILE FIZICE ALE MATERIALELOR PLASTICE.......................37

2.2.1. ProprietăŃi generale...............................................................................................37 2.2.2. EcuaŃii fundamentale pentru mecanica materialelor plastice................................38 2.2.3. Caracteristici statice..............................................................................................42 2.2.4. Caracteristici dinamice.........................................................................................43 2.2.5. ProprietăŃi fizico-mecanice...................................................................................45 2.2.6. ProprietăŃi ale suprafeŃelor de contact...................................................................47 2.2.7. Elemente care dezavantajează materialele plastice...............................................51

Autoevaluare..........................................................................................................................55 3. ELASTOMERI..................................................................................................................57 3.1. CONSIDERAłII GENERALE........................................................................................57 3.2.PRINCIPALELE FAMILII DE ELASTOMERI...............................................................59 3.2.1. Cauciucul natural..........................................................................................................59 3.2.2. Elastomeri sintetici........................................................................................................59 3.3. ÎNCĂRCĂTURI DE RANFORSARE ŞI MATERIALELE DE UMPLUTURĂ...........64 3.4. PREPARAREA AMESTECURILOR.............................................................................67 3.5. RETICULAREA CAUCIUCULUI.................................................................................67 3.6. VULCANIZAREA CAUCIUCULUI.............................................................................68 Autoevaluare.........................................................................................................................72

2

4. CARACTERISTICILE ELASTOMERILOR.................................................................74 Obiective..................................................................................................................................74 4.1. ELASTICITATEA............................................................................................................75 4.2. COMPORTAMENTUL LA VARIAłIILE DE TEMPERATURĂ.................................76 4.3. REZISTENłA LA RUPERE ŞI ABRAZIUNE. VITEZA DE FORMARE A FISURILOR.............................................................................................................................78 4.4. INCOMBUSTIBILITATEA.............................................................................................78 4.5. PROPRIETĂłILE ELECTRICE......................................................................................79 4.6. REZISTENłA LA ACłIUNEA PRODUSELOR CHIMICE ŞI A ULEIURILOR.........80 4.7. ADEZIUNEA LA SUBSTRATURI.................................................................................81 4.8. PERMEABILITATEA LA GAZ.......................................................................................81 4.9. PROPRIETĂłI DE CURGERE........................................................................................81 4.10. PROPRIETĂłI DE AMORTIZARE..............................................................................82 AUTOEVALUARE................................................................................................................83 5. PROCEDEE DE FABRICARE A PIESELOR DIN MATERIALE PLASTICE ŞI ELASTOMERI......................................................................................................................85 OBIECTIVE...........................................................................................................................86 5.1. CONSIDERAłII GENERALE........................................................................................87 5.2. TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII MATERIALELOR PLASTICE PRIN INJECłIE.....87 5.2.1. InjecŃia redusă (ITA).....................................................................................................92 5.2.2. InjecŃia de piese cave....................................................................................................93 5.2.3. InjecŃia a două componente..........................................................................................93 5.2.4. InjecŃia cu sâmbure fuzibil............................................................................................94 5.2.5. InjecŃia pe metal............................................................................................................94 5.2.6. InjecŃia cu decorarea în matriŃă.....................................................................................95 5.3. TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII MATERIALELOR PLASTICE PRIN COMPRIMARE ŞI TRANSFER.............................................................................................................................95 5.4. TEHNOLOGIA FORMĂRII PRIN EXTRUDARE.........................................................98 5.4.1. Extrudarea firelor...........................................................................................................99 5.4.2. Extrudarea cu filieră inelară.........................................................................................100 5.5. TEHNOLOGIA REALIZĂRII CORPURILOR GOALE ÎNCHISE..............................101 5.5.1. Suflarea.........................................................................................................................101 5.5.2. Rotomularea.................................................................................................................102 5.6. TERMOFORMAREA.....................................................................................................104 5.6.1. Termoformarea peliculelor...........................................................................................106 5.6.2. Ambutisarea şi ştanŃarea pieselor.................................................................................106 5.6.3. Termoformarea prin procedee combinate....................................................................107 5.7. TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII MATERIALELOR PLASTICE PRIN CALANDRARE.....................................................................................................................109 5.7.1. Tehnologia prelucrării amestecurilor fluide de polimeri (enducŃia).............................111 5.7.2. Presarea între platouri încălzite.....................................................................................112 5.8. TEHNOLOGIA REALIZĂRII PRODUSELOR ALVEOLARE....................................113 5.8.1. Spume din polistireni expandaŃi....................................................................................113 5.8.2. Spume poliuretanice......................................................................................................114 5.8.3. Mularea prin reacŃie (RIM – Reaction Injection Moulding).........................................115 5.8.4. Procedee pentru alte tipuri de spume............................................................................117 5.9. TEHNOLOGII DE PRELUCRARE A MATERIALELOR TERMORIGIDE ARMATE................................................................................................................................117 5.9.1. Formarea prin contact....................................................................................................118 5.9.2. Formarea prin pulverizare.............................................................................................118

3

5.9.3. Formarea prin înfăşurare...............................................................................................119 5.9.4. Formarea prin injecŃia termorigidelor...........................................................................121 5.10. TEHNICI DE FINISARE..............................................................................................123 5.10.1. Tehnicile pudrelor.......................................................................................................123 5.10.2. Decorarea suprafeŃelor................................................................................................124 5.10.3. Impresionarea..............................................................................................................127 AUTOEVALUARE...............................................................................................................129

6. TEHNOLOGIA LIPIRII ŞI CARACTERISTICILE ADEZIVILOR.........................131

Obiective.................................................................................................................................131

6.1. AEZIVII.......................................................................................................................132 6.2. TEORIA ADEZIUNII..................................................................................................132 6.3. TEHNOLOGIA LIPIRII..............................................................................................134

6.3.1. Tratamentele suprafeŃelor.....................................................................................135 6.3.2. Lipirea...................................................................................................................138

6.4. CARACTERISTICILE ADEZIVILOR.......................................................................140 6.4.1. Masticul................................................................................................................140 6.4.2. Adezivi epoxi........................................................................................................141 6.4.3. Adezivi siliconici..................................................................................................141 6.4.4. Adezivi poliuretanici............................................................................................142 6.4.5. Adezivi sub formă de film....................................................................................143 6.4.6. Brazura compozită................................................................................................144

Autoevaluare.........................................................................................................................144

7. UTILIZAREA ADEZIVILOR ŞI TEHNOLOGII.........................................................144

Obiective................................................................................................................................146

7.1. UTILIZAREA ADEZIVILOR.....................................................................................147 7.2. ÎMBINĂRI CU RĂŞINI ADEZIVE ANAEROBE......................................................152

7.2.1. Răşini anaerobe de fixare......................................................................................152 7.2.2. Răşini anaerobe de blocare...................................................................................154 7.2.3. Răşini anaerobe de etanşare..................................................................................154

7.3. ADEZIVI PENTRU PIESELE DIN ALUMINIU........................................................154 7.3.1. Brazarea elementelor din aluminiu.......................................................................154 7.3.2. EvoluŃia procedeelor de brazare...........................................................................155 7.3.3. Pulberea de brazare NOCOLOK..........................................................................156 7.3.4. Procesul de brazare...............................................................................................157 7.3.5. Metalurgie.............................................................................................................159 7.3.6. Procesul de producŃie...........................................................................................163

Autoevaluare.........................................................................................................................165

4

INTRODUCERE

Ponderea polimerilor sintetici, elastomerilor, textilelor şi vopselelor plastice reprezintă circa

26% din masa unui automobil modern. Ea se extinde datorită caracteristicilor esenŃiale pe care

acestea le prezintă: rezistenŃe bune la oboseală, şocuri şi zgârieturi superficiale, coroziune,

fisurare la acŃiunea unor forŃe exterioare, hidrocarburilor şi a curentului electric; stabilitate

dimensională la temperatură; rigiditate bună a structurilor şi densitate redusă; duritate

acceptabilă; insensibilitate la acŃiunea radiaŃiilor; supleŃe; transparenŃă; aspect agreabil;

aptitudine la colorare; durată de viaŃă foarte mare; permeabilitate redusă la gaze.

Cauciucul este un material mitic. El fascinează prin calităŃile sale excepŃionale. Din toate

materialele actuale el este singurul apt de a fi mulat în orice formă, pe care imaginaŃia o poate

crea. De asemenea el posedă, după vulcanizare, o proprietate unică – elasticitatea foarte mare.

Aceasta îi permite oricărui produs, foarte precis dimensional, să fie deformat în toate direcŃiile şi

să revină, imediat după ce a încetat acŃiunea, la configuraŃia iniŃială.

Apreciem că apariŃia unei lucrări, care tratează tehnologiile de obŃinere a materialelor sintetice

şi procedeele de fabricare a pieselor din acestea reprezintă o oportunitate în literatura tehnică de

specialitate.

Lucrarea furnizează pentru studenŃii care se iniŃiază în domeniul materialelor noi şi al

procedeelor de execuŃie a pieselor de automobile din acestea, dar şi pentru specialiştii ce lucrează

în compartimentele de cercetare, dezvoltare, fabricaŃie şi montaj ale firmelor producătoare de

automobile, echipamente şi componente; informaŃii, noŃiuni şi cunoştinŃe referitoare la:

• natura şi proprietăŃile polimerilor, elastomerilor şi adezivilor sintetici;

• caracteristicile şi proprietăŃile materialelor sintetice;

• tehnologiile de fabricare a pieselor din materiale plastice şi elastomeri;

• tehnicile de execuŃie a asamblărilor cu adezivi;

• aplicaŃiile materialelor sintetice în industria de automobile.

În viitor, se apreciază că materialele de sinteză vor asigura obŃinerea unor piese cu proprietăŃi

mecanice, fizice, chimice şi electrice superioare (densitate redusă, barieră impermeabilă,

porozitate selectivă, retenŃie, degradabilitate, bio-compatibilitate, caracteristici piezo-electrice,

semi-conductibilitate, etc.), cu noi sisteme de transformare.

Utilizarea intensivă a plasticelor provoacă unele probleme de civism (poluarea mediului). În

acelaşi timp, riscul de incendiu şi de fum este dependent de combustia polimerului.

5

SoluŃiile au fost găsite prin punerea la punct a strategiilor de recuperare a rebuturilor şi

deşeurilor industriale, rezultate la transformarea polimerilor şi a tehnicilor de reciclare mecanică,

chimică şi prin combustie a acestora.

Toate tratatele ştiinŃifice structurează, obligatoriu, un volum considerabil de informaŃii şi

rezultate ale cercetării şi colaborării dintre firme, institute de cercetări şi specialişti. În acest sens,

lucrarea redactată într-o expresie pedagogică originală reprezintă rezultatul unor teorii, date şi

cunoştinŃe conŃinute în comunicări prezentate la congrese ştiinŃifice de specialitate şi al

cercetărilor desfăşurate de autori în laboratoarele I.U.T. “Paul Sabatier” din Toulouse.

Studiul, documentarea şi redactarea lucrării au fost posibile datorită burselor puse la

dispoziŃie autorilor ei prin proiectele TEMPUS, ERASMUS şi DAAD. Celor două organizaŃii

care le-au acordat (Comisia Economică Europeană şi Ministerului de Externe al Republicii

Federale Germania) precum şi celor care au fost alături de noi (studenŃi şi cadre didactice din

Universitatea TRANSILVANIA, Fachhochschule Konstanz şi I.U.T. “Paul Sabatier”), pe durata

elaborării acestui tratat, le mulŃumim.

Obiectivele generale ale cursului:

1. Prezentarea materialelor plastice, clasificarea lor şi identificarea procedeelor de obŃinere

a acestora.

2. Prezentarea proprietăŃilor generale ale polimerilor şi domeniile de utilizare ale acestora.

3. Prezentarea caracteristicilor fizice ale materialelor plastice.

4. Prezentarea elastomerilor şi procedeelor de obŃinere a acestora.

5. Prezentarea caracteristicilor fizice ale elastomerilor.

6. Parcurgerea procedeelor de fabricare a pieselor din materiale plastice şi din elastomeri.

7. Prezentarea adezivilor utilizaŃi pentru realizarea îmbinărilor şi lipirii materialelor plastice

şi a elastomerilor.

8. Prezentarea caracteristicilor adezivilor.

9. Parcurgerea tehnologiilor de lipire a materialelor.

10. Identificarea principalelor utilizări ale adezivilor.

11. Parcurgerea procedeelor de îmbinare utilizând adezivii, a materialelor plastice şi a

materialelor metalice.

Cursuri anterioare necesare a fi absolvite pentru parcurgerea acestui curs:

• RezistenŃa materialelor I, II

• Mecanică I, II

• Fizică

6

• Chimie

• ŞtiinŃa şi tehnologia materialelor I+II

• Materiale si tehnologii în industria de autovehicule

• Maşini unelte şi prelucrări prin aşchiere

• ToleranŃe şi control dimensional

• Proiectare asistata pe calculator

• Calculul şi construcŃia autovehiculelor I, II

• Tehnologii de fabricare a ansamblelor de autovehicule

• Tehnici speciale de fabricare ale autovehiculelor

• Metode de asigurare a calităŃii

• Atenuarea vibraŃiilor şi zgomotelor

• Materiale plastice, ceramice şi compozite

• Analiza structurală aplicată la autovehicule

Cursuri ulterioare ce necesită absolvirea acestui curs:

• Tehnologii noi pentru fabricarea autovehiculelor

• Proceduri şi echipamente de testare a autovehiculelor şi componentelor acestora

Cursul este structurat pe şapte unităŃi de învăŃare. Acestea sunt:

1. Materiale plastice.

2. ProprietăŃile generale ale polimerilor şi domeniile de utilizare.

3. Elastomeri.

4. Caracteristicile elastomerilor.

5. Procedee de fabricare a pieselor din materiale plastice şi elastomeri.

6. Tehnologia lipirii şi caracteristicile adezivilor.

7. Utilizarea adezivilor şi tehnologii.

Fiecărei unităŃi de învăŃare îi corespunde un set de teste de autoevaluare. Răspunsurile

subiectelor propuse în fiecare test de autoevaluare se află grupate la sfârşitul materialului.

7

Unitatea de învăŃare 1

MATERIALE PLASTICE

Cuprins:

1. MATERIALE PLASTICE................................................................................................7

Obiective.................................................................................................................................7

1.1. CONSIDERAłII GENERALE.....................................................................................8

1.2. CLASIFICAREA PLASTICELOR...............................................................................9

1.2.1. Clasificarea după criterii tehnico-economice.........................................................9

1.2.2. Clasificarea după natura chimică..........................................................................10

1.2.3. Alte moduri de clasificare....................................................................................12

1.3. PRODUCEREA POLIMERILOR...............................................................................13

1.3.1. Procedee de obŃinere.............................................................................................13

1.3.2. Structuri moleculare..............................................................................................15

1.3.3. Clasificarea din punct de vedere al reversibilităŃii transformărilor.......................17

1.3.4. Aditivi....................................................................................................................21

1.3.5. Concluzii................................................................................................................25

Autoevaluare..........................................................................................................................26

Obiective:

La sfârşitul acestei unităŃi de învăŃare vei fi capabil să:

• Defineşti materialele plastice.

• Clasifici materialele plastice după criterii tehnico-economice şi după natura

chimică.

• Identifici procedeele de obŃinere ale polimerilor.

• Clasifici polimerii din punct de vedere al reversibilităŃii transformărilor.

• Identifici diferitele tipuri de aditivi.

Durata medie de parcurgere a acestei unităŃi de învăŃare este de 2 ore

8

Unitatea de învăŃare 1.1. ConsideraŃii generale

Din punct de vedere al deformaŃiilor mecanice, materialele utilizate în construcŃia de

autovehicule, pot fi:

� Elastice: se deformează sub acŃiunea unei forŃe exterioare şi revin la forma iniŃială după

încetarea acŃiunii acesteia;

� Plastice: deformabile, dar nu revin la forma iniŃială.

Interes deosebit în construcŃia componentelor autovehiculelor prezintă atât materialele plastice

cât şi cele elastice.

Un material plastic este un amestec ce conŃine un produs de bază, susceptibil de a fi modelat, sau

care a fost mulat. El este un amestec de macromolecule şi polimeri organici sau semiorganici cu

caracter răşinos, rezultaŃi în urma unor reacŃii naturale sau artificiale, de polimerizare, poliadiŃie

şi policondensare.

Din punct de vedere al provenienŃei, materialele plastice pot fi:

� naturale: extrase din rezerve naturale şi utilizate fără a suferi modificări de compoziŃie şi

structură (nu sunt specifice construcŃiilor de maşini);

� artificiale: obŃinute din produse naturale şi supuse ulterior unor îmbunătăŃiri în scop aplicativ

(materiale celulozice de tipul celofanului, viscozei);

� de sinteză: rezultate din diferiŃi monomeri în urma unor procese tehnologice (reacŃii chimice

de polimerizare, poliadiŃie, policondensare).

Materialele de sinteză prezintă proprietăŃi plastice (plastomeri) sau elastice (elastomeri)

prezentate în schema din figura

Unitatea de învăŃare 1.1.

Din figură se observă că plastomerii

prezintă structură omogenă sau

eterogenă.

Plasticele omogene au caracteristici

specifice:

� după transformare dau produse

cu 2 sau 3 dimensiuni;

� în emulsie sau soluŃie

dicomponentă, sunt folosite la

fabricarea vopselelor, lacurilor,

uleiurilor, lianŃilor şi adezivilor.

Plasticele cu funcŃii eterogene sunt:

1D : fibre2D : filme, foi, plăci3D : amestecuri

Compozite Complexe

Sandwitch

Eterogene Omogene

Plastice sau plastomeri Elastomeri

Materiale de sinteză

Figura Unitatea de învăŃare 1.1. FiliaŃia materialelor de sinteză

Formă fizică:

9

� materiale complexe – (rezultă din asocierea, sub formă de straturi, a foilor sau filmelor din

diferite plastice sau a acestora cu alte materiale, cum ar fi aluminiul sau hârtia);

� compozite – (pot fi presate sau ranforsate cu filamente);

� sandwich-uri – (prin configuraŃia lor se apropie de materialele complexe, în plus, ele sunt

constituite şi din elemente compozite).

Unitatea de învăŃare 1.2. Clasificarea plasticelor

Este dificil de a clasifica materialele plastice, din punct de vedere al proprietăŃilor lor pentru a

constitui grupe omogene. De aceea, o selectare, după mai multe criterii (tehnico-economice,

natura chimică a plasticelor etc.) oferă avantajul de a realiza grupe coerente dintr-o multitudine

de puncte de vedere (ex. cost şi utilizări).

Unitatea de învăŃare 1.2.1. Clasificarea după criterii tehnico-economice

Materiile prime, disponibile pentru materialele plastice, se prezintă sub două forme:

� solide: - granule (termoplaste);

- pudre (termoplaste şi termodure);

� lichide: - răşini (termodure).

În prezent există între 15 şi 20 familii de polimeri termoplastici şi 7-8 grupe de polimeri

termoduri. O clasificare sintetică, din punct de vedere economic este prezentată în figura


Termenul “dur” nu desemnează duritatea materialului plastic, ci ireversibilitatea transformărilor

mecano-termice. De exemplu, spumele poliuretanice, utilizate în mod curent în industria de

automobile, constituie un material termodur, iar policlorura de vinil este un termoplast.

Poliuretanii formează o clasă separată, care rezultă în urma reacŃiei dintre monomeri diferiŃi (ex.

polialcooli şi poliizocianaŃi).

În această clasificare, nu trebuie să se confunde poliesterul termoplastic sau saturat (ex.

polietilenă tereftat-PETP sau butilenă-PBTP), care se prezintă sub formă de granule pentru

injecŃie sau extrudare, cu poliesterul termodur sau nesaturat, utilizat, în general, sub formă de

răşină vâscoasă. Ultimul este un constituent esenŃial al structurilor din materiale ranforsate cu

fibre de sticlă.

10

Figura Unitatea de învăŃare 1.2. Clasificarea şi tipologia utilizării polimerilor

Unitatea de învăŃare 1.2.2. Clasificarea după natura chimică

Acest criteriu facilitează clasificarea marilor familii de materiale plastice după originile comune:

� homopolimerul reprezintă primul produs al familiei şi este rezultatul direct al polimerizării

monomerului de bază;

� heteropolimerul are constituenŃi diferiŃi grefaŃi pe monomerul homopolimerului;

� copolimerul se obŃine în urma polimerizării mai multor monomeri cu structuri diferite.

Clasificarea după natura chimică a polimerilor permite structurarea următoarelor familii (vezi

tabelul Unitatea de învăŃare 1.1):

11

Tabelul Unitatea de învăŃare 1.1

Clasificarea după natura chimică

Familia de polimeri

Simbolul Denumirea Originea Caracteristici

PS Polistiren Homopolimer

PSE Polistiren expandabil

SAN Stiren acrilonitril Copolimer Stireni

ABS Acrilonitril-butadien-stiren

Copolimer Termopolimer

PVC Rigidă

PVC Policlorură de vinil

Homopolimer Suplă (conŃine plastifiant - poliacetat de vinil)

Vinilici

PVD Poliviniliden

PEld Polietilenă de densitate scăzută

Homopolimer Densitate scăzută

PEmd Polietilenă de densitate medie

Homopolimer Densitate medie

PEhd Polietilenă de densitate înaltă

Homopolimer Densitate înaltă

PP Polipropilenă Heteropolimer CoPP Propilen-etilenă Copolimer

Poliolefine

EVA Etilen-vinil-acetat Copolimer

PET Polietilen-tereftalat Copolimer

PBT Polibutilen-tereftalat

Copolimer

PPS Polietilen-sulfură Heteropolimer PAN Poliacrilo-nitril

Acrilici PMM

Polimetracrilat de nitril

PA 6 Poliamidă 6 (policaprolactamă)

PA 6/6 Poliamidă 6-6 PA 11 Poliamidă 11

Poliamidice

PA 12 Poliamidă 12 TFE Tetrafluoretilenă

PVDF Poliviniliden fluorură

Copolimer Floruri

PVF Polivinil fluorură Homopolimer CA Celuloză acetat

CAB Celuloză acetat- butirat

NCA Nitroceluloză

Celulozice

TCA Triacetat de celuloză

12

PCA Propionat de celuloză

ECA Etil celuloză PC Policarbonat PSU Polisulfonă POM Polioximetilenă PF Fenol- formaldehidă Fenoplaste PET Polietilen- tereftalat Poliesteri

Alte

EP Epoxi

Unitatea de învăŃare 1.2.3. Alte moduri de clasificare

Clasificarea materialelor plastice se mai poate realiza şi în funcŃie de:

� caracteristicile înregistrate la distrugere, apreciate prin: inflamabilitate, cantitatea şi

culoarea fumului, mirosul rezultat în urma arderii, aptitudinea de a se topi şi picura,

zgomotul produs la ardere;

� densitate;

� aspectul suprafeŃei.

Pentru încadrarea materialelor într-o anumită familie de polimeri se recurge la identificarea lor

prin diferite metode moderne:

� teste fizice;

� cromatografice;

� spectrometrice.

Să ne reamintim!

• Un material plastic este un amestec ce conŃine un produs de bază, susceptibil de a fi

modelat, sau care a fost mulat.

• Materiile prime, disponibile pentru materialele plastice, se prezintă sub două forme:

solide - granule (termoplaste) şi pudre (termoplaste şi termodure); lichide - răşini

(termodure).

• Materiile prime, disponibile pentru materialele plastice, se prezintă sub două forme:

solide, care pot fi granule (termoplaste) sau pudre (termoplaste şi termodure); lichide,

care pot fi răşini (termodure).

• Clasificarea după natura chimică facilitează clasificarea marilor familii de materiale

plastice după originile comune: homopolimerul reprezintă primul produs al familiei şi

este rezultatul direct al polimerizării monomerului de bază; heteropolimerul are

13

constituenŃi diferiŃi grefaŃi pe monomerul homopolimerului; copolimerul se obŃine în

urma polimerizării mai multor monomeri cu structuri diferite.

Unitatea de învăŃare 1.3. Producerea polimerilor

Unitatea de învăŃare 1.3.1. Procedee de obŃinere

SubstanŃele de bază, necesare obŃinerii materialelor plastice, pot fi de origine animală (cazeina şi

galalitul, extrase din lapte), vegetală (celuloza şi diferite produse celulozice extrase din lemn sau

bumbac; uleiul de ricin) sau minerală (produse sintetice sau artificiale obŃinute din petrol).

Indiferent de originea substanŃelor, în acestea se regăsesc trei elemente chimice de bază:

carbonul, hidrogenul şi oxigenul.

Actualmente, materialele plastice sunt produse ale industriei petrochimice, care a înlocuit

carbochimia:

Rafinare Vaporizare/Cracare Reactor Petrol

Nafta

Monomer

Polimer

Polimerul se prezintă, la ieşirea din reactor sub formă de pudră sau răşină lichidă. El poate fi

direct utilizat, sub această formă, sau poate fi transformat în granule. În acest caz, polimerul

suferă o operaŃie complementară de plastifiere prin extrudare şi o decupare clasică în granule.

Diferitele stadii ale preparării materialelor plastice sunt redate în figura Unitatea de învăŃare 1.3.

În chimia materialelor plastice, produsul de bază, la începutul operaŃiunii, se numeşte

monomer(M), iar cel utilizat pentru prelucrare poartă denumirea de polimer.

Monomerul reprezintă o moleculă simplă cu masă moleculară mică (sub 100), iar polimerul o

moleculă cu masa moleculară mare (de câteva zeci de mii de ori masa monomerului) şi se

numeşte macromoleculă (dimensiunea de 1µm → 1å). De exemplu, monomerul etenă (CH2 =

CH2), cu masa moleculară 32, generează polietilena (-CH2-CH2-)n, care are o masă moleculară

de aproximativ 30.000 (n=10.000, → masa molară = 10.000 x 32 = 32.000).

Trecerea monomerilor în polimeri se poate face prin:

�� polimerizare (…);

�� policondensare(…);

�� poliadiŃie(…).

14

Figura Unitatea de învăŃare 1.3. Stadiile preparării polimerilor

Polimerizarea (figura Unitatea de învăŃare 1.4) este o transformare, care se face rapid şi fără

reziduu, sub presiune şi temperatură, prin amorsare cu radical, prin radiaŃie, cu utilizarea de

catalizatori potriviŃi sau sub efectul conjugat al mai multor factori.

Figura 1.4 Polimerizarea

15

Polimerul obŃinut se prezintă sub forma unei macromolecule cu lanŃ linear în care unitatea

structurală a moleculei de bază se repetă de mai multe ori . Exemple de mase plastice de

polimerizare sunt: PS, PVC, PE, PP.

Policondensarea reprezintă o reacŃie, care are loc fără amorsare între molecule de bază de

structură diferită. Ea este mai lentă ca polimerizarea şi dă un reziduu (în general apă condensată,

uneori amoniac sau hidracizi).

Produsul rezultat este un policondensat, care se prezintă sub formă de răşină liniară, sau

tridimensională, în care motivul structural este molecula ce se repetă numai de câteva sute de ori.

Acesta este deci o macromoleculă de talie redusă în comparaŃie cu cea obŃinută prin

polimerizare. Exemple de mase plastice de policondensare sunt: PC, PET, PPO, PSV, PA.

Schematizat, pentru un poliester, policondensarea are următoarea structură:

PoliadiŃia se obŃine printr-o reacŃie cu amorsare şi fără reziduu, constând în adiŃia succesivă a

moleculelor monomere bifuncŃionale. Un exemplu tipic este formarea poliuretanilor prin

poliadiŃia diaminelor cu diizocianaŃi.

Unitatea de învăŃare 1.3.2. Structuri moleculare

ProprietăŃile fizice ale unui material plastic sunt date de intensitatea şi ordonarea grupărilor

moleculare (forŃele de legătură). De asemenea, materialul este cu atât mai rezistent cu cât

lanŃurile sunt mai lungi, iar punctele de racordare între ele mai numeroase.

Pe de altă parte, atomii exteriori definesc proprietăŃile chimice ale materialului.

Din punct de vedere al formei geometrice, lanŃurile macromoleculelor pot fi liniare (filiforme),

ramificare, cu structură bidimensională (stratificată), sau tridimensională (reticulată).

Macromoleculele liniare-1D sunt dense, conferind produsului o rigiditate sigură, o densitate mai

scăzută şi mai multă supleŃe.

Structurile tridimensionale-3D sunt sorturi de lanŃuri, care asigură o mai bună rezistenŃă la

temperatură.

Organizarea moleculelor (amorfe sau cristaline) determină diferitele caracteristici ale polimerilor

(Tabelul Unitatea de învăŃare 1.2).

Poliacid + polialcool (diacid) (poliglicol)

Solvent de reticulare +

Răşină în soluŃie

Structură tridimensională Poliester

Catalizator + căldură sau accelerator

16

Produsul rezultat prin polimerizare directă din monomer poartă denumirea de homopolimer.

Molecula comportă numai un motiv elementar şi se schematizează astfel:

-A-A-A-A-A-

În plus, el se poate obŃine din co-polimeri, prin polimerizare, utilizând mai mulŃi monomeri de

bază.

O altă variantă, este aceea a realizării unui co-polimer prin grefaj sau radiaŃie, pornind de la un

polimer pe care se leagă alte lanŃuri polimerice.

De asemenea, este posibil să se obŃină un terpolimer în întregime pe trei monomeri de bază.

Schematizând, se pot întâlni următorii co-polimeri:

Aleatorii: -A-B-B-A-B-A-

SecvenŃiali: -A-A-A-B-B-B-

GrefaŃi: -A-A-A-A-A-A-

¦

B

¦

B

¦

Copolimerii oferă proprietăŃi intermediare faŃă de cele pe care le dau, individual, diferiŃii

monomeri constitutivi.

Tabelul Unitatea de învăŃare 1.2.

Caracteristici ale moleculelor

Molecule Caracteristici Polimeri

Amorfe LanŃuri ramificate,

tridimensionale,

dezordonate

�� slabă contracŃie, stabilitate

dimensională;

�� stabilitate la fluaj şi la şoc;

�� rezistenŃă mecanică, dependentă de

temperatură;

�� dificultate la etirare;

�� plajă de înmuiere şi fluiditate mari;

�� ciclu rapid de formare.

PS-SAN

ABS

PMM

PC

PPO,PSO,PPS

PVC

Cristaline LanŃuri liniare

ordonate şi simetrice

�� stabilitate chimică (în particular la

hidrocarburi şi solvenŃi);

�� rezistenŃă la oboseală dinamică;

PEhd

PP

17

�� bune proprietăŃi de curgere

(posibilităŃi de a fi transformate în

fibre sau film);

�� punct liber de fuziune;

�� coeficient de fricŃiune redus;

�� deformaŃie slabă sub influenŃa

temperaturii.

PET, PBT

PA, PDM, PFE

Unitatea de învăŃare 1.3.3. Clasificarea din punct de vedere al reversibilităŃii

transformărilor

Anumite macromolecule se înmoaie atunci când sunt încălzite. Dacă la răcire se întăresc şi

operaŃia este reversibilă poartă denumirea de termoplaste sau plastomeri.

Din contră, dacă se ridică temperatura unui corp macromolecular, care are reŃea tridimensională,

el se întăreşte în matriŃa încălzită. Căldura consolidează legăturile existente rigidizând definitiv

produsul. Fenomenul este ireversibil. Corpul obŃinut se numeşte termodur. La formare, dacă se

operează cu o matriŃă încălzită, eventualele deşeuri sunt irecuperabile. Transformarea unui

anume produs necesită, după încălzirea prealabilă şi punerea în formă, răcirea matriŃei.

Materialele termodure sunt de mai multe tipuri. Dintre acestea cele fenolice şi epoxidice prezintă

interes.

A. Termodure fenolice: obŃinute prin policondensarea fenolului cu formaldehidă.

�� Prima etapă a procesului de producere este cea de obŃinere a polimerului în condiŃii

catalitice şi la temperatură, având ca intermediari produşi difuncŃionali. Rezultă

lanŃuri liniare, scurte: amestec de oligomeri cu 1…10 nuclee fenolice.

Fenol Formaldehida Produsi difunctionali

H

OH

H

H

+ 2 H-COH

Catalizator

TemperaturaH

OH

H

CH2OH

H

OH

CH2OH

H

+2

18

�� A doua etapă este cea de mulare la cald. Reticularea oligomerilor între ei, constă în

condensarea resturilor hidroximetilenice dintr-un lanŃ cu atomi de H reactivi din

lanŃuri învecinate, cu formarea altor punŃi metilenice de reticulare.

- CH2OH + H- → - CH2- + H2O

B. Termodure epoxidice

�� Prima etapă a procesului este cea de sinteză a furnizorului de răşină epoxidică (E):

H

OH

CH2OH

H

H

OH

H

H

+ +

CH2H

OH

H H

OH

H

H2O

CH2 CH R CH CH2

O O

N H

H

R' + CH2 CH R CH CH2

O O

N CH2

H

R' CH

OH O

R CH CH2

A E A H E

Figura Unitatea de învăŃare 1.5. Schema de obŃinere a răşinii epoxidice

A: Extremitatea reactivă a diaminei

E

H

AB

E

H

AB

H

E

H

E E: Extremitatea epoxidică

(R lanŃ scurt, circa C20) (a)

(b)

(c)

19

�� A doua etapă are loc între restul epoxidic şi un compus organic reactiv de tip

diamină. ReacŃia chimică determină formarea unei reŃele (conform ecuaŃiei chimice

şi a figurii Unitatea de învăŃare 1.5 a şi a schemei Unitatea de învăŃare 1.5 c).

Compusul format din 4 resturi epoxi şi o diamină reacŃionează, din nou, prin extremităŃile sale

reactivate epoxi (E).

În rezumat, după amestecarea celor doi constituenŃi (răşină + produs chimic organic), lichidul

este format din juxtapunerea unor mici “batoane” independente învecinate (figura Unitatea de

învăŃare 1.5 b). După reacŃia chimică, batoanele se cuplează între ele şi formează un grup de

masă moleculară foarte mare.

Să ne reamintim!

• Polimerizarea este o transformare, care se face rapid şi fără reziduu, sub presiune şi

temperatură, prin amorsare cu radical, prin radiaŃie, cu utilizarea de catalizatori potriviŃi

sau sub efectul conjugat al mai multor factori.

• Policondensarea reprezintă o reacŃie, care are loc fără amorsare între molecule de bază de

structură diferită. Ea este mai lentă ca polimerizarea şi dă un reziduu (în general apă

condensată, uneori amoniac sau hidracizi).

• PoliadiŃia se obŃine printr-o reacŃie cu amorsare şi fără reziduu, constând în adiŃia

succesivă a moleculelor monomere bifuncŃionale. Un exemplu tipic este formarea

poliuretanilor prin poliadiŃia diaminelor cu diizocianaŃi.

• Anumite macromolecule se înmoaie atunci când sunt încălzite. Dacă la răcire se întăresc

şi operaŃia este reversibilă poartă denumirea de termoplaste sau plastomeri.

• Anumite macromolecule se înmoaie atunci când sunt încălzite. Dacă la răcire se întăresc

şi operaŃia este reversibilă poartă denumirea de termoplaste sau plastomeri. Dacă se ridică

temperatura unui corp macromolecular, care are reŃea tridimensională, el se întăreşte în

matriŃa încălzită, rigidizând definitiv produsul (fenomenul este ireversibil). Corpul

obŃinut se numeşte termodur.

20

În figura Unitatea de învăŃare 1.6 sunt prezentate, sugestiv, operaŃiile de polimerizare şi

policondensare ce însoŃesc procesele de formare a materialelor termoplaste şi termodure.

Exemple de materiale plastice, care fac parte din familiile prezentate sunt date în Tabelul


Înmuiere sub temperatură. Fixare prin răcire reversibilă

Termoplastice

Rapidă fără reacŃii chimice. Se răceşte matriŃa.

Deşeuri reciclabile

InjecŃie Extrudare

TRANSFORMARE

Comprimare

ReacŃie chimică lentă. MatriŃa răcită Deşeurile se pierd

TERMODURE

Întărire şi fixare ireversibilă sub temperatură.

LanŃuri liniare

POLIMER

Molecule de bază identice

POLIMERIZARE

Presiune – temperatură Cataliză – radiaŃii

MONOMER

POLICONDENSARE

Molecule de bază, diferite

POLICONDENSAT

ReŃea liniară

ReŃea tridimensională

ReacŃie lentă cu reziduuri

Transfor-mare rapidă fără reziduuri

Molecule de bază, diferite

Copolimer

Figura Unitatea de învăŃare 1.6. Moduri de formare a materialelor plastice

21


Materiale termoplaste şi termodure

Termoplaste Termodure Elastomeri

ABS Poliamide (nylon) PMMA (Plexiglas) Polistiren PVC Poliuretan (anumiŃi) Poliester (anumiŃi) PTFE (Teflon) PEEK PE (Polietilenă)

Epoxy Fenolice Polimide Melamină – fenol Poliuretan (anumiŃi) Poliester (anumiŃi) Siliconi (anumiŃi) Ebonită

Cauciuc natural Neopren NBR, Nitrili EPDM Poliuretan (anumiŃi) Siliconi (anumiŃi) Butil

Unitatea de învăŃare 1.3.4. Aditivi

Defectele inerente ale materialelor pot fi diminuate, sau chiar eliminate, prin introducerea în

amestecul de formare a aditivilor. Aceştia, deşi sunt adăugaŃi în cantităŃi mici, influenŃează

proprietăŃile finale ale produsului (Tabelul Unitatea de învăŃare 1.4).


Clasificarea principalelor familii de aditivi pentru materiale plastice

Tipuri de aditivi

Efecte Natura aditivilor Materiale plastice

incorporate ProporŃie

RanforsanŃi Măresc rezistenŃa mecanică

Fibre de sticlă, carbon, metal

Poliesteri Epoxide PA, PVC

<48%

De umplere (Încărcături)

Diminuează preŃul de revenire. Aport la o proprietate particulară: Stabilitate la căldură; Stabilitate la şoc şi abraziune; Conductibilitate; Frecare; RezistenŃă chimică;

Hârtie tocată, cretă, făină de lemn, rumeguş; Azbest, caolin, mică, silin, talc; Încărcături de fibre (celulozice, bumbac, fibre sintetice, sinal); Grafit

Fenoplaste şi aminoplaste (PVC cu azbest, PP cu talc)

<50%

PlastifianŃi ÎmbunătăŃesc supleŃea şi reduc fragilitatea

FtalaŃi, fosfaŃi, stearaŃi, glicoli, adipaŃi

PVC suple Celulozice

<50% 10…20%

StabilizanŃi Se opun îmbătrânirii sub efectul căldurii şi al ultravioletelor

Săruri de Pb, Ba, Ca, Sn; StearaŃi; Uleiuri de soia;

Vinilice <5%

22

Epoxide. Anti-oxidanŃi Combat oxidarea

(UV, O2, O3, alŃi oxidanŃi)

Amine aromatice; Diverse fenolice.

Poliolefine Stireni Cauciuc

<5%

ColoranŃi Conferă un aspect plăcut

PigmenŃi minerali (oxizi metalici de Cd, Cr, Fe, Mb, Ti) PigmenŃi organici (negru de carbon, ftalocianin)

Toate materialele plastice

<1%

O analiză minuŃioasă a influenŃei aditivilor asupra proprietăŃilor materialelor plastice conduce la

următoarele concluzii:

� Uneori se utilizează fibre de sticlă, până la proporŃii de 60…80%. În mod curent, ele se

folosesc sub formă răsucită, în cantităŃi de maxim 30%.

� ProporŃia materialelor de umplere poate depăşi 50% pentru aplicaŃii particulare. Umpluturile

pulverulente sau fibroase corespund unor specificaŃii bine definite (vezi pudrele termodure).

� PlastifianŃii permit lanŃurilor moleculare să se deplaseze unele faŃă de altele fără a modifica

echilibrul general.

� Se poate considera că 70…80% din plastifianŃi servesc la elaborarea PVC suple, iar restul

sunt utilizaŃi pentru celuloze (CA, CAB) şi unele cauciucuri sintetice.

Un bun plastifiant nu trebuie să se volatilizeze. El trebuie să migreze în polimerul în care se

încorporează. De asemenea, solventul ajută agenŃii de blocaj la asigurarea fixării. În cea mai

mare parte, plastifianŃii sunt interzişi pentru materialele plastice care vin în contact cu produsele

alimentare.

Stabilizatorii şi anti-oxidanŃii sunt două grupe de aditivi, care se opun îmbătrânirii. De obicei,

stabilizatorii se folosesc pentru PVC, iar antioxidanŃii pentru PE şi PS. Un mare număr de

stabilizatori ( de exemplu cei pe bază de plumb ) sunt interzişi în cazul materialelor plastice, care

sunt destinate industriei alimentare. Pe de altă parte, sărurile de Ba, Ca şi Sn sunt autorizate

pentru a fi utilizate ca aditivi la masele plastice care vin în contact cu alimentele.

ColoranŃii trebuie să satisfacă condiŃii de stabilitate termică, comportare la lumină şi absenŃa

migraŃiei. Mai mulŃi stabilizanŃi sau anti-oxidanŃi pot fi utilizaŃi şi drept coloranŃi. Aceştia pot fi:

� Bioxidul de Titan (TiO2), care dă o culoare albă anti-ultraviolete. Se utilizează pentru

flacoanele de detergenŃi sau la realizarea filmelor pentru saci;

� Negrul de carbon se foloseşte ca aditiv anti-ultraviolete şi pentru produsele industriale de

tipul tuburilor sau pieselor tehnice. Masele plastice sunt, în general, colorate în masă

(amestecare înainte de granulare ) de către producător. Uneori se poate practica amestecarea

uscată a granulelor înaintea injecŃiei, extrudării sau transformării lichide.

23

O grupă aparte, o constituie aditivii fabricaŃi din monomeri, precum:

� Catalizatorii, necesari pentru a provoca polimerizarea;

� Inhibitorii anti-oxidanŃi, utilizaŃi în doze mici pentru stabilitatea produselor (hidrochinin şi

derivatele sale ).

În ceea ce priveşte formarea produselor din polimeri, există mai mulŃi aditivi, cu diverse funcŃii

(reticulanŃi, solvenŃi, gonflanŃi pentru spume), care intră în proporŃii reduse (<2%) în amestecuri

(tabelul Unitatea de învăŃare 1.5).

Referitor la caracteristicile acestor aditivi se pot face următoarele remarci:

� ReticulanŃii sunt folosiŃi la formarea structurilor din materiale termodure ranforsate;

� Produsele gonflate sau poroase pot fi realizate cu gaze solubile incluse în polimer (spume

plastice ) sau cu polimeri solizi amestecaŃi cu răşină (plastice uşoare);

� SolvenŃii sunt produse, adeseori, combustibile şi toxice. De aceea ele trebuie stocate şi

manipulate cu atenŃie.

� Materialele plastice sunt mai sensibile la radiaŃiile ultraviolete cu lungimea de undă de

290…400 µm.

� Electricitatea statică favorizează depunerile de praf şi microorganisme.

� IgnifuganŃii conferă materialelor plastice proprietăŃi de non combustie; mai exact întârzie

propagarea flăcării, asigurând proprietăŃi de auto-stingere.

� LubrifianŃii sunt agenŃi interni ai materialului care diminuează viscozitatea.

� DemulanŃii sunt agenŃi de separare plasaŃi pe pereŃii matriŃei. Ei dau piesei un aspect unsuros

la suprafaŃă şi contaminează ulterior produsele atinse. În plus, unei piese demulate cu silicon,

este dificil sau chiar imposibil, de a i se aplica o decorare sau o imprimare. De aceea, se

recomandă utilizarea deşeurilor, în anumite cantităŃi, în amestec cu materiile prime. Se

admite o proporŃie a deşeurilor de ordinul a 20%, pentru produse la care nu se fac specificaŃii

particulare.


Aditivi pentru materialele plastice

Tipuri de aditivi

Efecte Natura aditivilor Materiale plastice

incorporate ReticulanŃi Dau o structură

tridimensională prin reticulare

Anhidride ftalice Poliamide alifatice Săruri de zirconiu Derivate ale staniului

Poliesteri Epoxide Siliconi Poliuretani

GonflanŃi Aport la o structură celulară

Azodicarbonamide Pentani Bicarbonat de sodiu Diclorofluorometani

Termoplaste Spumă PSE Spumă PU

24

SolvenŃi Uşurează impregnarea Foarte numeroşi Plastisol PVC Celulozice Fenoplaste Aminoplaste

Anti radiaŃii ultraviolete

Obstacol sau frână la degradarea fotochimică

Benzofenoli Benzotriazot SilicaŃi organici

Antistatici Disipează energia electrostatică

Alchilofenoli AlchilosulfonaŃi Amoniu cuaternar Amine derivate şi amide

Stirenii PS, ABS, PVC Poliolefine

Fungicide Cresc rezistenŃa la acŃiunea microorganismelor

Acizi organici HalogenaŃi derivaŃi ai fenolului DerivaŃi organici ai staniului

Poliesteri PVC

IgnifuganŃi Întârzie combustia Produşi ai bromului (tertrabromobifenol) FosfaŃi halogeni FosfaŃi ai Br şi Fl Trioxid de antimoniu

Spume PSC şi PV Fenoplaste Poliesteri

DezoxidanŃi Distrug sau schimbă mirosul rezidual

Alamask

Tensio-activi

Emulsionează; Dispersează dizolvantul; anti-abur şi anti-static

Anionice (alchilsulfaŃi)

LubrifianŃi Uşurează mularea, redă suprafeŃelor netezimea şi strălucirea

StearaŃi de butil, Acizi palmitici şi stearici Oleamine Erusilamine

PS PVC PE PP

DemulanŃi Facilitează extragerea din formă

Ceară, parafine, stearaŃi, Aerosoli siliconici

Pentru toate materialele plastice

Să ne reamintim!

• Defectele inerente ale materialelor pot fi diminuate, sau chiar eliminate, prin introducerea

în amestecul de formare a aditivilor. Aceştia, deşi sunt adăugaŃi în cantităŃi mici,

influenŃează proprietăŃile finale ale produsului.

• Principalele familii de aditivi pentru materiale plastice sunt: aditivii ranforsanŃi, aditivii

de umplere, aditivii plastifianŃi, aditivii stabilizanŃi, aditivii anti-oxidanŃi şi aditivii

coloranŃi.

• O grupă aparte, o constituie aditivii fabricaŃi din monomeri, precum: catalizatorii,

necesari pentru a provoca polimerizarea; inhibitorii anti-oxidanŃi, utilizaŃi în doze mici

pentru stabilitatea produselor (hidrochinin şi derivatele sale ).

25

• Stabilizatorii şi anti-oxidanŃii sunt două grupe de aditivi, care se opun îmbătrânirii. De

obicei, stabilizatorii se folosesc pentru PVC, iar antioxidanŃii pentru PE şi PS.

Unitatea de învăŃare 1.3.5. Concluzii

Termoplastele se întăresc în forme (matriŃe) în urma răcirii acestora. Ele sunt reci în raport cu

materialul încălzit, astfel încât temperatura lor atinge, în mod curent, 310…320 K, uneori chiar

395 K. Se poate aprecia, deci, că matriŃele sunt, relativ, reci în raport cu materialul încălzit.

Termoplastele nu sunt reciclabile la infinit. Sub efectul repetării ridicărilor de temperatură se

produc unele alteraŃii ale proprietăŃilor materialului.

Termoplastele nu suferă nici o reacŃie cu caracter chimic la transformarea lor în produse finite.

Spre deosebire de acestea, termodurele sunt supuse, în timpul formării, mai multor procese

chimice de polimerizare. Prin analogie cu modelele minerale se pot da două exemple:

� sticla pentru termoplaste;

� cimentul pentru termodure.

În practică termodurele se pot identifica sub trei stări:

� policondensate;

� produse semipolimerizate;

� produse finite polimerizate.

Policondensatele prezintă o structură de reŃea liniară. Această proprietate facilitează posibilitatea

de a fi transformate în termodure prin reticulare sau de a se comporta ca termoplastele ( ex.

poliamidele sau polietereftalatele de etilen-glicol numite şi “poliesteri saturaŃi”);

Materialele celulozice constituie termoplaste; cu o mică parte polimerizate natural.

Materialele plastice se prezintă utilizatorilor sub două forme:

� termoplaste (TP);

� termodure (TD).

AUTOEVALUARE:

1. Din punct de vedere al provenienŃei, materialele plastice pot fi:

a) Naturale sau de sinteză.

b) Naturale, artificiale, de sinteză.

c) Artificiale.

26

2. Termenul “dur”, pentru materialele plastice, desemnează:

a) Duritatea materialului plastic.

b) Reversibilitatea transformărilor mecano-termice.

c) Ireversibilitatea transformărilor mecano-termice.

3. În chimia materialelor plastice, produsul utilizat pentru prelucrare poartă denumirea de:

a) Polimer.

b) Monomer.

c) Petrol.

4. Policondensarea reprezintă:

a) O transformare, care se face rapid şi fără reziduu, sub presiune şi temperatură, prin

amorsare cu radical, prin radiaŃie, cu utilizarea de catalizatori potriviŃi sau sub efectul

conjugat al mai multor factori.

b) O reacŃie cu amorsare şi fără reziduu, constând în adiŃia succesivă a moleculelor

monomere bifuncŃionale.

c) O reacŃie, care are loc fără amorsare între molecule de bază de structură diferită.

5. Ebonita este:

a) Temoplast.

b) Termodur.

c) Elastomer.

6. Aditivii plastifianŃi:

a) ÎmbunătăŃesc supleŃea şi reduc fragilitatea.

b) Măresc rezistenŃa mecanică.

c) Se opun îmbătrânirii sub efectul căldurii şi al ultravioletelor.

7. DaŃi exemple de mase plastice de policondensare. ReprezentaŃi schematizat, pentru un

poliester, structura policondensării.

8. DefiniŃi polimerizarea, daŃi exemple de mase plastice de polimerizare şi reprezentaŃi

schematic procedeul tehnologic pentru fabricarea PVC în suspensie.

27

9. În figura de mai jos este reprezentată:

a) A doua etapă, cea de mulare la cald, necesară obŃinerii termodurelor fenolice prin

policondensarea fenolului cu formaldehidă.

b) Prima etapă a procesului de producere, cea de obŃinere a polimerului în condiŃii catalitice

şi la temperatură, având ca intermediari produşi difuncŃionali.

c) Prima etapă a procesului este cea de sinteză a furnizorului de răşină epoxidică

28


PROPRIETĂłILE GENERALE ALE POLIMERILOR ŞI DOMENIILE DE UTILIZARE

Cuprins:

Obiective.......................................................................................................................................28

2.1. PROPRIETĂłILE GENERALE ALE POLIMERILOR ŞI DOMENIILE DE

UTILIZARE..............................................................................................................................29

2.2. CARACTERISTICILE FIZICE ALE MATERIALELOR PLASTICE..............................37

2.2.1. ProprietăŃi generale......................................................................................................37

2.2.2. EcuaŃii fundamentale pentru mecanica materialelor plastice......................................38

2.2.3. Caracteristici statice....................................................................................................42

2.2.4. Caracteristici dinamice................................................................................................43

2.2.5. ProprietăŃi fizico-mecanice.........................................................................................45

2.2.6. ProprietăŃi ale suprafeŃelor de contact........................................................................47

2.2.7. Elemente care dezavantajează materialele plastice....................................................51

Autoevaluare...............................................................................................................................55

Obiective:


• Identifici şi să detaliezi proprietăŃile generale ale polimerilor, precum şi domeniile

de utilizare ale acestora.

• Identifici caracteristicile fizice ale materialelor plastice.

• EnunŃi ecuaŃiile fundamentale pentru mecanica materialelor plastice.

• Identifici caracteristicile statice ale materialelor plastice.

• Identifici caracteristicile dinamice ale materialelor plastice.

• Identifici proprietăŃile fizico-mecanice ale materialelor plastice.

• Precizezi elementele care dezavantajează materialele plastice.


29

2.1. ProprietăŃile generale ale polimerilor şi domeniile de utilizare

Caracteristicile esenŃiale ale diferiŃilor polimeri diferă în funcŃie de familia chimică din care fac

parte, precum şi de procedeul de formare. Sintetic, acestea, împreună cu domeniile de utilizare,

sunt prezentate în tabelul 2.1.

Tabelul 2.1.

Caracteristicile generale ale polimerilor

Polimer Avantaje Inconveniente Utilizări la automobile

1 2 3 4 PS Rigiditate

Stabilitatea formelor şi dimensiunilor TransparenŃă posibilă (transmisie 90%), strălucire RezistenŃă la climat tropical, Excelente proprietăŃi ca izolant electric Cost redus Amestec şi formare uşoare (interval de temperatură mare), Retrageri mici (precizii de 1/10 mm) Lipire, decorare şi imprimare uşoare, Sudură prin ultrasunete.

Fragilitate Slabă stabilitate la temperaturi de peste 330…340 K Combustibilitate Se încarcă electrostatic Coeficient de frecare relativ mare Sensibilitate la hidrocarburi, uleiuri şi solvenŃi (tricloretilenă) Formare dificilă prin suflare

Carcase pentru radio şi aparatele echipamentului de bord

PSC Comportament la şoc ameliorat

Rigiditate şi strălucire atenuate Opacitate

SAN RezistenŃă la şoc şi la zgâriere Strălucire Comportament bun la fisurare sub constrângere RezistenŃă la hidrocarburi

Numai transparenŃă colorată Fragilitate

Carcase pentru aparate electrice

1 2 3 4

ABS Rigiditate (în particular în opoziŃie cu PEhd şi PP semirigide) bună Stabilitate dimensională Aspect agreabil (suprafaŃă dură şi strălucitoare) Bună rezistenŃă la şocuri şi zgârieturi RezistenŃă, suficientă, la

Opacitate Se încarcă puternic electrostatic Slabă stabilitate chimică Insuficientă stabilitate la îmbătrânire, pentru suprafeŃele exterioare

Elemente din interiorul caroseriei Componente ale structurii bordului Panouri interioare pentru portiere Grile Elemente de caroserie pentru autovehicule

30

umiditate şi căldură Bun comportament în prezenŃa corpurilor grase Amestecare şi formare uşoare Imprimare şi decorare uşoare, prin metalizare în vid sau electroplacare

utilitare şi autocaravane Repere compozite şi de tip sandwich

PVC rigidă

Rigiditate, stabilitate dimensională RezistenŃă la abraziune Auto extensibilitate TransparenŃă posibilă (pentru suspensie de calitate) Nu absoarbe apa Impermeabilitate la gaz şi permeabilitate relativă la vapori de apă Bun comportament la agenŃii chimici, uleiuri, grăsimi şi ozon Poate fi formată prin extrudare şi uzinată ulterior

Densitate relativ mare (1,4 kg/dm3) Fragilitate la temperatura mediului ambiant Îmbătrâneşte dacă este expusă la radiaŃii ultraviolete Degajă vapori de cloruri în momentul descompunerii Comportament necorespunzător în prezenŃa carburanŃilor

Tuburi şi racorduri pentru instalaŃia de răcire Rezervoare pentru lichidele de răcire, sistemele de frânare şi acŃionarea ambreiajului Profiluri ornament

PVC suplă

SupleŃe comparabilă cu cea a cauciucului Sudură cu curenŃi de înaltă frecvenŃă

Comportament chimic slab prin adăugarea de plastifianŃi Necesită anti-oxidanŃi şi agenŃi de blocare (pentru evitarea oxidării şi migrării plastifianŃilor) Lipire dificilă

Siglele automobilelor IzolaŃii pentru cablurile electrice Profiluri ornament

PEld SupleŃe (fără plastifiant) RezistenŃă la şoc (practic incasabil) InerŃie chimică (în particular, rezistenŃă la acŃiunea HCl care atacă sticla şi metalele) Impermeabilitate la apă Cost redus Amestecare şi extrudare uşoare (interval de temperaturi larg) Izolant electric

Sensibilitate la fisurare sub sarcină Slabă stabilitate termică Inflamabil Oxidează la acŃiunea UV (dacă nu are incorporat negru de fum) Permeabilitate la gaz (O2, CO2) Distrugere prin roadere (fără calitate specială) Retragere diferenŃiată a amestecului Necesită tratament prealabil înainte de impresionare Asamblare dificilă Imposibilitatea sudurii CIF

-

31

1 2 3 4

PEhd Caracteristici ameliorare faŃă de PEld Rigiditate (sau semirigiditate) Comportament bun la temperatură ridicată şi la frig (190 K) Anti-aderenŃă Stabilitate la acŃiunea agenŃilor chimici şi a radiaŃiilor Mică sensibilitate la fisurare fără tensiuni

Combustibilitate Oxidează la acŃiunea razelor ultra violete RetracŃie neuniformă

Bidoane de ulei pentru motor IzolaŃii pentru cablurile electrice Rezervoare de benzină sau motorină pentru automobile

PP Bun comportament mecanic, rigiditate, rezistenŃă la abraziune Excelentă rezistenŃă la flexiune (suportă milioane de manevre) Rezistă la temperaturi înalte (380 K) şi conservă proprietăŃile până la temperatura de înmuiere ProprietăŃi electrice Bună rezistenŃă chimică Aspect plăcut, strălucire, zgâriere dificilă Densitate redusă (0,9 kg/dm3)

Aceleaşi ca la PEhd şi în plus: Fragilitate la temperatura mediului ambiant Formare foarte dificilă Pentru piese mari este necesar un conformator

Filme pentru etichete Filtre de aer Bacuri pentru baterii de acumulatoare Elemente ale instalaŃiei de încălzire şi condiŃionare a aerului Scaune obŃinute prin presare Bare para-şoc, prin asocierea PP cu elastomerul EPDM Bandaje

PEmd PEhpm

ProprietăŃi intermediare între PEld şi PEhd Stabilitate chimică

Dificultate la formarea prin comprimare

Piese tehnice pentru automobile

PP copolimer

CalităŃile PP, în plus: RezistenŃă la frig

PMM TransparenŃă superioară sticlei normale (transmisie 92% pentru grosimile curent utilizate) Posibilitatea colorării Excelent comportament la acŃiunea razelor UV RezistenŃă la îmbătrânire (decenii) SuprafaŃă dreaptă, dură şi lucioasă Slabă absorbŃie de apă Conduce lumina Formare şi uzinare uşoare

Fragilitate Sensibilitate la zgâriere Se încarcă electrostatic Slabă rezistenŃă la temperatură Combustibilitate (arde fără emisie de fum) RezistenŃă chimică slabă (sensibilitate la supercarburanŃi şi solvenŃi) Necesită detensionare pe plăci groase pentru a evita crăparea

Elemente pentru semnalizarea luminoasă a căilor rutiere Firme pentru staŃii de autoservice Deflectoare pentru lămpi de poziŃie, semnalizare, plafoniere, iluminarea bordului, ecusoane şi marcaje Cadrane pentru aparatura de bord Elemente de protecŃie a cadranelor

32

1 2 3 4 PC Excelente proprietăŃi

mecanice şi electrice TransparenŃă Tenacitate, duritate, rezistenŃă la şocuri Stabilitate dimensională la temperaturi cuprinse în intervalul 170…400 K Auto-stingere Comportament bun la acŃiunea razelor UV Impermeabilitate la vapori de apă

RezistenŃă redusă la supercarburanŃi Este atacată de solvenŃi Sensibilitate la fisurare zgâriere şi abraziune Necesită introducerea granulelor într-o atmosferă cu aburi înainte de transformare

Aparataj electric şi electronic Lămpi de semnalizare, poziŃie şi plafoniere Căşti de securitate Viziere de caschete Geamuri de protecŃie “anti-randal” pentru: autocare, automobile pentru transport valori sau personalităŃi, izolaŃie a perifericelor rutiere Dispersorul farului auto Arcuri foi pentru suspensie

PET PBT

Rigiditate, rezistenŃă la abraziune, tenacitate Bune proprietăŃi mecanice (modul de elasticitate ridicat) şi electrice RezistenŃă la oboseală Stabilitate dimensională Coeficient de frecare redus Auto-stingere Bun comportament la fisurare sub tensiune Stabilitate chimică Rezistă la acŃiunea benzinei şi solvenŃilor Îşi păstrează nealterate proprietăŃile în intervalul de temperatură 210…370 K Piesele pot fi metalizate PreŃ, relativ scăzut, pentru tehnopolimer

Densitate relativ ridicată Sensibilitate la hidroliză (apă 340 K) Atacate de baze şi acizi tari Necesită uscare înainte de transformare Sensibilitate la razele UV

Întrerupătoare electrice Port-perii pentru motoarele electrice Conectori pentru bujii Elemente ale instalaŃiei de aprindere şi ale bobinelor de inducŃie

PPO Rigiditate, rezistenŃă la şoc, zgâriere şi la strălucire SuprafeŃe lucioase Stabilitate dimensională Bune proprietăŃi electrice Comportament acceptabil într-o gamă largă de temperaturi Auto-stingere RezistenŃă la hidroliză Lipire, impresionare şi metalizare uşoare Sudabil cu ultrasunete

Opacitate Coeficient de frecare relativ ridicat Fragilitate pentru piese mari Slabă stabilitate la acŃiunea razelor UV Insuficientă rezistenŃă la hidrocarburi aromatice, supercarburanŃi şi solvenŃi PosibilităŃi de colorare limitate

Elemente ale aerotermelor şi pieselor instalaŃiei de încălzire a automobilului Bazine pentru radiator Profile pentru interiorul şi exteriorul caroseriei Micro-mecanisme

33

1 2 3 4

PSU Excelentă rezistenŃă la fluaj sub temperatură Stabilitate dimensională înaltă RezistenŃă la radiaŃii Comportament satisfăcător într-o gamă largă de temperaturi (170…420 K) Auto-stingere TransparenŃă galbenă-posibilă Retragere constantă Metalizare electrolitică excelentă (superioară ABS-ului)

Sensibilitate la fisurare sub tensiune Sensibilitate la hidrocarburi şi solvenŃi Necesită introducerea într-o atmosferă cu aburi înainte de transformare Transformare delicată PreŃ ridicat

SuporŃi de circuite integrate, conectori electrici Piese tehnice pentru automobil

PPS Rigiditate Stabilitate dimensională, inclusiv la temperaturi ridicate (530 K) şi la frig Bun comportament la fluaj şi la sudură RezistenŃă la acŃiunea solvenŃilor (până la 470 K) Auto-stingere Prindere bună pe metale

PreŃ de cost mare InjecŃie la presiune ridicată Colorare dificilă Casant la şoc

Elemente pentru pompa de apă şi compresoare de aer Circuite imprimate Port perii pentru motoarele electrice

PDM SuprafaŃă dură şi netedă Rigiditate, rezilienŃă, rezistenŃă la oboseală Modul de elasticitate înalt Excelentă stabilitate dimensională Coeficient de frecare mic Efect de resort CalităŃi dielectrice Comportament acceptabil la contactul cu apa caldă Stabilitate la acŃiunea carburanŃilor, solvenŃilor şi unsorilor Impermeabil pentru gazele naturale

Densitate înaltă (1,4 kg/dm3) şi opacitate Sensibilitate la UV Atacat de acizi Combustibil şi puŃin rezistent la căldură continuă Temperatură de transformare apropiată de cea de descompunere (degajă vapori de formaldehidă dacă se depăşeşte) Retragere diferenŃiată şi uneori necesită recoacere (pentru a se asigura o bună stabilitate dimensională)

Piese tehnice la automobile: angrenaje de RD, dulii pentru becuri, mânere de portieră, came pentru mecanisme Componente pentru sistemele electrice şi electronice

34

1 2 3 4 PA6 PA11 PA12 PA6/6 PA6/10 PA6/12

Comportament foarte bun la şocuri, oboseală şi fisurare sub sarcină RezistenŃă la abraziune, insensibil la zgâriere Coeficient de frecare redus Rezistent mecanic şi termic PuŃin electrostatic Bună comportare la contactul cu hidrocarburi şi solvenŃi Transluciditate posibilă

ConŃinut în apă deloc neglijabil (PA11, PA12) Permeabilitate la vaporii de apă Comportament deficitar în medii cu vapori de apă şi în atmosferă uscată (fragilitate) Necesită presarea granulelor înainte de transformare (PA6)

GaleŃi şi colivii pentru rulmenŃi Ventilatoare Mânere şi balamale pentru portiere Elemente pentru pompele de benzină şi carburator Filtre Bazine pentru radiatoare Ornamente pentru roŃi Reflectoare pentru faruri Scaune Capac pentru cutia de viteze Capacul chiulasei Tubulatura de admisie Elemente ale canalizaŃiei de alimentare cu carburant (PA11) Conducte de frână şi aer comprimat (PA11) Piese pentru aplicaŃii foarte dificile

TFE Foarte mare inerŃie chimică (alterabilă numai de fluor şi lichide alcaline) Comportament foarte bun în intervalul de temperaturi 0…570 K (în permanenŃă în plaja 190…520 K) Coeficient de frecare foarte mic (µ < 0,1 anti-aderent şi auto-lubrifiant, µ = 0,04 neschimbat până la 370 K) Nu se poate pili sau zgâria Hidrofob (absorbŃie de apă = 0) Insensibil la UV Nu arde Fără efecte nocive pentru corpul uman

Densitate înaltă (2,1…2,2 kg/dm3) Fluaj Se descompune la 600 k cu emisie de vapori de fluoruri Foarte scump Punere în lucru dificilă (comprimare, calcinare) Retragere diferenŃiată Se sudează şi se lipeşte dificil (fără solvent) Electrostatic

Lagăre autolubrifiante SegmenŃii de piston pentru compresor IzolaŃii electrice

PF Unele caracteristici sunt funcŃie de încărcăturile utilizate: Azbest - rezistenŃă la căldură

Numai culori închise Sensibilitate la UV Miros şi gust dezagreabile Cicluri lungi pentru încărcături cu pudre de

Capacul ruptor distribuitorului (în regresie)

35

Ardezil - stabilitate dimensională Grafit - coeficient de frecare mic Mică - rezistenŃă până la temperaturi de 450 K RezistenŃă la fluaj şi la abraziune, suprafaŃă dură şi netedă, dielectrică, nu arde cost redus metalizabilă

azbest şi grafit

1 2 3 4

Poliester Stabilitate dimensională, rigiditate mare Ancorare bună cu fibrele de ranforsare din sticlă Transluciditate – posibilă RezistenŃă chimică satisfăcătoare Formare uşoară (prin presare) Comportament satisfăcător până la temperaturi de 420…470 K

Inflamabilitate RezistenŃă scăzută la contactul cu vaporii de apă Retragere importantă (6…15%) Durată de conservare limitată

Poliesteri neranforsaŃi: Lacuri şi vopsele LianŃi şi adezivi IzolanŃi electrici Poliesteri ranforsaŃi: Tuburi şi conducte Profiluri ornament Caroserii pentru automobile sport şi de curse Elemente de caroserii Capotaje pentru motoare

Răşini epoxidice

ProprietăŃi mecanice, termice, electrice şi chimice (fără acizi nitrici şi sulfurici concentraŃi) Stabilitate dimensională RezistenŃă la abraziune RezistenŃă la variaŃii de temperatură Nu arde Mare aderenŃă pe alte materiale Retragere mică în amestec

Sensibilitate la umiditate Îmbătrâneşte la temperatură Durată de polimerizare mai lungă ca a polistirenului Frecare abrazivă

Liant pentru metale şi plastice Izolant electric Strat de acoperire pe piese metalice Elemente pentru structuri

Siliconi SupleŃe şi elasticitate Conservarea caracteristicilor într-o gamă largă de temperaturi (220…520 K) Bun comportament în medii cu umiditate ridicată şi vapori Tensiune superficială redusă RezistenŃă la ozon şi la radiaŃii Rigiditate electrică Nu arde

Produs scump Permeabilitate mare la gaz (poate fi uneori avantaj) Sensibilitate la rupere Nu se poate imprima Repolimerizare la 620 K

Acoperiri pentru circuite electronice Garnituri de etanşare (motor, cutie de viteze, transmisie) Agent de demulare (la vulcanizarea anvelopelor, curelelor trapezoidale şi garniturilor)

36

Polimerizează la contactul cu aerul umed, la temperatura mediului ambiant

Polimide CalităŃi mecanice şi chimice foarte bune RezistenŃă la oboseală AbsenŃa fluajului Stabilitate dimensională Rigiditate dielectrică Coeficient de frecare redus (0,15 < µ<0,20) RezistenŃă la solvenŃi până la 470 K, radiaŃii şi oxidări Nu ard Comportament excelent într-o gamă largă de temperaturi (70…570 K) Lipire uşoară

Densitate ridicată Îmbătrânirea produselor în prezenŃa vaporilor de apă Atacate de baze puternice şi soluŃii cu amoniac Transformare dificilă PreŃ ridicat

Clapete ale sistemului de admisie al motorului Bride ale carburatorului Angrenaje ale variatoarelor de viteză Palete de compresor Bricheta de bord

1 2 3 4

Polistiren expandat

Rigiditate şi izolaŃie termică Impermeabilitate la apă Insensibilitate la frig Mulare satisfăcătoare şi extrudare posibilă Poate fi tăiat cu fir cald sau fierăstrău

Impermeabilitate Solubilitate în hidrocarburi Durata de viaŃă a produsului, înainte de folosire, limitată Volum mare

Blocuri decupate pentru izolarea vehiculelor frigorifice mulate în forme pentru turnare cu modele gazeificabile (bloc motor, chiulasă, carter cutie de viteze, carburator, piston, etc.)

Poliuretani

Stare rigidă, suplă sau intermediară (ρ=15…800 kg/dm3) Bun comportament la flexiune alternantă RezistenŃă la abraziune (2…3 ori superioară PVC) IzolaŃie fonică Coeficient de conductibilitate termică foarte mic RezistenŃă chimică foarte bună Nu putrezeşte Comportament excelent la contactul cu apa de mare, uleiul sau benzina Nu îmbătrâneşte şi Nu se încarcă electrostatic

Arde De colorează în galben sub acŃiunea luminii Colorare dificilă

Scaune mulate Filtre de aer Tetiere Para-solar Elemente ale planşei de bord Volanul Arcuri pentru suspensie Vehicule frigorifice Caroserii pentru automobile (procedeul RIM)

37

Pentru a îmbunătăŃi proprietăŃile polimerilor, în procesul de elaborare a amestecurilor, se adaugă

materiale de umplutură (nisip, cuarŃ, silicaŃi, mică, talc, azbest, sticlă, caolin calcinat, oxid de

zinc, aluminiu, magneziu, titan sau beriliu, sulfat de bariu, aluminiu, bronz, plumb, făină de

lemn, etc.), ranforsare (fibre de sticlă, bor, carbon, grafit, azbest, bumbac, safir, polivinilalcool,

sau ceramice; microsfere de sticlă, sau polimeri; fulgi de sticlă, borură de aluminiu, carbură de

siliciu, etc.) precum şi aditivi.

Materiile prime, adaosurile şi aditivii se supun operaŃiilor de pregătire pentru prelucrare, care

constau în: preîncălzire, uscare, tăiere, mărunŃire, sortare, plastificare, dozare.

Produsele auxiliare îşi manifestă eficacitatea numai în condiŃiile în care amestecul cu compusul

macromolecular este suficient de omogen. Omogenizarea se realizează prin procesul de

compoundare.

2.2. Caracteristicile fizice ale materialelor plastice

Pentru folosirea materialelor plastice la realizarea de piese, rezistente la solicitări mecanice,

termice şi chimice, este necesară cunoaşterea principalelor proprietăŃi tehnice şi tehnologice ale

acestora.

Deoarece pe primul plan se situează solicitările mecanice este necesar să se cunoască factorii

care le influenŃează şi evoluŃia caracteristicilor în condiŃiile de funcŃionare.

2.2.1. ProprietăŃi generale

Materialele plastice prezintă următoarele caracteristici generale:

� densitate redusă (1…2 kg/dm3); ea poate ajunge la 0,01 kg/dm3 pentru materiale alveolare;

� nu sunt alterabile; în general, comportamentul este mai bun ca al metalelor în ceea ce

priveşte rezistenŃele la acŃiunea apei şi a agenŃilor chimici;

� au un aspect atractiv, atât prin formă cât şi prin culori şi tuşeu;

� se întreŃin uşor. Această operaŃie poate fi eliminată, simplificată sau suprimată deoarece nu

sunt necesare tratamente de suprafaŃă, aşa cum sunt prevăzute pentru metale, în vederea

majorării rezistenŃei la coroziune. Pe de altă parte, aceste materiale sunt colorate în masă şi

deci au o bună rezistenŃă mecanică a culorii;

� sunt transparente. Multe produse plastice pot avea un coeficient de transmisie a luminii

superior sticlei, iar o bună parte pot fi transparente sau translucide;

� sunt imprimabile, sub formă de film. Cea mai mare parte a plasticelor constituie bune bariere

pentru gaz sau apă;

38

� sunt bune izolatoare electrice, termice şi acustice. Practic toate materialele plastice sunt

izolatoare electrice, au coeficienŃi de transmitere a căldurii foarte mici şi asigură o slabă

transmitere a zgomotelor şi vibraŃiilor, în mod deosebit în cazul materialelor alveolare;

� asigură o bună amortizare a şocurilor, datorită spumelor semirigide şi materialelor de

ranforsare;

� au coeficienŃi de frecare foarte mici, ca rezultat al finei prelucrări a suprafeŃelor;

� au rezistenŃă specifică (rezistenŃă mecanică / densitate) foarte bună în comparaŃie cu cea a

metalelor:

� rezistenŃa intrinsecă la tracŃiune variază, în medie, între 10…80 MPa, pentru plastice

compacte, şi între 200…800 MPa, pentru plastice ranforsate (fibrele au rezistenŃa superioară

produselor mulate);

� rezistenŃa la compresiune este mai mare, cu 50…100%, faŃă de cea de tracŃiune;

� modulul de elasticitate al polimerilor este de aproximativ 3.000 MPa, fapt ce le situează între

lemn şi cauciuc;

� au alungirea la rupere de aproximativ 150%. Ea poate atinge 400…800% pentru unele fibre

sintetice;

� au indice de viscozitate bun:

La nivelul proprietăŃilor materialelor plastice se defineşte un indice de viscozitate al

polimerului. Pentru poliolefine, el se numeşte grad. Când “gradul” creşte se măresc:

fluiditatea, modulul de elasticitate la flexiune, temperatura de flexiune, duritatea şi

strălucirea suprafeŃei, iar rezistenŃa la şoc se micşorează. Gradele de viscozitate au valori

curente de 0,3…3,0 pentru extrudare şi 1,5…10,0 pentru injecŃie.

Pentru polivinilice se defineşte parametrul masă moleculară medie (K) plecând de la

viscozitatea relativă a unei soluŃii de PVC (în mod curent K = 55…70).

� Sunt rezistente la acŃiunea acizilor, bazelor şi solvenŃilor (cu mult superioare metalelor). În

plus, aceste materiale nu sunt atacate de bacterii, ciuperci şi paraziŃii lemnului;

� Fabricarea este puŃin energofagă, dacă se raportează volumul de produse, care se pot realiza,

la unitatea de masă de polimer transformată;

� PreŃul materiei de bază poate fi mare în unele cazuri, dar costul de transformare este, în

general, redus. Datorită productivităŃii ridicate a proceselor de fabricare şi posibilităŃii

obŃinerii unui produs deosebit de complex dintr-o singură operaŃie, determină ca materialele

plastice devin un puternic concurent pentru cele tradiŃionale.

39

2.2.2. EcuaŃii fundamentale pentru mecanica materialelor plastice

ProprietăŃile mecanice fundamentale sunt influenŃate de existenŃa unei viscozităŃi importante,

manifestate în domeniul deformaŃiilor elastice, care are drept consecinŃă corelarea legii de

deformaŃie cu timpul deformării. Cu toate condiŃiile ce se impun, viscozitatea este rareori perfect

liniară, de aceea se admite un termen proporŃional cu viteza de deformaŃie.

Prelucrând ecuaŃiile de echilibru din teoria elasticităŃii, pentru cazul unei solicitări uni-axiale, se

obŃin următoarele ecuaŃii de mişcare:

∂

∂⋅=

∂

∂∂∂

⋅=∂

∂

∂

∂⋅=

∂

∂+

∂

∂+

∂

∂

2

2

2

2

2

2

t

w

x

t

v

x

t

u

zyx

xz

xy

zyx

ρτ

ρτ

ρσσσ

unde: ρ este densitatea materialului.

Din analiza acestor ecuaŃii reies următoarele concluzii:

� dacă solicitările sunt uniaxiale efortul de deformaŃie nu este acelaşi în fiecare moment,

deoarece deplasările u şi v depind de x, y, t şi x, z, t;

� este imposibil de a defini un modul de elasticitate constant deoarece raportul este funcŃie de

timp.

Dacă solicitările rămân în domeniul elastic se poate considera drept caracteristică a materialului

valoarea Eo a modulului pentru situaŃia când deformaŃia de echilibru este atinsă (aceasta se

realizează teoretic pentru un timp infinit).

Este imposibil de a transforma sistemul precedent de ecuaŃii fără a se Ńine seama de constatările

experimentale, în particular de aceea că alungirea specifică în fiecare moment este proporŃională

cu solicitarea. În aceste condiŃii pentru alungirea specifică se obŃine expresia:

( )t

x eBAE

F ⋅−⋅−⋅⋅

= αε 10

1

Mărimile: - B1 şi α sunt caracteristici ale viscozităŃii materialului;

- F este forŃa care acŃionează;

- A aria secŃiunii;

- E0 modulul de elasticitate.

Legea lui HOOKE pentru materiale plastice .

40

RelaŃiile, foarte simple, folosite pentru a imagina proporŃionalitatea între eforturi şi deformaŃii

sunt de formă liniară:

K+⋅+⋅+⋅+⋅= xzzzyyxxxx dcba εεεεσ (1)

şi

K+⋅′+⋅′+⋅′+⋅′= xzzzyyxxxx dcba σσσσε (2)

unde: a, b, c, …, a’, b’, c’, d’, … constante.

O altă relaŃie a fost stabilită experimental (legea lui HOOKE). Se poate aprecia că pentru

deformaŃii infinit mici toate materialele se supun acestei legi.

Folosind tensorii, relaŃiile devin:

11 KKijij C εσ ⋅= (3)

Ceea ce este echivalent cu:

11 KKijij σδε ⋅= (4)

Cij K1 şi σij K1 sunt tensorii de ordinul 4, care conŃin constantele de rigiditate şi de legătură. Mai

mult, indicii acestor tensori sunt 1, 2 sau 3, la fel ca pentru eforturile şi deformaŃiile a căror indici

sunt x, y sau z. CorespondenŃele între două notaŃii sunt date de relaŃiile:

=

=

=

zyzxz

yzyxy

xzxyx

zzyzxz

yzyyxy

xzxyxx

ij

στττστττσ

σσσσσσσσσ

σσσσσσσσσ

σ

332313

232212

131211

(5)

=

=

=

zyzxz

yzyxy

xzxyx

zzyzxz

yzyyxy

xzxyxx

ij

εγγγεγγγε

εεεεεεεεε

εεεεεεεεε

ε

332313

232212

131211

(6)

Pentru calculul practic, relaŃiile (3) şi (4) pot fi simplificate utilizând următoarele expresii:

qpqpqpqp Sc σεεσ ⋅=⋅= (7)

Unde:

σq – reprezintă una din cele şase componente independente (σxx, σyy, σzz, σxy, σxz sau σyz);

εp – reprezintă una din cele şase componente independente (εxx, εyy, εzz, εxy, εxz sau εyz);

p, q – indici ai variabilelor (de la 1 la 6).

Deci, se poate scrie în acest moment:

41

=

665646362616

565545352515

464544342414

363534332313

262524232212

161514131211

cccccc

cccccc

cccccc

cccccc

cccccc

cccccc

cpq (8)

=

665646362616

565545352515

464544342414

363534332313

262524232212

161514131211

SSSSSS

SSSSSS

SSSSSS

SSSSSS

SSSSSS

SSSSSS

S pq (9)

Dacă se Ńine seama de ipoteza că mediul este izotrop, atunci tensorul de legătură se poate

explicita astfel:

( )( )

( )

−⋅

−⋅

−⋅=

1211

1211

1211

111212

122212

111211

200000

020000

002000

000

000

000

SS

SS

SS

SSS

SSS

SSS

S pq (10)

Această ultimă matrice defineşte relaŃiile care există între eforturi (solicitări) şi deformaŃii în

cazul foarte general al legii lui HOOKE, aplicat unui solid elastic izotrop. Utilizând coeficienŃii

acestei matrice se pot exprima mărimi precum modulul lui Young, modulul de forfecare,

modulul volumic şi coeficientul lui Poisson.

Modulul lui Young (E) poate fi dedus, pentru o solicitare uniaxială (tracŃiune simplă), din

expresia legii lui HOOKE: εσ ⋅= E

Astfel:

11

1

SE = (11)

42

Modulul de forfecare (G) asociază un efort de forfecare cu o deformaŃie (ex. σ 4 şi σ 4). Deci

44 εσ ⋅= G , ceea ce este echivalent cu xzxz G εσ ⋅= . De unde se deduce că:

4444

1

SCG == şi deci

( )12112

1

SSG

+⋅= (12)

Modulul volumic (K) exprimă relaŃia între presiunea hidrostatică p(σ xx=σ yy=σ zz=-p) şi

dilatarea volumică.

Rezultă că modulul volumic este dat de următoarea relaŃie:

( )1211 23

1

SSK

⋅+⋅= (13)

Coeficientul lui Poisson (υ ) corespunde unui raport între deformaŃia laterală şi deformaŃia

longitudinală la o solicitare uniaxială. El este descris de: 1

3

1

2

εε

εε

υ −=−=

sau 11

12

S

S−=υ (14)

Acest coeficient variază de la 0 la 0,5. Valorile mai mari corespund solidelor permanent elastice.

De exemplu, se admit, în general, valori de 0,25 pentru ceramică şi 0,30 pentru oŃeluri. Pentru

polimeri 5,04,0 K∈υ (ex. PE de densitate medie).

Din relaŃiile (11), (13) şi (14) rezultă:

( )υ+⋅=

12

EG şi

( )υ⋅−⋅=

213

EK .

Pentru sisteme de eforturi reduse (ε xx,) se poate scrie E

xxxx

σε = . De asemenea,

E

xxyy

συε

⋅−=

şi E

xxzz

συε

⋅−= , respectiv după axele y şi z.

Utilizând notaŃiile precedente se poate scrie:

( )[ ]

( )[ ]

( )[ ]yyxxzzzz

zzxxyyyy

zzyyxxxx

E

E

E

'

1

1

1

σσυσε

σσυσε

σσυσε

+⋅−⋅=

+⋅−⋅=

+⋅−⋅=

Toate aceste rezultate sunt aplicabile în cazul deformaŃiilor mari. În cazul eforturilor

considerabile trebuie utilizată teoria elasticităŃii finite.

43

2.2.3. Caracteristici statice

Caracteristicile statice sunt influenŃate de mai mulŃi parametri. Cel mai important este

temperatura, a cărei influenŃă este mult mai mare ca la metale. Aceasta deoarece materialele

plastice sunt utilizate la temperaturi destul de apropiate de punctul lor de topire.

Pentru plastice este, în general, imposibil de a vorbi de o topire veritabilă, deoarece la

temperaturi cuprinse între 323…373 K pot apare modificări importante în structura materialului

(modificări chimice, dezagregări, distrugeri).

În consecinŃă, proprietăŃile mecanice sunt profund modificate de variaŃia temperaturii.

Pe de altă parte, materialele plastice sunt, adesea, susceptibile de a absorbi gazul conŃinut în

atmosfera înconjurătoare, în particular vaporii de apă. Uneori se poate produce o evaporare la

suprafaŃă a unor componente certe.

Aceste două fenomene provoacă apariŃia de tensiuni interne şi influenŃează caracteristicile

mecanice.

Mediul înconjurător poate să provoace oxidarea sau degradarea materialului.

Spre exemplificare în figura Unitatea de învăŃare 1.7 şi Unitatea de învăŃare 1.8, se prezintă

curbele de variaŃie a modulului de elasticitate şi a rezistenŃei la tracŃiune în funcŃie de

temperatură.

Să ne reamintim!

• Caracteristicile esenŃiale ale diferiŃilor polimeri diferă în funcŃie de familia chimică din

care fac parte, precum şi de procedeul de formare. Pentru folosirea materialelor plastice

la realizarea de piese, rezistente la solicitări mecanice, termice şi chimice, este necesară

cunoaşterea principalelor proprietăŃi tehnice şi tehnologice ale acestora.

• Pentru a îmbunătăŃi proprietăŃile polimerilor, în procesul de elaborare a amestecurilor, se

adaugă materiale de umplutură (nisip, cuarŃ, silicaŃi, mică, talc, azbest, sticlă, caolin

calcinat, oxid de zinc, aluminiu, magneziu, titan sau beriliu, sulfat de bariu, aluminiu,

bronz, plumb, făină de lemn, etc.), ranforsare (fibre de sticlă, bor, carbon, grafit, azbest,

bumbac, safir, polivinilalcool, sau ceramice; microsfere de sticlă, sau polimeri; fulgi de

sticlă, borură de aluminiu, carbură de siliciu, etc.) precum şi aditivi.

• Caracteristicile statice sunt influenŃate de mai mulŃi parametri. Cel mai important este

temperatura, a cărei influenŃă este mult mai mare ca la metale. Aceasta deoarece

materialele plastice sunt utilizate la temperaturi destul de apropiate de punctul lor de

topire.

44

2.2.4. Caracteristici dinamice

În acest domeniu intervin două complicaŃii, acelea că plasticele au o conductibilitate termică

foarte mică şi posedă, în legea lor de deformare, un histerezis important.

La încercările de oboseală a materialelor plastice, ruptura se produce în punctul cel mai solicitat

prin degradarea sau semitopirea materialului. Rezultatele sunt lipsite de toate semnificaŃiile

mecanice.

Este deci necesar să se testeze materialul la frecvenŃe foarte reduse (10 cicluri pe minut şi uneori

mult mai puŃin).

Considerând cazul unei solicitări de formă sinusoidală se poare scrie:

)cos(0 t⋅⋅= ωσσ pentru cazul de efort impus;

)cos(0 t⋅⋅= ωεε pentru cazul unei deformări impuse.

Mărimile de ieşire sunt:

).cos(

);cos(

0

0

ϕωεε

ϕωσσ

+⋅⋅=

+⋅⋅=

t

t

unde - ϕ este unghiul de distrugere.

Modulul de elasticitate este atunci:

ϕ

εσ ieE ⋅=

0

0 ,

o mărime complexă de forma:

ir EiEE ⋅+= unde Er şi Ei sunt modulul real, respectiv modulul imaginar.

RelaŃiile efortului şi alungirii specifice sunt:

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

200 225 250 275 300 325 350 375 400

T [K]

E [N/mm2] Polistiren

Poliamidă 6/6

PVC

Figura 2.1. VariaŃia modulului de elasticitate în funcŃie de temperatură

Figura 2.2. VariaŃia rezistenŃei la rupere în funcŃie de temperatură

0

10

20

30

40

50

60

70

80

225 250 275 300 325 350 375 400

T[K]

σσσσt[N/mm2]Poliamidă 11

Poliamidă 6/6

PVC

45

dt

dII

dt

dEE

ir

ir

σω

σε

εω

εσ

⋅+⋅=

⋅+⋅= ;

Aceste mărimi permit calculul energiei

transformate în căldură în unitatea de timp

şi de volum în cursul unui ciclu de

solicitare:

20

20

0 22

1β

σωεωεσ ⋅⋅=⋅⋅=⋅⋅= ∫ ii

TE

dT

W

unde: - A0 este coeficientul de pierdere.

VariaŃia modulului real şi a celui imaginar în funcŃie de temperatură pentru polimetacrilatul de

metil este reprezentată în figura 2.4.

Capacitatea materialelor plastice de a absorbi energia de deformaŃie este exploatată de

constructorii de automobile prin utilizarea lor la construcŃia elementelor pentru izolaŃiile fonice

şi de vibraŃii.

Caracteristicile mecanice prin care se apreciază capacitatea de amortizare sunt:

� factorul de pierderi (β), care indică efectul de histerezis în regim dinamic;

� timpul de relaxare şi de deformare permanentă după îndepărtarea sarcinii, pentru materialele

care au fluaj.

Materialele plastice (viscoelastice) prezintă caracteristici de amortizare interesante într-o gamă

largă de temperaturi şi frecvenŃe. Astfel, dacă neoprenul clasic are factorul de pierderi 0,2, pentru

poliizopren şi poliuretan el ajunge la 1,0…2,0. Plaja de temperaturi este totuşi limitată. VariaŃia

factorului de pierderi al

poliuretanului în funcŃie de

temperatură, pentru diferite

frecvenŃe, este reprezentată în figura

2.5.

2.2.5. ProprietăŃi fizico-mecanice

Materiale rigide

Caracteristicile fizico-mecanice ale

materialelor plastice sunt dependente

de performanŃele semi-produselor

specifice din care sunt realizate,

0

1000

2000

3000

4000

280 310 340 370 400

T[K]

Er [N/mm2]

0

100

200

300

400

Ei [N/mm2]

Er n=300 Hz

Er n=10 Hz

Er n=1 Hz

Er n=0,01 Hz

Ei n=30 Hz

Figura 2.4. VariaŃia modulului real de elasticitate (Er) şi a celui imaginar (Ei) în funcŃie de temperatură şi

frecvenŃă

Figura 2.3. VariaŃia coeficientului de pierderi în funcŃie de temperatură pentru diferite

frecvenŃe

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

270 290 310 330 350 370

T [K]

ββββ250 Hz

125 Hz

34 Hz

46

precum şi de tehnologiile prin care acestea se obŃin. Este greu de a prezenta valori foarte exacte

ale principalilor parametri fizico-mecanici pentru diverse reŃete de materiale plastice. Pentru cei

care doresc informaŃii de mare precizie, există bănci de date ale caracteristicilor tehnice,

disponibile pe discuri magnetice, furnizate de producătorii materialelor plastice. InformaŃiile

cuprinse în acest subcapitol oferă valori medii ale principalelor caracteristici tehnice.

ProprietăŃile mecanice, termice, electrice şi chimice, la temperatura ambiantă, sunt dependente

de tipul materialului dar şi de condiŃiile de formare.

Temperatura influenŃează, în mod diferit proprietăŃile, în funcŃie de tipul polimerului de bază

(figura 2.6).

Ranforsările cu fibre determină majorarea rezistenŃei mecanice la solicitări normale şi la

oboseală, dar şi a rigidităŃii şi stabilităŃii termice (figura 2.5).

Există, de asemenea, caracteristici specifice ale plasticelor, cum ar fi:

Coeficientul de frecare (PEhd – µ= 0,25…0,30; PP, PA11, TFE – µ = 0,32…0,34; PDM – µ =

0,25…0,30).

Combustibilitatea:

Necombustibile: PFE – 0,95 indice de oxigen;

PPS – 0,50 indice de oxigen;

PVC rigid – 0,45 indice de oxigen.

Nu întreŃin focul: - PBT – 0,30 indice de oxigen;

PPO (PA) – 0,28 indice de oxigen;

PC (PA) – 0,26 indice de oxigen.

Combustibile: PS – 0,18 –

indice de oxigen;

PE, PP, PMM – 0,97 indice de

oxigen;

PDM – 0,15 indice de oxigen.

Îmbătrânirea (prin întreŃinere

pot creşte)

Figura 2.6. VariaŃia proprietăŃilor cu temperatura pentru

diverşi polimeri de bază

47

Filme şi spume

Prin film se înŃelege un semiprodus care are o

grosime mai mică de 0,25 mm.

Stabilitatea dimensională reprezintă o calitate

importantă pentru un suport pe care urmează să se

realizeze anumite marcaje. AbsorbŃia de apă este un

parametru semnificativ. AbsenŃa ei poate determina

o bună transparenŃă. Pentru a asigura conservarea şi

etanşarea (ex.: conductele de alimentare cu

combustibil, rezervoarele, etc.) trebuie ca

impermeabilitatea, ce reprezintă o caracteristică

fundamentală pentru anumite componente, să fie

cât mai mică.

Spumele pot fi suple sau rigide. Primele,

(poliuretanii), sunt utilizate pentru calităŃile lor

elastice sau de amortizare. Cele din a doua grupă se folosesc pentru a asigura izolarea fonică şi

termică.

Caracteristicile esenŃiale ale spumelor suple sunt prezentate în tabelul 2.3.

2.2.6. ProprietăŃi ale suprafeŃelor de contact

Manifestarea primară a uzurii adezive este transferul de material de pe piesele în mişcare

relativă. Transferul modifică aspectul şi proprietăŃile de bază.

Considerând două corpuri în contact: corpul A din material plastic şi corpul B din metal.

SuprafeŃele reale ale corpurilor au asperităŃi a căror dimensiuni sunt foarte mari dacă sunt

comparate cu cele ale atomilor sau moleculelor. Contactul între corpuri se stabileşte prin

intermediul asperităŃilor lor. Aria reală de contact nu este decât o parte foarte mică din aria

aparentă. Contactul se efectuează în zone discrete. AsperităŃile sunt deformate plastic sub

acŃiunea unei presiuni de contact, egală cu presiunea de curgere a materialului mai moale.

Apropierea atomilor celor două corpuri este suficientă pentru a da naştere la veritabile suduri

reci.

5

15

25

35

45

55

65

75

85

210 260 310 360 410T [K]

σσσσt [N/mm2]

PTFE

PCTFE

PP

PC

PA 6

PA 66

5

15

25

35

45

55

65

75

85

210 260 310 360 410T [K]

σσσσt [N/mm2]

PE elastică

PE rigidă

CA

SB

ABS

PVC rigidă

PS

SAN

PMM

Polietilenăreticulată

Figura 2.5. VariaŃia rezistenŃei la rupere în funcŃie de tipul fibrelor de ranforsare

48

Tabelul 2.2

Permeabilitatea materialelor plastice

Parametrul �� Materialul

Vapori de apă [ASTM]

Gaz carbonic [ASTM]

Oxigen [ASTM]

PEhd 0,40 90,00 25,00 PP 0,20 30,00 8,00 PS 2,80 55,00 15,00 PVC 1,00 1,80 0,60 PA 4,00 0,60 0,20 PET 2,00 0,60 0,20 PAN 2,00 0,07 0,05 PVDC 0,03 0,20 0,05 EVOH Sensibil 0,04 0,02

Tabelul 2.3

Principalele caracteristici ale spumelor suple

Caracteristica�� Natura polimer

Densitate [kg/m3]

Alungire [%]

Temperatura până la care rezistă [K]

Comportament la foc

PVC 50…150 75…300 320…375 Nu întreŃine focul PE 50…120 300…350 340…390 Arde lent PU 18…30 100…250 375 Arde lent Celuloză 70…140 - 420 Arde Elastomer 60…70 150…350 340…375 Arde

Cantitatea de material desprinsă în urma joncŃiunilor este funcŃie de presiunea de contact. De

regulă materialul se desprinde de pe suprafaŃa piesei mai moi.

Intensitatea energetică a uzurii (Iw) este funcŃie de profunzimea medie a rizurilor. Curba

caracteristică (figura 2.7) prezintă două părŃi distincte. În prima parte intensitatea uzurii este o

funcŃie descrescătoare faŃă de rugozitate. Partea a doua este o funcŃie liniară (figura 2.8). Prima

parte arată că o ameliorare a stării micro-geometrice a suprafeŃei se poate traduce printr-o

creştere a intensităŃii uzurii, ceea ce înseamnă o diminuare a duratei de viaŃă a mecanismului.

În cazul materialelor ranforsate cu fibre lungi, efectul de rugozitate depinde de natura şi de

proprietăŃile fibrelor. Astfel în cazul fibrelor cu modul înalt (figura 2.9) intensitatea uzurii

variază proporŃional cu rugozitatea. În cazul fibrelor înalt rezistente, efectul este contrar.

Intensitatea uzurii este funcŃie şi de orientarea striurilor de uzinare. Când striurile sunt paralele

cu direcŃia de alunecare uzura adezivă este slabă, iar când ele fac un unghi cu viteza de alunecare

apare o creştere a uzurii abrazive.

ForŃa normală influenŃează prin valoarea sa uzura. La creşterea ei cantitatea de material desprins,

prin uzură adezivă, de pe piesele în mişcare se măreşte (figura 2.10). Depăşirea unei anumite

49

forŃe critice duce la modificări în structura particulelor transferate şi la distrugerea suprafeŃelor în

mişcare (figura 2.11). Pentru a evita o distrugere a materialelor prin efectul de suprasolicitare

este necesar să nu se depăşească o presiune maximă egală cu 1/3 din rezistenŃa admisibilă la

comprimare a materialului mai moale.

Figura 2.7. EvoluŃia intensităŃii energetice Figura 2.8. VariaŃia intensităŃii uzurii cu topografia

a uzurii în funcŃie de rugozitate suprafeŃei la o singură trecere a piesei din polimer peste cea de oŃel

Să ne reamintim!

• Caracteristicile statice sunt influenŃate de mai mulŃi parametri. Cel mai important este

temperatura, a cărei influenŃă este mult mai mare ca la metale. Aceasta deoarece

materialele plastice sunt utilizate la temperaturi destul de apropiate de punctul lor de

topire.

• Materialele plasticele au o conductibilitate termică foarte mică şi posedă, în legea lor de

deformare, un histerezis important. La încercările de oboseală a materialelor plastice,

ruptura se produce în punctul cel mai solicitat prin degradarea sau semitopirea

materialului.

• Caracteristicile fizico-mecanice ale materialelor plastice sunt dependente de

performanŃele semi-produselor specifice din care sunt realizate, precum şi de tehnologiile

prin care acestea se obŃin.

• ProprietăŃile mecanice, termice, electrice şi chimice, la temperatura ambiantă, sunt

dependente de tipul materialului dar şi de condiŃiile de formare.Manifestarea primară a

uzurii adezive este transferul de material de pe piesele în mişcare relativă. Transferul

modifică aspectul şi proprietăŃile de bază.

50

La piesele în mişcare, dacă forŃa

normală nu provoacă distrugeri,

viteza este cea care modifică

temperatura superficială,

determinând:

� crearea de puncte calde,

care măresc reacŃia de

suprafaŃă şi produsele de

uzură;

� încălziri şi răciri rapide,

care produc deformaŃii ce

cresc importanŃa

schimbărilor fizico-chimice;

� apariŃia temperaturilor

înalte, ce pot produce

deteriorări şi fuziuni ale

structurilor superficiale.

Coeficientul de frecare în

funcŃie de viteză (figura 2.12),

pentru viteze de 10-3 m/s este

foarte mic; la valori însă de

10…100 m/s, poate ajunge la

valoarea de 0,2 pentru

polietilenă sau 0,4 pentru

politrafluoretilenă. Rezultatele

obŃinute cu poliamida 6 sunt

reprezentate în figura 2.13.

Intensitatea uzurii este

influenŃată de mediul ambiant.

Astfel, ea este mult mai mică la

funcŃionarea pieselor în vid faŃă

de aer. DiferenŃa între intensităŃile uzurii este dată de încărcătura de lubrifiant (cu MoS2

intensitatea uzurii este sensibil aceiaşi în aer şi în vid).

1,0E-08

1,0E-07

1,0E-06

1,0E-05

0 0,3 0,6 0,9 1,2

Rugozitatea 10-3[mm]

Iw [mm3/Nm]

Fibre cu modul înalt

Fibre cu rezistenŃă ridicată

Figura 2.9. InfluenŃa rugozităŃii suprafeŃei de frecare asupra uzurii pieselor din materiale plastice armate

0

50

100

150

200

250

0 200 400 600 800 1000 1200

Sarcină normală [N]

Volumul materialului uzat

[mm3]

Se distruge piesa

Figura 2.10. Uzura unei piese din poliamidă 6 în frecare cu una din oŃel, în funcŃie de sarcină

1,0E-06

1,0E-05

1,0E-04

1,0E-03

1,0E-02

1,0E-01

1,0E+00

1,00E+00 1,00E+01 1,00E+02 1,00E+03

PE PMM

PA 6

Efect de înmuiere termică

Figura 2,11. VariaŃia uzurii în regim staŃionar cu sarcina (polimerul alunecă pe oŃel moale)

51

La ora actuală cercetările în acest domeniu urmăresc elucidarea problemelor legate de

mecanismul uzurii şi găsirea unor compoziŃii de materiale plastice care să posede bune

caracteristici de presiune şi viteze la o temperatură cât mai înaltă.

2.2.7. Elemente care dezavantajează materialele plastice

Materialele plastice nu au întotdeauna aceiaşi calitate. Uneori defectele sunt inerente la acelaşi

produs. De asemenea, există limite tehnice care nu pot fi neglijate.

Inflamabilitatea este rapidă pentru unele celulozice şi termoplastice. Acest handicap este reproşat

de multe ori materialelor plastice. Cu toate acestea multe dintre materialele combustibile (hârtia,

textilele, combustibilii etc.), sunt utilizate fără a exista o piedică în folosirea lor.

În acest domeniu se pot distinge două noŃiuni:

ReacŃia la foc, corespunde posibilităŃii aportului la incendiu prin descompunere chimică a

materialelor. Sub acest aspect, materialele plastice sunt grupate în 6 categorii:

52

M0 Necombustibile (au puterea calorică mare – PCS = 600 KJ/KC/kg);

M1(V0)* Neinflamabile;

M2(V1) Greu inflamabile;

M3(V2) Mediu inflamabile;

M4 Uşor inflamabile;

M5 Foarte uşor inflamabile.

RezistenŃa la foc, caracterizează mărimea timpului în care apare descompunerea chimică cu

combustia materialului. Ea este apreciată de aspectele fizice ale materialelor, clasate în trei

categorii:

• SF stabile la foc (comportamentul mecanic satisface cerinŃele);

• PS parascântei (etanşeitate la scântei şi absenŃa emisiei de gaz inflamabil);

• CF protecŃie împotriva focului (încălzirea feŃei neexpuse este limitată la 410…450 K).

În fiecare categorie, aprecierile se fac în grade, în funcŃie de timpii până la care elementele

satisfac probele (ex.: 1h, 3h, etc.).

RezistenŃa termică este un punct slab al materialelor plastice. Odată cu creşterea temperaturii

materialele plastice îşi pierd supleŃea, iar la anumite valori ale acesteia se poate produce

distrugerea completă.

Căldura specifică este cu mult mai mare ca cea a metalelor, fapt ce poate constitui un avantaj la

sudura termică.

Dilatarea. Termodurele se dilată de 5 ori mai mult ca metalele iar termoplastele de 10 ori. De

aceea este necesar să se prevadă un joc adecvat la asamblările metal-plastic.

ContracŃia. Acest parametru este important pentru formare, deoarece materialele plastice au, în

general, contracŃia la răcire dublă faŃă de oŃel.

RezistenŃa mecanică. Dacă rezistenŃa specifică este foarte mare, cea intrinsecă este cu mult

inferioară celei a metalelor (de 10 ori mai mică). La fel este şi rigiditatea (modulul de elasticitate

de 100 ori mai redus).

Umiditatea. Unele materiale plastice au tendinŃa naturală de a absorbi apa (1…4%), ceea ce

poate provoca o umflare nefastă datorită produselor de condensare. Ca efect, proprietăŃile

mecanice şi dimensionale variază cu procentul de umiditate. De asemenea, un material Ńinut în

apă se adaptează mai greu la realizarea de piese precise deoarece:

lungimea = 3 %apăf ⋅

volumul = f(%apă)

* V reprezintă corespondentul american pentru clasele M corespondente.

53

Stabilitatea dimensională medie este funcŃie de pierderile sau absorbŃia de apă, de dilatare şi de

slăbirea tensiunilor interne. De asemenea, umiditatea, căldura sau constrângerile din timpul

stocării pot provoca deformări, contracŃii sau fluaje ale produselor finite.

Electricitatea statică. Un mare număr de materiale plastice sunt, după frecare, generatoare de

electricitate statică. Aceasta poate provoca acumulări de praf pe suprafeŃele produsului finit

(aspect neplăcut) sau poate genera incendii.

Vulnerabilitatea la zgâriere. Unele termoplaste sunt sensibile la zgâriere. Termodurele sunt mai

bine protejate prin stratul de suprafaŃă.

Îmbătrânirea. Acest fenomen de degenerare a proprietăŃilor plasticelor în timp este încă

insuficient explicat. De aceea, el se studiază, în cele mai multe cazuri, experimental. Această

alterare este datorată, în principal, mai multor cauze singulare sau combinaŃiilor lor (efect de

sinergie):

� CondiŃii de lucru:

� ContracŃia mecanică;

� Temperatura;

� Contaminare chimică.

� AgenŃi atmosferici:

� Oxidare (O2, O3);

� Ploaie;

� RadiaŃii ultraviolete.

Să ne reamintim!

• Elemente care dezavantajează materialele plastice sunt: reacŃia la foc, rezistenŃa la foc,

rezistenŃa termică, dilatarea, contracŃia, rezistenŃa mecanică, stabilitatea dimensională,

electricitatea statică, vulnerabilitatea la zgâriere, îmbătrânirea, manifestările patologice

induse.

• RezistenŃa la foc, caracterizează mărimea timpului în care apare descompunerea chimică

cu combustia materialului.

• RezistenŃa termică este un punct slab al materialelor plastice. Odată cu creşterea

temperaturii materialele plastice îşi pierd supleŃea, iar la anumite valori ale acesteia se

poate produce distrugerea completă.

• RezistenŃa mecanică. Dacă rezistenŃa specifică este foarte mare, cea intrinsecă este cu

mult inferioară celei a metalelor (de 10 ori mai mică).

54

• ReacŃia la foc, corespunde posibilităŃii aportului la incendiu prin descompunere chimică a

materialelor.

Degradarea se produce prin rupturi mecanice invizibile ale lanŃurilor şi atac chimic al grupelor

de fixare. Acestor cauze li se datorează modificarea proprietăŃilor (aspect, culoare, miros, etc.),

întreruperea legăturilor cu eliminarea de radicali liberi şi auto accelerarea îmbătrânirii până la

distrugerea totală a produsului (figura 2.14).

Manifestări patologice induse. Anumite persoane sunt alergice la mirosul produs de unele

materiale plastice sau la atingerea lor. Starea alergică se manifestă mai ales la produsele aflate în

stadii intermediare ale procesului tehnologic (prezenŃa solvenŃilor) sau la cele foarte eterogene

(ranforsări cu fibre de sticlă). Aceasta se poate traduce prin alergii cutanate, hemoragii,

inflamaŃii ale mucoaselor respiratorii şi oculare, astm, tulburări nervoase.

55

AUTOEVALUARE

1. Pentru a îmbunătăŃi proprietăŃile polimerilor, în procesul de elaborare a amestecurilor, se

adaugă materiale de umplutură, cum ar fi:

a) Fibre de sticlă, bor, carbon, grafit, azbest, bumbac, safir, polivinilalcool, sau ceramice;

microsfere de sticlă, sau polimeri; fulgi de sticlă, borură de aluminiu, carbură de siliciu.

b) Aditivi.

c) Nisip, cuarŃ, silicaŃi, mică, talc, azbest, sticlă, caolin calcinat, oxid de zinc, aluminiu,

magneziu, titan sau beriliu, sulfat de bariu, aluminiu, bronz, plumb, făină de lemn.

2. IdentificaŃi termenii din expresia alungirii specifice:

( )t

x eBAE

F ⋅−⋅−⋅⋅

= αε 10

1

• B1 şi α =

• F =

• A =

• E0 =

3. Cel mai important parametru care influenŃează caracteristicile statice este:

a) Umiditatea.

b) Temperatura.

c) RezistenŃa la rupere.

4. ProprietăŃile mecanice, termice, electrice şi chimice, ale materialelor plastice, la temperatura

ambiantă, sunt dependente de:

a) Tipul materialului şi de condiŃiile de formare.

b) CondiŃiile de formare.

c) RezistenŃa mecanică la solicitări normale.

5. Prin film se înŃelege un semiprodus care are o grosime mai mică de:

a) 2,5 mm.

b) 0,25 mm.

c) 0,95 mm.

56

6. RezistenŃa la foc:

a) Corespunde posibilităŃii aportului la incendiu prin descompunere chimică a materialelor.

b) Caracterizează mărimea timpului în care apare descompunerea chimică cu combustia

materialului.

c) Este funcŃie de pierderile sau absorbŃia de apă.

7. Să se reprezinte influenŃa rugozităŃii suprafeŃei de frecare asupra uzurii pieselor din materiale

plastice armate.

8. Să se reprezinte variaŃia proprietăŃilor cu temperatura pentru diverşi polimeri de bază.

57

Unitatea de învăţare 3

ELASTOMERI

CUPRINS

UNITATEA DE ÎNVĂŢARE 3..................................................................................................57

ELASTOMERI............................................................................................................................57

3.1. CONSIDERAŢII GENERALE....................................................................................................57 3.2.PRINCIPALELE FAMILII DE ELASTOMERI................................................................................59

3.2.1. Cauciucul natural........................................................................................................59 3.2.2. Elastomeri sintetici......................................................................................................59

3.3. ÎNCĂRCĂTURI DE RANFORSARE ŞI MATERIALELE DE UMPLUTURĂ .......................................64 3.4. PREPARAREA AMESTECURILOR............................................................................................67 3.5. RETICULAREA CAUCIUCULUI ...............................................................................................67 3.6. VULCANIZAREA CAUCIUCULUI ............................................................................................68

AUTOEVALUARE.....................................................................................................................72

OBIECTIVE:

La sfârşitul acestei unităţi de învăţare vei fi capabil să:

Defineşti elastomerii;

Compari elastomerii cu plasticele pe baza proprietăţilor fizice şi modalităţilor de

transformare;

Prezinţi caracteristicile esenţiale ale acestora;

Prezinţi principalele familii de elastomeri;

Descrii încărcăturile de ranforsare şi materialele de umplutură;

Prezinţi prepararea amestecurilor;

Descrii reticularea cauciucului;

Descrii vulcanizarea cauciucului;

3.1. Consideraţii generale

Elastomerii constituie o familie aparte a materialelor se sinteză. Ei se diferenţiază prin

proprietăţile fizice şi modalităţile de transformare (tabelul 3.1)

58

Tabelul 3.1.

Compararea elastomerilor cu plasticele

Materiale plastice Materialul Caracteristicile

Cauciuc vulcanizabil Termodure Termoplaste

Baza Pastă Răşini, pudre sau granule Preparare Amestecare şi

malaxare prealabilă Se folosesc produse preparate fără PVC

Transformare Ireversibilă Reversibilă Comprimare,

extrudare, transfer, calandrare

Injecţie, spumare, calandrare, termoformare, extrudare, presare, comprimare, transfer, contact,

pulverizare, înfăşurare Procedee de

formare Tehnici de întărire

Cadenţă Redusă Medie Înaltă

Suplu (fără ebonită) Rigid (fără spuma PU) Rigid (fără PEhd, PVC plastifiat) Produs

Elastic Rigid Reciclare Imposibilă Posibilă

În funcţie de compoziţia chimică şi de procedeele de formare a amestecurilor, există mai multe

familii de elastomeri (tabelul 3.2)

Tabelul 3.2.

Caracteristicile esenţiale ale principalelor familii de elastomeri

Proprietăţi mecanice Comportament

Termic La

Fluide

Fam

ilia

de

cau

ciu

c

Sim

bol

izar

e

Du

rita

te [

Sh

ore]

Den

sita

te r

elat

ivă

[-]

Dom

eniu

l de

uti

liza

re [

K]

Rez

iste

nţă

la

rup

ere

[N/m

m2 ]

Alu

ngi

re la

ru

per

e [%

]

Sfâşi

ere

Ab

razi

un

e

Fla

cără

Rec

e

Hid

roca

rbu

ri

Imp

erm

eab

ilit

ate

Cauciuc natural NR 20…100 0,93 220…363 15…30 100…800 E E - E - - Poliacrilic ACM 55…90 0,90 250…420 5…13 100…350 B E - E - - Polibutadien – stiren BR 30…100 0,91 220…380 7…30 100…800 B E - E - - Stiren butadien SBR 30…100 0,94 220…380 7…30 100…800 B E - B - - Nitrilacril butadien NBR 35…100 1,00 240…390 0…25 100…700 B B - B E B Izobutilen-Izopren IIR 48…85 0,90 230…400 7…17 300…600 B B - E - E Etilen-Propilen-dien EPDM 20…85 0,86 220…425 7…17 150…560 B B - E - - Policloropren CR 20…90 1,25 230…383 7…25 100…800 B B B B B B Polietilen clorosulfon

CSM 50…85 1,18 240…410 15…25 200…500 B B E B B B

Fluorcarbon FPM 40…90 1,80 250…520 7…17 100…350 B B E B E E Fluorsilicon MFQ 40…70 1,35 210…473 4…9 100…400 B B B B E E

Poliesteruretan AV; EV

50…98 1,25 250…370 20…50 300…700 E E - E E E

Silicon MVQ 20…80 1,1…1,6 210…473 4…9 100…400 B B E E - - E – excelent

B – bun

Spre deosebire de materialele plastice, elastomerii necesită înainte de formare, o preparare prin

amestecare (structura amestecului este dependentă de tipul elastomerului şi de domeniul de

utilizare – tabelul 3.3.) şi malaxare.

59

Tabelul 3.3.

Compoziţia elastomerului pentru anvelopă

Comportamentul Proporţia Elastomer natural (Plăci de cauciuc) 65,7 Agent de vulcanizare (Sulf) 0,7 Acceleratori primari (MBT) 0,6 Acceleratori secundari (TMT) 0,1 Activator anorganic (Oxid de zinc) 3,3 Ingrediente (Negru de fum) 26,3 Plastifianţi (Ulei mineral) 1,0 Antioxidanţi şi antiozonanţi (PNB) 1,3

Aceste operaţii sunt urmate de formare (calandrare, injecţie, presare, transfer, extrudare, etc.),

asamblare (ex.: anvelopele, curelele trapezoidale, garniturile de etanşare, etc.) şi vulcanizare în

matriţă.

3.2.Principalele familii de elastomeri

Elastomerii pot fi:

naturali (cauciucul natural NR);

de sinteză (copolimer butadien stiren – SBR; copolimer butadien – acrilonitril – NBR;

polibutadien – BR; poliizopren – PI; copolimer-secvenţe SBS şi SIS; policloropren – CR;

copolimer izobutilen izopren – IIR; copolimeri şi terpolimeri etilenă propilenă – EPM şi

EPDM.

3.2.1. Cauciucul natural

El rezultă din latexul arborelui de cauciuc Hevea Brasiliensis, originar din bazinul Amazonului şi

implantat în Asia de Sud Est (Malaesia, Indonesia, Thailanda, etc.) şi în ultimii ani în Africa

(Liberia, Nigeria, Zair, Camerun, Coasta de Fildeş, etc.).

Latexul este obţinut prin crearea în coaja copacului a unui canal în spirală şi colectarea lichidului

care se scurge timp de 4…5 ore. Compoziţia latexului este: 25…40% cauciuc, 52…70% apă,

1,5…2,8% proteine, 1,0…2,7% extract acetonic, 0,5…1,5 zahăr, 0,2…0,9% săruri minerale.

Latexul colectat este apoi concentrat (prin centrifugare) sau coagulat cu acid, fapt ce permite

obţinerea unor clase superioare de cauciuc natural (figura 3.1).

3.2.2. Elastomeri sintetici

1. Cauciucul butadien-stiren (SBR)

El se obţine prin polimerizarea în emulsie, folosind două procedee:

la cald (323 K): amorsare prin descompunerea termică a S2O8K2;

Hevea

Latex Coagulanţi

Concentrare prin: - centrifugare; Coagulare Tăiere / Ondulare - evaporare. controlată

Ondulare şi/sau

60

la rece (298 K): amorsare cu sisteme catalitice de agenţi regeneraţi şi complecşi.

Proporţia unei şarje butadien / stiren este de 71 / 29, în greutate. Procedeul de fabricare este

continuu, complet automatizat. El constă în introducerea butilenei, cu 29% stiren, într-o baterie a

unui reactor emailat. Coagularea se face prin golirea unui reactor în altul. Polimerizarea este

oprită, după 10…12 ore, pentru a limita formarea macrogelului. Adiţia de ingrediente este

repartizată în diferite reactoare pentru a permite urmărirea reacţiei în condiţii optime.

SBR reprezintă, în prezent, 38% din totalul elastomerilor şi 58% din cei sintetici.

Câteva din mărcile comerciale de SBR cunoscute în prezent sunt:

Buna Hüls (BUNAWERKE HÜLS);

Cariflex S (SHELL – CHIMIE);

Krylène (POLYSTAR);

Nipol (NIPPON ZEON Co.);

Sirel (SIR CI);

SKS (Rusia).

Uscare cu aer cald

Formare în foi Granulareformare în foi.

Uscare cu: - Fum; - Aer cald.

Formarea baloţilor

Latex cu Foi afumate (RSS) Cauciuc Cauciuc Foi 60%

cauciuc Foi uscate (ADS) compact Compact Ondulate Foi ondulate albe 10, 20, 50 5L, 5, CV, LV brune

Figura 3.1. Schema de obţinere a diferitelor clase de cauciuc natural

61

2. Cauciucul nitril

Acesta este un copolimer statistic butadien – acrilonitril, interesant prin comportamentul lui la

acţiunea hidrocarburilor şi slaba permeabilitate a gazului.

Polimerizarea se realizează la temperaturi de 278…303 K pe durata a 10…24 ore (conversie

80%).

Distribuţia butadienei şi acrilonitrilului este statistică şi de aceea microstructura de secvenţe

butadienă este apropiată de cea întâlnită la SBR.

Din mărcile consacrate de NBR se pot remarca:

Chemigum (GOOD YEAR);

Krynac (POLYSTAR);

Perbunan “N” (BAYER);

J.S.R. N (Japan Synhetic Rubber).

3. Emulsia polibutadienă (BR emulsie)

Această polibutadienă, care se comercializează sub denumirea de synpol, este aproape

întotdeauna diluată în ulei. Ea prezintă, în raport cu polibutadienele din soluţie, o uşoară creştere

a alungirii la rupere şi o rezistenţă mai bună la alunecare.

Emulsia polibutadienă este utilizată pentru benzile de rulare ale anvelopelor, în asociere cu SBR.

4. Policloroprenul (CR)

Introdus de Du Pont de Nemours în 1932 şi comercializat cu denumirea Neopren GN (1939),

policloroprenul se obţine din homopolimerul cloro – 2 – butadien – 1 – 3.

În procesele de sinteză emulsiile sunt anionice sau cationice. Aditivii de amorsare sunt suficient

de eficienţi încât anulează efectul inhibitor introdus în monomer. Întotdeauna se preferă

operarea, fără stabilizant sau monomer, cu ajutorul S2O8K2. Agentul dispersant este un amestec

de di (tri, tetra,…) sulfonat condensat sub forma aldehidă – acid naftan sulfonic. Acest sulfonat,

care nu este tensioactiv, permite evitarea coagulării spontane în stadiul ulterior neutralizării.

Reacţia, suficient de exotermă ( 71 kJ/mol) este menţinută la 313 K cu ajutorul unui circuit de

apă de răcire. Conversia este însoţită de variaţia de densitate şi reacţia este oprită la 85…90 %,

după 4…5 ore, prin adiţia unei nitrozamine sau a unui ditiocarbonat (varietate a sulfului). Adiţia

de disulfură de tetraetiltiuram permite peptizarea cauciucului, după 3…8 ore, la o temperatură de

293…313 K. Monomerul este antrenat de vapori după ce latexul este neutralizat (pH 6) cu

CH3COOH, pentru a evita preemulsionarea parţială a produsului coagulat, atunci când se

produce spălarea după coagularea la rece. Acest proces este realizat în câteva secunde pe un

62

tambur rece (263…260 K). Apoi filmul este spălat cu apă, la temperatura 303 K, uscat, decupat

şi stocat.

Produsul este comercializat sub forma unui polimer solubil în solvenţi specifici (solvenţi polari,

asomatici sau cloruri), sau sub forma unui gel slab reticulat prin copolimerizarea cu un monomer

tridimensional.

5. Poliizoprenul anionioc (IR)

Polimerizarea izoprenului este realizată, la 328 K, în mediu de izopentan şi presiunea de 0,15

MPa. Durata de reacţie este de două ore pentru o conversie superioară sau egală cu 75%. Ea

facilitează utilizarea amestecului şi determină rezistenţa la tracţiune.

Pentru acest produs există un singur producător: SHELL CHIMICAL Co. Denumirea lui

comercială Cariflex IR.

6. Copolimerii sintetici stiren – butadienă (SBS) şi stiren – izopren (SIS)

Ei constituie clasa elastomerilor termoplastici. Copolimerizarea este realizată anionic cu

amorsare pe bază de litiu în mediu hidrocarbon, pentru a avea stereostructura cerută cu

secvenţele polidine. Pentru realizarea copolimerizării sunt utilizate următoarele tehnici:

adiţia unui agent solvent în finalul secvenţei secundare;

cuplarea bisecvenţelor active la secvenţa terminală a butadienei;

amosarea copolimerizării stiren-butadienă.

Dificultatea rezidă în necesitatea utilizării reactoarelor de volum mare, deoarece cementurile sunt

foarte vâscoase. Metoda utilizată este cea a cuplajului. Aceasta constă în polimerizarea stirenului

în ciclohexan, la 308…328 K, cu 1% butil litiu. După o oră, polimerul realizat este transferat

într-un reactor conţinând diene şi polimerizarea continuă până la 2 ore. Cuplajul este apoi

realizat, în timp de o oră, la 353 K, fie cu agenţi difuncţionali (dicloralcan, doclorosilan) mono

sau diesteri (acetat de etil, de vinil, adipat de dietil), pentru obţinerea de copolimeri liniari

(“Kratons” sau “Cariflex TR” – SHELL), fie cu agenţi tri sau tetra funcţionali (tri sau tetra

clorsilanii – Solpren T, Philips şu Europren Sol T Anic).

Copolimerii SBS conţin 28…48 % stiren, cu masa moleculară de 10…25.000, pentru secvenţele

centrale butadiene. STS sunt obţinuţi după acelaşi model. În plus, ei conţin numai 15% stiren.

Copolimerii legaţi în stea au vâscozitatea foarte mică şi masa moleculară egală.

7. Co şi terpolimerii etilen-propilenă (EPM şi EPDM)

Masele moleculare ale polimerilor şi deci caracteristicile acestora, depind de raportul E/P,

proporţia elementelor din sistemele catalitice, masa agenţilor de transfer.

63

Copolimerii au 25…55% din masă propilenă.

Când se iniţiază procesele de obţinere a co sau terpolimerului, sinteza industrială se face, fie în

soluţie, fie în suspensie.

Procedeul soluţie utilizează ca solvent hidrocarbon alifatic (ex. hexan) purificat şi deshidratat.

Polimerizarea este realizată continuu în unul sau mai multe reactoare, termostatate (temperatura

303…313 K, presiunea 1,5…2,0 MPa), echipate cu agitatoare. Cementul viscos (6…8 %

polimer) este dezactivat cu un alcool, apoi spălat cu apă pentru eliminarea reziduurilor catalitice.

Monomerii, care nu au intrat în reacţie, şi solvenţii sunt separaţi, purificaţi, reciclaţi. Bulgării de

copolimer sunt separaţi pe o sită vibrantă, uscaţi prin extrudare şi condiţionaţi în balot după ce au

fost, eventual, introduşi în ulei.

Procedeul suspensie, bazat pe tehnica Montedison, utilizează propilenă lichidă ca dispersant.

Polimerizarea este continuă într-un singur reactor. Ea se realizează la temperatura de 253…293

K şi presiunea de 0,3…1,0 MPa. Căldura degajată prin polimerizare este controlată prin

evaporarea monomerilor. Copolimerii, insolubili, se separă sub formă de suspensii (30…35 % în

greutate). Raportul E/P în încărcătură depinde de copolimerul dorit, situându-se în jurul valorii

de 80…90 % propilenă.

Copolimerii saturaţi EPM proporţia propilenului în polimer poate fi:

mare ( 50%) – slabă rezistenţă în stare crudă şi bune proprietăţi elastice;

medie ( 40%);

scăzută ( 30%) – rezistenţa foarte mare în stare crudă şi comportamentul termoplastic foarte

bun.

Vulcanizarea EPM este realizată cu peroxizi.

Terpolimerii EPDM .

Dorinţa de a utiliza sistemele clasice de vulcanizare cu sulf a condus la introducerea unui

element nesaturat în lanţul etilen – propilenă, prin termopolimerizarea cu o dienă. Din numeroşii

monomeri bisaturaţi, în acest caz sunt utilizaţi: hexadiena 1 – 4 (HO), diclopentadiena (DCPD) şi

etilena – 5 – norbornen (ENB).

EPM şi EPDM se comercializează cu denumirile: Viltalon (ENB) – EXXON; Keltan (ENB,

DCPD) – DSM; Nordel (HD) – du Pont de Nemours; Buna AP (ENB, DCPD) – HOECST;

Dutral (ENB) – Montedison; EP Total (ENB) – TOTAL.

SĂ NE REAMINTIM!

Elastomerii constituie o familie aparte a materialelor se sinteză. Ei se diferenţiază prin

proprietăţile fizice şi modalităţile de transformare.

64

Elastomerii pot fi: naturali (cauciucul natural NR) şi de sinteză.

Rigiditatea, rezistenţa la uzură sau la oboseală, capacitatea de conservare, îmbătrânirea la

solicitări repetate, precum şi elasticitatea sunt factori esenţiali pentru o piesă din cauciuc.

3.3. Încărcături de ranforsare şi materialele de umplutură

Rigiditatea, rezistenţa la uzură sau la oboseală, capacitatea de conservare, îmbătrânirea la

solicitări repetate, precum şi elasticitatea sunt factori esenţiali pentru o piesă din cauciuc.

Sub aspect economic, se cercetează toate posibilităţile de reducere a costurilor de producţie, în

condiţiile conservării sau ameliorării proprietăţilor elastomerilor.

Acestea sunt câteva consideraţii care impun introducerea altor materiale în masa de elastomer

(tabelul 3.4).

Tabelul 3.4.

Proprietăţile conferite elastomerilor de materialele din încărcătură

pentru un conţinut de 28 volume

Natura Amestecului. SBR 1502

Proprietăţi C

reta

Car

bona

t de

calc

iu

Cao

lin

dur

Cao

lin

calc

inat

Tal

c

Sil

ice

prec

ipit

ată

Sil

ico-

alum

inat

Sil

ice

natu

rală

Neg

ru d

e fu

m

Duritate [U. SHORE A] (300) 44 46 52 53 56 68 58 52 57 Tensiune la 300% alungire [Mpa]

0,6 0,9 2,3 1,9 2,4 4 2,9 2,1 8,3

Rezistenţa la rupere [MPa] 1,9 4,7 14,1 5,2 9,2 19,1 13,5 6,7 14,4Alungirea la rupere [%] 515 595 805 555 660 735 670 615 435 Rezistenţa la sfâşiere cu Crestătura de 2 mm [daN]

3,0 5,5 12,5 6,0 10,5 21,5 13,0 5,5 11,0

DRC [%] 70 ore la 373 K 80 72 85 87 91 97 92 58 54 Încălzire internă GOODRICH [K]

300 284 324 290 323 324 301 299 296

NR SMR 5 Duritate [U. SHORE A] (300) 57 59 65 62 68 67 64 61 64 Tensiune la 300% alungire [Mpa]

2,1 3,6 8,5 4,4 5,9 5,0 6,5 5,2 12,1

Rezistenţa la rupere [MPa] 15,2 20,4 23,4 14,2 21,5 18,7 20,5 15,8 20,8Alungirea la rupere [%] 530 570 550 490 540 590 560 495 455 Rezistenţa la sfâşiere cu Crestătura de 2 mm [daN]

7,0 22,0 9,0 8,0 8,5 45,0 55,0 9,0 22,0

DRC [%] 70 ore la 373 K 70 74 79 81 92 97 88 71 55 Încălzire internă GOODRICH [K]

284 280 283 280 296 296 285 281 281

Şarjele de încărcătură

[pce]: CBS CICLOHEXIL

– 2; BENZITIAZIL

SULFENAMID – 1,5;

DOTE DIORTOTOLIT

GUANIDIN – 0,5; SULF

– 2,5; OXID DE ZINC –

3; ACID STEARIC – 2;

ANTIOXIGEN – 2; ULEI

NAFTENIC – 8;

POLIETILEN GLICOL –

2.

Negru de fum N 380

0

5

10

15

20

25

0 200 400 600 800

Alungirea [%]

t [MPa]

fără negru de fum

20 pce

50 pce

Figura 3.2. Influenţa proporţiei negrului de fum asupra rezistenţei la rupere a cauciucului SBR 1500

pce – părţi pentru un procent părţi de elastomer (în greutate)

Dacă încărcăturile ameliorează proprietăţile ele se numesc ranforsante, iar dacă diminuează

numai preţul amestecurilor se numesc inerte sau diluante.

Între aceste două extreme există încărcăturile semi-ranforsante, care au o acţiune mixtă.

Încărcăturile conţin: negru de fum, silice, caolin, cretă, plastifianţi, acceleratori şi agenţi de

protecţie, coloranţi, ingrediente, etc. .

Negrul de fum, prin adiţie, realizează o lejeră diminuare a rezistenţei la rupere dacă se adaugă în

cauciucul natural şi un efect total invers, relativ, la SBR (figura 3.2) Rolul esenţial al lui este de a

lărgi domeniul temperaturii de utilizare a elastomerului. De asemenea, negrul de fum este

introdus în amestec pentru a crea un histerezis, care absoarbe energia furnizată fără a provoca

deformarea lanţurilor. Mai nou, se observă un mecanism de de-localizare, care evită ruperea

lanţurilor sub acţiunea unei solicitări.

Negrul de fum, sub forma unei şarje de mici dimensiuni, asigură ranforsarea elastomerului prin

formarea, împreună cu acesta, a unei suspensii coloidale care asigură o eterogenitate locală şi

diminuează cantitatea de material de bază din amestec.

Silicele au dimensiunile comparabile cu cele ale negrului de fum (� particulă = 11…200 nm).

Ele sunt utilizate pentru neutralizarea polarităţii suprafeţelor silanilor, în scopul realizării unei

legături eficace cu un elastomer, în general apolar.

Silicele asigură efectul de ranforsare prin legătura hidrogenului, care se formează între grupele

silan de pe suprafaţa silicei (3,0…4,5 grupe SiOH/mm2) şi atomul de oxigen al grupelor silan din

lanţul ,-dihidropolidimetil-stiren-lacsan. Aceste interacţiuni între încărcătură şi polimer

măresc viscozitatea şi modifică temperaturile de tranziţie şi de cristalizare.

65

Această modificare de suprafaţă ameliorează

comportamentul mecanic al compoundurilor

pe bază de silice, fără a atinge însă nivelul

amestecurilor cu negru de carbon. În plus,

silicele pot provoca durificare prematură a

cauciucului.

66

Pentru a se obţine o absorbţie elevată a

silicelor trebuie majorată cantitatea de

acceleratori utilizaţi în raport cu cea care se

referea numai la negrul de carbon din

amestec.

Prin introducerea în amestecuri a silicelor se

majorează alungirea la rupere, rezistenţele la

sfâşiere, îmbătrânirea la căldură, aderenţa la

textile şi transluciditatea.

Caolinul conferă produselor vulcanizate o

excelentă rezistenţă la apă, foarte bune

proprietăţi dielectrice şi o mare inerţie

chimică. De asemenea, el asigură o uşoară

ranforsare.

Carbonaţii de calciu conferă elastomerilor

proprietăţi destul de slabe. Dacă sunt

introduşi în SBR au un efect de ranforsare.

Rolul materialelor de umplutură şi al ingredientelor este acela de a asigura creşterea viscozităţii

compoundurilor, precum şi a modulului de elasticitate al cauciucului vulcanizat.

Creta este utilizată pentru a reduce preţul cauciucului.

Talcul conferă amestecurilor rezistenţă la acţiunea acizilor şi bune proprietăţi dielectrice.

Plastifianţii (gudron de pin, colofoniu, butanol, octanol, acid adipic, etc.) uşurează curgerea

materialelor în forme şi permit adjuvanţilor să se insereze omogen în matricea cauciucului.

Unele componente ale amestecurilor sunt introduse pentru a se obţine efecte speciale. Astfel,

oxizii de fier şi de zirconiu, sau zirconatul de bariu determină îmbunătăţirea stabilităţii termice.

Un tratament de suprafaţă al încărcăturilor poate ameliora rezistenţa la tracţiune.

Influenţa materialelor de umplutură şi a celor de ranforsare asupra proprietăţilor mecanice ale

cauciucului siliconic este reprezentată în figura 3.3.

0

1

2

3

0 5 10 15

Rezistenţala rupere[N/mm2]

cauciuc siliconic ramforsat cu silicepirogenăcauciuc siliconic neramforsat

0

100

200

300

0 5 10 15

Abraziune[mm3]

0

100

200

300

0 5 10 15Ponderea în încărcătură a materialelorde ranforsare şi a celorde umplutură [%]

Rezistenţala sfăşiere[N/mm]

Figura 3.3. Influenţa materialelor de ranforsare şi a celor de umplere asupra proprietăţilor cauciucului

siliconic

67

Amestecul de formare conţine, de asemenea catalizatori, reticulanţi, pigmenţi, agenţi antiadezivi

şi promotori de aderenţă.

SĂ NE REAMINTIM!

Dacă încărcăturile ameliorează proprietăţile ele se numesc ranforsante, iar dacă

diminuează numai preţul amestecurilor se numesc inerte sau diluante. Între aceste două

extreme există încărcăturile semi-ranforsante, care au o acţiune mixtă.

3.4. Prepararea amestecurilor

Operaţiunea constă în introducerea în cauciuc, conform reţetei, a diferitelor ingrediente şi

dispersarea omogenă în masa acestuia. Aceasta se poate realiza în amestecătoare externe, interne

sau cu şurub.

Amestecătoarele externe sunt maşini simple şi robuste care conţin doi cilindri, paraleli şi

orizontali, ce se rotesc în sens invers cu viteze relativ diferite (10…20 rpm). Raportul

vitezelor unghiulare ale cilindrilor poartă denumirea de coeficient sau raport de fricţiune

(r.f.= 1,10…1,25 pentru elastomeri, care necesită o plastifiere preliminară – ex. cauciucul

natural; r.f. = 1,0…1,1 – pentru elastomeri de sinteză). Cilindrii amestecătorului sunt goli la

interior pentru a permite asigurarea răcirii sau încălzirii prin circulaţia unui fluid (apă, vapori,

etc.).

Amestecătorul intern se compune dintr-o cameră în care se rotesc, cu viteze diferite , două

rotoare în formă de elice. Volumul de material ce pătrunde în cameră este limitat de un piston

obturator.

Amestecătorul cu şurub are dezavantajul că operaţia este discontinuă.

Amestecarea comportă trei faze:

- plastifierea elastomerului;

- introducerea ingredientelor;

- terminarea amestecării.

3.5. Reticularea cauciucului

Reticularea cauciucului se poate face la temperatura mediului ambiant sau la cald, conform

metodelor utilizate în industria cauciucului.

Densitatea reticulării este un factor cheie de care depind proprietăţile produsului vulcanizat. Ea

poate influenţa mecanismele de reticulare (figura 3.4).

Reticularea cauciucului se face prin condensare sau prin adiţie.

Reticularea prin condensare se

bazează pe reacţia dintre �,�

– dihidroxipolidimetil –

siloxan şi silicaţi, în prezenţa

catalizatorilor (dilaurat de

dibutileten). Viteza de reacţie

depinde de proprietăţile şi

concentraţia reticulanţilor,

precum şi de structura chimică

şi natura catalizatorului.

Modulul dinamic

Densitatea de reticulare

Proprietăţi

Rezistenţa lasfâşiere

Rezistenţa la rupere

Modulul static

Duritatea

Deformarearemanentă lacompresiune

Reticularea prin adiţie este

facilitată pe dublele legături ale SiH. Catalizatorii utilizaţi sunt săruri complexe de platină,

paladiu şi rodiu. Reacţia, are loc la temperatura mediului ambiant când se utilizează olefine

complexe sau metale conţinând platină. Cauciucul reticulat prin adiţie, destinat pentru a lucra la

temperaturi înalte, conţine complexe de azotaţi de platină (piridiu, benzonitril, benzotriazol).

Figura 3.4. Influenţa Densităţii de reticulare asupra proprietăţilor cauciucului

3.6. Vulcanizarea cauciucului

Vulcanizarea reprezintă procesul fizico-chimic prin care amestecul de cauciuc brut, agenţi de

vulcanizare(5…8%) şi ingrediente, la temperatura de 400…460 K. Prin vulcanizare sulful

adiţionează la dublele legături ale polimerului iar cauciucul îşi măreşte de 6…9 ori elasticitatea

şi de 10…20 ori rezistenţa la rupere.

Vulcanizarea acţionează prin crearea unui număr de legături covalente între lanţurile de

elastomeri, care formează, o reţea tridimensională ce împiedică alunecarea lanţurilor

macromoleculare, unele în raport cu altele. Ea se produce inevitabil la o solicitare, deoarece

temperaturile de tranziţie virtuale ale elastomerilor sunt negative.

În toate cazurile, vulcanizarea unui elastomer necesită:

un aport de energie, cel mai adesea de origine termică; de asemenea, vulcanizarea se poate

realiza prin hiperfrecvenţă sau iradiere la temperatură medie;

existenţa sau crearea unor poziţii reactive pe lanţurile macromoleculare; ele se comportă, de

cele mai multe ori, ca nesaturate faţă de grupările polare, datorită prezenţei hidrogenului

labil;

un agent de vulcanizare, care poate sau nu să se fixeze, el însuşi, pe lanţurile

macromoleculare. Sulful, în prezenţa activatorilor şi acceleratorilor, este elementul cel mai

utilizat, deoarece el se fixează la fel de bine, atât pe peroxizi organici cât şi pe sisteme

specifice, cum sunt oxizii metalici, aminele, răşinile, etc. .

68

Vulcanizarea cu sulf se aplică nu numai la elastomeri nesaturaţi ci şi la cauciucuri speciale cum

sunt poliuretanii. Ea permite, datorită utilizării conjugate a activatorilor (MgO, PbO, ZnO, CaO)

şi acceleratorilor de vulcanizare (anilină OOENSLAGER, diticarbonaţi, tiurani, etc.), să se

obţină un bun echilibru între diferitele proprietăţi pe care le pretinde un vulcanizat.

Oxidul de zinc este necesar pentru a ajuta solubilizarea acizilor graşi (acid stearic, lactic sau

palmitic). El şi acidul stearic se combină pentru a forma un “complex” activator, care este solubil

în gume şi se combină cu agentul de vulcanizare pentru a permite fixarea pe lanţurile de

elastomeri.

Schema generală de vulcanizare este prezentată în figura 3.5:

Accelerator

Activator Acid gras

69

(ZnO) (acid stearic)

Complex activator solubil

Agent de Vulcanizare

(Sulf)

Complex activ

Cauciuc

Produs vulcanizat

Figura 3.5. Mecanismul vulcanizării

Analiza întreprinsă, arată că în funcţie de agentul care fixează lanţurile macromoleculare,

vulcanizarea se poate face cu:

Sulf – singur (Procedeul nu permite obţinerea unei vulcanizări cu proprietăţi mecanice

deosebite şi eterogeneitatea naturii legăturilor care rezultă; nu se utilizează în aplicaţii

industriale);

Sulf, în prezenţa activatorilor şi acceleratorilor (Rolul acceleratorilor şi activatorilor este de a

creşte viteza de vulcanizare şi de a simplifica forma reţelei prin reducerea lungimii

legăturilor intermoleculare şi evitarea formării de cicluri);

Oxizi metalici (Agentul de vulcanizare este oxidul de zinc, care reacţionează cu atomii de

clor terţiari, ce se regăsesc, în cantităţi mici, în policloropren. Sistemul acesta de vulcanizare

este foarte utilizat pentru policloropren);

Compuşi organici (Amine, quinoni, acizi graşi, răşini, diuretani. Procedeul este specific

pentru un număr limitat de elastomeri [sub 1,4% din consumul mondial de cauciuc]);

Vulcanizarea radicală se aplică elastomerilor complet saturaţi (copolimerii etilen – propilenă,

polietilen clor, polisiloxani, etc.)

precum şi celor dienici. Procedeul

oferă vulcanizaţilor o bună rezistenţă

la căldură şi o mică deformaţie

remanentă după compresie.

Mecanismul vulcanizării radicale,

comportă parcurgerea următoarelor

etape:

Descompunerea peroxidului.

Corespunde unei sciziuni

homolitice a legăturii O – O, a

cărei energii este scăzută (146

kJ/mol);

0

1

0 10 20 30 40 5

t [min]

2

3

4

0

Viscozitatea[x 103 N/ms]

5% accelerator

2% accelerator

Figura 3.6. Creşterea viscozităţii la vulcanizare funcţie de cantitatea acceleratorului din încărcătură

70

Amorsarea pe lanţurile de

polimeri. El este realizat prin

smulgerea unui hidrogen labil,

care va induce radicalii liberi

în mai multe noduri ale

lanţului molecular;

Reticularea. Rezultă din

cuplajul a doi polimeri

apropiaţi la două lanţuri diferite.

Sub acţiunea temperaturii

viscozitatea amestecului creşte

progresiv pentru a se atinge, în

final, starea cauciucului elastic.

Viteza de vulcanizare a cauciucului

reticulat prin condensare depinde de

cantitatea şi tipul acceleratorului

(figura 3.6).

Adiţia de cantităţi minime de apă accelerează reacţia de reticulare.

Figura 3.7. Viteza de vulcanizare a cauciucului siliconic în funcţie de umiditatea aerului

T = 293 K

0

5

10

15

0 4 8 12

Durata [zile]

Grosimea stratului vulcanizat [mm]

Umiditateaatmosferic5%

ă

Umatm45%

iditateaosferică

Umiditateaatmosferic75%

ă

Umiditateaatmosferi85%

că

Figura 3.8. Retracţia cauciucului la vulcanizare funcţie de ponderea acceleratorului în amestec

1

2

3

4Retragerea [%]

0300 350 400 450 500 550

Temperatura de îmbătrânire [K]

Vulcanizare cu 10% accelerator



Vulcanizarea se poate produce la temperatura mediului ambiant prin reacţii amorsate de

umiditatea atmosferică (figura 3.7). Pentru cauciucul reticulat prin adiţie, viteza de vulcanizare

este influenţată de tipul catalizatorului, care este în general, un compus de platină.

În urma vulcanizării se produce a retracţie a materialului (figura 3.8). Aceasta este de

aproximativ 0,5…2,0% pentru masele reticulate prin condensare şi mai mică de 0,1 în cazul

reticulării prin adiţie.

Reticularea prin adiţie poate fi oprită la stadiul de gel. Ca urmare, rezultă produse de vulcanizare

slab reticulate, caracterizate printr-o bună adeziune internă. Consistenţa gelatinoasă se explică

prin faptul că reacţiile de dezvoltare a lanţului, între grupele H şi grupele vinil de polimeri, sunt

în concurenţă la reticulare.

Cauciucul poate fi vulcanizat la cald în mod discontinuu în autoclavă, sau continuu prin

extrudare. Procedeul continuu este important, deoarece el se poate desfăşura la presiuni mari sau

la presiunea atmosferică, în aer cald. Procedeul continuu sub presiune include formarea prin

injecţie şi prin transfer, şi la vulcanizarea cu vapori de apă în tub.

Alte tehnici asigură vulcanizarea în plat fluidizat, în baie de sare şi prin radiaţie.

Reticularea este un parametru esenţial pentru vulcanizare. Aceasta deoarece peroxizii, care sunt

agenţi utilizaţi, în mod curent, pentru demararea vulcanizării, diferă prin temperatura lor de

descompunere şi deci, prin valoarea acesteia la care se amorsează procesul.

Curbele reometrice permit urmărirea evoluţiei vulcanizării. Astfel, de la o viscozitate dată, se

observă o scădere a acesteia, de scurtă durată, urmată de o creştere, care anulează starea elastică

a cauciucului după 10 secunde, pentru reticularea prin adiţie şi 10 minute pentru reticularea cu

peroxizi. În timpul fazei finale de vulcanizare se poate produce o prevulcanizare, sau o reversie a

cauciucului (figura 3.9).

După vulcanizare, o post coacere, de peste 2 ore, realizată în aer cald, la circa 470 K, produce

următoarele efecte:

eliminarea produselor de

descompunere din timpul vulcanizării;

71

ameliorarea deformaţiilor remanente

la compresiune.

Produsele de dezintegrare generate în

timpul vulcanizării sunt cauza principală a

reversibilităţii vulcanizatului.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 0,5 1 1,5 2 2,5

t [min]

Unităţi Monsato

t90

A - valoarea iniţială a viscozităţiit10 - timpul în care se reticulează 10% din ct90 - timpul în care se reticulează 90% din cauciu

t10auciuc

c

cauciuc solidcauciuc lichid

A

Figura 3.9. Diagrama de vulcanizare

72

Pentru cauciucul siliconic, se apelează în general, la vulcanizarea în aer cald pentru tuburi,

profiluri şi cabluri, atunci când vulcanizarea în vapori nu este la fel de eficace ca cea pentru

cablurile de mare rezistenţă obţinute cu preţuri minime.

SĂ NE REAMINTIM!

Prepararea amestecurilor constă în introducerea în cauciuc, conform reţetei, a diferitelor

ingrediente şi dispersarea omogenă în masa acestuia. Aceasta se poate realiza în

amestecătoare externe, interne sau cu şurub.

Reticularea cauciucului se poate face la temperatura mediului ambiant sau la cald,

conform metodelor utilizate în industria cauciucului. Densitatea reticulării este un factor

cheie de care depind proprietăţile produsului vulcanizat. Reticularea cauciucului se face

prin condensare sau prin adiţie.

Vulcanizarea reprezintă procesul fizico-chimic prin care amestecul de cauciuc brut,

agenţi de vulcanizare(5…8%) şi ingrediente, la temperatura de 400…460 K. Prin

vulcanizare sulful adiţionează la dublele legături ale polimerului iar cauciucul îşi măreşte

de 6…9 ori elasticitatea şi de 10…20 ori rezistenţa la rupere.

AUTOEVALUARE

1. Compararea elastomerilor cu plasticele se face pe baza:

a) proprietăţilor fizice şi modalităţilor de transformare;

b) proprietăţilor chimice şi modalităţilor de transformare;

c) proprietăţilor chimice şi fizice.

2. Elastomerii sînt:

a) naturali şi sintetici;

b) sintetici;

c) naturali, sintetici şi artificiali.

3. Dacă încărcăturile ameliorează proprietăţile ele se numesc:

a) ranforsante;

b) inerte sau diluante;

c) semi-ranforsante.

4. Daţi exemple de elemente conţinute în încărcături.

5. În ce constă prepararea amestecurilor. Prezentaţi tipurile de dipozitive utilizate în acest

scop.

73

6. Reticularea cauciucului se poate face:

a) la temperatura mediului ambiant sau la cald;

b) la temperatura mediului ambiant;

c) la cald.

7. Vulcanizarea unui elastomer necesită:

a) un aport de energie, cel mai adesea de origine termică;

b) existenţa sau crearea unor poziţii reactive pe lanţurile macromoleculare;

c) un agent de vulcanizare, care poate sau nu să se fixeze, el însuşi, pe lanţurile

macromoleculare.

8. Vulcanizarea radicală se aplică:

a) elastomerilor complet saturaţi şi celor dienici;

b) elastomerilor complet saturaţi;

c) elastomerilor dienici.

9. Prezentaţi mecanismul vulcanizării radicale.

74


CARACTERISTICILE ELASTOMERILOR

CUPRINS

UNITATEA DE ÎNVĂŢARE 4.................................................................................................. 74

CARACTERISTICILE ELASTOMERILOR ......................................................................... 74

OBIECTIVE................................................................................................................................ 74

4.1. ELASTICITATEA................................................................................................................... 75 4.2. COMPORTAMENTUL LA VARIAŢIILE DE TEMPERATURĂ........................................................ 76 4.3. REZISTENŢA LA RUPERE ŞI ABRAZIUNE. VITEZA DE FORMARE A FISURILOR ........................ 78 4.4. INCOMBUSTIBILITATEA ....................................................................................................... 78 4.5. PROPRIETĂŢILE ELECTRICE ................................................................................................. 79 4.6. REZISTENŢA LA ACŢIUNEA PRODUSELOR CHIMICE ŞI A ULEIURILOR.................................... 80 4.7. ADEZIUNEA LA SUBSTRATURI ............................................................................................. 81 4.8. PERMEABILITATEA LA GAZ.................................................................................................. 81 4.9. PROPRIETĂŢI DE CURGERE................................................................................................... 81 4.10. PROPRIETĂŢI DE AMORTIZARE........................................................................................... 82

AUTOEVALUARE..................................................................................................................... 83

Obiective

La sfârşitul acestei unităţi de învăţare vei fi capabil să prezinţi principalele caracteristici ale

elastomerilor:

- elasticitatea

- comportamentul la variaţiile de temperatură

- rezistenţa la rupere şi abraziune; viteza de formare a fisurilor

- incombustibilitatea

- proprietăţile electrice

- rezistenţa la acţiunea produselor chimice şi a uleiurilor

- adeziunea la substraturi

- permeabilitatea la gaz

- proprietăţi de curgere

- proprietăţi de amortizare.

4.1. Elasticitatea

Analiza curbei forţă de tracţiune-deformare permite să se evidenţieze proprietăţile elasticităţii

unui material (figura 4.1).

Modulul de elasticitate este un parametru important pentru analiza comportamentului elastic al

acestuia.

Temperatura modifică foarte mult proprietăţile elastice ale elastomerilor.

În particular, aceasta alterează, în anumite limite, puţin caracteristicile cauciucului siliconic

(figura 4.2)

Cercetările experimentale arată că proprietăţile elastice ale cauciucului depind foarte mult de

densitatea reticulării, compoziţia amestecului, natura şi cantitatea şarjelor de umplutură.

Plastic

Domeniul Elastic

Alungirea la rupere [%]

Deformarea remanentă la compresiune Ft

Deformare

Figura 4.. Dependenţa deformării de forţa de tracţiune

75

4.2. Comportamentul la variaţiile de

temperatură

76

Cauciucurile îşi păstrează proprietăţile în

anumite intervale de temperatură, în

funcţie de familia din care provin. Cel mai

extins domeniu de aplicaţii, îl are

cauciucul siliconic. El este mult mai

rezistent, la căldură şi mai ales la frig, faţă

de alţi elastomeri (figura 4.3). Se poate

remarca, de asemenea, excelenta sa

rezistenţă la ozon şi radiaţii.

Rezistenţa cauciucului siliconic la

temperaturi înalte este următoarea:

420 K 2…4 ani

470 K 1 an

520 K 100 zile

570 K 15 zile

La temperaturi de 450 K proprietăţile

cauciucului siliconic se modifică foarte

lent (figura 4.4). Introducerea în amestec a negrului de fum, bioxidului feros şi acizilor metalici

permite obţinerea unei bune rezistenţe până la temperaturi de 520 K. În anumite situaţii, se poate

obţine un bun comportament la căldură şi rezistenţe mecanice acceptabile până la 1170 K.

Aceste proprietăţi se raportează la încălzirea în absenţa aerului proaspăt. Prezenţa oxigenului

atmosferic întreţine degradarea grupelor organice şi este însoţită de formarea unor produse

volatile (CO2, H2O, HCHO). Din

contră, în sisteme închise, în absenţa

aerului, o revenire a cauciucului se

poate produce relativ repede.

Cauciucul devine atunci din ce în ce

mai moale.

Pe lungă durată, cauciucul siliconic

rezistă la temperaturi de până la 400 K.

De aceea, el poate fi utilizat la

fabricarea furtunurilor pentru

0

10

20

30

40

50

60

300 350 400 450 500 550

T [K]

Deformare remanentă la compresiune [%]

cauciuc siliconic pentru aplicaţii multiple

cauciuc siliconic cu deformareremanentă redusă la comprimare

Figura 4.. Deformarea remanentă a cauciucului siliconic, după 24 de ore de comprimare, la diferite

temperaturi

cauc

iuc

natu

ral

cauc

iuc

nitr

il

EPD

M

cauc

iuc

EVA

cauc

iuc

acril

at

cauc

iuc

silc

onic

elas

tom

eri f

lorc

arbo

n

cauc

iucb

utad

ien

170

220

270

320

370

420

470

520

570 T [K]

Figura 4.. Domeniile de aplicaţii, din punct de vedere termic, ale elastomerilor

Figura 4.4. Influenţa temperaturii asupra proprietăţilor cauciucului siliconic

0

100

200

0 1 2 3 4Îmbătrânirea la aer cald

300

400

[luni]

Alungirea [%]

570 K520 K470 K

combustibil. Rezistenţa înaltă la vapori

reflectă o mare densitate a reticulării.

77

Este important să se cunoască faptul că

proprietăţile mecanice sunt reversibile la

temperaturi mai mici de 470 K. De

asemenea, când rezistenţa la rupere este

diminuată temporar cu 50%, după o

expunere la 470 K, este posibil de a se reveni

la proprietăţile iniţiale, atâta timp cât nu se

degradează termic polimerul.

Cauciucul siliconic păstrează aceeaşi

elasticitate într-o plajă largă de temperaturi

(210…390 K). Prin incorporarea în material

a grupelor de fenili se diminuează substanţial

temperatura de cristalizare.

O caracteristică a cauciucului siliconic este

rezistenţa deosebită la acţiunea ozonului.

Astfel, în urma expunerii unui eşantion de

cauciuc siliconic, timp de 70 ore, într-o

atmosferă cu 2% ozon şi temperatura de 310

K, nu se produc modificări ale proprietăţilor acestuia. Comportamentul cauciucului siliconic la

radiaţii γ şi X este, de asemenea, foarte bun. Dacă se alege drept criteriu de apreciere – 50%

alungire permanentă, atunci cauciucul siliconic suportă 40…50 Mrad, iar pentru tipuri speciale,

care conţin grupe fenil, aceasta poate fi de 100 Mrad.

Înalta rezistenţă la acţiunea ozonului şi a radiaţiilor confirmă buna comportare a cauciucului

fluorosiliconic la intemperii. Astfel, după 5 ani de expunere la intemperii, acesta pierde mai puţin

de 50% din rezistenţa iniţială la rupere (figura 4.5).

SĂ NE REAMINTIM!

Principalele caracteristici ale elastomerilor sînt: elasticitatea, comportamentul la variaţiile

de temperatură, rezistenţa la rupere şi abraziune, viteza de formare a fisurilor,

incombustibilitatea, proprietăţile electrice, rezistenţa la acţiunea produselor chimice şi a

uleiurilor, adeziunea la substraturi, permeabilitatea la gaz, proprietăţile de curgere,

proprietăţile de amortizare.

Figura Error! Reference source not found.. Rezistenţa la rupere a elastomerilor sintetici după îmbătrânire la

diverse temperaturi

0

5

10

15

20

25

30

290 350 410 470 530

Temperatura [K]

r [N/mm2]

Cauciuc naturalCauciuc nitrilCauciuc polietilenăCauciuc siliconicCauciuc fluor siliconicCauciuc butil

cauc

iuc

natu

ral

cauc

iuc

nitr

il

EPD

M

cauc

iuc

silic

onic

0

5

10

15

20

25

30

Rezistenţa la rupere [N/mm2]

Figura 4.6. Rezistenţa la rupere a unor elastomeri

78

Cercetările experimentale arată că proprietăţile elastice ale cauciucului depind foarte mult

de densitatea reticulării, compoziţia amestecului, natura şi cantitatea şarjelor de

umplutură.

Cauciucurile îşi păstrează proprietăţile în anumite intervale de temperatură, în funcţie de

familia din care provin. Cel mai extins domeniu de aplicaţii, îl are cauciucul siliconic. El

este mult mai rezistent, la căldură şi mai ales la frig, faţă de alţi elastomeri.

4.3. Rezistenţa la rupere şi abraziune. Viteza de formare a fisurilor

Rezistenţa la rupere a elastomerilor depinde de reţetele după care aceştia au fost elaboraţi (figura

4.6). Astfel, cauciucul natural poate avea o rezistenţă la rupere mai mare de 25 N/mm2, în timp

ce cel siliconic poate atinge una standard de 5…6 N/mm2.

Ameliorarea proprietăţilor mecanice ale cauciucului siliconic, se poate obţine prin înlocuirea

polimerilor metilici cu cei vinilici şi introducerea silicei pirogene.

Pentru compararea cauciucului siliconic cu elastomerii organici trebuie să se ţină seama de

proprietăţile mecanice pornind de la temperatura de bază. Astfel, se poate constata că

temperatura influenţează foarte puţin caracteristicile mecanice ale cauciucului siliconic, până la

valori de 470 K.

O altă observaţie, este aceea că, la temperaturi mai mari de 470 K, elastomerul siliconic este

superior, din punct de vedere mecanic, cauciucurilor organice.

Rezistenţa la abraziune şi viteza de formare a fisurilor reprezintă două caracteristici importante

ale elastomerilor.

Eforturilor la sfâşiere de 10…35 N/mm (10 N/mm2 rezistenţă la rupere) le corespund valori ale

rezistenţei la abraziune de 200…1600 tr/cm (după scufundare în ulei) şi viteze de propagare a

fisurilor de 120.000…150.000 cicluri/cm. La evaluarea propagării fisurilor trebuie să se ţină

seama şi de o eventuală suprapunere a rezistenţelor la rupere şi la sfâşiere.

4.2. Incombustibilitatea

Cauciucurile se disting prin aceea că sunt incombustibile (punctul de fulger 1020K, temperatura

de inflamare 720K, valoarea indicelui limită de oxigen (LOI) inferioară mărimii critice de 21%,

care reprezintă concentraţia oxigenului din aer).

În timpul combustiei, cantitatea de fum, care se dezvoltă, este dependentă de tipul cauciucului.

De asemenea, nu se emană gaze toxice sau agresive precum acidul clorhidric sau compuşii

sulfuroşi. Principalele produse ale combustiei sunt bioxidul de carbon şi apa.

Comportamentul la foc al diferiţilor elastomeri este prezentat în tabelul 4.1.

Tabelul 4.1.

Comportamentul la foc al elastomerilor

Caracteristica

Polimerul LOI

[%]

Densitatea

Fumului

Puterea

calorică

[MJ/kg]

Policloropren (CR) 36,5 65 20,9

Polietilenă clor-sulfonată (CSP) 30,7 85 15,9

Amestec nitril-PVC (NBR-PVC) 30,6 136 20,5

Cauciuc siliconic (VMQ) 26…42 45 15,9

Cauciuc stiren butadienă (SBR) 21,6 265 17,6

Terpolimer de etilenă propilenă (EPR) 23,5 28 36,0

Polietilenă chimic retuculată (XLPE) 20,0 205 41,9

Policlorură de polivinil (PVC) 24,3 265 22,2

4.3. Proprietăţile electrice

Cauciucurile posedă excelente caracteristici dielectrice. În particular, cauciucul siliconic face

parte din categoria celor mai buni izolanţi electrici, existenţi. Pentru el, valorile caracteristicilor

electrice nu sunt influenţate de temperatură (figura 4.7).

Din grupa proprietăţilor excelente ale cauciucului siliconic se remarcă:

rezistenţa la înaintare - 2,5…3,5 kV/6h;

rezistenţa la arc - 250 s;

rezistenţa corona - 40 kV.

Pentru obţinerea unei rezistenţe mari la temperatură înaltă este necesar să crească densitatea de

reticulare.

Este posibil să se obţină un produs

electro-conductor prin adăugarea

de încărcături, ce conţin materiale

conductoare (ex. fibre de carbon,

negru de fum) în amestecul de

formare (rezistivitatea fibrelor de

carbon şi a cauciucului siliconic

conductor = 10-2 .m)

79

Rezistivitatea transversală a

cauciucului este funcţie de

Figura 4.7. Rigiditatea dielectrică a cauciucurilor sintetice în funcţie de temperatură

0

5

10

15

20

25

30

35

40

300 350 400 450

Temperatura [K]

Rigiditatea dielectrică [kV/mm]

Cauciuc nitrilic Cauciuc siliconic

Cauciuc butil

concentraţia negrului de fum din

amestec (figura 4.8).

80

SĂ NE REAMINTIM!

Rezistenţa la rupere a

elastomerilor depinde de reţetele

după care aceştia au fost

elaboraţi. Astfel, cauciucul

natural poate avea o rezistenţă la

rupere mai mare de 25 N/mm2,

în timp ce cel siliconic poate atinge una standard de 5…6 N/mm2. Ameliorarea

proprietăţilor mecanice ale cauciucului siliconic, se poate obţine prin înlocuirea

polimerilor metilici cu cei vinilici şi introducerea silicei pirogene.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0,01 0,1 1 10 100 1000

Rezistivitatea transversală [m]

Concentraţia de negru de carbon [%]

negru de acetilenănegru grosier de furnalnegru fin de furnalnegru de fum

Figura 4.8. Rezistivitatea transversală în funcţie de concentraţia negrului de carbon

Cauciucurile se disting prin aceea că sunt incombustibile. În timpul combustiei, cantitatea

de fum, care se dezvoltă, este dependentă de tipul cauciucului.

Cauciucurile posedă excelente caracteristici dielectrice. În particular, cauciucul siliconic

face parte din categoria celor mai buni izolanţi electrici, existenţi.

4.4. Rezistenţa la acţiunea produselor chimice şi a uleiurilor

În general, cauciucurile au o bună rezistenţă la acţiunea produselor chimice şi pot fi utilizate în

zone care vin în contact cu acizi şi alcali diluaţi. O creştere a concentraţiei sau a temperaturii

atrage o scădere a performanţelor.

Dacă în contact cu uleiurile şi cu unele produse chimice, cauciucurile organice sunt puţin

rezistente, elastomerul siliconic are, în schimb, un comportament excelent. Astfel, după o imersie

în carburanţi, solvenţi şi uleiuri se înregistrează următoarele creşteri ale volumului:

solvenţi şi carburanţi (timp de 7 zile la temperatura de 290 K)

acetonă 15…25%

tetraclorură de carbon >150%

alcool etilic 0…10%

izooctan >150%

xilen >150%

uleiuri (timp de 14 zile la temperatura de 420 K)

ulei ASTM 1 5%

ulei ASTM 2 8%

81

ulei ASTM 3 40%

ulei SAE 20W20 25%

Cauciucul siliconic este atacat, cu mare violenţă, de elementele agresive, oxidanţi sau

descompuşi, ai uleiurilor. Solvenţii apolari, precum benzina, benzenul şi hidrocarburile clorurate,

provoacă o puternică gonflare. După evaporarea solvenţilor, cauciucul siliconic revine la

proprietăţile iniţiale. Uleiurile siliconice antrenează şi ele un gonflaj reversibil. De remarcat, este

marea rezistenţă la acţiunea uleiurilor a cauciucului siliconic ce conţine grupele trifloroparafine.

4.5. Adeziunea la substraturi

Adeziunea cauciucului este dependentă de energia superficială. Ea are valori considerabile

pentru polimerii organici şi este redusă pentru cauciucul siliconic (tabelul 4.2).

Tabelul 4.2.

Energia superficială a polimerilor

Tipul polimerului Energia superficială [J]

Polidimetilsilicon 21…22

Polifenilmetilsiloxan 26

Policlorură de vinil 40

Polietenă 30

Amidon 40

Lână 45

În multe cazuri, adeziunea se obţine numai după aplicarea unui prim strat aderent pe substraturi.

Straturile adezive primare, necesare pentru metale şi materiale plastice, sunt pe bază de răşini şi

promotori de aderenţă. Este posibil a se incorpora în structura cauciucului grupe care să

favorizeze aderenţa.

4.6. Permeabilitatea la gaz

Permeabilitatea la gaze a cauciucului este în strânsă corelaţie cu mărimea forţelor

intermoleculare şi cu mobilitatea lanţurilor polimerilor (tabelul 4.3).

Marea permeabilitate la gaz a cauciucului siliconic joacă un rol important pentru acoperiri şi

separarea gazelor.

4.7. Proprietăţi de curgere

Cauciucul posedă excelente proprietăţi de curgere. Datorită acestora el este un material uşor de

format prin turnare sau extrudare.

82

Calitatea curgerii poate fi apreciată prin energia de activare (ex. 14,2 kJ/mol pentru

metilpolisiloxan).

Amestecurile de cauciuc trebuie ferite de radiaţii, deoarece acestea determină formarea de punţi

de hidrogen, între polimeri şi grupele OH, care pot influenţa fluiditatea. Masa de cauciuc

rigidizată poate fi din nou lichefiată printr-o măcinare care rupe punţile de hidrogen.

Tabelul 4.3.

Permeabilitatea la gaz a elastomerilor

Elastomerul Permeabilitatea la gaz

[100 m3/s m]

Cauciuc siliconic 60

Cauciuc natural 2,4

Cauciuc butil 0,24

Policlorură de vinil 0,014

Teflon 0,0004

4.8. Proprietăţi de amortizare

Cauciucul posedă un modul de elasticitate foarte redus şi un factor de pierderi mecanice înalt.

Datorită acestora el este un mediu ideal pentru absorbţia şocurilor şi zgomotului. La temperatura

mediului ambiant, majoritatea tipurilor de cauciuc au memoria elastică constantă.

Coeficienţii de amortizare ai cauciucului pot atinge valori de 90%.

Referitor la compresibilitate, trebuie menţionat faptul că aceasta este mai redusă ca cea a

poliuretanilor.

În cazul cauciucului, schimbarea permanentă de volum, după un număr mare de cicluri de

compresie este infimă.

Conversia energiei mecanice în energie termică, care se produce în momentul impactului,

conduce la o acumulare de căldură. Un şoc puternic poate rupe punţile de reticulare ale

cauciucului şi acesta devine în parte fluid. Acest efect este ireversibil, deoarece o nouă reticulare

se produce lent după şoc.

83

SĂ NE REAMINTIM!

În general, cauciucurile au o bună rezistenţă la acţiunea produselor chimice şi pot fi

utilizate în zone care vin în contact cu acizi şi alcali diluaţi. O creştere a concentraţiei sau

a temperaturii atrage o scădere a performanţelor. Dacă în contact cu uleiurile şi cu unele

produse chimice, cauciucurile organice sunt puţin rezistente, elastomerul siliconic are, în

schimb, un comportament excelent.

Adeziunea cauciucului este dependentă de energia superficială. Ea are valori

considerabile pentru polimerii organici şi este redusă pentru cauciucul siliconic.

Permeabilitatea la gaze a cauciucului este în strânsă corelaţie cu mărimea forţelor

intermoleculare şi cu mobilitatea lanţurilor polimerilor. Marea permeabilitate la gaz a

cauciucului siliconic joacă un rol important pentru acoperiri şi separarea gazelor.

Cauciucul posedă excelente proprietăţi de curgere. Datorită acestora el este un material

uşor de format prin turnare sau extrudare. Calitatea curgerii poate fi apreciată prin

energia de activare (ex. 14,2 kJ/mol pentru metilpolisiloxan).

Cauciucul posedă un modul de elasticitate foarte redus şi un factor de pierderi mecanice

înalt. Datorită acestora el este un mediu ideal pentru absorbţia şocurilor şi zgomotului. La

temperatura mediului ambiant, majoritatea tipurilor de cauciuc au memoria elastică

constantă. Coeficienţii de amortizare ai cauciucului pot atinge valori de 90%.

AUTOEVALUARE

1. Realizaţi diagrama dependenţei deformării de forţa de tracţiune.

2. La temperaturi de 450 K proprietăţile cauciucului siliconic:

a) se modifică foarte lent;

b) se modifică rapid;

c) nu se modifică

3. Proprietăţile mecanice sunt reversibile la temperaturi mai mici de:

a) 470 K;

b) 570 K;

c) 370 K.

4. Ameliorarea proprietăţilor mecanice ale cauciucului siliconic se poate obţine prin:

a) înlocuirea polimerilor metilici cu cei vinilici şi introducerea silicei pirogene;

b) înlocuirea polimerilor metilici cu cei vinilici;

c) introducerea silicei pirogene.

84

5. În timpul combustiei, cantitatea de fum care se dezvoltă:

a) este dependentă de tipul cauciucului;

b) este dependentă de acidul clorhidric sau compuşii sulfuroşi;

c) este dependentă de concentraţia oxigenului.

6. Prezentaţi diagrama rigidităţii dielectrice a cauciucurilor sintetice în funcţie de

temperatură.

7. Adeziunea cauciucului este dependentă de:

a) energia superficială;

b) energia cinetică;

c) presiune şi temperatură.

8. Cauciucul:

a) posedă excelente proprietăţi de curgere;

b) nu posedă excelente proprietăţi de curgere;

c) nu se poate turna sau extruda.

9. Cauciucul:

a) posedă un modul de elasticitate foarte redus şi un factor de pierderi mecanice

înalt;

b) este un mediu ideal pentru absorbţia şocurilor şi zgomotului;

c) la temperatura mediului ambiant are memoria elastică constantă.

85


PROCEDEE DE FABRICARE A PIESELOR DIN MATERIALE PLASTICE ŞI

ELASTOMERI

CUPRINS

UNITATEA DE ÎNVĂŢARE 5..................................................................................................85

PROCEDEE DE FABRICARE A PIESELOR DIN MATERIALE PLASTICE ŞI

ELASTOMERI............................................................................................................................85

OBIECTIVE ................................................................................................................................86

5.1. CONSIDERAŢII GENERALE....................................................................................................87

5.2. TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII MATERIALELOR PLASTICE PRIN INJECŢIE ..................................87

5.2.1. Injecţia redusă (ITA) ...................................................................................................92

5.2.2. Injecţia de piese cave ..................................................................................................93

5.2.3. Injecţia a două componente ........................................................................................93

5.2.4. Injecţia cu sâmbure fuzibil ..........................................................................................94

5.2.5. Injecţia pe metal ..........................................................................................................94

5.2.6. Injecţia cu decorarea în matriţă..................................................................................95

5.3. TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII MATERIALELOR PLASTICE PRIN COMPRIMARE ŞI TRANSFER......95

5.4. TEHNOLOGIA FORMĂRII PRIN EXTRUDARE...........................................................................98

5.4.1. Extrudarea firelor .......................................................................................................99

5.4.2. Extrudarea cu filieră inelară.....................................................................................100

5.5. TEHNOLOGIA REALIZĂRII CORPURILOR GOALE ÎNCHISE.....................................................101

5.5.1. Suflarea .....................................................................................................................101

5.5.2. Rotomularea ..............................................................................................................102

5.6. TERMOFORMAREA.............................................................................................................104

5.6.1. Termoformarea peliculelor .......................................................................................106

5.6.2. Ambutisarea şi ştanţarea pieselor.............................................................................106

5.6.3. Termoformarea prin procedee combinate.................................................................107

5.7. TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII MATERIALELOR PLASTICE PRIN CALANDRARE ........................109

86

5.7.1. Tehnologia prelucrării amestecurilor fluide de polimeri (enducţia)........................ 111

5.7.2. Presarea între platouri încălzite ............................................................................... 112

5.8. TEHNOLOGIA REALIZĂRII PRODUSELOR ALVEOLARE......................................................... 113

5.8.1. Spume din polistireni expandaţi................................................................................ 113

5.8.2. Spume poliuretanice.................................................................................................. 114

5.8.3. Mularea prin reacţie (RIM – Reaction Injection Moulding) .................................... 115

5.8.4. Procedee pentru alte tipuri de spume ....................................................................... 117

5.9. TEHNOLOGII DE PRELUCRARE A MATERIALELOR TERMORIGIDE ARMATE .......................... 117

5.9.1. Formarea prin contact .............................................................................................. 118

5.9.2. Formarea prin pulverizare........................................................................................ 118

5.9.3. Formarea prin înfăşurare ......................................................................................... 119

5.9.4. Formarea prin injecţia termorigidelor ..................................................................... 121

5.10. TEHNICI DE FINISARE....................................................................................................... 123

5.10.1. Tehnicile pudrelor................................................................................................... 123

5.10.2. Decorarea suprafeţelor........................................................................................... 124

5.10.3. Impresionarea ......................................................................................................... 127

AUTOEVALUARE................................................................................................................... 129

OBIECTIVE

La sfârşitul acestei unităţi de învăţare vei fi capabil să prezinţi:

Tehnologia prelucrării materialelor plastice prin injecţie;

Tehnologia prelucrării materialelor plastice prin comprimare şi transfer;

Tehnologia formării prin extrudare;

Tehnologia realizării corpurilor goale închise;

Termoformarea;

Tehnologia prelucrării materialelor plastice prin calandrare;

Tehnologia realizării produselor alveolare;

Tehnologii de prelucrare a materialelor termorigide armate;

Tehnici de finisare.

87

5.1. Consideraţii generale

Tehnologiile de execuţie a pieselor din materiale plastice depind de complexitatea şi mărimea

acestora şi de caracteristicile esenţiale ale materiei prime.

Materialele plastice şi elastomerii se pot prelucra prin injecţie, extrudare, calandrare,

comprimare, transfer, termoformare, contact, pulverizare, înfăşurare, turnare, spumare, ştanţate,

aşchiere, sudare, lipire, etc. (figura 5.1).

Procedeele de transformare a materialelor plastice pot fi clasificate, conform tabelului 5.1, în

funcţie de mai multe criterii globale, cum ar fi:

modul de alimentare a matriţei;

formele (1-D, 2-D, 3-D) şi mărimile reperelor;

schimbul de căldură din formă;

cadenţa medie de fabricaţie

5.2. Tehnologia prelucrării materialelor plastice prin injecţie

Prelucrarea prin injecţie constă în transformarea unui compound macromolecular, din starea

solidă în cea plastică şi introducerea acestuia, sub presiune, într-o matriţă de formare, în

interiorul căreia este prevăzut negativul piesei ce urmează a se obţine.

Materialul, care a umplut locaşul matriţei, este întărit, prin răcire (termoplaste) sau încălzite

(termoreactive, elastomeri).

Prin injecţie se obţin produse cu toleranţe dimensionale strânse, care în cele mai multe cazuri, nu

necesită prelucrări ulterioare. Procedeul tehnologic poate fi complet automatizat sau robotizat.

Dezavantajele metodei constau în:

- diminuarea caracteristicilor mecanice, datorită reducerii lungimii fibrelor, în cazul injectării

materialelor termodure armate cu module de elasticitate mici;

- libertatea de execuţie limitată;

- preţul de cost, relativ ridicat, atunci când sunt injectate materiale termoplaste.

Maşina de injecţie are în componenţă:

agregatul de plastifiere, care asigură topirea materiei prime (470…670 K) şi dezvoltă

presiunea necesară pentru umplerea matriţei (80…200MPa);

sistemul de închidere-deschidere a matriţei şi de ejectare a piesei;

sistemul de reglare şi control al diferiţilor parametri ai regimului de lucru.

Tabelul 5.1.

Tehnologii de formare şi transfer al căldurii

Procedeul Forma

materiei prime

Produs format

Polimeri utilizaţi

Mărimea reperelor

Injecţie Mulat (3D) PE, PP, PS, Elastomeri

Câteva grame…1kg

Extrudare Profilat (2D) PCV, PE, Elastomeri

Film, folii; lăţime 2,5 m

Suflare

Granule, pastă

(cauciuc) PCV, PEhd Volum 200 dm3

Înfăşurare Produse

finite Corpuri goale PE PCV

(plastisol) Volum 5000 dm3

Calandrare Pastă Produs plat (1D)

PCV, elastomeri Lăţime 2,5 m

Termoformare Filme, plăci Ambutisat PS, ABS, elastomeri

Masă 20 kg Grosime pereţi 6 mm

Expandare PSE Perle PSE

Spumare PU Lichide Alveolar Polioli+

poliizocianaţi Volum 0,25 m3

Comprimare, transfer

Pudre, Pastă

Mulat (3D) PF, UF, MF, Elastomeri Masa 1kg

Figura 5.1. Prezentarea diferitelor procedee de transformare a materialelor plastice

88

89

Procedeul

Introducerea

polimerului în formă

Schimb de căldură în formă

Cadenţă medie

Injecţie Formă închisă

3…5 cicluri /min: ~100g – 200…400 piese/h ~1kg – 40…80 piese/h

Extrudare

Fire – 150…250 m/min Profil suplu – 10…40 m/min Profil mare şi rigid – 1…10 m/min Filme subţiri – 10…40 m/min Plăci – 5…10 m/min

Suflare 1 dm3 – 250…300 piese/h 20 dm3 – 20…40 piese/h 100 dm3 – 10…15 piese/h

Înfăşurare

Răcire cu apă Încălzire (abur, electric) – elastomeri şi materiale termoreactive (ex. extrudarea şapei anvelopei fără schimb de căldură)

200 dm3 – 3 piese/h 3.000 dm3 – 1 piesă/h

Caladrare

Încălzire: cilindrii de lucru Răcire: cilindrii de finisare

80…120 m/min

Termoformare

Formă deschisă

Încălzire cu aer (elastomeri)

Corespunzător grosimii peretelui: 1 mm – 1.500…3.000 cicluri/h 2 mm – 28…80 piese/h 6 mm – 6…12 piese/h

Expandare PSE

Încălzire cu vapori de apă

0,5…1,0 min/cm grosime

Spume PU

Formă deschisă sau închisă (RIM)

Continuu ~ 5 m3/min Grosimea produsului: 3…5 mm – 12…20 piese/h 1…10 mm – 6…8 piese/h

Comprimare Transfer

Formă deschisă

Încălzire

0,5…1,0 min/mm grosime

Agregatul de plastifiere şi injecţie poate fi cu:

- piston şi torpilă (figura 5.2, a);

- melc – piston (figura 5.2, b);

- preplastifiere (figura 5.2, c).

La agregatele de plastifiere şi injecţie cu piston şi torpilă, încălzirea materialului se realizează în

cilindrul 3. Torpila serveşte la uniformizarea temperaturii în masa de material. Acesta, când

ajunge la capătul cilindrului de injecţie, este introdus sub presiune în cavitatea matriţei.

Tipul acesta de agregat este folosit pentru execuţia reperelor cu masa mai mică de 2 kg.

Maşinile moderne de formare prin injecţie au pistonul sub formă de melc (figura 5.2, b). La

aceste maşini, materialul sub formă de granule, pulbere sau benzi, este preluat de melcul în

rotaţie şi plastifiat pe

măsură ce înaintează în

cilindrul încălzit.

Materialul acumulat în

faţa melcului îl obligă

pe acesta să se retragă,

până se obţine un

volum egal cu cel care

trebuie injectat. Prin

deplasarea, ulterioară, a

melcului spre matriţa

de formare, acesta

îndeplineşte şi funcţia

de piston. Dozarea

volumului polimerului,

ce trebuie injectat, se

asigură prin reglarea

mărimii cursei de

retragere a melcului –

piston.

Pentru execuţia pieselor

mari se folosesc maşini

de injecţie cu un

dispozitiv separat de

plastifiere a

materialului (figura 5.2, c).

Figura 5.2. Agregat de plastificare – injecţie cu piston şi torpilă a), melc – piston b) şi preplastifiere c): 1 – pâlnie; 2 – piston de dozare; 3 – cilindru de plastifiere; 4- piston de acţionare; 5 –

piston de lucru; 6 – coliere de încălzire; 7 – torpilă; 8,9 – semimatriţe de formare; 10 – piston pentru deplasarea

semimatriţei; 11 – melc piston.

Plastifierea materialului în maşina de injecţie se obţine cu ajutorul căldurii preluate de la peretele

cilindrului. Încălzirea polimerului, până la temperatura de prelucrare (470…670 K), se realizează

prin aport exterior de căldură de la rezistenţe electrice, concepute sub formă de coliere, sau de la

manşoane străbătute de circuite de apă caldă sau abur. De asemenea, o încălzire suplimentară se

obţine prin deplasarea polimerului, cu viteze mari şi gradienţi de presiune ridicaţi, pe suprafeţele

melcului şi cilindrului.

90

Sistemele de închidere – deschidere a matriţei pot fi mecanice, pentru maşini de injecţie cu

capacitate mică şi medie (până la 300 cm3 volumul materialului injectat) şi hidro – mecanice

pentru echipamentele cu cursă, relativ, mică a platoului mobil.

91

Ciclul de injecţie (figura 5.3)

cuprinde următoarele faze

principale:

- închiderea matriţei;

- apropierea agregatului de

canalul de injecţie din

formă;

- injectarea materialului (2

sec. pentru o piesă cu

masa de 100 g);

- aplicarea presiunii de

compactizare;

- retragerea agregatului de

injecţie; Figura 5.3. Diagrama ciclului de injecţie

- întărirea materialului injectat în matriţă (6 sec.);

- deschiderea formei şi evacuarea piesei (2 sec.).

Matriţele de formare (figura 5.4) sunt executate din oţel special. Materialul, în stare plastică, se

introduce în aceasta sub presiune, printr-un canal de alimentare. La intrarea în fiecare cuib,

canalul de alimentare este îngustat, formând o strangulare, care asigură întărirea (“sigilarea”)

rapidă a materialului.

Atunci când produsul are o formă complexă, matriţa se concepe cu bacuri. Acestea se

deplasează, la deschidere, în direcţii diferite faţă de axa longitudinală a agregatului de plastifiere

– injecţie.

Răcirea matriţei se face, cu apă sau ulei, până la temperaturi de 310…330 K, pentru materiale

uşor de format.

Sistemul de reglare şi control conţine termocuple, regulatoare de temperatură, aparate pentru

măsurarea şi reglarea presiunii şi timpului de injectare, precum şi echipamente pentru

programarea electronică a parametrilor de lucru şi controlul lor automat cu ajutorul

calculatorului.

Natura diferită a polimerilor şi condiţiile

impuse produselor finite au generat mai

multe tehnici de injecţie, cum sunt:

- injecţia redusă;

- injecţia de piese cave;

- injecţia multicomponente;

- injecţia materialelor bicolore sau

multicolore;

- injecţia cu sâmbure fuzibil;

- injecţia cu decorare în matriţă.

5.2.1. Injecţia redusă (ITA)

Procedeul constă în introducerea de

polimeri, amestecaţi cu porogeni (1…3

% azodicarbonamide), în cilindrul de

plastifiere (figura 5.5). Încălzirea

provoacă expansiunea materialului, care

fiind introdus rapid în formă, este împins

de agentul gonflant spre pereţi. Inima

piesei realizate este alveolară.

Figura 5.4. Matriţele de formare prin injecţie. 1, 2 -Plăci de formare; 3, 4, - Pastile; 5, 6 – Plăci de

prindere; 7 – Inel de centrare; 8 – Distanţier; 9 – Şuruburi de prindere; 10 – Placă aruncătoare; 11 – Placă portaruncătoare; 12 – Aruncător; 13 – Tija

aruncătorului; 14 – Ştifturi de ghidare; 15 – Canale de răcire sau încălzire; 16 – Zonă de contact cu

duza cilindrului de injecţie; 17 – Canal principal de alimentare al matriţei; 18 – Duza matriţei; 19 – Canal secundar de alimentare a matriţei; 20 –

Locaşul de umplere (cuibul). Această tehnică permite obţinerea, cu un

singur polimer, a unei spume

structurale în formă compactă, ce are

grosimea pereţilor de 0,8…1,5 mm şi o

inimă alveolară cu densitatea de

0,6…0,8 kg/m3.

Tehnica se poate dezvolta şi pentru

piese mari, dacă se vor găsi soluţii

pentru ameliorarea calităţii suprafeţei

fără vopsire.

Procedeul acesta permite execuţia

cutiilor din interiorul automobilului,

folosite pentru depozitarea anumitor

obiecte.

Figura 5.5. Principiul injecţiei reduse

92

5.2.2. Injecţia de piese cave

Tehnologia presupune introducerea unui

gaz inert în masa de polimer topit înainte

ca acesta să pătrundă în matriţă. Gazul

nu se amestecă cu polimerul injectat ci

se retrage în centrul secţiunilor groase

ale pieselor realizate. Maşina de

injectare dispune de un compresor şi de

aparate pentru reglarea presiunii gazului.

5.2.3. Injecţia a două componente

Metoda se caracterizează prin injectarea

succesivă a două materiale în aceeaşi

matriţă, unul asigurând stratul superficial (pielea), iar cel de-al doilea inima. Ultimul are rolul de

a-l împinge pe primul ca un deget într-o mănuşă (figura 5.6).

Figura 5.6. Principiul injecţiei pentru două componente

Un ciclu de injecţie cuprinde trei etape:

Injecţia unei prime cantităţi de material pentru stratul superficial. Acesta deplasează în avans

un cui obturator, care blochează intrarea materialului destinat inimii.

Injecţia materialului pentru inimă. Agentul, sub presiune, deplasează în spate un sertar, ce

blochează intrarea primului material, care începe să se solidifice la contactul cu pereţii

formei, iar curgerea se face preferenţial. Al doilea material îl împinge , deci, pe primul spre

pereţii matriţei pentru a se realiza “pielea”.

Reinjectarea unei mici cantităţi, din primul material, pentru “închiderea” piesei şi curăţarea

canalului pentru ciclul următor.

Procedeul de aplică atunci când:

- polimerul din stratul exterior conţine un colorant, sau un agent auxiliar scump, a cărei

dispersie în întreaga masă a piesei nu este necesară;

- exigenţele fizico-mecanice impuse unei piese nu pot fi asigurate de un singur polimer

injectat;

- se doreşte valorificarea unor polimeri parţial degradaţi sau proveniţi din deşeuri.

Soluţia se aplică la fabricarea barelor para-şoc, carcaselor farurilor, carterelor şi capotajelor.

Există două derivate ale acestei tehnici:

- injecţia succesivă a mai multor componente;

- injecţia mai multor materiale colorate.

93

În aceste cazuri, concepţia

utilajului permite injectarea

primului material, după care

prin deplasarea unui perete

intern al matriţei, sau prin

rotirea formei, se injectează al

doilea polimer. Avantajul

acestei tehnologii este acela că

facilitează injectarea a două

materiale diferite şi realizarea

unei excepţionale legături

mecanice între ele, chiar dacă nu

sunt riguros compatibile.

Figura 5.7. Injecţia cu miez fuzibil

Tehnica aceasta facilitează

execuţia dispersoarelor, lămpilor

de poziţie şi semnalizare şi a

barelor para-şoc bicolore.

Figura 5.8. Injecţia pe metal

5.2.4. Injecţia cu sâmbure fuzibil

O piesă, care are o cavitate de formă complexă, se poate realiza prin injecţie pe un sâmbure

fuzibil după formare (figura 5.7 analogie cu turnarea).

Tehnica comportă următoarele operaţii:

- turnarea în cochilă a sâmburelui metalic (aliaj staniu-bismut);

- injecţia de plastic pe miez;

- fuziunea miezului (la 450 K) şi recuperarea aliajului;

- regenerarea aliajului.

Deoarece aliajul de staniu este scump, pentru producţia de serie a fost pusă la punct o nouă

tehnică, ce prevede utilizarea de sâmburi solubili în apă.

Soluţia se aplică la fabricarea colectoarelor de admisie ale motoarelor cu piston cu ardere internă.

5.2.5. Injecţia pe metal

Frecvent se introduc mici elemente metalice, sau inserţii, în materialele plastice pentru a se

obţine local o rezistenţă mecanică mai înaltă (ex.: pivot, filet, etc.).

La fel, se practică şi procedeul invers, care constă în injectarea plasticului într-o formă în care s-

au dispus, în prealabil, una sau mai multe plăci metalice ce ocupă, în general, un volum superior

94

95

celui alocat materialului injectat. Metalul asigură rigiditatea ansamblului, iar plasticul înlocuieşte

ranforsările şi alte elemente care sunt utilizate în cazul unui montaj clasic (figura 5.8).

5.2.6. Injecţia cu decorarea în matriţă

Tehnica constă în transferarea unei imagini, imprimată pe un film, sub efectul presiunii şi

temperaturii formei. Acest fenomen este posibil graţie programării proceselor, care permite,

sincronizarea avansului filmului cu cel al materialului din formă. Filmul suport al imaginii este

realizat din acelaşi polimer ca cel din care se formează piesa.

Metoda se aplică la fabricarea ornamentelor pentru roţi, monogramelor şi butoanelor de comandă

ale echipamentelor şi instalaţiilor.

SĂ NE REAMINTIM!

Tehnologiile de execuţie a pieselor din materiale plastice depind de complexitatea şi

mărimea acestora şi de caracteristicile esenţiale ale materiei prime. Materialele plastice şi

elastomerii se pot prelucra prin injecţie, extrudare, calandrare, comprimare, transfer,

termoformare, contact, pulverizare, înfăşurare, turnare, spumare, ştanţate, aşchiere,

sudare, lipire, etc.

Prelucrarea prin injecţie constă în transformarea unui compound macromolecular, din

starea solidă în cea plastică şi introducerea acestuia, sub presiune, într-o matriţă de

formare, în interiorul căreia este prevăzut negativul piesei ce urmează a se obţine.

Materialul, care a umplut locaşul matriţei, este întărit, prin răcire (termoplaste) sau

încălzite (termoreactive, elastomeri).

5.3. Tehnologia prelucrării materialelor plastice prin comprimare şi transfer

Formarea prin comprimare este procedeul prin care un material, adus în stare de curgere, este

forţat, prin presare, să umple cavitatea unei matriţe (figura 5.9, a). Datorită efectelor de

comprimare şi încălzire materialul se întăreşte în formă.

Ciclul de fabricaţie este lung. De aceea, materialul pudră se preformează sub formă de pastile

după care acestea se preîncălzesc, în etuvă, cu curenţi de înaltă frecvenţă, înainte de a fi

introduse în matriţă. În plus, pastilele, spre deosebire de pudră, permit o manipulare mult mai

uşoară.

Pentru serii mari de fabricaţie se utilizează întotdeauna pudră. În acest caz, operaţiile de

alimentare şi evacuare sunt complet automatizate.

96

b.3) Formarea prin comprimare b.4) Figura 5.9. a – Presarea directă, b – Etapele presării prin comprimare

b.1) b.2)

a) 1 – Presa(matriţa superioară); 2 – Semimatriţa inferioară; 3 – Cilindrul presei; 4 – Coloanele presei; 5 –

Matriţa; 6 – Structura maşinii de formare; 7 – Cilindru pentru extragerea piesei.

2

3

Figura 5.9. c – Principiul formării prin transfer

La presarea prin transfer (figura 5.9, c) materialul, sub formă de pudră sau pastilă preîncălzită,

este dispus într-o cameră de transfer, care face parte din presă.

Într-o primă fază, pudra este înmuiată, iar în a doua este transferată, din cilindrul de lucru în

cuibul de formare, cu ajutorul unui piston, prin canalele de umplere.

La trecerea prin canalele de transfer, materialul topit se omogenizează şi devine mai compact, iar

produsele volatile se elimină complet.

Se poate remarca faptul că această tehnică este o combinaţie între comprimare şi injecţie. Ea

permite prelucrarea compuşilor termoreactivi ureoformaldehidici, fenol-formaldehidici,

poliesterici şi epoxidici, a produselor stratificate de tipul textolitului, pertinaxului şi

lignometului, precum şi a elastomerilor (garnituri de etanşare, cuplaje, membrane, manşete de

etanşare, etc.).

Transferul oferă, în raport cu comprimarea, următoarele avantaje:

realizarea de piese foarte complexe;

obţinerea de produse cu pereţi subţiri;

toleranţe geometrice bune;

facilitatea inserării pieselor metalice;

ciclu foarte scurt (timpi de încălzire şi întărire reduşi).

Pe de altă parte, transferul este, adesea, mai puţin avantajos ca şi comprimarea. Aceasta asigură:

un consum mai mic de material;

o bună rezistenţă mecanică a pieselor;

posibilităţi de automatizare;

formarea cu matriţe mai simple.

Prin aceste procedee se produc capacul ruptor-distribuitorului şi cel al bobinei de inducţie.

97

O variantă a formării prin comprimare este sinterizarea prin presare. Procedeul constă în

formarea, prin presare, a unor pulberi din compuşi macromoleculari. În funcţie de valorile

presiunii şi temperaturii se obţin piese din poliamide cu structură poroasă (până la 50% pori

deschişi) sau compactă.

Figura 5.10. Schema instalaţiei de extrudare: 1 – alimentator; 2 – rezistenţe electrice; 3 – tambur; 4 – echipament de decupare; 5 – filieră; 6 – şurub melcat; 7 – motor electric; 8 – Role de tragere.

Porii pot absorbi ulei, rezultând astfel lagăre autolubrifiante. Pentru îmbunătăţirea antifricţiunii

în pulbere se poate adăuga grafit sau bisulfură de molibden.

Tehnologia sinterizării prin presare se aplică la

fabricarea barelor, blocurilor şi plăcilor din

polietilenă cu masă moleculară foarte mare

(politetrafluoretilenă) sau poliamidă, care ulterior

sunt folosite la uzinarea unor piese de mare

precizie sau execuţia lagărelor de alunecare sau

rostogolire.

Figura 5.11. a) Schema cuplării capului de extrudare la extruder: 1 – melc; 2 – cilindru; 3

– sită; 4 – placă cu orificii; 5 – filieră. b) Schema instalaţiei de extrudare a conductelor:

1 – extruder; 2 – cap de extrudare; 3 – calibrator; 4 – baia de răcire; 5 – trăgător; 6 – dispozitiv de tăiere; 7 – conductă. c) Filiera cu ajutaj inelar: 1 – con repartizor; 2 – repartizor şi suport pentru dorn; 3 – dorn; 4 – duză.

5.4. Tehnologia formării prin extrudare

Extrudarea reprezintă procedeul de prelucrare prin

care materialele, în stare plastică, sunt forţate să

treacă printr-o filieră ce le conferă forma dorită.

Căldura necesară plastifierii se obţine ca urmare a

frecării particulelor materialului între ele, precum

şi între acestea şi pereţii cilindrului şi canalului

elicoidal al melcului.

Echipamentele tehnologice de prelucrare se

compun din maşina de extrudare şi componentele

98

auxiliare, necesare pentru condiţionarea produsului finit

(figura 5.10). În maşina de extrudare, după malaxare,

polimerul, în stare plastică, este trecut printr-o placă cu

orificii (figura 5.11, a), necesară transformării curgerii

circulare, imprimată de rotirea melcului, în una axială.

Pentru o omogenizare superioară poate fi folosită o sită,

montată înaintea plăcii cu orificii.

99

După ce a traversat placa cu găuri, materialul, aflat în stare

plastică, este forţat să treacă printr-o filieră (figura 5.11,

b).

Prin extrudarea materialelor plastice se pot obţine

semifabricate cum ar fi: granule, de formă paralelipipedică

(laturi de 3…5 mm) sau cilindrică (diametrul sau lungimea

de 2…6 mm); fibre şi benzi etirate; conducte flexibile şi

rigide; tuburi gofrate; profil ornament; conducte flexibile armate cu inserţii textile sau metalice;

izolaţii ale conductorilor electrici; bare; folii şi plăci plane, tubulare, multistrat,

termocontractabile şi articole cu structură celulară (garnituri de etanşare, profil decorativ figura

5.12).

Figura 5.12. Produse realizate prin extrudare folosind filiere

Fabricarea pieselor din materiale plastice prin extrudare prezintă următoarele avantaje:

o mare productivitate a prelucrării, care permite multiplicarea gamei de produse realizate cu

acelaşi echipament de bază;

folosirea de utilaje relativ simple, pentru profil ornament;

supleţe în realizarea diverselor produse profilate.

Dezavantajele metodei sunt determinate de:

necesitatea utilizării de şuruburi-melc diferite pentru fiecare tip de material extrudat;

volumul, relativ mare, al echipamentelor ce trebuie montate înainte de filieră;

durata mare (circa o oră) a reglajului la punerea în lucru a unui extrudor.

5.4.1. Extrudarea firelor

Pentru extrudarea mono-filamentelor diametre mai mici de 0,1 mm), utilizate ca elemente de

ranforsare pentru anvelope, curele trapezoidale, materiale compozite, etc., se foloseşte o filieră

cu 50…100 orificii, care produce tot atâtea filamente. Acestea trec alternativ, printr-o baie de

răcire, una de tratament şi un sistem de tragere (figura 5.13).

Diferenţele vitezelor galeţilor sistemelor de întindere, combinate cu temperaturile băilor,

determină alungirea firelor şi modifică proprietăţile lor mecanice.

Figura Error! Reference source not found.. Extrudarea mono-filamentelor: 1 – extrudor; 2 – tratament termic; 3 – tragător; 4 – tamburi.

5.4.2. Extrudarea cu filieră inelară

Extrudarea tuburilor suple

Tuburile suple, sunt executate, în general, din PVC plastifiat, polietilenă cu densitate normală şi

poliamidă 11.

Pentru execuţia tuburilor, filiera are forma ce trebuie imprimată în secţiunea transversală.

Un procedeu specific permite realizarea de tuburi suple inelare. Pentru aceasta, produsul este

profilat, sub formă de tub, înainte de răcire cu ajutorul unui sistem de patine mobile (învelişul

flexibil al cablurilor electrice).

Metoda se aplică la execuţia învelişului flexibil al cablurilor electrice. De asemenea, tubul cald

se poate înfăşura, cu ajutorul unei mandrine, pe o armătură metalică sau din materiale sintetice.

Fixarea acestuia în spirală se obţine prin răcire.

Ultima soluţie se aplică la fabricarea conductelor pentru circuitele de aer comprimat ale

sistemelor de frânare ale autocamioanelor.

Extrudarea tuburilor rigide

Pentru produse rigide, cu diametre de 600…1400 mm se folosesc un conformator extern şi unul

interior. Pentru aceste diametre dispozitivul de tragere devine un element important al instalaţiei.

Aceste produse rigide nu pot fi rulate şi de aceea ele trebuie decupate şi stocate rapid. Cum

fabricaţia este continuă, trebuie să se utilizeze un dispozitiv automat de stivuire sincronizat cu

ritmul de producţie.

100

5.5. Tehnologia realizării corpurilor goale închise

5.5.1. Suflarea

Pentru execuţia corpurilor goale închise se asociază un extruder cu o presă de suflare. Primul

produce un tub, care este prins, la cele două extremităţi, într-o formă alcătuită din două piese

(figura 5.13).

101

La una din extremităţi capul

tubului, introdus în matriţă, se

sudează, iar la cealaltă se

ataşează un robinet, care

reglează debitul aerului cald, ce-

l va mula sub presiune (mai

mică de 0,5 MPa) pe pereţii

acesteia. După formare matriţa

este răcită.

Procedeul asigură execuţia de

produse cu o cadenţă ridicată.

Dezavantajele se datorează

prezenţei bavurilor în zona de

prindere. De asemenea,

grosimea pereţilor reperelor este

dificil de controlat.

Figura 5.13. Principiul suflării: 1 – extruder; 2 – tub din material plastic; 3 – formă; 4 – cap de introducere a aerului sub presiune

F

În cazul pieselor complexe (figura 5.14) monobloc

deformarea prin întindere apare înaintea suflării.

Pentru aceasta trebuie ca piesele, înainte de

introducerea în matriţă, să fie preformate. În plus,

pentru mai buna egalizare a grosimii se utilizează o pr

ogramare a debitului aerului introdus.

Pentru automobile, procedeul se aplică la fabricarea

canalizaţiei de admisie a aerului şi a rezervoarelor de

benzină.

igura 5.14. Suflarea pieselor complexe: 1 –suflantă; 2 – cap de acumulare; 3 –

regulator de presiune; 4 – secţiune prin tubul întins; 5 – sistem de întindere a piesei;

6 – tub; 7 – formă; 8 – piesa injectată ataşată la suflare; 9 – piesă suflată.

5.5.2. Rotomularea

Formarea prin această tehnică implică introducerea pudrei fine, din material termoplastic, într-o

formă, care execută o dublă rotaţie, după două axe ortogonale. Datorită mişcării complexe a

formei, pudra se repartizează uniform pe

toţi pereţii interni ai acesteia. Dacă ulterior

forma este încălzită, pudra se înmoaie la

contactul cu pereţii şi se transformă într-un

strat de grosime constantă. Prin răcire

reperul format se întăreşte şi ulterior poate

fi extras sub forma unei piese goale (figura

5.15).

102

Rotomularea prezintă următoarele avantaje:

formele au un cost relativ redus;

se pot executa piese monobloc cu forme

complexe şi de dimensiuni importante

(fără sudură);

grosimea pereţilor este uniformă;

nu apar tensiuni de suprafaţă;

posibilitatea realizării pieselor cu mai

multe straturi având culori sau materiale diferite (sandwitch).

Figura 5.15. Principiul rotomulării: 1 – axă primară; 2 – axă secundară; 3 – pudră plastică; 4 – formă cu pereţi

dubli; 5 – formă de mulare.

Inconvenientele sunt cauzate de următoarele:

ciclul de fabricaţie este relativ lung;

precizia de fabricaţie şi alegerea materialelor utilizate sunt limitate;

piesele necesită pereţi relativ groşi ( grosimea creşte în unghiurile ascuţite);

pierderi la deschidere (decupare) de aproximativ 10%.

Maşina pentru rotomulare comportă, în toate cazurile, un suport pentru matriţă, care execută o

dublă rotaţie, cu turaţii de 5…30 rpm şi o formă metalică încălzită cu aer cald (470…670 K) şi

răcită prin aspiraţia apei.

Procedeul mulării prin rotaţie asigură o calitate a suprafeţei exterioare a piesei în dependenţă

directă de cea a matriţei. În cele mai multe cazuri, faţa internă a piesei are tendinţa de a se întări

cu aspect de “coajă de portocală”. Pentru a evita această formă se practică o încălzire

suplimentară în timpul rotaţiei, care se numeşte “lustruire”. Granulometria pudrei utilizate

condiţionează aspectul suprafeţei.

103

Este posibil de a se prevedea mularea într-o formă deschisă cu condiţia protejării termice a unei

părţi a matriţei pentru a se evita depunerea de material.

Acest procedeu permite obţinerea unei variaţii sigure a grosimii sau a unei deschideri laterale.

Pentru polietilene, formele sunt realizate, în general, din oţel cu grosimea pereţilor de 1…3 mm

şi din aluminiu turnat (grosimea pereţilor 6…10 mm) pentru piesele de dimensiuni mici şi medii

cu forme complexe.

Prin această tehnică se fabrică carterele şi capotajele pentru ventilaţie, rezemătoarele pentru cap,

bornele de semnalizare rutieră.

SĂ NE REAMINTIM!

Formarea prin comprimare este procedeul prin care un material, adus în stare de curgere,

este forţat, prin presare, să umple cavitatea unei matriţe. Datorită efectelor de comprimare

şi încălzire materialul se întăreşte în formă. La presarea prin transfer materialul, sub

formă de pudră sau pastilă preîncălzită, este dispus într-o cameră de transfer, care face

parte din presă.

O variantă a formării prin comprimare este sinterizarea prin presare. Procedeul constă în

formarea, prin presare, a unor pulberi din compuşi macromoleculari. În funcţie de

valorile presiunii şi temperaturii se obţin piese din poliamide cu structură poroasă (până

la 50% pori deschişi) sau compactă.

Extrudarea reprezintă procedeul de prelucrare prin care materialele, în stare plastică, sunt

forţate să treacă printr-o filieră ce le conferă forma dorită. Căldura necesară plastifierii se

obţine ca urmare a frecării particulelor materialului între ele, precum şi între acestea şi

pereţii cilindrului şi canalului elicoidal al melcului.

Pentru execuţia corpurilor goale închise se asociază un extruder cu o presă de suflare.

Pentru automobile, procedeul se aplică la fabricarea canalizaţiei de admisie a aerului şi a

rezervoarelor de benzină.

Rotomularea implică introducerea pudrei fine, din material termoplastic, într-o formă,

care execută o dublă rotaţie, după două axe ortogonale. Datorită mişcării complexe a

formei, pudra se repartizează uniform pe toţi pereţii interni ai acesteia. Prin această

tehnică se fabrică carterele şi capotajele pentru ventilaţie, rezemătoarele pentru cap,

bornele de semnalizare rutieră.

5.6. Termoformarea

Termoformarea constă în deformarea, cu mijloace mecanice (ambutisare – figura 5.16 a) sau cu

ajutorul diferenţei de presiune (sub vid figura 5.16 b sau cu aer comprimat figura 5.16 c), a unui

semifabricat din material plastic, încălzit la o anumită temperatură, situată în intervalul de

înmuiere.

Figura 5.16. Termoformarea prin: a) ambutisare: 1 – Elemente pentru dirijarea aerului cald; 2 – Sursă de radiaţie termică; 3 – Sisteme de prindere; 4 – Semimatriţă inferioară; 5 – Garnitură de etanşare; 6 – Conducte pentru introducerea şi evacuarea aerului; 7 – Folie din material termoplastic; 8 – Spaţiu pentru mularea foliei;

9 – Piesă formată; 10 – Poanson. b) termoformarea sub vid; c) termoformarea cu aer comprimat.

Folia de material plastic este încălzită, până la temperatura de înmuiere, cu aer cald sau radiaţie

termică.

Avantajele procedeului sunt următoarele:

se utilizează forme simple, cu costuri relativ reduse;

se pot executa serii mici de produse (1.000…2.000 piese);

104

105

se folosesc folii cu grosimi reduse, a căror rigiditate poate fi majorată prin nervurare

(moment de inerţie foarte mare);

produsele formate se răcesc rapid.;

este posibilă majorarea (întinderea) de 5 ori a suprafeţei iniţiale.

Inconveniente:

pentru formare trebuie să se folosească un semifabricat (folie şi nu granule);

bavurile din zonele de prindere au dimensiuni considerabile;

toleranţele geometrice sunt limitate;

este imposibil de a se prevedea adaosuri;

grosimi neuniforme (o folie cu grosimea de 3 mm se subţiază până la 0,5…0,6 mm în zonele

cu întinderi mari).

Pentru a evita ultimul dezavantaj se poate apela la următoarele soluţii:

realizarea unei preîntinderi prin încălzire diferenţiată;

întărirea unei suprafeţe preferenţiale prin utilizarea unui poanson rece sau a unui şablon

izolat termic;

folosirea unui tiraj de aer bine dirijat;

realizarea unei mulări prealabile.

Materialele utilizate pentru execuţia formelor sunt dependente de volumul de fabricaţie:

- serie mică (prototipuri până la 100 de piese) – lemn, gips dur;

- serie medie (1.000…10.000 piese) – încărcătură de răşină;

- serie mare (> 10.000 piese) – aluminiu turnat sau uzinat.

Pentru obţinerea aspiraţiei se practică găuri, cu diametrul de 0,8 mm la partea inferioară a

matriţei sau pe părţile concave, pentru a nu marca reperele formate (fundul formei poate fi

conceput sub formă de grilaj, al cărui desen este reprodus pe piesa finită). În toate cazurile aceste

orificii trebuie să fie în număr suficient, pentru a asigura evacuarea unui volum de aer, de 10 ori

mai mare ca cel al formei, în timp foarte scurt (0,25 s). Răcirea formei, şi deci întărirea piesei,

este foarte rapidă.

Atunci când se folosesc forme din răşini termodure, pentru a ameliora disiparea căldurii, în

amestecul de formare se introduce pudră de aluminiu. Formele din aluminiu sunt, uneori, răcite

cu circuite de apă.

Maşinile folosite pentru termoformare conţin, pe lângă matriţe, un dispozitiv de încălzire,

echipamente pentru realizarea depresiunii sau presiunii, instalaţii de răcire, scule de debavurare

şi decupare.

106

Dispozitivul de încălzire include elemente, cu radiaţii infraroşii, de mici dimensiuni,

independente unul de altul. Ele comunică printr-un regulator, care permite producerea unei

încălziri diferenţiale.

Foile din material plastic pot fi înmuiate, de asemenea, cu panouri de rezistenţe electrice. Puterea

utilizată este mai mică de 15 kW/m2 de suprafaţă termoformată. Distanţa de la folie la panou

variază între 75 şi 200 mm.

Pentru unele plăci sau materiale (PSE, PP) se poate apela la încălzirea “în sandwitch” (2 platouri

încălzite) cu scopul de a înmuia foarte repede plasticul.

Echipamentele utilizate pentru producerea aspiraţiei conţin o pompă de vid, care realizează o

depresiune de 80 kPa.

Dacă se foloseşte aer comprimat pentru deformarea foliei, atunci presiunea acestuia este mai

mică de 0,8 MPa.

Răcirea formei şi a piesei se face, în general, cu aer comprimat sau prin pulverizarea apei

(formele mari posedă, uneori, canale interne de răcire).

Debavurarea şi decuparea au o pondere importantă în durata ciclului de fabricaţie. Ele se

execută, de regulă, după ejectarea piesei din formă.

Termoformarea se aplică la execuţia capotajelor, elementelor planşei de bord şi caroseriilor

autovehiculelor.

5.6.1. Termoformarea peliculelor

Procedeul se aplică la ambalarea industrială a pieselor detaşate ale automobilului.

În acest caz, piesa de condiţionat, pusă pe un carton termoizolant microperforat, este sertizată cu

acesta pentru formarea ambalajului. Tehnica implică, deci, termoformarea unui film transparent

pe produs şi cartonul suport. Acest film se autolipeşte pe suport, se mulează pe obiect, ca o

peliculă şi îl imobilizează perfect în interiorul său.

5.6.2. Ambutisarea şi ştanţarea pieselor

Tehnica se apropie de termoformarea fără vid. În acest caz, transformarea se efectuează în faza

solidă şi nu trecând prin cea de topire, aşa cum se produce în cazul injecţiei. De asemenea, se

evită răcirea în ciclul de fabricaţie şi deci, durata de formare este proporţională cu pătratul

grosimii peretelui produsului. Pentru aceasta, semifabricatul plastic, după încălzire, este presat

într-o matriţă metalică (figura 5.17).

Avantajele procedeului constau în:

posibilitatea de a realiza produse foarte groase (prin comprimare şi injecţie se obţin piese cu

grosimea pereţilor mai mică de 5 mm);

cadenţa de fabricaţie mare şi

independenţa ei de grosimea

plăcilor;

107

facilitatea decorării

produsului;

caracteristicile mecanice

apreciabile ale pieselor (efortul

este orientat în funcţie de

deformare; rezistenţe ridicate

la şoc, impact şi oboseală;

rigiditate acceptabilă);

costul redus al maşinilor şi

utilajelor (în comparaţie cu

cele folosite pentru injecţia unor piese cu dimensiuni comparabile);

Figura 5.17. Ambutisarea şi ştanţarea plăcilor: 1 – plăci; 2 – incintă pentru încălzire; 3 – formă metalică; 4 – piesă pentru

comprimare; 5 – piesa finită.

Inconveniente:

dificultăţi la execuţia unor forme foarte complexe;

necesitatea utilizării unui semifabricat (costul acestuia este superior granulelor);

manipularea dificilă a piesei calde;

suprafeţe exterioare fără luciu.

Tehnica se aplică la ambutisarea pieselor decorative pentru interiorul caroseriei automobilului

(panourile portierelor, plafonul, tăblierele din spate).

De asemenea, prin ştanţare se execută piese cum sunt: baia de ulei a motorului, capacul

distribuţiei, suporţi pentru pedalier şi baterie, traversele punţii din faţă, grinda paraşocului,

ecranele protectoare, capotajele antizgomot, structura scaunului, spătarul banchetei, ventilatorul.

5.6.3. Termoformarea prin

procedee combinate

Figura 5.18. Termoformarea prin injecţie – întindere – aspiraţie: 1 – Piesă preformată injectată; 2 – Dorn; 3 – Produs finit.

Pentru produsele cu raportul

înălţime / deschidere mai mare de

1,0…2,5 se aplică procedeul mixt

de întindere – aspiraţie pe matriţă

negativă sau pozitivă.

Termoformarea prin procedee

combinate, mai poate fi realizată şi

prin:

Injecţie – întindere – aspiraţie

(figura 5.18). Procedeul

debutează cu injectarea unei

piese preformate, sub formă de

disc, în stare caldă, care ulterior

este supusă întinderii cu un dorn

şi tragerii în matriţă prin vidare.

Extrudare – termoformare în

matriţă închisă. Metoda constă

în extrudarea unui tub din

material termoplastic,

introducerea lui într-o matriţă de

formare şi mularea cu ajutorul

aerului comprimat (0,3…0,6 MPa)

pe pereţii acesteia (figura 5.19). Prin

această metodă se execută

rezervoarele de combustibili,

rezervoarele pentru lichidele folosite

la spălarea parbrizului, acţionarea

ambreiajului şi sistemului de frânare,

precum şi recipientele cu capacitatea

de până la 2.000 dm3.

Figura 5.19. Termoformarea prin extrudare – termoformare în matriţă închisă: 1 – Extruder; 2 – Cap

de extrudare; 3 – Matriţă de formare; 4 – Dorn de suflare a aerului; 5 – Tub extrudat; 6 – Canale pentru

răcirea matriţei; 7 – Cuţite pentru debavurare; 8 – Recipient mulat pe pereţii matriţei; 9 – Bavură.

108

Injecţie – termoformare în matriţă

închisă (figura 5.20). În acest caz,

materialul omogenizat termic, de un agregat obişnuit, se injectează într-o matriţă de formare

cu răcire controlată, obţinându-se un produs preformat. Semifabricatul este introdus, în stare

caldă, în matriţă prin suflare. Formarea se produce sub acţiunea presiunii aerului comprimat.

Procedeul este avantajos pentru fabricarea corpurilor goale şi a buteliilor mici, la care se

impune o calibrare perfectă a gâtului

Figura 5.20. Injecţie - termoformare în matriţă închisă: 1 – Dorn termostatat prevăzut cu un sistem de canale cu

supape pentru introducerea aerului; 2 – Placă pentru formarea filetului buteliei; 3 – Agregat de injecţie; 4 –

Piesă injectată preformată; 5 – Piesă formată prin suflare; 6 – Robinet pentru admisia aerului;

7 – Dispozitiv port dorn

5.7. Tehnologia

prelucrării

materialelor plastice

prin calandrare

Procesul de laminare a

materialului plastic,

între mai mulţi cilindri,

care se rotesc în sens

contrar, încălziţi şi

astfel distanţaţi între ei

încât să determine

grosimea foii, poartă denumirea de calandrare. Utilajul care execută această prelucrare se

numeşte calandru (figura 5.21)

Figura 5.21. Calandrarea: a) 1 – bandă de calandrat; 2 – transportor; 3 – cilindri de lucru; 4 – cilindri de răcire; 5 - tambur de colectare. b) Corecţie prin

deformarea cilindrului “Roll bending”: 1 – cilindru de calandrare; 2 – palier incipal; 3 – palier de corecţie; 4 – baza de aşezare a calandrului. c) Corecţie prin

dezaxarea cilindrilor “Cross axing” pr

Avantaje:

productivitate înaltă;

definiţie geometrică bună.

Inconveniente:

costul ridicat al utilajului.

Echipamentele de calandrare se compun din: calandru, instalaţiile de preparare a amestecului şi

de răcire a cilindrilor.

Calandrul

Maşina de calandrare comportă 2…5 cilindri de lucru. Fiecare cilindru poate fi antrenat

individual, cu o viteză foarte precisă, de un motor cu turaţie variabilă, care poate fi adaptată rapid

în funcţie de fricţiune şi de temperatura de calandrare a produsului. Aceşti cilindri, cu diametrul

apropiat de 80 mm, sunt fabricaţi din fontă moale, cu duritatea superficială de 500 UB şi încălziţi

cu ajutorul unui fluid termic.

Neregularităţile grosimii produsului fabricat depind direct de flexiunea cilindrilor de lucru, în

raport cu profilul lor iniţial.

Instalaţia de preparare a amestecului

Prepararea diverselor amestecuri depinde de destinaţia şi calităţile impuse produsului finit. În

instalaţie trebuie să existe un separator magnetic pentru a evita antrenarea unor componente

metalice între cilindrii de lucru. Ea poate avea, de asemenea, un dispozitiv pentru derularea

ţesăturii.

109

Instalaţia de tragere şi răcire

Accesoriile de finisare a produsului cuprind următoarele elemente:

- Rulouri de dezlipire: Rolul lor este de a întinde foliile care ies din calandru;

- Rulouri de granulare: Ele imprimă în folia caldă o granulare, cu ajutorul unui cilindru pe care

s-a gravat un profil anume;

- Tambur de răcire: Sunt cilindri de oţel inoxidabil răciţi prin circularea intensă a apei

(numărul şi dimensiunile lor sunt variabile);

- Dispozitivul pentru controlul grosimii foliei. Acesta funcţionează pe baza absorbţiei

radiaţiilor β. El comandă reglajul distanţei dintre cilindri pentru a se obţine un produs cu

grosimea absolut constantă.

- Tăietoare de margine şi rulourile de tracţiune. În acest post foliile sunt debitate la lăţime.

Marginile tăiate sunt evacuate automat.

- Rularea şi tăierea la lungime. Aceste ansambluri permit tăierea manuală (cu utilizarea unui

acumulator) sau automată, asigurând aclanşarea unei noi bobine şi evacuarea celei

precedente.

Instalaţiile de calandrare se diferenţiază, în funcţie de tipul produselor realizate, în (figura 5.22):

Figura 5.22. Tipuri de calandre: a, b, c – cu doi, trei şi patru cilindri în formă de I; d, e – cu patru cilindri în formă de L; f – cu patru cilindri în formă de Z; g – cu cinci cilindri în formă de U.

calandre în L pentru PVC rigide;

calandre în Z pentru PVC suple, cauciuc, etc.;

calandre în V;

calandre în I.

110

Figura 5.23. a) Dublarea prin calandrare a foliilor simple: 1 – folii; 2 – sistem de încălzire; 3 – calandru; 4 – folie unitară. b) Dublarea a două folii calandrate simultan: 1, 2 – foliile iniţiale; 3 – folia dublată. c)

Acoperirea unui suport textil cu material plastic pe ambele feţe: 1, 2 – folii de material plastic; 3 – suport textil; 4 – folia triplu strat. d) Cauciucarea materialelor textile: 1 – rolă cu material textil; 2 – calandru; 3 –

compoziţie de cauciuc; 4 – dispozitiv de pulverizare; 5 – dispozitiv de înfăşurare.

Prin calandrare se produc folii plastifiate din PVC, folosite la confecţionarea tapiţeriei

pavilionului autovehiculului, huselor scaunelor (250…500 g/m2), mochetelor, panourilor

portierelor, precum şi plăci presate pentru separatoarele din bateriile de acumulatori. De

asemenea, tot prin această tehnologie se execută folii multistrat, prin dublarea, triplarea sau

calandrarea simultană a două sau mai multor materiale plastice; acoperirea cu polimer a unui

suport (textil, hârtie), pe una sau pe ambele feţe şi cauciucarea elementelor de ranforsare (fire de

cord), folosite la fabricarea anvelopelor, curelelor trapezoidale, furtunurilor, membranelor şi

garniturilor (figura 5.23)

5.7.1. Tehnologia prelucrării amestecurilor fluide de polimeri (enducţia)

Acoperirile cu amestecuri fluide de polimeri se fac pentru protecţia împotriva coroziunii,

ameliorarea performanţelor materialului suport, înlocuirea materialelor deficitare şi în scop

decorativ.

Înlocuitorii de piele se fabrică prin acoperirea unui suport textil ţesut (bumbac, poliester, fibre

sintetice), tricotat (bumbac sau poliamidă) sau neţesut (val fibros din amestec de fibre

111

poliesterice sau poliamidice) cu o pastă fluidă, obţinută în urma dizolvării în dimetilforamidă a

poliuretanului rezultat ca urmare a reacţiei dintre un glicol şi un diizocianat.

Acoperirea polimerului (poliuretan sau policlorură de vinil) se face prin stratificare indirectă

(figura 5.24) sau directă.

Ţesăturile cauciucate se obţin prin depunerea de soluţii de elastomeri pe ambele feţe ale unui

suport textil din bumbac, viscoză, mătase sau fibre sintetice (figura 5.25).

Ţesăturile cauciucate se folosesc la confecţionarea anvelopelor, curelelor de transmisie şi

garniturilor.

Figura 5.24.Procedeul de obţinere a înlocuitorilor de piele pe bază de poliuretani: 1 – rolă cu hârtie antiaderentă; 2 – acumulator; 3 – cilindru metalic cu manta din cauciuc; 4 – cuţit de

întindere; 5 – tunel de încălzire-uscare (360…390 K); 6 – cilindri de răcire; 7 – dispozitiv de presare; 8 – rolă cu suport textil; 9 – dispozitiv de nivelare a stratificatorului;

10 – cilindru pentru preluarea hârtiei antiaderente desprinse; 11 – cilindru pentru rularea înlocuitorului de piele

Figura 5.25. Structura procesului tehnologic de cauciucare a ţesăturilor textile: 1 – rolă cu ţesătură textilă; 2 – rolă de întindere; 3 – cilindru; 4 –

cuţit; 5 – role de susţinere; 6 – sistem de încălzire; 7 – cilindru de întindere; 8 – bobină de înfăşurare

5.7.2. Presarea

între platouri

încălzite

Procedeul se

aplică la fabricarea

produselor plane

laminate şi

stratificate. El

debutează cu

impregnarea, prin

barbotare, a unei

bobine, din hârtie

sau ţesătură textilă,

cu o soluţie de

112

113

răşină termodură care conţine un solvent. Acesta uşurează penetraţia răşinii, iar apoi este

eliminat şi reciclat prin trecerea bobinei printr-o etuvă cu aer cald. În final, se obţine o bobină cu

material termodur (stadiul B: prepolimerizare).

Materialul din bobină este decupat, după aceea, în folii. Acestea sunt suprapuse ulterior între

platourile încălzite ale unei prese. Acţiunea conjugată a presiunii (10…15 MPa) şi căldurii

(400…420 K) determină fuziunea şi polimerizarea răşinilor sub forma plăcilor rigide, care sunt

demulate după durificare (figura 5.26).

Procedeul se aplică la fabricarea izolanţilor electrici. Suportul impregnat poate fi hârtia,

bumbacul, sticla. Pentru impregnare se utilizează toate răşinile termodure, în funcţie de

caracteristicile dorite.

Această tehnică poate folosi, de asemenea, platouri cu diverse profiluri sau configuraţii.

5.8. Tehnologia realizării produselor alveolare

5.8.1. Spume din polistireni expandaţi

Polistirenii expandaţi se produc prin majorarea temperaturii în două etape:

la început se provoacă o preexpandare cu vapori de apă la 373 K sau o dilatare liberă a

perlelor expansibile (densitate 50 kg/m3) de polistireni, cu producere de fulgi expandaţi;

granulele expandate sunt utilizate pentru umplerea matriţei, ele se auto-sudează în formă, sub

acţiunea temperaturii (380…400 K) şi a presiunii ( 80 kPa).

În funcţie de procedeul de formare, rezultă:

blocuri cu densitatea de 20…40 kg/dm3 ( mularea în prese);

plăci cu densitatea de 15…25 kg/dm3 (mularea blocurilor prin decuparea cu fir cald)

Încălzirea se poate face cu:

aer cald (însoţită de comprimare);

vapori de apă în formă.

Avantaje:

procedeul de obţinere a spumelor este simplu;

costul tehnologiei este redus.

Inconveniente:

transformarea polistirenului expandat induce tensiuni mecanice ce nu pot fi neglijate;

agentul gonflant (pentan) are tendinţa de a ieşi din granule;

produsele fabricate ocupă un volum considerabil, înainte de a fi utilizate.

Spumele din polistireni expandaţi se folosesc pentru fabricarea modelelor fuzibile necesare

turnării blocurilor motoarelor, chiulaselor, carterelor cutiilor de viteze, carcaselor punţilor spate,

etc. . De asemenea, ele se utilizează la confecţionarea izolaţiei vehiculelor izoterme şi a

ambalajelor.

Figura 5.26. Impregnarea şi presarea cu platouri: 1 – suport de impregnat; 2 – răşină termodură; 3 – impregnarea suportului; 4 – cuvă de uscare; 5 –

evaporarea solventului; 6 – suport impregnat; 7 – decupare în foi; 8 presare; 9 – laminare.

5.8.2. Spume poliuretanice

Poliuretanii sunt produse rezultate în urma poliadiţiei plecând de la monomeri. Spumarea

propriu-zisă este o reacţie chimică, puternic exotermă, între un poliol şi un izocianat. Ea se poate

produce liber sau într-o matriţă.

Avantajele procedeului:

se pot executa piese complexe, ca formă şi rigiditate;

mulare simplă.

Inconveniente:

pentru formare trebuie manipulaţi odorizanţi şi combustibili;

lipiri nedorite;

formele trebuie curăţate frecvent, de materialul care aderă pe pereţii acestora.

Tabelul 5.2

Tipuri de spume poliuretanice

Tipul spumei Izocianat

[%] Poliol [%]

Apă [%]

CFC [%]

Suplă 35 60 5 5 Semi-rigidă 40 55 - 2…5 Rigidă 45…48 50 - -

114

Echipamentele de dozare pot fi:

Maşină cu presiune normală (“propolimer”), care asigură formarea amestecului cu ajutorul

unui agitator, sau cu a aerului comprimat şi a unei pompe cu angrenaje, ce permite

alimentarea. Acest tip de maşină poate oferi un debit de 5…30 kg/min.

Maşină cu presiune înaltă. Alimentarea şi amestecarea sunt asigurate de pompe de injecţie

(pulverizarea se produce, în mod curent, la presiuni de 15…20 MPa). Debitul materialului

injectat poate ajunge la 300 kg/min.

În amestecurile de formare, pe lângă polioli şi izocianaţi, se pot introduce apă, diclorflormetan

(CFC), produse tensio-active şi catalizatori. În funcţie de proporţia acestora în amestec se pot

obţine spume cu densităţi diferite (tabelul 5.2)

5.8.3. Mularea prin reacţie (RIM –

Reaction Injection Moulding)

115

Procedeul constă în amestecarea a două

sau mai multor lichide, care se injectează

ulterior într-o matriţă închisă, unde are

loc reacţia de polimerizare, reticulare şi

expandare.

Problemele tehnologice, care apar, sunt

determinate nu de instalaţia de spumare ci

de dozarea componentelor din amestec

(1ml de izocianat reacţionează cu 10 kg

de poliol). De aceea, în acest scop, se

folosesc capete speciale de amestecare şi

dozare comandate de un computer (figura

5.27)

Poliolul şi izocianatul sunt extrase din

rezervoarele lor cu mini-pompe cu freon

şi dirijate spre capul de amestecare.

Pentru stabilirea dozajului optim sunt

parcurse următoarele etape:

din rezervorul de izocianat se

prelevează o anumită cantitate de

substanţă, care este introdusă într-un malaxor;

Figura 5.27. Schema procedeului de injecţie RIM: A – rezervor de izocianat; B – rezervor cu poliol; M –

alaxor; P – sistem de evacuare a presiunii; T – sistem deevacuare a căldurii; Q – sistem de dozare a volumului de

poliol şi izocianat; C – calculator central; D – cap de amestec; E – dozimetre; F – calculator de proces pentru

analiza izocianatului.

m

116

un sistem electronic, cuplat la un calculator de proces, analizează o probă de izocianat

malaxat şi filtrat, şi una extrasă direct din rezervor;

dacă nu există nici o diferenţă între cele două probe, procesul de spumare este iniţiat,

computerul comandând deschiderea duzelor de reglare a cantităţilor de izocianat şi poliol,

care se scurg din rezervoare;

parametrii de stare (P - presiune, T - temperatură şi Q - volum) ai poliolului şi izocianatului,

evaluaţi de traductoare corespunzătoare (P, T, Q) sunt introduşi în memoria centrală;

în funcţie de valorile parametrilor de stare, procesorul central comandă dozimetrele;

cantităţile de poliol şi izocianat dozate sunt omogenizate în capul de amestecare şi introduse

în matriţa de formare.

Spuma formată umple întreaga cavitate a matriţei, iar după un anumit interval de timp, începe să

se răcească.

În timpul procesului de formare, calculatorul controlează: gradul de reticulare; numărul grupelor

metanice; timpul de întărire; timpul de spumare; cantităţile de aditivi de ignifugare şi de

pigmenţi introduse în amestec.

În funcţie de cantitatea de izocianat ce intră în reacţie se obţin produse spumante cu densitatea de

la 25…40 kg/m3 până la 900…1000 kg/m3.

După ejecţia din matriţă, piesele sunt supuse operaţiilor de finisare, care constau în: răcire finală,

debavurare, prelucrare prin aşchiere, montarea inserţiilor metalice, asamblarea elementelor

protectoare, condiţionare, vopsire, inscripţionare, decorare, metalizare, control de calitate şi

asamblare finală.

Avantajele procedeului:

se pot utiliza monomeri sau propolomeri;

se vehiculează lichide, care pot asigura o bună umplere a formei;

se poate determina o variaţie uşoară a formării, cu obţinerea de spume rigide, semi-rigide sau

suple;

se pot fabrica piese de mari dimensiuni;

presiunea de lucru este redusă (~ 0,5 MPa);

formarea nu este dependentă de energie.

Inconveniente:

caracteristici mecanice reduse;

piesele trebuie vopsite pentru a dobândi un aspect plăcut;

formele trebuie curăţate frecvent;

în urma formării rezultă bavuri considerabile.

Produsele, fabricate prin tehnica RIM, pot fi: barele para-şoc, volanul, elementele panoului de

bord, panourile interioare ale uşilor, resorturile suspensiei, etc.

5.8.4. Procedee pentru alte tipuri de spume

Injecţia materialelor plastice expandate

Prin injectarea concomitentă a mai multor polimeri se obţin produse cu structură şi proprietăţi

prestabilite. Piesele expandate au o suprafaţă rugoasă şi proprietăţi mecanice mediocre.

Densitatea miezului poate fi 40…95% din cea a răşinii neexpandate, iar grosimea minimă a

pereţilor este de 4 mm.

Operaţia de expandare implică formarea sau dispersia unui gaz, sub formă de bule, într-un

material fluid. După formare, bulele se măresc şi se stabilizează în matricea lichidă, a cărei

vâscozitate creşte până la solidificarea finală.

Structura celulară se rezultă prin:

introducerea unui gaz sub presiune (ex. azot) în polimer;

adăugarea în reţeta de amestec a unor agenţi de expandare, care se descompun termic

(azoderivaţi, sulfohidroxid, nitroderivaţi);

reacţii chimice între două componente (izocianat şi apă);

evaporarea unui lichid uşor volatil (triclorflormetan, diclorflormetan).

ICI (sandwitch)

Procedeul (figura 5.28) constă în injectarea succesivă a două componente: un polimer compact şi

unul expandat. Polimerul expandat este injectat înainte ca cel compact să se solidifice.

Expandarea se produce prin deplasarea unui perete al matriţei.

Figura 5.28. Schema procedeului de injecţie ICI: 1 – polimer compact;

2 – polimer expandabil; 3 – produs rezultant.

5.9. Tehnologii de prelucrare a materialelor

termorigide armate

Prelucrarea materialelor termorigide armate se

poate face la presiuni joase (0,1…0,4 MPa),

medii (0,4…3,4 MPa), înalte (6,0…7,0 MPa),

sau cu vid, prin contact, pulverizare, înfăşurare,

injecţie, turnare şi centrifugare.

Familia termorigidelor este alcătuită, în

proporţie de 99% din materiale compozite.

Acestea comportă:

o matrice, din răşini termodure (poliesterice,

epoxy, fenolice);

117

fibre de ranforsare din carbon, grafit, azbest, bor, sticlă, Kevlar sub formă de fire, ţesături,

pâslă, etc.

Figura 5.29. a) Draparea materialelor structurate: 1 – Granitură; 2 – Separator 1; 3 – Membrană; 4 – Ţesut de drenare; 5 – Film perforat; 6 – Compozit; 7 – Film; 8 – Matriţă cu demulant. b) Formarea prin

contact: 1- Răşină; 2 – Strat separator; 3 – Strat absorbant; 4 – Strat de drenare; 5 – Membrană; 6 – Semimatriţă;

7 – Compozit; 8 – Întăritură. c) Mularea în autoclavă: 1 – Membrană; 2 – Ţesut de drenare; 3 – Film

5.9.1. Formarea prin contact

Procesul tehnologic începe cu aplicarea, pe suprafaţa matriţei de formare, a unui strat de agent de

demulare (figura 5.29, a). Urmează depunerea stratului de material termoreactiv (compuşi

epoxidici, poliesterici sau fenolici), amestecat cu acceleratori şi catalizatori. Peste acesta se

aplică materialul de armare (fibre), care este impregnat, prin pensulare, cu un compus

macromolecular.

Pentru compactarea şi îndepărtarea aerului înglobat în masa materialului, stratul de armare este

tasat cu role de diferite forme (figura 5.29, b). Întărirea compusului macromolecular este

accelerată prin încălzire. Ultima operaţie a procesului tehnologic constă în aplicarea unui

tratament de accelerare şi definitivare a reticulării compusului macromolecular (figura 5.29, c).

După această tehnologie, se fabrică din SMC (Shut Moulding Compound – 25% fibre de sticlă; -

30% fibre de natură minerală; - 40% răşini poliesterice; - 5% alte răşini şi pigmenţi) aripile

caroseriilor autoturismelor, ramele portierelor, capotele, consolele, carcasele farurilor, barele

para-şoc, elementele panoului de bord, componentele instalaţiei de climatizare, pentru prototipuri

şi serii mici de fabricaţie.

5.9.2. Formarea prin pulverizare

Formarea prin pulverizarea poliesterilor armaţi cu fibre scurte de sticlă se produce prin

depunerea pneumatică a amestecului de mulare pe suprafaţa matriţei (figura 5.30).

Pentru formare, în capul de amestecare al pistolului de pulverizare se introduc, folosind aerul

comprimat, componenţii: poliester + accelerator şi poliester + catalizator, care după omogenizare

sunt proiectaţi pe suprafaţa matriţei. Concomitent cu pulverizarea celor trei componenţi pe

suprafaţa matriţei sunt proiectate şi fibre de armare, cu lungime redusă.

118

Figura 5.30. Schema formării prin pulverizare: a) Sistemul de proiecţie: 1 – Rezervor cu răşină de accelerare; 2 – Rezervor cu răşină catalizată; 3 – Bobină cu fir; 4 – Pompă; 5 – Rulou de cauciuc; 6 – Rulou cu cuţite; 7 – urbină; 8 – Motor; 9 – Fibre tăiate; 10 – Proiecţia fibrelor şi a răşinii b) Tehnologia: 1 – Răşina catalizată;2 – Răşina de accelerare; 3 – Fir de sticlă; 4 – Pistolul de proiecţie; 5 – Ruloul de tăiere al firului; 6 – Suportul

matriţei; 7 – Matriţe

T

Amestecul de poliester şi fibre este afânat. De aceea, el se compactează prin rolare.

Prin acest procedeu se realizează elemente de caroserie, spoilere, bare para-şoc, diferite carcase.

5.9.3. Formarea prin înfăşurare

Metoda constă în rularea, în spirală, a materialului de armare, impregnat cu o soluţie de compus

macromolecular, pe o formă şi

reticularea polimerului prin

încălzire (420…425 K), cu aer

cald sau radiaţii infraroşii

(figura 5.31)

Pe matriţa de formare, înainte

de aplicarea primului strat de

polimer, se depune un agent

de demulare. Pentru obţinerea

unor suprafeţe exterioare

lucioase, pe acestea se

pulverizează lac poliesteric cu

întărire rapidă. Bobinarea

filamentelor în spirală se face

ca în figura 5.32.

Figura 5.31. Formarea prin înfăşurare (cale umedă): 1 – bobină de ţesătură; 2 – încălzirea ţesăturii; 3 – dispozitiv de impregnare; 4 – calandru de uscare; 5 – galet de compactare;

6 – mandrină în mişcare de rotaţie; 7 – tub înfăşurat; 8 – răşină de impregnare fără solvent.

Elementele de calcul sunt următoarele:

119

Figura 5.32. Bobinarea filamentelor în spirală

Figura 5.33. Schema de calcul pentru determinarea parametrilor

înfăşurării

;36036022

;360

;arcsin

N

R

N

KnBA

D

tgLT

Ddiametru

Pbazăde

unde:

cos

360

D

lR ;

α – unghiul de rotaţie pentru acoperirea suprafeţei de sus;

β – unghiul de rotaţie pentru a parcurge cilindrul;

n – numărul de ture complete ale mandrinei pentru un ciclu;

N – numărul de cicluri pentru a reveni la punctul de plecare;

K – numărul de puncte ale stelei atinse după un ciclu;

120

R – rotaţia suplimentară pentru compensarea alungirii meşei;

l – lăţimea meşei.

Structura calculului bobinării, pentru un element cu anumite dimensiuni (figura 5.33), este

următoarea:

4,83360

20998,191000

342sin

D

tgLTB

50522 BA (prin calcul sau experimental)

1451360505

36036022

36036022

1,169

N

KnBA

N

R

N

KnBA

A

Fie: N=5 stea cu 5 ramuri

K=2 numărul de ramuri atinse după un ciclu.

)6,168(5045

2360136022 ABA

Corectarea lăţimii meşei:

488,044,2cos

360

N

R

D

lR

valoarea

BA 22

corectată cu decalaj pozitiv

- cu: 5

24,0

360

145

N

K 488,504488,0504

Numărul de cicluri pentru o acoperire completă:

cosD

Această metodă de formare este caracteristică rezervoarelor cilindrice de mare capacitate,

conductelor din poliesteri, compuşi epoxidici sau fenolici armaţi, precum şi arborilor cardanici

din materiale compozite.

5.9.4. Formarea prin injecţia termorigidelor

Procedeul este rezultatul introducerii forţate a amestecului de polimeri şi materiale de ranforsare

în matriţa de formare (figura 5.34)

Amestecarea componentelor (SMC), ce provin de la o pompă de dozare cu corpuri multiple, se

produce în zona de intrare a injectorului. Sub acţiunea presiunii (30…50 MPa), ce acţionează un

121

timp determinat de grosimea

pereţilor piesei şi temperaturii

(400…570 K) acestora, are loc

reticularea răşinii şi formarea

produsului finit.

Formarea pieselor din răşini

termorigide se mai poate realiza

şi prin transfer, injecţie – presare

sau preplastifiere cu melc.

Principial matriţarea prin transfer

(TD figura 5.35, a), constă în

injectarea, sub presiune, a răşinii

într-o matriţă în care fibrele de

armare sunt prinse între cele

două feţe de formare. Curgerea

răşinii printre fibre, datorită

vâscozităţii acesteia, necesită un

anumit timp, care îl poate depăşi

pe cel de întărire. De aceea,

procesul de umplere cu răşină

este susţinut de vidarea matriţei.

Figura 5.34. Principiul formării prin injecţia termorigidelor: 1 – injector mobil; 2 – piesă injectată; 3 – circuite de reglare termică; 4

– închizătoare semiautomate

Al doilea procedeu (figura 5.35,

b), constă în injectarea

amestecului într-o matriţă

complet închisă, care determină

majorarea presiunii din incintă şi

o bună orientare a fibrelor de

armare sau de umplutură. Această tehnică permite formarea produselor stratificare pentru

portierele şi caroseriile autovehiculelor moderne.

Figura 5.35. Principiul matriţării prin transfer: Transfer:1 – Piston de transfer; 2 – Canal de transfer; 3 – Piesă de

realizat; 4 – Matriţă b) Injecţia:1 – Pistol de transfer; 2 – Soluţia de transferat; 3 – Polimer rece; 4 – Şurub melcat; 5 – Piesa de realizat.

122

123

5.10. Tehnici de finisare

5.10.1. Tehnicile pudrelor

Acoperirile cu materiale plastice, în particular cu materiale pulverulente, sunt destinate protejării

suprafeţelor metalice împotriva degradării fizice şi chimice, şi eventual pentru a obţine un aspect

mai agreabil.

Datorită folosirii tehnicilor de pulverizare, pulberile nu au solvent. Ele aderă, după polimerizare,

foarte bine la suprafeţele metalice conferind produselor rezistenţă ridicată la coroziune şi

abraziune, şi un coeficient de frecare foarte mic.

Suprafeţele pieselor, ce trebuie acoperite cu pulberi, sunt degresate, decapate chimic sau sablate.

Depunerea pulberilor de PVC, PE, PA-11, PTFE, CAB, poliesteri sau epoxi se poate face prin

pulverizare cu pistolul, în start fluidizat, prin pulverizare electrostatică, cu strat umed sau prin

dispersie. Grosimea stratului polimerizat poate fi de 0,01…1,00 mm, în funcţie de procedeul

utilizat pentru depunere.

Pulverizarea cu flacără a pulberilor .

Această tehnică este derivată din metalizarea cu flacără oxiacetilenică sau oxipropan. Ea permite

proiectarea granulelor de material plastic, care sunt aduse în stare plastică la trecerea lor prin

duza arzătorului, pe suprafeţele produsului ce trebuie protejat (în general cu dimensiuni foarte

mari). Piesele sunt, în prealabil, degresate, sablate şi curăţate.

Suportul ce trebuie acoperit poate fi preîncălzit pentru a evita supraîncălzirea şi descompunerea

materialului proiectat. Deoarece nu este posibilă evitarea unei uşoare descompuneri termice a

materialului plastic acest procedeu nu este recomandat pentru acoperiri decorative. Grosimea

stratului depus este în general de 0,5…1,0 mm.

Depunerea puberilor prin sinterizarea în strat fluidizat .

Procedeul se aplică pentru recondiţionarea suprafeţelor pieselor uzate, protejarea împotriva

coroziunii şi în scop decorativ.

În vederea depunerii pulberilor, piesa este degresată şi încălzită până la 550…570 K. După

aceea, ea este introdusă într-o etuvă în care masa plastică, sub formă de pulbere, este turbionată.

La contactul cu suprafaţa caldă, după 2…5 secunde, o anumită cantitate de pulbere se fixează pe

suport.

Pentru pudrele termoplaste, răcirea de fixare se face în apă, dacă se doreşte obţinerea unui efect

lucios, sau în aer, pentru a rezulta un aspect mat.

În cazul termodurelor, întotdeauna este necesară trecerea printr-o etuvă pentru a se produce

polimerizarea produsului depus.

124

După acoperire, piesa este supusă unui tratament termic pentru detensionare, prin menţinerea

într-o baie cu ulei, la temperatura de 420…430 K, timp de 15…60 minute.

Depunerea electrostatică prin pulverizare .

Ca şi în cazul vopsirii electrostatice, procedeul utilizează un câmp electrostatic pentru depunerea

pudrei de acoperire. Datorită diferenţei de potenţial, dintre suprafaţa piesei şi particule, apar forţe

electrostatice de atracţie. Diferenţa fundamentală faţă de procedeul precedent constă în faptul că

suportul este rece, sau relativ rece.

Plasticul este topit sau polimerizat pe suport într-o etuvă. Răcirea ulterioară poate produce la

termoplaste suprafeţe mate (aer) sau lucioase (apă), în funcţie de natura agentului.

În comparaţie cu procedeul precedent, acesta prezintă următoarele avantaje:

grosimea stratului depus este mai redusă;

se pot acoperi piese de mari dimensiuni, sau cu forme complexe;

este posibilă tratarea reperelor cu grosimi reduse, care riscă să se deformeze prin încălzire

înainte de depunere;

se poate proteja o singură faţă;

fenomenul de retragere dimensională a fibrei este absent;

se elimină solvenţii;

instalaţia de depunere poate fi complet automatizată.

Inconveniente:

30…35 % din pudra proiectată nu atinge suportul şi trebuie reciclată;

procedeul este mai lent şi de aceea trebuie utilizate mai multe pistoale pentru pulverizare;

pudra plastică este mai scumpă.

Grosimea medie a stratului depus este de 150 μm.

5.10.2. Decorarea suprafeţelor

În funcţie de natura stratului depus se deosebesc mai multe procedee de decorare:

Granularea. Se realizează cu ajutorul unei forme, gravată manual, chimic sau prin galvanoplastie

(produse din ABS, PP sau PVC).

Fulguirea. Tehnica presupune proiectarea cu ajutorul unui pistolet electrostatic, a elementelor

textile (fire decupate) pe o suprafaţă plastică, pe care s-a aplicat prealabil (100…250 g/m2) un

adeziv. Se obţine un aspect catifelat.

Placarea. Procedeul permite realizarea unui veritabil complex de două plastice. Primul joacă

rolul de suport, iar cel de-al doilea conferă aspectul. Se deosebesc două forme:

pe o placă destinată termoformării: folia de decor, rece, este placată pe un suport, cald, care

este extrudat (ex. PS decorată/PS naturală, ABS/PS, PMM/PS);

pe un produs finit: folia de decor este prinsă între un rulou cald şi piesa suport pe care ea va

adera sub acţiunea presiunii.

Metalizarea sub vid . În principiu, procedeul constă în volatilizarea unei mici folii de metal în vid

prin descărcarea unui condensator, sau prin atacul acesteia cu un fascicul de electroni (figura

5.36).

Figura 5.36. Schema instalaţiei de acoperire cu aluminiu: 1 – obturator; 2 –

uctor de presiune; 3 – incintă vidată; 4 – sursă de vaporizare; 5 – capcanrăcită; 6 – pompă de difuzie; 7 – pompă mecanică; 8 – pompă mecanică

pentru vid preliminar; 9 – robinet de vid înalt; 10 – fereastră; 11 – mască; 12 – dispozitiv de susţinere a substratului cu încălzitor

trad ă

Pentru obţinerea unei presiuni de vapori apreciabile, este necesară încălzirea metalului până la

temperatura de evaporare (ex. 1150 K pentru Al). A doua condiţie este aceea de a se înregistra,

înaintea vaporizării, presiuni reduse în incinta de lucru (10-7…10-3 N/m2). Vidul necesar se

realizează cu o pompă de difuzie cu ulei, ionică sau turbomoleculară, cuplată cu una sau mai

multe pompe mecanice de vid preliminar.

Grosimea metalului depus pe plastic ( în general Al) este foarte mică (0,1…0,2 �m). Dacă

suportul este transparent această acoperire rămâne translucidă.

125

126

În prealabil, piesa de aluminizat este acoperită cu un lac (adesea galben pentru a da o reflexie

doar atunci când se depune Al). Stratul de metal este prins sub formă de sandwitch între două

straturi de lac, pentru a fi protejat.

Procedeul permite metalizarea în vid, în timp de 7 minute, a reflectoarelor farurilor şi lămpilor de

poziţie şi semnalizare (PS), butoanelor de comandă (ABS), etc.

Electrocromarea .

Pentru a putea trata, prin electroliză, un material plastic trebuie ca acesta să fie electroconductor.

În acest scop se modifică suprafaţa lisă, pe care produsul o prezintă, în una cu porozităţi. Se

provoacă astfel o mătuire chimică a plasticului, în punţile organice “casante” ale structurii sale,

care se reface după aceea prin depunere (cuprare, nichelare, cromare).

Primul material cromat a fost ABS-ul. Acesta a fost atacat cu acid sulfocromic, care a distrus

micile sfere de butadienă lăsând cratere, care constituie excelente suprafeţe pentru ancorajul

depunerilor, pe cale chimică, ale primului strat metalic (Cu, în general). Straturile următoare (Ni

şi Cr) sunt depuse pe obiectul devenit electroconductor, prin galvanizare electrică. Grosimea

stratului metalic este de ordinul micronilor. El se depune pe toate suprafeţele tratate ale

produsului. Structura procesului tehnologic de electrocromare este următoarea:

curăţire ( degresant alcalin, neutralizant acid);

pregătirea suprafeţei (produse de condiţionare);

activarea suprafeţei (sensibilizator, activator);

metalizare chimică (Cu chimic);

cuprare electrolitică (Cu acid mat sau strălucitor);

finisare (nichel/crom, nichel/alte materiale).

Procedeul prezintă următoarele avantaje:

se pot croma piese cu suprafeţe mari;

nu este necesară o finisare ulterioară;

suprafeţele obţinute după injecţie sunt satisfăcătoare pentru aplicarea tratamentului.

Inconveniente:

trebuie inpuse condiţii pentru a nu murdări piesele cu demulant.

Gama reperelor tratate prin acest procedeu include butoanele pentru aparatele de bord,

nomogramele, siglele, etc. Materialele disponibile pentru a fi acoperite prin electrocromare sunt:

ABS-ul, PP, PC, PET, PPD, PDM, PA, termoplastele şi epoxidele. Durata unui ciclu de

electrocromare este de 60…90 minute.

127

5.10.3. Impresionarea

Materialele plastice pot fi uşor imprimate. Pentru aceasta trebuie folosită cerneală specifică. Din

punct de vedere al imprimării ele pot fi clasificate astfel:

excelente (PS şi copolimerii lor PVC, PMM);

bune după tratament (PE, PP, PET, PA);

mediocre, sau imposibil de impresionat (PDM, PEE, siliconi).

Multe materiale plastice (ex. poliolefinele), necesită un tratament prealabil pentru a fi imprimate.

Acest tratament constă în:

Oxidarea cu flacără. Soluţia constă în trecerea rapidă a produselor prin faţa unor arzătoare cu

gaz;

Ozonizarea prin efectul Corona. Aceasta se realizează printr-o descărcare între un electrod şi

suportul produsului plastic. Spaţiul pentru preparare trebuie să fie suficient de redus deoarece

atmosfera învecinată a fost ionizată. Ozonul produs dă naştere la oxizi pe peretele produsului.

După tratament impresionarea se poate realiza foarte repede.

Imprimarea pe produse rigide

A. Mularea

Marcarea, mai puţin oneroasă, poate fi realizată în momentul injecţiei. Pentru aceasta, forma are

o decupare pentru imprimare (marca firmei, numărul reperului, etc.). După ejectare marcajul

apare în relief (eventual vopsit) pe piesă.

B. Marcarea în formă

Marcarea este realizată printr-o primă mulare. Apoi elementul marcat este introdus în formă,

peste el injectându-se acelaşi tip de material, dar de culoare diferită (maşină cu două capete de

injecţie).

O variantă a acestui procedeu constă în poziţionarea pe peretele formei a unei folii imprimate,

dintr-un material transparent. Partea vizibilă este inclusă în piesa fabricată.

C. Marcarea la cald

Pentru marcare, filmul din material plastic (polieterftalat de etilenă), având o nuanţă colorată,

este apăsat de un poanson metalic cald (350…390 K), care poartă textul ce trebuie imprimat pe

piesă. Astfel se produce marcarea în cavităţi pe obiecte suficient de rigide.

D. Serigrafia

Procedeul presupune în principiu un şablon, care lasă să treacă cerneala la traversarea unei site

textile (obţinută prin procedee fotografice) întinsă pe un cadru. Impresionarea astfel realizată este

adesea acoperită cu un lac de protecţie.

Procedeul se aplică la marcarea cadranelor aparatelor de bord.

128

Imprimarea pe produse suple

A. Flexografia

Acesta este un procedeu de impresionare foarte mult utilizat pentru filme plastice. El utilizează o

cerneală, foarte fluidă, care este transferată pe ruloul port-clişeu prin intermediul cilindrilor

purtători de cerneală şi de transfer. De pe cilindrul port-clişeu, imaginea este transpusă pe filmul

ce trebuie impresionat. Clişeul, din cauciuc, este realizat în relief (“în oglindă”). Depunerea se

face direct pe produs.

B. Offset

În acest caz se utilizează o cerneală groasă. Principiul de impresionare se bazează pe relaţia de

respingere dintre apă şi cerneală. Clişeul (placa), gravat şi fixat pe un cilindru, este accesibil

pentru umezire şi apoi pentru depunerea cernelei. Cerneala nu se depune pe partea neumezită.

După ungere, imaginea de pe clişeu este transferată invers, “în oglindă”, pe un cilindru din

cauciuc special, care o depune pe produsul de imprimat. Unele instalaţii dispun de mai mulţi

cilindri din cauciuc (câte unul pentru fiecare culoare), care permit imprimarea tuturor culorilor la

o singură trecere.

C. Heliogravura

Heliogravura se caracterizează prin elementele imprimate prin decupare (cilindri gravaţi chimic,

cu adâncimea profilului de 0,5…50,0 μm) şi pelicula de cerneală, care are grosimea în funcţie de

tipul gravurii. Se utilizează o cerneală foarte fluidă a cărei distribuţii, pe ecranul gravat, este

reglată cu un raclor, care asigură umplerea corectă a fiecărei degajări. Produsul ce trebuie

imprimat trece prin calandrul format de cilindrii de gravare şi de presare, după care traversează

un dispozitiv de uscare.

D. Transferul de imagini

Tehnica aceasta presupune transferul rapid de imagini, care au fost realizate prealabil prin

heliogravură şi depuse ulterior, prin termolipire, pe o bandă suport (din hârtie sau plastic).

Pentru transferul imaginilor pe obiectul de decorat (ex. bidoanele de ulei pentru automobile) se

derulează banda suport între un cilindru încălzit şi acesta.

Imaginea se desprinde de pe suportul său şi datorită unei presiuni joase, exercitate de cilindru,

este aplicată pe suprafaţa, special preparată, a obiectului.

129

SĂ NE REAMINTIM!

Termoformarea constă în deformarea, cu mijloace sau cu ajutorul diferenţei de presiune,

a unui semifabricat din material plastic, încălzit la o anumită temperatură, situată în

intervalul de înmuiere. Folia de material plastic este încălzită, până la temperatura de

înmuiere, cu aer cald sau radiaţie termică.

Procesul de laminare a materialului plastic, între mai mulţi cilindri, care se rotesc în sens

contrar, încălziţi şi astfel distanţaţi între ei încât să determine grosimea foii, poartă

denumirea de calandrare. Utilajul care execută această prelucrare se numeşte calandru.

Polistirenii expandaţi se produc prin majorarea temperaturii în două etape: la început se

provoacă o preexpandare cu vapori de apă la 373 K sau o dilatare liberă a perlelor

expansibile (densitate 50 kg/m3) de polistireni, cu producere de fulgi expandaţi; granulele

expandate sunt utilizate pentru umplerea matriţei, ele se auto-sudează în formă, sub

acţiunea temperaturii (380…400 K) şi a presiunii ( 80 kPa).

Poliuretanii sunt produse rezultate în urma poliadiţiei plecând de la monomeri. Spumarea

propriu-zisă este o reacţie chimică, puternic exotermă, între un poliol şi un izocianat. Ea

se poate produce liber sau într-o matriţă.

Mularea prin reacţie (RIM – Reaction Injection Moulding). Procedeul constă în

amestecarea a două sau mai multor lichide, care se injectează ulterior într-o matriţă

închisă, unde are loc reacţia de polimerizare, reticulare şi expandare.

Prelucrarea materialelor termorigide armate se poate face la presiuni joase (0,1…0,4

MPa), medii (0,4…3,4 MPa), înalte (6,0…7,0 MPa), sau cu vid, prin contact, pulverizare,

înfăşurare, injecţie, turnare şi centrifugare. Familia termorigidelor este alcătuită, în

proporţie de 99% din materiale compozite.

Acoperirile cu materiale plastice, în particular cu materiale pulverulente, sunt destinate

protejării suprafeţelor metalice împotriva degradării fizice şi chimice, şi eventual pentru a

obţine un aspect mai agreabil.

AUTOEVALUARE

1. Prelucrarea prin injecţie constă în:

a) transformarea unui compound macromolecular, din starea lichidă în cea plastică şi

introducerea acestuia, într-o matriţă de formare;

130

b) transformarea unui compound macromolecular, din starea solidă în cea plastică şi

introducerea acestuia, sub presiune, într-o matriţă de formare, în interiorul căreia

este prevăzut negativul piesei ce urmează a se obţine;

c) transformarea unui compound macromolecular, din starea lichidă în cea solidă.

2. Prezentaţi schema agregatului de plastifiere şi injecţie.

3. Enumeraţi principalele tehnici de injecţie.

4. Injecţia redusă (ITA) permite execuţia:

a) rezervoarelor;

b) galeriilor de admisie;

c) cutiilor din interiorul automobilului, folosite pentru depozitarea anumitor obiecte.

5. Prezentaţi principalele etape ale unui ciclu de injecţie a două componente.

6. Transferul oferă, în raport cu comprimarea, următoarele avantaje:

a) realizarea de piese foarte complexe;

b) obţinerea de produse cu pereţi subţiri;

c) toleranţe geometrice bune.

7. Avantajele şi dezavantajele fabricării pieselor din materiale plastice prin extrudare.

8. Avantajele şi dezavantajele rotomulării.

9. Avantajele şi dezavantajele termoformării.

10. Calandrarea reprezintă:

a) procesul de laminare a materialului plastic, între mai mulţi cilindri, care se rotesc

în sens contrar, încălziţi şi astfel distanţaţi între ei încât să determine grosimea

foii;

b) deformarea, cu mijloace mecanice sau cu ajutorul diferenţei de presiune a unui

semifabricat din material plastic, încălzit la o anumită temperatură, situată în

intervalul de înmuiere.

c) introducerea pudrei fine, din material termoplastic, într-o formă, care execută o

dublă rotaţie, după două axe ortogonale.

11. Care sînt etapele producerii polistirenilor expandaţi?

12. Care este rolul acoperirilor cu mase plastice?

13. Prezentaţi două procedee de decorare.

14. Structura procesului tehnologic de electrocromare.

131


TEHNOLOGIA LIPIRII ŞI CARACTERISTICILE ADEZIVILOR

Cuprins:

6. TEHNOLOGIA LIPIRII ŞI CARACTERISTICILE ADEZIVILOR.........................131

Obiective.................................................................................................................................131

6.1. AEZIVII.......................................................................................................................132

6.2. TEORIA ADEZIUNII..................................................................................................132

6.3. TEHNOLOGIA LIPIRII..............................................................................................134

6.3.1. Tratamentele suprafeŃelor.....................................................................................135

6.3.2. Lipirea...................................................................................................................138

6.4. CARACTERISTICILE ADEZIVILOR.......................................................................140

6.4.1. Masticul................................................................................................................140

6.4.2. Adezivi epoxi........................................................................................................141

6.4.3. Adezivi siliconici..................................................................................................141

6.4.4. Adezivi poliuretanici............................................................................................142

6.4.5. Adezivi sub formă de film....................................................................................143

6.4.6. Brazura compozită................................................................................................144

Autoevaluare.........................................................................................................................144

Obiective:


• Defineşti adezivii.

• EnunŃi teoria adeziunii.

• Identifici principalele faze ale lipirii cu adezivi.

• Defineşti degresarea.

• Defineşti polizarea şi sablarea.

• Identifici tratamentele chimice ale suprafeŃelor.

132

• Defineşti lipirea materialelor folosind adezivi.

• Identifici caracteristicile adezivilor (adezivii epoxi, adezivii siliconici, adezivii

poliuretanici, adezivii sub formă de film, brazura compozită ).


6.1. Adezivii

Adezivii sunt substanŃe, de natură organică sau anorganică, ce pot lega corpurile solide prin

fenomenul de adeziune, fără a schimba structura şi proprietăŃile materialelor îmbinate. Ei au

numeroase utilizări în realizarea îmbinărilor:

� pentru structuri simple, care nu sunt supuse la solicitări mecanice importante (lipirea cu

adezivi conservă uşurinŃa asamblării conferind o Ńinută satisfăcătoare în condiŃiile unei

aplicări rapide);

� pentru structuri complexe, care nu sunt solicitate dinamic la şocuri şi vibraŃii (adezivii permit

reducerea greutăŃii, suprimarea şuruburilor şi a găurilor care induc fragilitate materialului);

� pentru materiale compozite (uşurinŃa realizării legăturii este predominantă, adezivii conferind

asamblării o bună rezistenŃă mecanică, etanşeitate şi un comportament acceptabil în timp).

Parametrii asamblării prin lipire, se

determină cu ajutorul unor relaŃii

simple de calcul. Limitele

procedeului sunt binecunoscute şi

ele defavorizează în anumite situaŃii

produsul.

Tehnica lipirii cu adezivi combină

două aspecte:

� unul mecanic, deoarece există

multe piese cu grosimi apropiate

de 0,1 mm, care se asamblează;

� unul privind procedeele de

asamblare.

6.2. Teoria adeziunii

Adeziunea constituie rezultanta

forŃelor de atracŃie intermoleculară,

Lipire

DistanŃa

ForŃa F

ForŃa de atracŃie

ForŃa de respingere

ForŃa de atracŃie compusăr

A1 A2

r - distanŃa între doi atomi în lipsa legăturilor

DistanŃa

Energia

Energia potenŃială datorată forŃelor de respingere

Energia potenŃială datorată forŃelor de atracŃie

Energia potenŃială totală

A1 A2

γm

γm - Energia potenŃială minimă

Figura 6.1. ForŃele şi energia, disponibile într-o îmbinare lipită

133

care se manifestă la nivelul suprafeŃelor de contact ale diferitelor substanŃe solide sau lichide.

ForŃele care se manifestă între moleculele aceleiaşi substanŃe, determină fenomenul de coeziune.

RezistenŃa mecanică a îmbinărilor lipite este determinată de mărimea forŃelor de coeziune şi

adeziune. Deci:

� fenomenele de ancorare a suprafeŃelor constituie baza lipirii;

� reŃelele atomice trebuie dispuse astfel încât energia sistemului să fie minimă (figura 6.1).

Legăturile se descompun în primare şi secundare

(a) Legăturile primare cuprind:

1.- Legăturile homopolare sau covalente (legături atomice prin intermediul electronilor

spin);

2.- Legăturile ionice (sarcinile atomice pozitive sau negative pot pierde sau câştiga

electroni);

3.- Legăturile metalice (atracŃie electrostatică între ionii şi electronii de valenŃă).

(b) Legăturile secundare (Van der Waals) se împart în:

1.- ForŃe London (de dispersie) = forŃe nepolare care acŃionează asupra tuturor atomilor;

2.- ForŃe de inducŃie (Debye) = forŃe rezultate la acŃiunea: polarităŃii unei molecule pe

alte molecule sau pe un metal; ionilor pe molecule;

3.- ForŃe datorate dipolilor (Keesom) = forŃe electrostatice datorate moleculelor puternic

polare.

ForŃele van der WAALS .

Sunt forŃe de legătură slabe a căror energie este proporŃională cu r-6 (r distanŃa între dipoli [inter

dipolară]). Deci, influenŃa distanŃei intermoleculare este preponderentă în expresia energiei de

legătură. Aceste forŃe se clasează în trei grupe:

� ForŃe KEESOM: Corespund interacŃiunii moleculare, fiecare având un moment dipolar

permanent. Energia de coeziune, în acest caz, variază de la 8 la 17 kJ/mol. Ele se manifestă

în sisteme posedând grupe polare ca: − NO2, − Cl, − CO2 – R. Aceste grupe polare sunt

prezente în poliesterii liniari;

� ForŃe DEBYE sunt datorate interacŃiunii dintre un dipol permanent (purtat printr-o grupare

moleculară) cu dipolul care include un grup vecin în urma modificării repartiŃiei sarcinilor

electrice. Intensitatea lor depinde de momentul dipolar al grupului inductor, polaritatea

indusă şi distanŃa dipolară. Energia corespunde valorilor de 4…8 kJ/mol;

� ForŃele LONDON sunt rezultatul disimetriei de configuraŃie electronică instantanee a

atomilor. Ele sunt de slabă intensitate (2…4 kJ/mol) şi există în toate eşantioanele

134

macromoleculare, neintervenind de manieră semnificativă ca pentru compuşii care nu posedă

grupări polare ca de exemplu polibutadienă, polietilenă, etc.

Să ne reamintim!

• Adezivii sunt substanŃe, de natură organică sau anorganică, ce pot lega corpurile solide prin

fenomenul de adeziune, fără a schimba structura şi proprietăŃile materialelor îmbinate.

• Adeziunea constituie rezultanta forŃelor de atracŃie intermoleculară, care se manifestă la

nivelul suprafeŃelor de contact ale diferitelor substanŃe solide sau lichide.

• ForŃele van der WAALS sunt forŃe de legătură slabe a căror energie este proporŃională cu r-6

(r distanŃa între dipoli [inter dipolară]).

• ForŃe KEESOM corespund interacŃiunii moleculare, fiecare având un moment dipolar

permanent. Energia de coeziune, în acest caz, variază de la 8 la 17 kJ/mol.

• ForŃe DEBYE sunt datorate interacŃiunii dintre un dipol permanent cu dipolul care include un

grup vecin în urma modificării repartiŃiei sarcinilor electrice.

• ForŃele LONDON sunt rezultatul disimetriei de configuraŃie electronică instantanee a

atomilor.

6.3. Tehnologia lipirii

Succesul lipirii depinde de următorii factori:

� respectarea riguroasă a gamei de fabricaŃie şi în particular de:

• pregătirea suprafeŃelor;

• respectarea duratelor de viaŃă ale materialelor;

• folosirea unui adeziv adaptat necesităŃilor;

• activitatea productivă, realizată în condiŃiile unui control riguros al purităŃii aerului, cu o

maximă atenŃie asupra diferitelor operaŃii.

Principalele faze ale lipirii cu adezivi sunt următoarele:

- degresare mecanică (uscare);

- polizare;

- degresare ultrasonoră, în baie chimică (uscare);

- impregnare;

- fixare mecanică;

135

- polimerizare;

- control.

6.3.1. Tratamentele suprafeŃelor

Degresarea.

Ea delimitează tratamentul suprafeŃei, care permite realizarea unei bune lipiri. Se face înainte şi

după tratamentul mecanic, cu solvenŃi sau soluŃii alcaline.

Degresarea cu solvenŃi se poate realiza:

� manual;

� prin pulverizare;

� cu ultrasunete în faza de vapori.

Degresarea manuală este foarte simplă şi puŃin eficace. Ea se face cu ajutorul unei bucăŃi de

şifon, din bumbac alb pur, care nu lasă scame, sau cu o pensulă. Solventul (metiletilcetonă sau

tricloretan) este proiectat pe suprafaŃa piesei, sau pe şifon, cu un pistolet (cu azot sau electric)

sau cu o pipetă.

136

Degresarea prin pulverizare se efectuează cu o instalaŃie industrială. Percloretilena, încălzită la

330…340 K, este proiectată sub forma unui jet, pe suprafaŃa ce trebuie degresată.

Degresarea cu ultrasunete în faza de vapori se realizează în trei faze:

� înmuiere în baie cu tricloretan, încălzit la temperatura de 330 K (eficacitatea este accentuată

prin activarea ultrasonică a lichidului);

� clătire într-o baie cu tricloretan rece regenerat;

� clătire în faza de vapori: vaporii de tricloretan se condensează pe piesa rece; lichidul curge pe

piesă şi antrenează ultimele reziduuri.

Degresarea alcalină se efectuează prin imersie într-o baie alcalină caldă (330…340 K).

SoluŃia poate fi preparată din sodă şi bicarbonat de sodiu. Cu ea se degresează piesele din aliaje

de aluminiu, oŃel şi titan.

Metoda este foarte eficace atunci

când soluŃia este activată cu

ultrasunete în faza de vapori

Tratamentul mecanic al

suprafeŃelor

Polizarea se efectuează manual

sau mecanic cu pânze abrazive

(granulaŃie < 120). Rizurile

rezultante pe suprafaŃa piesei vor

facilita aderenŃa la lipire sau

vopsire.

Sablarea este rezultanta

proiectării, cu ajutorul aerului

comprimat, a unui jet de alice,

nisip sau cuarŃ pe suprafaŃa ce

trebuie pregătită. În final, se

obŃine un strat superficial ce

facilitează ancorajul şi

acoperirea.

Pentru aliajele din aluminiu,

distanŃa dintre piesă şi duză este

de 200…300 mm. Pentru cele Figura 6.3. Structura procesului tehnologic la tratamentul

chimic al pieselor din aliaje de aluminiu

Degresare cu solvent (M.E.C.)

Degresare alcalină Sodă: 40 g/l;

Apă deionizată în completare până la 1 litru Durata: 1 minut la 330…340 K

Clătire cu apă rece deionozată

Decapare sulfo-cromică Acid sulfuric (ρ=1,83): 15% din volum

Anhidridă cromică: 5% greutate Apă deionizată: completare până la 1 litru

Durata: 3 minute la 330…335 K


Tratament termochimic Anhidridă cromică: 40…100 g/l

Apă deionizată: completare până la 1 litru Tensiune: 25…40 V

Durata: 40 minute la 310 K


Clătire cu apă caldă deionozată

Cuptor de uscare

Test de spargere cu apă

137

din oŃel ea este de 150…200 mm.

Creşterea rugozităŃii suprafeŃei de îmbinare până la o anumită valoare, determină mărirea

rezistenŃei la forfecare (figura 6.2). PerformanŃe superioare se obŃin pentru rugozităŃi ale

suprafeŃelor mai mari de 3,2 µm şi mai mici de 32 µm.

Tratamentele chimice

Aliajele din aluminiu pot fi supuse tratamentelor sulfocromice, cu deoxidin alodin şi

electrochimice (figura 6.3).

Tratamentul sulfocromic rezultă în urma atacării, prin înmuiere, într-o soluŃie, cu temperatura de

340 K, de acid sulfuric

(concentraŃie 23,0%) şi de

bicromat de sodiu

(concentraŃie 6,5 %) diluată

cu apă (70,5%). Procesul

este urmat de spălare cu apă

curentă sau distilată.

Tratamentul cu deoxidin

alodin presupune

parcurgerea următoarelor

etape:

� spălarea în apă curentă;

� pasivizare, cu soluŃie de

alodin 1200 rece, timp

de 10…30 secunde;

� spălare în apă curentă;

� spălare în apă distilată,

rece sau caldă.

Tratamentul electrochimic

al pieselor din aliaje de

aluminiu constă în:

� spălare cu apă curentă;

� scufundarea pieselor

într-o baie, cu temperatura de 310 K, conŃinând o soluŃie formată din: CrO3(80 g/l), acid

boric (55 g/l), acid oxalic (5 g/l) şi apă; Tensiunea=40 V. Durata menŃinerii pieselor în

baie=40 minute;

Figura 6.4. Structura procesului tehnologic la tratamentul chimic al pieselor din oŃel inoxidabil





Decapare chimică Acid sulfuric (ρ=1,82): 25…35 % din volum



Pasivizare Acid sulfuric: 22…28% volum

NaCr2: 2…3 % în greutate Durata: 5 minute la 343 K


Clătire cu apă caldă deionozată 330…340 K

Uscare în cuptor


138

� spălare cu apă curentă;

� spălare cu apă distilată, caldă sau rece;

� uscare (30 minute la 340 K).

Tratamentul chimic al oŃelurilor (figura 6.4), se realizează după o degresare îngrijită. Etapele ce

trebuie parcurse sunt următoarele:

� atacul cu o soluŃie de acid sulfuric (1,82 kg/dm3, 30% concentraŃie în apă) timp – 4 minute;

temperatura 335 K;


� pasivizare într-o soluŃie sulfocromică (H2SO4 – 25% în volum, Na2Cr2O7 – 2,5% în apă) timp

– 5 minute; temperatura 343 K;


� spălare în apă distilată, rece sau caldă;

� uscare; timp – 30 minute; temperatura aerului – 340 K.

6.3.2. Lipirea

Pentru a se obŃine asamblări cu caracteristici mecanice şi fizice maxime, lipirile trebuie realizate

într-o încăpere foarte curată (< 100.000 particule, cu dimensiunea mai mică de 0,5 µm), cu

temperatura mediului de 290…294 K, umiditatea de 50…60% HR, suprapresiunea de 1316

N/m2.

Modul de preparare a amestecului de adezivi este specific fiecărei grupe de materiale. Durata de

viaŃă a acestuia este variabilă şi defineşte timpul scurs din momentul debutului procesului de

preparare până la finalizarea asamblării.

SuprafeŃele de îmbinare sunt acoperite cu adeziv folosind spatule din metal, sau din cauciuc.

Grosimea stratului este mai mare cu 10…20% faŃă de cea necesară (valorile optime sunt mai

mici de 0,1 mm) calibrată, astfel încât să se asigure poziŃionarea corectă a pieselor.

După umectarea cu adeziv, piesele sunt menŃinute în contact, folosind dispozitive specializate,

până la polimerizarea materialului de legare. Adezivul fluid în exces antrenează toate bulele, care

ar putea afecta asamblarea. Pentru producŃia de serie, dozarea şi aplicarea adezivului se

realizează cu instalaŃii automate sau semiautomate.

Fixarea finală a pieselor este asigurată de utilaje ,care permit reglarea poziŃiei reciproce şi

controlul efortului.

În cazul îmbinărilor filetate, depunerea adezivului se face numai pe filetul şurubului. Pentru

prezoane, acesta se aplică doar pe filetul interior. În caz contrar stratul de adeziv este împins

afară de aerul evacuat din gaura filetată.

139

Dacă îmbinările trebuie realizate cu joc mic, adezivul se depune numai pe suprafaŃa unei piese.

Pentru jocuri mari, ambele suprafeŃe sunt

acoperite cu adeziv. Îmbinări performante

se obŃin pentru un joc, între arbore şi

alezaj, de 0,0…0,1 mm (figura 6.5).

Jocurile mici necesită adezivi fluizi, iar

cele mari adezivi vâscoşi. Odată cu

majorarea jocului creşte şi durata timpului

de întărire.

Stabilitatea la presiune a îmbinărilor este şi

ea dependentă de mărimea jocului dintre

piesele îmbinate (figura 6.6).

Polimerizarea adezivului se produce în

timp. Durata acestui proces este

dependentă de tipul adezivului folosit şi de

temperatura mediului în care află piesele

supuse lipirii. Deoarece rezistenŃa

îmbinării creşte în timp (figura 6.7),

elementele asamblate pot fi supuse unui

cuplu de forŃe numai după ce se

înregistrează rezistenŃa prevăzută pentru

joncŃiune.

Calitatea lipirii este asigurată prin:

� respectarea gamei de fabricaŃie;

� încercări la forfecare efectuate pe

epruvete realizate în acelaşi timp cu

piesele;

� metode de control nedistructiv (radio,

termografie, ultrasunete, etc.).

Figura 6.5. DependenŃa rezistenŃei la forfecare de mărimea jocului dintre arbore şi alezaj

0

20

40

60

80

100

120

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35

Jocul D - d [mm]

% din rezistenta nominala la forfecare

Joc normal

Figura 6.6. Stabilitatea la presiune a îmbinării în funcŃie de valoarea jocului

0

100

200

300

400

500

600

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12

Mărimea jocului [mm]

Stabilitatea la presiune a îmbinării [kPa]

Conta

ct m

eta

l/m

eta

l

Figura 6.7. InfluenŃa timpului de întărire asupra rezistenŃei la forfecare a adezivilor anaerobi

0

20

40

60

80

100

120

0 6 12 18 24 30 36 42

Timpul de întărire [ore]

% din rezistenŃa nominală la forfecare

140

Piesele îmbinate cu adezivi pot fi demontate prin ruperea stratului de legătură. Dacă rezistenŃa

mecanică a îmbinării este mare atunci acestea trebuie încălzite până la temperaturi de 470…520

K.

Să ne reamintim!

• Principalele faze ale lipirii cu adezivi sunt următoarele: degresare mecanică (uscare);

polizare; degresare ultrasonoră, în baie chimică (uscare); impregnare; fixare mecanică;

polimerizare; control.

• Degresarea delimitează tratamentul suprafeŃei, care permite realizarea unei bune lipiri. Se

face înainte şi după tratamentul mecanic, cu solvenŃi sau soluŃii alcaline.

• Polizarea se efectuează manual sau mecanic cu pânze abrazive (granulaŃie < 120).

Rizurile rezultante pe suprafaŃa piesei vor facilita aderenŃa la lipire sau vopsire.

• Sablarea este rezultanta proiectării, cu ajutorul aerului comprimat, a unui jet de alice,

nisip sau cuarŃ pe suprafaŃa ce trebuie pregătită. În final, se obŃine un strat superficial ce

facilitează ancorajul şi acoperirea.

• Tratamentul cu deoxidin alodin presupune parcurgerea următoarelor etape: spălarea în

apă curentă; pasivizare, cu soluŃie de alodin 1200 rece, timp de 10…30 secunde; spălare

în apă curentă; spălare în apă distilată, rece sau caldă.

• Modul de preparare a amestecului de adezivi este specific fiecărei grupe de materiale.

Durata de viaŃă a acestuia este variabilă şi defineşte timpul scurs din momentul debutului

procesului de preparare până la finalizarea asamblării.

6.4. Caracteristicile adezivilor

În componenŃa adezivilor intră: polimerul, solventul sau amestecul de solvenŃi, materiale de

umplutură, întăritori, acceleratori, agenŃi reticulari, stabilizatori şi plastifianŃi. Clasificarea lor se

face în funcŃie de apartenenŃa chimică a componentului principal, care intră în compoziŃie.

6.4.1. Masticul

Cleiurile, sub formă de mastic, sunt mono sau bicomponente de diverse vâscozităŃi. Ele

polimerizează la temperatura mediului ambiant. Aceasta poate fi mult accelerată prin încălzire.

Ele sunt:

� epoxi;

� siliconice;

141

� polisulfură;

� poliuretane.

6.4.2. Adezivi epoxi

Sunt produşi de:

� 3M – EC 2216;

� Ciba Geigy – AW 106, AV 123B, AY 103, AY 129, AV 138, BCL 408;

� Loctite

Tabelul Error! Reference source not found. - ProprietăŃile acestora sunt structurate

Adezivi epoxi - caracteristici

ProporŃii [%]

Tem

p.

stoc

are

Vis

c.

Din

.

Tim

p de

vi

aŃă

Tim

p re

ticu

lar

e Dur

itat

e

Rez

ist.

la

co

mpr

.

Alu

ngir

e

Pre

siun

ea

de a

s./

tem

p.

Adezivi

Bază Durif

. [K] [Po] [ore] [zile] [US] [bar] [%] [bar/K]

BC 2216 100 140 277±2 2500 3 7 60 120 50 20 / 353 10 / 423

AW 106 / HV 953 U

100 80 290±5 2000 2,5 7 65 100 30 15 / 353 10 / 373

AV 123 B / HV 953 H

100 100 293±5 40000 1,5 7 70 120 10 20 / 353

AY 103 / HY 951

100 8 293±5 1 7 80 100

AV129 / HY 930

293±5 0,75 7 100

AV 138 / HV 998

100 40 293±5 2000 1 7 85 100 1

BSL 408 100 7,5 293±5 3 2,7 / 333K

85 150 100 / 393 80 / 463

Obs.: Temperatura mediului 293 K; US = unităŃi SHORE

Po = POISE=[N.s/m2]; Bar = 105.[N/m2]

6.4.3. Adezivi siliconici

Sunt produşi de Rohne Poulene (tabelul 6.1) sub codificările: RTY 90006, RTV 90037, RTV

188, RTV 130, RTV 147, CAF 730.

142

Tabelul 6.1

Adezivi siliconici (furnizaŃi de Rhone–Poulenc) - caracteristici

ProporŃii [%]

Tem

p.

stoc

are

Vis

c.

Din

.

Tim

p de

vi

aŃă

Tim

p re

ticu

lar

e Dur

itat

e

Rez

ist.

la

co

mpr

.

Alu

ngir

e

Pri

mar

Adezivi

Bază Durif

. [K] [Po] [ore] [zile] [US] [bar] [%]

RTV 90006

100 10 253 10000 2 15 50 30 150 SI 1200

RTV 90037B

100 10 253 10000 5 15 50 25 150 SI 1200

RTV 188

100 Catal C 0,3

253 50000 5 15 55 20 250 MB

RTV 147

100 10 253 1500 7 15 50 45 250 MB

RTV 130

100 Catal C

0,75 253 400 2 15 60 20 150

CAF 730

Mono component 288±5 15 25 15 400

Obs.: Temperatura mediului 293 K; US = unităŃi SHORE

Po = POISE=[N.s/m2]; Bar = 105.[N/m2]

6.4.4. Adezivi poliuretanici

Sunt produşi de Rohne Poulenc (tabelul 6.2).

Tabelul 6.2

Adezivi poliuretanici – Caracteristici

ProporŃii

Tem

pera

tura

de

sto

care

Vis

cozi

tate

Tim

p de

via

Ńă

Dur

ata

reti

culă

rii

Dur

itat

e

Rez

iste

nŃa

la

com

pres

iune

Alu

ngir

ea

Adeziv

Bază Întăritor [K] [Po] [h] [zile] [US] [N/mm2] [%] PR

1221B2 100 10 293±5 25 6 15 30 15 500

143

6.4.5. Adezivi sub formă de film

Sunt în general cleiuri epoxi modificate. Ele se prezintă sub formă de folii suple cu grosimea de

0,2 mm. Suportul poate fi o Ńesătură. Ele polimerizează sub presiune (0,1…0,3 MPa) la

temperaturi cuprinse între 390…440 K.

Se deosebesc (tabelul 6.3):

� adezivii care polimerizează la 390 K (ex. BSL 313A – Ciba Geigy sau METABOND 1113 –

Narmco);

� adezivii care polimerizează la 440 K (ex. BSL 308A Ciba Geigy)

Tabelul 6.3

Adezivii sub formă de film

CondiŃii de operare

Rez

iste

nŃa

la

trac

Ńiun

e

Rez

iste

nŃa

la

forf

ecar

e

Adezivul

[K] [MPa] [min] [K/min] [MPa] [MPa / K] Metalbond

1113 400 0,3 30 1,5 28 16,5 / 350

1,0 / 470 BSL

313 A 390 0,2…0,4 30 1,5 36 23,0 / 350

0,8 / 470 BSL

308 A 440 0,2…0,3 60 2,5 13 29,0 / 350

1,2 / 470

Să ne reamintim!

• Aliajele din aluminiu pot fi supuse tratamentelor sulfocromice, cu deoxidin alodin şi

electrochimice.

• Pentru a se obŃine asamblări cu caracteristici mecanice şi fizice maxime, lipirile trebuie

realizate într-o încăpere foarte curată (< 100.000 particule, cu dimensiunea mai mică de

0,5 µm), cu temperatura mediului de 290…294 K, umiditatea de 50…60% HR,

suprapresiunea de 1316 N/m2.

• Cleiurile, sub formă de mastic, sunt mono sau bicomponente de diverse vâscozităŃi. Ele

polimerizează la temperatura mediului ambiant. Aceasta poate fi mult accelerată prin

încălzire. Ele sunt: epoxi; siliconice; polisulfură; poliuretane.

144

6.4.6. Brazura compozită

Se utilizează pentru a uni piese de tipul carbon – carbon în stadiul intertratament. Caracteristicile

acestui produs sunt prezentate în tabelul 6.4.

Tabelul 6.4

Caracteristicile brazurii compozite

ProporŃii T

empe

ratu

ra

de s

toca

re

Dur

ata

polim

eriz

ării

Dur

itat

e

Ret

iste

nŃa

la

trac

Ńiun

e

Car

acte

rist

ici

gene

rale

Tipul

Bază Întăritor [K] [h / K] [US] [MPa] C34 100 34 290 4 / 370

+ 16 / 390

70 4 Lipiri rigide şi etanşe

AUTOEVALUARE:

1. Adeziunea constituie:

a) Rezultanta forŃelor de atracŃie intermoleculară, care se manifestă la nivelul suprafeŃelor

de contact ale diferitelor substanŃe solide sau lichide.

b) Rezultanta forŃelor de atracŃie intermoleculară, care se manifestă la nivelul suprafeŃelor

de contact ale substanŃelor solide.

c) Rezultanta forŃelor de atracŃie intermoleculară, care se manifestă la nivelul suprafeŃelor

de contact ale substanŃelor lichide.

2. ForŃele LONDON sunt:

a) Datorate interacŃiunii dintre un dipol permanent cu dipolul care include un grup vecin în

urma modificării repartiŃiei sarcinilor electrice.

b) Rezultatul disimetriei de configuraŃie electronică instantanee a atomilor.

c) Prezente în poliesterii liniari.

3. Degresarea manuală este:

a) Foarte simplă şi puŃin eficace.

b) Foarte eficace, dar complicată.

145

c) Foarte eficace şi foarte simplă.

4. Degresarea alcalină se efectuează prin imersie într-o baie alcalină caldă, la temperaturi de:

a) 330…340 °C.

b) 33…34 K.

c) 330…340 K.

5. ElaboraŃi structura procesului tehnologic la tratamentul chimic al pieselor din oŃel inoxidabil

(schemă şi etapele ce trebuiesc parcurse).

6. Adezivul RTV 90006 este un adeziv:

a) Siliconic.

b) Epoxi.

c) Poliuretanic.

7. ReprezentaŃi printr-o diagramă dependenŃa rezistenŃei la forfecare de mărimea jocului dintre

arbore şi alezaj, când îmbinările trebuie realizate cu joc mic şi adezivul se depune numai pe

suprafaŃa unei piese.

8. EnumeraŃi principalele faze ale lipirii cu adezivi.

9. PrecizaŃi ce reprezintă cele două

diagrame. IdentificaŃi semnificaŃia

celor şase curbe: 1, 2, 3, 4, 5 şi 6.

DefiniŃi cei doi parametri, r şi γm.

146


UTILIZAREA ADEZIVILOR ŞI TEHNOLOGII

Cuprins:

Obiective............................................................................................................................146

7.1. UTILIZAREA ADEZIVILOR.................................................................................147

7.2. ÎMBINĂRI CU RĂŞINI ADEZIVE ANAEROBE..................................................152

7.2.1. Răşini anaerobe de fixare..................................................................................152

7.2.2. Răşini anaerobe de blocare................................................................................154

7.2.3. Răşini anaerobe de etanşare..............................................................................154

7.3. ADEZIVI PENTRU PIESELE DIN ALUMINIU....................................................154

7.3.1. Brazarea elementelor din aluminiu...................................................................154

7.3.2. EvoluŃia procedeelor de brazare........................................................................155

7.3.3. Pulberea de brazare NOCOLOK......................................................................156

7.3.4. Procesul de brazare...........................................................................................157

7.3.5. Metalurgie.........................................................................................................159

7.3.6. Procesul de producŃie.......................................................................................163

Autoevaluare.....................................................................................................................165

Obiective:


• Precizezi utilizările adezivilor.

• Identifici îmbinările cu răşini adezive anaerobe.

• Identifici adezivii pentru piesele din aluminiu şi procedeele de unire ale metalelor.

• Defineşti brazarea.

• Identifici evoluŃia procedeelor de brazare.

• Precizezi metodologia brazării cu pulbere NOCOLOK.

• Identifici procesul de producŃie.


147

7.1. Utilizarea adezivilor

SoluŃiile aplicate pentru lipirea diferitelor materiale plastice precum şi destinaŃia anumitor reŃete

de adezivi sunt prezentate in tabelele 7.1 şi 7.2.

Tabelul 7.1

Lipirea materialelor plastice de aceiaşi natură

Adezivul Materialul

de lipit Polimerul de bază Solventul şi alŃi

componenŃi Modul de lucru

1 2 3 4

PCV clorurat Copolimer clorură de vinil - acetat de vinil

Dicloretan, cloruri de metilen, acetonă sau amestecul acestora

Esteri poliacrilici şi metacrilici

Acetat de etil, acetonă, toluen, clorură de metilen

Asperizarea suprafeŃelor de lipit, pensulare adeziv şi presare 15 secunde la 298 K.

PCV dur PCV plastifiat (35% plastifiant)

Cauciucuri poliuretanice

Acetonă, acetat de etil cu adaos de toluen şi izocianaŃi

PCV plastifiat (plastifiant > 35%)

Polimetacrilat cu masa moleculară mare + răşină epoxidică fluidă

Acetat de butil

Asperizarea suprafeŃelor de lipit, pensulare sau pulverizare adeziv şi presare

PoliacrilaŃi Acetat de etil-acetonă

Asperizarea suprafeŃei

PolimetacrilaŃi Clorură de metilen, acetat de etil

Cauciuc butadienacrilonitrilic

Toluen, nitroderivaŃi

Pensulare adeziv

Policloropren Acetat de etil, clorură de metilen

Clorură de polivinil

Clorcauciuc Ciclohexanona

Presare

Răşini epoxidice

Hidrocarburi aromatice, tetraclorură de carbon

Florură de polivinil

Poliuretani Acetonă, acetat de etil

Pretratarea suprafeŃei cu mijloace mecanice sau chimice, pensulare şi presare.

148

Cauciucuri sintetice Hidrocarburi clorurate şi aromatice

PoliacrilaŃi

Acetat de etil, cetone, tetraclorură de carbon

Polimetacrilat

Polimetacrilat

Clorură de metilen, dicloretanacetonă, cloroform, acetat de vinil monomer, furfurol, xilen, precum şi amestecuri ale acestora

Polistiren Toluen + 2…3% dioctilftalat

Monomeri polimerizabili

Fără solvent Polistiren

Polimeri cianacrilici

SuprafaŃa se gonflează cu solventul respectiv, se aplică pelicula de adeziv şi se presează 50…60 min.

Spume polistirenice

Polivinil acetat

PoliacrilaŃi

Dispersii apoase

Polistiren rezistent la şoc

Polistiren + răşină Toluen, benzen

Pulverizare adeziv şi presare

Poliamide Acid formic, fenol sau rezorcină

Poliamidă Procondensare pe bază de răşini fenol formaldehidice + 15% acid paratoluensulfonic (întăritor)

Fără solvent

Poliamidă folii

Poliamidă modificată Rezorcină + alcool

SoluŃia se aplică prin pensulare. Peliculele sau piesele se presează 30 minute.

Răşini epoxidixe Asperizarea suprafeŃelor cu corindon de granulaŃie 1mm

Poliesteri nesaturaŃi armaŃi cu fibre de

Răşini epoxidice + poliamide

Fără solvent

Depunerea peliculei, întărirea la rece sau la 353 K

149

sticlă

Poliesteri nesaturaŃi structurabili la rece

Pretratarea suprafeŃei prin descărcări electrice sau aplicarea unui strat intermediar de viniltriclorsilan, tratarea chimică cu NaOH la cald, sau prin imersarea materialului în soluŃii pe bază de săruri de plumb şi staniu, sau oxidare cu acid azotic şi H2SO4 concentrat

Răşini epoxidice Răşini poliesterice nesaturate

Fără solvenŃi

Polibutadienă cu izocianaŃi Policloropren cu izocianaŃi

SolvenŃi clasici

Pretratarea suprafeŃei prin asperizare sau prin oxidare cu: amestec nitrant, amestec sulfocromic, acizi halogenaŃi.

Acetat de polivinil sau poliacrilaŃi

Dispersii apoase

Polietilenă

Polibutedienă + răşini epoxi

Monomer stiren + peroxid

Pretratarea cu solvenŃi: benzen, toluen, decalină, dicloretilenă

Policloropren Polipropilenă Cauciuc natural

SolvenŃi clasici Pretratarea chimică cu o soluŃie de 60% H2SO4, 15% H2O şi 25% K2Cr2O7 la 343 K

PolicarbonaŃi 10% Clorură de etilen Esteri poliacrilici Policarbona

Ńi Copolimeri ai acetatului de vinil

SolvenŃi clasici SoluŃia se aplică prin pensulare, piesele se unesc prin contact direct

Poliuretani SolvenŃi pentru poliuretani

Poliuretani Butadienacrilonitrilic

SolvenŃi adecvaŃi

Poliuretani SolvenŃi pentru poliuretani

SoliŃii de polistiren + răşini

Benzen, toluen ABS

Polimeri ABS Cetone, acetat de etil

SuprafaŃa se asperizează sau se tratează cu solvenŃi

Cauciuc + poliizocianaŃi PoliacrilaŃi

SolvenŃi clasici

Politerafloretilenă

Răşini epoxidice Fără solvenŃi

Pretratarea suprafeŃei cu: 23.10-3kg sodiu metalic în soliŃie compusă din: 128.10-3 kg naftalină şi 100.10-3dm3 tetrahidrofuran, se păstrează timp de 2 ore la 298 K ferită de aer şi de umiditate. Piesele de lipit sunt introduse în soluŃie

150

Tabelul 7.2 AplicaŃiile adezivilor

Adezivul Caracteristici generale Utilizări Suport – natura rupturii 1 2 3 4

EC 2216 - Adeziv epoxi suplu; - Rezistă la solicitări

mari; - Tratament de curăŃire

a suprafeŃei - Îmbătrânire a lipiturii

Grosimea adezivului 0,1…0,5 mm (pentru unele aplicaŃii poate ajunge la 4 mm)

- OŃeluri, inox, aliaje de aluminiu (la solicitări mari ruptură parŃială a adezivului);

- Materiale compozite: - Carbon şi silice fenolică; - Silice şi carbon redus (Ruptură a adezivului şi materialului)

- Grafit (ruptură a grafitului); - Cauciuc: neopren, VG 11,

EPD (+ agent de aderenŃă), butil (+ agent de aderare) (ruptură a adezivului, ruptură superficială a materialului);

- Siliconi (ruptură a adezivului);

- SuprafeŃe cadmiate. AW 106 - Adeziv epoxi;

- RezistenŃă la solicitări mari;

- Punere în lucru facilă; Îmbătrânire a produselor de bază;

- Îmbătrânire medie a lipitirilor;

- Degazare în vid.

Grosimea adezivului 0,05…1,00 mm Nu se recomandă pentru lipiri funcŃionale.

- Materiale identice cu cele pentru care se poate folosi EC 2216

AV 123 B

- Adeziv epoxi foarte vâscos. Asigură o asamblare rigidă;

- RezistenŃă la solicitări mari;

- Utilizare delicată, foarte vâscos, îmbătrânire medie a lipiturilor

Lipiri foarte rigide grosimea adezivului 0,1…0,5 mm

- Metale; - Materiale compozite.

AY 103 - Adeziv foarte fluid realizează asamblări rigide;

- Degazare în vid; - Rezistă la solicitări

medii

- Lipirea necesită o bună fluidizare a adezivului

- Se pune în locul termocuplelor;

- Se utilizează la formele complicate

Grosimea 0,5…3,0 mm


AV 129 - Adeziv epoxi rigid; - Rezistă la solicitări,

- Îmbinările rezistă până la 370 K;


151

la temperatură; - Durata scăzută de

viaŃă a adezivului

- Grosimea adezivului 0,05…0,5 mm

AV 138 - Adeziv epoxi rigid; - Rezistă bine la

solicitări, la temperatură;

- Durata de viaŃă a adezivului foarte mică (30 minute)

- Lipirile rezistă până la temperaturi de 420 K;

- Grosimea 0,05…0,50 mm


RTV 90037B

- Adeziv siliconic fluid;

- Necesită utilizarea unui element primar.

- Lipiri suple; - Grosimea

adezivului 0,5…4,0 mm

- Metale; - Materiale compozite; - Siliconi.

RTV 188

- Adeziv siliconic; - ProprietăŃi mecanice

bune; - Necesită un element

primar.

- Lipiri suple ale etanşărilor;

- Grosimea adezivului 0,5…4,0 mm.

- Metale; - Materiale compozite; - Siliconi.

RTV 147


- ProprietăŃi mecanice foarte bune;

- Necesită un element primar.

- Lipiri suple; - Fabricarea

membranelor rezistente la căldurăGrosimea stratului 0,5…10,0 mm.


RTV 130


- Posibilitatea diminuării viscozităŃii prin adăugarea de ulei;

- Necesită un produs primar.

- Lipiri exigente care impun un fluaj facil;

- InjecŃie după adiŃia uleiului.


PR 1221B2

- Adeziv polisulfură; - Suplu; - Utilizare uşoară.

- Toate lipirile nu necesită caracteristici speciale; Lipirile pot fi distruse.

- Metale; - Materiale compozite; - Cauciuc.

PR 1524 - Adeziv poliuretanic relativ fluid;

- Foarte suplu; - Necesită, utilizarea

unui produs primar; - Nu polimerizează

sensibil la umiditate.

- Lipiri foarte suple;

- Lipiri pe pudre.


CAF 730

- Adeziv monocompozit;

- Polimerizează sub acŃiunea umidităŃii aerului

- Lipiri suple. - Metale; - Materiale compozite.

152

7.2. Îmbinări cu răşini adezive anaerobe

Răşinile adezive anaerobe sunt amestecuri complexe ce conŃin unul sau mai mulŃi monomeri

acrilici sau metacrilici (dietilenglicol-demetacrilat, trietilenglicol-dimetacrilat, tetraetilengicol-

dimetacrilat, dicolracrilat-trietilenglicol, etc.), agenŃi de îngroşare (copolimer stirenacrilat de

metil, poliacetat de vinil, polistiren, polimetacrilat de metil, cauciuc clorurat, carbonil, etc.),

iniŃiatori (peroxizi organici, hidroperoxizi, compuşi organici exigenŃi, etc.), acceleratori (amine

terŃiare alifatice, amine aromatice, derivaŃi ai hidrazinei, sulfone aromatice, etc.) şi inhibitori

(fenoli substituiŃi, tiazine, etc.).

Adezivii anaerobi desemnează o familie de răşini a căror polimerizare se produce în absenŃa

aerului sub efectul catalitic al metalelor.

Datorită capacităŃii sale de penetraŃie, adezivul anaerob pătrunde în toate interstiŃiile şi

rugozităŃile suprafeŃelor. Polimerizarea rapidă a răşinii din care este constituit, rezistenŃa

deosebită la acŃiunea agenŃilor corozivi şi a solvenŃilor, la solicitările mecanice şi la variaŃiile

mari de temperatură (70…420 K), precum şi aderarea perfectă la suprafeŃele pieselor din

materiale metalice, ceramice sau plastice sunt caracteristici care recomandă acest adeziv pentru

fixarea mecanică a pieselor. Îmbinările tehnice trebuie astfel concepute încât să fie solicitate doar

la compresiune şi forfecare (corpuri cu axe de rotaŃie: filete, bucşe, roŃi, arbori, lagăre, conducte;

suprafeŃe menŃinute în contact datorită unei forŃe exterioare).

7.2.1. Răşini anaerobe de fixare

Se folosesc pentru îmbinarea pieselor cilindrice supuse la sarcini radiale şi axiale (bucşe, lagăre,

bolŃuri, roŃi dinŃate, rotoare, etc.).

RezistenŃele la forfecare depind de mărimea suprafeŃei de contact, rugozitatea şi natura

materialelor din care sunt confecŃionate piesele. Cu aceste răşini se pot realiza îmbinări la care

fixarea se face prin lipire şi fretare la cald sau la rece.

Asamblarea prin fretare la cald şi lipire

Acest procedeu se aplică la fixarea coroanei diferenŃialului pe o carcasă (ex. transmisia

autoturismelor RENAULT 9 şi 11). În mod curent asamblarea coroanei diferenŃialului cu caseta

se face prin şuruburi sau nituri. Aplicarea fretării la cald şi lipirii conduce la reducerea

dimensiunilor de gabarit ale produsului, a defectelor de montaj şi a cheltuielilor de producŃie. În

plus, tehnologia convenŃională solicită realizarea unei strângeri importante între coroană şi

casetă, ceea ce provoacă tensiuni importante şi deformaŃii ale danturii, care trebuie eliminate prin

rectificare. De asemenea cuplul transmis este limitat. Tehnologia nouă impune o strângere, cu

153

mult diminuată, între coroană şi casetă, determină tensiuni minime, eliminarea uzinajului după

asamblare şi majorarea cuplului transmis.

Procesul tehnologic de asamblare cuprinde următoarele operaŃii:

� spălarea casetei cu soluŃie alcalină, uscarea ei cu aer cald şi depunerea adezivului anaerobic,

cu un sistem de role, pe suprafeŃele de îmbinare (grosimea stratului de adeziv se controlează

cu radiaŃii ultraviolete);

� spălarea coroanei cu soluŃie alcalină şi încălzirea ei cu radiaŃii infraroşii până la temperatura

de 430…435 K;

� montarea coroanei pe casetă şi menŃinerea lor în poziŃie imobilă timp de 15 secunde.

Asamblarea prin fretare la rece şi lipire

În acest caz, răşina îmbunătăŃeşte de 2…3 ori legătura mecanică. Ea umple spaŃiul dintre piesele

(0,03…0,05 mm) ce se asamblează şi permite transmiterea eforturilor. Polimerizarea se produce

la temperatura mediului ambiant.

Procedeul se aplică la lipirea elementelor componente ale coloanei de direcŃie şi punŃii spate. De

asemenea, camele formate şi sinterizate din pulberi metalice pot fi fixate pe axul tubular al

arborelui de distribuŃie cu ajutorul adezivilor anaerobi.

SoluŃia cu arbore cu came tubular permite creşterea productivităŃii şi calităŃii execuŃiei, precum şi

rezolvarea problemelor ungerii camelor şi standardizării arborilor. Prin acest procedeu se mai pot

asambla furcile de schimbare a treptelor de viteză pe axele lor (se înlocuieşte fixarea cu ştift),

semicuzinetul în corpul bielei (se elimină uzinarea pentru pintenul semicuzinetului sau ştiftul de

blocare) şi joja de ulei pe suportul ei.

Să ne reamintim!

• Brazura compozită se utilizează pentru a uni piese de tipul carbon – carbon în stadiul

intertratament.

• Răşinile adezive anaerobe sunt amestecuri complexe ce conŃin unul sau mai mulŃi

monomeri acrilici sau metacrilici, agenŃi de îngroşare, iniŃiatori, acceleratori şi inhibitori.

Adezivii anaerobi desemnează o familie de răşini a căror polimerizare se produce în

absenŃa aerului sub efectul catalitic al metalelor.

• Asamblarea prin fretare la cald şi lipire se aplică la fixarea coroanei diferenŃialului pe o

carcasă. În mod curent asamblarea coroanei diferenŃialului cu caseta se face prin şuruburi

154

sau nituri. Aplicarea fretării la cald şi lipirii conduce la reducerea dimensiunilor de

gabarit ale produsului, a defectelor de montaj şi a cheltuielilor de producŃie.

• Asamblarea prin fretare la rece şi lipire se aplică la lipirea elementelor componente ale

coloanei de direcŃie şi punŃii spate. De asemenea, camele formate şi sinterizate din

pulberi metalice pot fi fixate pe axul tubular al arborelui de distribuŃie cu ajutorul

adezivilor anaerobi.

7.2.2. Răşini anaerobe de blocare

Sunt utilizate pentru asigurarea îmbinărilor cu şuruburi şi prezoane. Îmbinările sunt rezistente la

şocuri şi vibraŃii. De aceea este inutilă folosirea sistemelor mecanice de asigurare.

Răşinile folosite pentru blocare au în stare lichidă un indice de viscozitate apropiat de cel al

lubrifianŃilor, iar după polimerizare acesta se majorează împiedicând slăbirea strângerii.

Printr-o uşoară încălzire a îmbinării se pot efectua reglaje. Demontarea se face prin încălzirea

zonei de îmbinare.

7.2.3. Răşini anaerobe de etanşare

Se folosesc pentru îmbinarea tuturor racordurilor filetate ale conductelor instalaŃiilor pneumatice

şi hidraulice. Etanşarea cu aceşti adezivi asigură o funcŃionare perfectă până la presiunea de

explozie a conductei.

Răşinile din această grupă suportă deformări şi dilatări diferenŃiate. Ele se folosesc şi la etanşarea

pompelor de apă, benzină, a capacelor pe carcase, etc. .

7.3. Adezivi pentru piesele din aluminiu

7.3.1. Brazarea elementelor din aluminiu

Brazarea reprezintă procesul de unire a metalelor utilizând un material de adaos topit (metal),

care prin răcire formează o legătură metalică între piese. Brazarea cu flacără este un procedeu

preferat la producerea schimbătoarelor de căldură, cum sunt radiatoarele, condensatoarele,

vaporizatoarele şi încălzitoarele. Buna rezistenŃă la coroziune, maleabilitatea şi conductibilitatea

termică ridicată fac aluminiul un material ideal pentru construcŃia acestor schimbătoare de

căldură.

Brazarea cu aluminiu implică alăturarea pieselor de asamblat cu un aliaj brazant. Acesta (aliaj

Al-Si) are un punct de topire mult mai scăzut decât cel al elementelor componente. Aliajul

brazant este plasat adiacent, sau între componente ce trebuie lipite, iar ansamblul este apoi

încălzit la o temperatură ce asigură topirea acestuia în condiŃiile în care celelalte componente îşi

155

păstrează forma. După răcire, aliajul brazant formează o legătură metalică între suprafeŃele

alăturate ale componentelor.

În aplicaŃiile pentru schimbătoarele de căldură ale automobilelor, metalul de umplutură este

asigurat sub forma unei paste subŃiri depusă deasupra piesei de bază. Piesa conferă integritatea

structurală, în timp ce pasta subŃire, cu punct de topire mai scăzut (Al-Si) se fluidizează şi curge

în timpul procesului de brazare, pentru a asigura, după răcire, o legătură metalică între

componente. De obicei, este necesar să se utilizeze o pastă brazantă pentru înlăturarea peliculei

native de oxid de aluminiu de pe întreaga suprafaŃă. Această pastă trebuie să fie capabilă să

îndepărteze bariera, constituită de pelicula de oxid, în timpul procesului de brazare, pentru a

permite metalului de umplutură curgerea liberă şi prevenirea reoxidării suprafeŃelor.

Multe tehnici de curăŃare cu pastă şi brazare au evoluat de-a lungul anilor, unul din procedeele

recunoscute acum în lumea întreagă fiind cel de brazare cu pulbere NOCOLOK.

7.3.2. EvoluŃia procedeelor de brazare

Pasta de brazare cu cloruri

Primul procedeu de brazare cu aluminiu folosea o pastă pe bază de clor (un amestec de săruri de

clor şi de aditivi derivaŃi din fluor). UnităŃile erau scufundate într-o baie caldă de sare lichefiată.

Aceasta acŃiona ca o pastă de curăŃare şi în acelaşi timp aducea piesele la temperatura de brazare.

Metoda determina depunerea pe elementele schimbătorului de căldură a unui reziduu corosiv

higroscopic.

UnităŃile brazate necesitau un tratament intensiv post-brazare, sub forma spălării cu apă,

conservare şi pasivizare a suprafeŃei pentru a o proteja de acŃiunea agenŃilor corosivi.

Tehnicile de brazare în cuptor, au fost de asemenea, folosite. Ele utilizau încărcări cu pastă de

clor cu densitatea de 150…300 g/m2. Pentru a reduce tratamentele post-brazare, au fost impuse

condiŃii severe în ceea ce priveşte atmosfera cuptorului (ex. punctul de rouă ≤ 233 K).

Tratamentele post-brazare erau totuşi necesare pentru înlăturarea reziduurilor corosive. Costul

ridicat şi poluarea rezultată în urma tratamentului post-brazare au constituit o barieră în calea

extinderii aplicaŃilor la brazarea produselor din aluminiu.

Brazarea în vid

AtenŃia industriilor producătoare a fost atrasă de procedee de brazare fără pastă de curăŃare. Unul

din aceste procedee a fost brazarea în vid. Această tehnică elimina necesitatea tratamentele post-

brazare dar impunea toleranŃe mult mai stricte referitoare la atmosfera cuptorului (punctul de

rouă ≤ 213 K), curăŃirea suprafeŃelor şi forma geometrică a componentelor. Pentru acest

156

procedeu menŃinerea purităŃii atmosferei era dificilă şi costisitoare. De aceea preocupările au fost

redirijate spre procesele cu pastă de curăŃare.

Brazarea cu pulbere NOCOLOK

Obiectivul propus era dezvoltarea unui proces tehnologic care să ofere avantajele pastei de

curăŃare şi, în acelaşi timp, să evite dezavantajele tratamentelor post-brazare, precum şi

susceptibilitatea la coroziune. O tehnologie de brazare a fost astfel pusă la punct folosind un

amestec nehigroscopic şi necoroziv din fluoroaluminat de potasiu, care îndepărtează cu succes

pelicula de oxid de aluminiu, nu reacŃionează cu aluminiul în stare lichidă sau solidă şi produce

reziduuri insolubile în apă. Această pulbere şi procedeul, care o utilizează, poartă denumirea de

brazare cu pulbere NOCOLOK.

Să ne reamintim!

• Brazarea reprezintă procesul de unire a metalelor utilizând un material de adaos topit

(metal), care prin răcire formează o legătură metalică între piese.

• Răşini anaerobe de etanşare se folosesc pentru îmbinarea tuturor racordurilor filetate ale

conductelor instalaŃiilor pneumatice şi hidraulice. Etanşarea cu aceşti adezivi asigură o

funcŃionare perfectă până la presiunea de explozie a conductei.

• Primul procedeu de brazare cu aluminiu folosea o pastă pe bază de clor. UnităŃile erau

scufundate într-o baie caldă de sare lichefiată. Aceasta acŃiona ca o pastă de curăŃare şi în

acelaşi timp aducea piesele la temperatura de brazare.

• AtenŃia industriilor producătoare a fost atrasă de procedee de brazare fără pastă de

curăŃare. Unul din aceste procedee a fost brazarea în vid. Această tehnică elimina

necesitatea tratamentele post-brazare dar impunea toleranŃe mult mai stricte referitoare la

atmosfera cuptorului, curăŃirea suprafeŃelor şi forma geometrică a componentelor.

7.3.3. Pulberea de brazare NOCOLOK

Elaborare

Pulberea NOCOLOK este produsă în fază lichidă utilizând Al(OH)3, HF şi KOH drept materii

prime. ToleranŃe stricte din procesul de producere şi varietatea mare a procedeelor de control al

calităŃii (Standarde Alcan) asigură obŃinerea unei pulberi de înaltă puritate şi consistenŃă.

157

Rezultatul este o pulbere fină şi albă constând în principal dintr-un amestec de sare de

fluoroaluminat de potasiu cu o formulă generală K1-3AlF4-6, în care urme de apă (0,2…0,4 %) pot

fi prezente. La temperatura de brazare, aceasta corespunde fazei KF:AlF3 din diagramă.

Caracteristici

Pulberea eutectică rezultată are un punct de topire bine definit (între 838…845 K), sub

temperatura de 850 K a aliajului Al-Si. Particulele au dimensiuni de 2…50 µm. FracŃiuni mai

mari de particule sunt evitate deliberat. Această caracteristică reduce nivelul prafului în timpul

manevrării pulberii.

Pulberea NOCOLOK este nehigroscopică şi foarte puŃin solubilă în apă (0,2%…0,4%). Durata

de viaŃă şi forma sunt astfel nelimitate. Pulberea nu reacŃionează cu aluminiul la temperatura

camerei sau la temperatura de brazare. Ea devine reactivă numai în stare topită (sau cel puŃin

parŃial topită). Pasta lasă un reziduu principal insolubil în apă, ce nu trebuie curăŃat.

Rolul pulberii

Odată topită, pulberea acŃionează prin dizolvarea oxidului tenace, prezent pe suprafeŃele pieselor

din aluminiu, prevenind astfel oxidarea ulterioară. Pulberea umectează suprafeŃele

componentelor ce trebuie lipite, permiŃând metalului de umplere să fie atras în spaŃiul de

îmbinare sub acŃiunea forŃei capilare. După răcire, pasta rămâne pe suprafaŃa piesei sub forma

unei pelicule subŃiri şi puternic aderentă.

7.3.4. Procesul de brazare

Aplicarea pulberii

Înainte de acoperirea cu pubere, schimbătorul de căldură asamblat, este supus unui proces de

curăŃare, pentru înlăturarea lubrifianŃilor.

Pulberea NOCOLOK este apoi aplicată pe piesele individuale sau asamblate, ca pastă apoasă,

prin inundare, stropire sau scufundare. Un aditiv (surfactant) este adăugat de obicei pentru a

ajuta umectarea şi formarea unei depuneri uniforme de pastă. Agitarea este necesară pentru

prevenirea sedimentării. ConcentraŃia de pulbere, de obicei în limitele 5…25%, reglează

încărcarea cu pastă. O etapă în procesul tehnologic este aceea a suflării cu aer comprimat.

Aceasta asigură înlăturarea excesului de pulbere adunată în partea inferioară a pieselor acoperite.

Scopul este realizarea unei acoperiri uniforme fără acumulări punctiforme.

158

Uscarea

După acoperirea cu pastă, piesele sunt uscate la temperatura de 473 K. Aceasta trebuie

supravegheată pentru a evita supraîncălzirea schimbătorului de căldură, deoarece temperaturile

ridicate (peste 523 K) pot cauza formarea oxizilor de temperatură înaltă pe suprafeŃele pieselor

din aluminiu. Aceşti oxizi sunt mai dificil de îndepărtat cu pulbere NOCOLOK. Scopul uscării

este acela de a elimina apa din faza de acoperire cu pulbere. Componentele trebuie să nu conŃină

în pulberea depusă apă înainte de a intra în cuptorul de brazare. În mod normal, cantitatea

necesară de pulbere, pentru realizarea aderenŃei, este de ~ 5 g/m2.

Brazarea

Brazarea cu pulbere NOCOLOK se face într-o atmosferă inertă cum este cea de azot, în cuptoare

cu prelucrare pe loturi, sau în cuptoare tip tunel cu vatră continuă ca cel din figura 7.1.

Azotul este introdus în secŃiunea critică pentru procesul de brazare din cuptor şi curge apoi spre

intrarea şi ieşirea acestuia. Astfel se previne intrarea contaminanŃilor din exterior. Pe măsură ce

piesele intră în faza critică a procesului de brazare, atmosfera se stabilizează (punctul de rouă

este ≤ 233 K, iar concentraŃia de O2 este sub 100 ppm). Aceste condiŃii sunt necesare pentru

obŃinerea unor rezultate optime în procesul de brazare.

În intervalul de temperaturi 803…833 K, urmele de KAlF4 se vaporizează şi în prezenŃa umezelii

pot reacŃiona pentru a forma HF. Punctul de rouă este strict controlat, nu numai pentru a asigura

o atmosferă curată pentru brazare ci şi pentru a reduce cât mai mult formarea HF.

Pasta remanentă

După răcire, reziduul rămâne pe suprafeŃele pieselor ca o peliculă subŃire şi aderentă, cu o

grosime de 1...2 µm. Stratul de reziduu este nehigroscopic, necoroziv şi insolubil în medii

apoase. Nu sunt necesare tratamente ulterioare ale suprafeŃei, dacă se doreşte vopsirea sau

acoperirea de protecŃie. Reziduul pastei conferă o ridicată rezistenŃă la coroziune. Acesta nu

dispare în timpul ciclurilor termice.

Schema fluxului tehnologic pentru brazarea cu pulbere este prezentată în figura 7.2.

159

Figura 7.1. Diagrama procesului de producere a pastei NOCOLOK

7.3.5. Metalurgie

Aliajele de bază

Aliajele aluminiului sunt clasificate în funcŃie de elementele de aliere. Clasificările asociaŃiei

aluminiului sunt prezentate în tabelul 7.3:

160

Tabelul 7.3

Sistemul de clasificare al aliajelor brute de aluminiu

Seria aliajului Elementul principal de aliere 1xxx > 99,00% Aluminiu 2xxx Cupru 3xxx Mangan 4xxx Siliciu 5xxx Magneziu 6xxx Magneziu şi Siliciu 7xxx Zinc 8xxx Alte elemente 9xxx Serii nefolosite

CompoziŃia chimică a fiecărui aliaj AA este înregistrată la asociaŃia aluminiului. Câteva exemple

sunt prezentate în tabelul 7.4.

Tabelul 7.4

Exemple de compoziŃie a aliajelor de aluminiu în procente de greutate*

Serie aliaj

Altele

AA Si Fe Cu Mn Mg Zn Cr Fiecare Total 1100 0,95 (Si+Fe) 0,05-

0,20 0,05 - 0,10 - 0,05 0,15

1435 0,15 0,30-0,50

0,02 0,05 0,05 0,10 - 0,03 0,03

3003 0,60 0,70 0,05-0,20

1,00-1,50

- 0,10 - 0,05 0,15

3005 0,60 0,70 0,30 1,00-1,50

0,20-0,60

0,25 0,10 0,05 0,15

6063 0,20-0,60

0,35 0,10 0,10 0,45-0,90

0,10 0,10 0,05 0,15

*Valoarea maximă dacă nu este prezentată sub forma unor limite

161

Figura 7.2. Schema procesului de producere a pastei NOCOLOK

Figura 7.3. Diagrama de faze KF – AlF3

162

Multe din aceste aliaje de bază sunt compatibile cu brazarea folosind pulbere NOCOLOK. Aliaje

precum AA 3003 şi AA 3005 sunt uzual folosite ca materiale de bază pentru schimbătoarele de

căldură brazate cu pulbere NOCOLOK.

Magneziul

Pentru îmbunătăŃirea rezistenŃei şi prelucrabilităŃii, unele aliaje conŃin Mg ca element de aliere.

ProporŃia acestuia nu trebuie să depăşească o limită maximă ce poate fi tolerată de brazarea cu

pulbere NOCOLOK. Brazabilitatea în cuptor se reduce dacă aliajele de aluminiu conŃin peste

0,5% Mg. Pasta NOCOLOK are o limită până la care poate absorbi oxizii de magneziu ce se

formează pe suprafeŃele aliajelor ce conŃin magneziu. În plus, magneziul poate difuza la

suprafaŃa aliajului în timpul procesului de brazare reacŃionând cu pulberea Ńi modificând

compoziŃia şi eficienŃa acesteia. GradienŃi mari de creştere a temperaturii şi o grosime mai mare

a pastei, folosite la aplicaŃiile pentru arzătoare, pot tolera concentraŃii mai mari de Mg.

Armături din aliaje de aluminiu

Brazarea armăturilor presupune existenŃa unei folii de aliaj de bază acoperită cu unul sau două

straturi din aliaje Al-Si, cu punct de topire mai scăzut. Acest strat subŃire formează 5% până la

10% din grosimea armăturii de brazat.

Diagrama de faze

Adaosul de siliciu reduce punctul de topire al aluminiului. Acest fenomen este prezentat în

diagrama de faze a aliajului Al-Si (figura 7.3).

ConŃinutul de Si pentru obŃinerea celui mai scăzut punt de topire al aliajului este de 12,6%.

Punctul de topire al acestui aliaj este la 850 K. Pentru concentraŃii mai scăzute de Si punctul

solidus este de asemenea 850 K, dar topirea se produce într-o plajă de temperaturi, iar valoare la

care întreaga compoziŃie trece în fază lichidă este dată de linia lichidus. Între cele două limite,

amestecul este parŃial topit existând atât faza lichidă cât şi cea solidă. DiferenŃa dintre cele două

linii, lichidus şi solidus, constituie baza de plecare pentru elaborarea diferitelor aliaje de umplere.

Aliajele de umplere comerciale conŃin între 6,8 şi 13,0% Si.

Aliaje brazante

AA 4343 este cel mai des utilizat aliaj pentru brazare. Dacă este dorită umplerea unor spaŃii mai

mari, sau în cazurile în care brazarea se produce la temperaturi mai scăzute, aliajul AA 4045 este

preferat. Alegerea acestuia depinde de aplicaŃia specifică.

163

Să ne reamintim!

• Tehnologia de brazare a fost astfel pusă la punct folosind un amestec nehigroscopic şi

necoroziv din fluoroaluminat de potasiu, care îndepărtează cu succes pelicula de oxid de

aluminiu, nu reacŃionează cu aluminiul în stare lichidă sau solidă şi produce reziduuri

insolubile în apă. Această pulbere şi procedeul, care o utilizează, poartă denumirea de

brazare cu pulbere NOCOLOK.

• Pulberea NOCOLOK este produsă în fază lichidă utilizând Al(OH)3, HF şi KOH drept

materii prime. Odată topită, pulberea acŃionează prin dizolvarea oxidului tenace, prezent

pe suprafeŃele pieselor din aluminiu, prevenind astfel oxidarea ulterioară. Pulberea

umectează suprafeŃele componentelor ce trebuie lipite, permiŃând metalului de umplere să

fie atras în spaŃiul de îmbinare sub acŃiunea forŃei capilare. După răcire, pasta rămâne pe

suprafaŃa piesei sub forma unei pelicule subŃiri şi puternic aderentă.

• Brazarea armăturilor presupune existenŃa unei folii de aliaj de bază acoperită cu unul sau

două straturi din aliaje Al-Si, cu punct de topire mai scăzut. Acest strat subŃire formează

5% până la 10% din grosimea armăturii de brazat.

• Pentru îmbunătăŃirea rezistenŃei şi prelucrabilităŃii, unele aliaje conŃin Mg ca element de

aliere. ProporŃia acestuia nu trebuie să depăşească o limită maximă ce poate fi tolerată de

brazarea cu pulbere NOCOLOK.

7.3.6. Procesul de producŃie

Elementele principale ale unui flux de producŃie clasic, pentru execuŃia unui radiator, sunt

prezentate în figura 7.4.

Pentru brazarea cu flacără, mărimea jocului se recomandă a fi de 0,10…0,15 mm. Pot fi admise

şi jocuri mai mari, dar acestea atenuează fenomenul de capilaritate şi măresc efectul

gravitaŃional. Ca urmare, metalul de aport se poate scurge printre piese. Dacă jocurile sunt prea

mici nu este permisă repartizarea uniformă a metalului de aport în jurul joncŃiunii şi sunt

generate discontinuităŃi în zona de brazare.

Procedeul permite brazarea aluminiului şi cu alte metale, precum: bronzul, cuprul, oŃelul sau

oŃelul inoxidabil.

Cuprul şi aluminiul formează un eutectic la 821 K. Când fluxul se topeşte şi oxizii de la

suprafaŃă sunt îndepărtaŃi, difuzia intermetalică dintre componentele din Cu şi Al este inevitabilă.

Aceasta face ca la temperatura de brazare o anumită cantitate din aluminiul şi cuprul din zona de

164

joncŃiune să se consume pentru a forma un amestec eutectic. Eutecticul Al-Cu constituie un

metal de adaos şi de aceea nu mai este necesar adaosul unui alt material de aport. Pentru a se

evita difuzia şi consumul excesiv de metale se impune controlul timpului şi temperaturii de

brazare.

Figura 7.4. Producerea elementelor unui radiator prin tehnologia brazării

165

AUTOEVALUARE:

1. Adezivi sub formă de film se prezintă sub formă de folii suple cu grosimea de:

a) 2 mm.

b) 0,3 mm.

c) 0,2 mm.

2. Răşinile anaerobe de fixare se folosesc pentru:

a) Îmbinarea pieselor plate supuse la presare.

b) Îmbinarea pieselor cilindrice supuse la sarcini axiale.

c) Îmbinarea pieselor cilindrice supuse la sarcini radiale şi axiale.

3. DescrieŃi pe scurt, evoluŃia procedeelor de brazare.

4. PrezentaŃi procesul de producŃie a îmbinărilor cu răşini adezive anaerobe (Exemplu:

producerea elementelor unui radiator prin tehnologia brazării).

5. Pentru procedeul tehnologic de brazare, definiŃi şi detaliaŃi etapa de aplicare a pulberii.

6. Ce sunt răşinile anaerobe de blocare şi la ce sunt utilizate?

166

RĂSPUNSURI LA AUTOEVALUARE


1. b)

2. c)

3. a)

4. c)

5. b)

6. a)

7. Exemple de mase plastice de policondensare sunt: PC, PET, PPO, PSV, PA. Schematizat,

pentru un poliester, policondensarea are următoarea structură:

8. Polimerizarea este o

transformare, care se face

rapid şi fără reziduu, sub

presiune şi temperatură, prin

amorsare cu radical, prin

radiaŃie, cu utilizarea de

catalizatori potriviŃi sau sub

efectul conjugat al mai multor

factori.

Polimerul obŃinut se prezintă

sub forma unei

macromolecule cu lanŃ linear

în care unitatea structurală a

moleculei de bază se repetă de

mai multe ori . Exemple de

mase plastice de polimerizare

sunt: PS, PVC, PE, PP.

9. a)

167


1. c)

2. ( )t

x eBAE

F ⋅−⋅−⋅⋅

= αε 10

1

Mărimile sunt:

- B1 şi α sunt caracteristici ale viscozităŃii materialului;

- F este forŃa care acŃionează;

- A este aria secŃiunii;

- E0 este modulul de elasticitate.

3. b)

4. a)

5. b)

6. b)

7. InfluenŃa rugozităŃii suprafeŃei de frecare asupra uzurii pieselor din materiale plastice

armate – schemă:

8. VariaŃia proprietăŃilor cu

temperatura pentru diverşi polimeri de

bază.

168


1 a)

2 a)

3 a)

4 Negru de fum, silice, caolin, cretă, plastifianŃi, acceleratori şi agenŃi de protecŃie,

coloranŃi.

5 OperaŃiunea constă în introducerea în cauciuc, conform reŃetei, a diferitelor ingrediente şi

dispersarea omogenă în masa acestuia.

� Amestecătoarele externe sunt maşini simple şi robuste care conŃin doi cilindri,

paraleli şi orizontali, ce se rotesc în sens invers cu viteze relativ diferite (10…20

rpm). Raportul vitezelor unghiulare ale cilindrilor poartă denumirea de coeficient

sau raport de fricŃiune (r.f.= 1,10…1,25 pentru elastomeri, care necesită o

plastifiere preliminară – ex. cauciucul natural; r.f. = 1,0…1,1 – pentru elastomeri

de sinteză). Cilindrii amestecătorului sunt goli la interior pentru a permite

asigurarea răcirii sau încălzirii prin circulaŃia unui fluid (apă, vapori, etc.).

� Amestecătorul intern se compune dintr-o cameră în care se rotesc, cu viteze

diferite , două rotoare în formă de elice. Volumul de material ce pătrunde în

cameră este limitat de un piston obturator.

� Amestecătorul cu şurub are dezavantajul că operaŃia este discontinuă.

6 a)

7 a, b,c.

8 a)

9 Mecanismul vulcanizării radicale, comportă parcurgerea următoarelor etape:

� Descompunerea peroxidului. Corespunde unei sciziuni homolitice a legăturii O –

O, a cărei energii este scăzută (146 kJ/mol);

� Amorsarea pe lanŃurile de polimeri. El este realizat prin smulgerea unui hidrogen

labil, care va induce radicalii liberi în mai multe noduri ale lanŃului molecular;

� Reticularea. Rezultă din cuplajul a doi polimeri apropiaŃi la două lanŃuri diferite.

169


1.

2. a)

3. a)

4. a)

5. a)

6.

7. a)

8. a)

9. a,b,c.

DependenŃa deformării de forŃa de tracŃiune

Deformare

Ft

Domeniul Elastic

Plastic

Deformarea remanentă la compresiune

Alungirea la rupere [%]

Rigiditatea dielectrică a cauciucurilor sintetice în funcŃie de temperatură

0

5

1 0

1 5

2 0

2 5

3 0

3 5

4 0

3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0

T e m p e ra tu ra [ K ]

R ig id it a t e a d ie le c t r ic ă

[ k V / m m ]C a u c iu c n it r i lic

C a u c iu c b u t il

C a u c iu c s i lic o n ic

170


1. b)

2.

3. InjecŃia redusă (ITA), injecŃia de piese cave, injecŃia a două componente, injecŃia cu

sâmbure fuzibil, injecŃia pe metal, injecŃia cu decorarea în matriŃă.

4. c).

5. Un ciclu de injecŃie a două componente cuprinde trei etape:

• InjecŃia unei prime cantităŃi de material pentru stratul superficial. Acesta

deplasează în avans un cui obturator, care blochează intrarea materialului destinat

inimii.

• InjecŃia materialului pentru inimă. Agentul, sub presiune, deplasează în spate un

sertar, ce blochează intrarea primului material, care începe să se solidifice la

171

contactul cu pereŃii formei, iar curgerea se face preferenŃial. Al doilea material îl

împinge , deci, pe primul spre pereŃii matriŃei pentru a se realiza “pielea”.

• Reinjectarea unei mici cantităŃi, din primul material, pentru “închiderea” piesei şi

curăŃarea canalului pentru ciclul următor.

6. a, b, c.

7. Fabricarea pieselor din materiale plastice prin extrudare prezintă următoarele avantaje:

• o mare productivitate a prelucrării, care permite multiplicarea gamei de produse

realizate cu acelaşi echipament de bază;

• folosirea de utilaje relativ simple, pentru profil ornament;

• supleŃe în realizarea diverselor produse profilate.

Dezavantajele metodei sunt determinate de:

• necesitatea utilizării de şuruburi-melc diferite pentru fiecare tip de material

extrudat;

• volumul, relativ mare, al echipamentelor ce trebuie montate înainte de filieră;

• durata mare (circa o oră) a reglajului la punerea în lucru a unui extrudor.

8. Rotomularea prezintă următoarele avantaje:

• formele au un cost relativ redus;

• se pot executa piese monobloc cu forme complexe şi de dimensiuni importante

(fără sudură);

• grosimea pereŃilor este uniformă;

• nu apar tensiuni de suprafaŃă;

• posibilitatea realizării pieselor cu mai multe straturi având culori sau materiale

diferite (sandwitch).

Inconvenientele sunt cauzate de următoarele:

• ciclul de fabricaŃie este relativ lung;

• precizia de fabricaŃie şi alegerea materialelor utilizate sunt limitate;

• piesele necesită pereŃi relativ groşi ( grosimea creşte în unghiurile ascuŃite);

• pierderi la deschidere (decupare) de aproximativ 10%.

9. Avantajele procedeului sunt următoarele:

• se utilizează forme simple, cu costuri relativ reduse;

• se pot executa serii mici de produse (1.000…2.000 piese);

• se folosesc folii cu grosimi reduse, a căror rigiditate poate fi majorată prin

nervurare (moment de inerŃie foarte mare);

• produsele formate se răcesc rapid.;

172

• este posibilă majorarea (întinderea) de 5 ori a suprafeŃei iniŃiale.

Inconveniente:

• pentru formare trebuie să se folosească un semifabricat (folie şi nu granule);

• bavurile din zonele de prindere au dimensiuni considerabile;

• toleranŃele geometrice sunt limitate;

• este imposibil de a se prevedea adaosuri;

• grosimi neuniforme (o folie cu grosimea de 3 mm se subŃiază până la 0,5…0,6

mm în zonele cu întinderi mari).

10. a)

11. Polistirenii expandaŃi se produc prin majorarea temperaturii în două etape:

• la început se provoacă o preexpandare cu vapori de apă la 373 K sau o dilatare

liberă a perlelor expansibile (densitate 50 kg/m3) de polistireni, cu producere de

fulgi expandaŃi;

• granulele expandate sunt utilizate pentru umplerea matriŃei, ele se auto-sudează în

formă, sub acŃiunea temperaturii (380…400 K) şi a presiunii (≤ 80 kPa).

12. Acoperirile cu materiale plastice, în particular cu materiale pulverulente, sunt destinate

protejării suprafeŃelor metalice împotriva degradării fizice şi chimice, şi eventual pentru a

obŃine un aspect mai agreabil.

13. Fulguirea. Tehnica presupune proiectarea cu ajutorul unui pistolet electrostatic, a

elementelor textile (fire decupate) pe o suprafaŃă plastică, pe care s-a aplicat prealabil

(100…250 g/m2) un adeziv. Se obŃine un aspect catifelat.

Placarea. Procedeul permite realizarea unui veritabil complex de două plastice. Primul

joacă rolul de suport, iar cel de-al doilea conferă aspectul. Se deosebesc două forme:

• pe o placă destinată termoformării: folia de decor, rece, este placată pe un suport,

cald, care este extrudat (ex. PS decorată/PS naturală, ABS/PS, PMM/PS);

• pe un produs finit: folia de decor este prinsă între un rulou cald şi piesa suport pe

care ea va adera sub acŃiunea presiunii.

14. Structura procesului tehnologic de electrocromare este următoarea:

• curăŃire ( degresant alcalin, neutralizant acid);

• pregătirea suprafeŃei (produse de condiŃionare);

• activarea suprafeŃei (sensibilizator, activator);

• metalizare chimică (Cu chimic);

• cuprare electrolitică (Cu acid mat sau strălucitor);

• finisare (nichel/crom, nichel/alte materiale).

173


1. a)

2. b)

3. a)

4. c)

5. Structura procesului tehnologic la tratamentul chimic al pieselor din oŃel inoxidabil.

Tratamentul chimic al

oŃelurilor se realizează după

o degresare îngrijită.

Etapele ce trebuie parcurse

sunt următoarele:

� atacul cu o soluŃie de

acid sulfuric (1,82

kg/dm3, 30%

concentraŃie în apă)

timp – 4 minute;

temperatura 335 K;


� pasivizare într-o soluŃie

sulfocromică (H2SO4 –

25% în volum,

Na2Cr2O7 – 2,5% în

apă) timp – 5 minute;

temperatura 343 K;


� spălare în apă distilată,

rece sau caldă;

� uscare; timp – 30

minute; temperatura

aerului – 340 K.

6. a)

Structura procesului tehnologic la tratamentul chimic al pieselor din oŃel inoxidabil





Decapare chimică Acid sulfuric (ρ=1,82): 25…35 % din volum



Pasivizare Acid sulfuric: 22…28% volum

NaCr2: 2…3 % în greutate Durata: 5 minute la 343 K


Clătire cu apă caldă deionozată 330…340 K

Uscare în cuptor


174

7. DependenŃa rezistenŃei la forfecare de mărimea jocului dintre arbore şi alezaj - schemă

8. Principalele faze ale lipirii cu adezivi sunt următoarele:

• degresare mecanică (uscare);

• polizare;

• degresare ultrasonoră, în baie chimică (uscare);

• impregnare;

• fixare mecanică;

• polimerizare;

• control.

10. ForŃele şi energia,

disponibile într-o

îmbinare lipită: ForŃele

care se manifestă între

moleculele aceleiaşi

substanŃe, determină

fenomenul de coeziune.

RezistenŃa mecanică a

îmbinărilor lipite este

determinată de mărimea

forŃelor de coeziune şi

adeziune. Deci:

• fenomenele de

ancorare a

175

suprafeŃelor constituie baza lipirii;

• reŃelele atomice trebuie dispuse astfel încât energia sistemului să fie minimă.


1. c)

2. c)

3. EvoluŃia procedeelor de brazare

Pasta de brazare cu cloruri - Primul procedeu de brazare cu aluminiu folosea o pastă pe

bază de clor. UnităŃile erau scufundate într-o baie caldă de sare lichefiată. Aceasta acŃiona ca o

pastă de curăŃare şi în acelaşi timp aducea piesele la temperatura de brazare. Metoda determina

depunerea pe elementele schimbătorului de căldură a unui reziduu corosiv higroscopic. UnităŃile

brazate necesitau un tratament intensiv post-brazare, sub forma spălării cu apă, conservare şi

pasivizare a suprafeŃei pentru a o proteja de acŃiunea agenŃilor corosivi. ehnicile de brazare în

cuptor, au fost de asemenea, folosite. Ele utilizau încărcări cu pastă de clor cu densitatea de

150…300 g/m2. Pentru a reduce tratamentele post-brazare, au fost impuse condiŃii severe în ceea

ce priveşte atmosfera cuptorului (ex. punctul de rouă ≤ 233 K). Tratamentele post-brazare erau

totuşi necesare pentru înlăturarea reziduurilor corosive. Costul ridicat şi poluarea rezultată în

urma tratamentului post-brazare au constituit o barieră în calea extinderii aplicaŃilor la brazarea

produselor din aluminiu.

Brazarea în vid - AtenŃia industriilor producătoare a fost atrasă de procedee de brazare fără

pastă de curăŃare. Unul din aceste procedee a fost brazarea în vid. Această tehnică elimina

necesitatea tratamentele post-brazare dar impunea toleranŃe mult mai stricte referitoare la

atmosfera cuptorului (punctul de rouă ≤ 213 K), curăŃirea suprafeŃelor şi forma geometrică a

componentelor. Pentru acest procedeu menŃinerea purităŃii atmosferei era dificilă şi costisitoare.

De aceea preocupările au fost redirijate spre procesele cu pastă de curăŃare.

Brazarea cu pulbere NOCOLOK - Obiectivul propus era dezvoltarea unui proces

tehnologic care să ofere avantajele pastei de curăŃare şi, în acelaşi timp, să evite dezavantajele

tratamentelor post-brazare, precum şi susceptibilitatea la coroziune. O tehnologie de brazare a

fost astfel pusă la punct folosind un amestec nehigroscopic şi necoroziv din fluoroaluminat de

potasiu, care îndepărtează cu succes pelicula de oxid de aluminiu, nu reacŃionează cu aluminiul

în stare lichidă sau solidă şi produce reziduuri insolubile în apă. Această pulbere şi procedeul,

care o utilizează, poartă denumirea de brazare cu pulbere NOCOLOK.

176

4. Procesul de producŃie a îmbinărilor cu răşini adezive anaerobe

Pentru brazarea cu flacără, mărimea jocului se recomandă a fi de 0,10…0,15 mm. Pot fi

admise şi jocuri mai mari, dar acestea atenuează fenomenul de capilaritate şi măresc efectul

gravitaŃional. Ca urmare, metalul de aport se poate scurge printre piese. Dacă jocurile sunt prea

mici nu este permisă repartizarea uniformă a metalului de aport în jurul joncŃiunii şi sunt

generate discontinuităŃi în zona de brazare.

Procedeul permite brazarea aluminiului şi cu alte metale, precum: bronzul, cuprul, oŃelul

sau oŃelul inoxidabil.

Cuprul şi aluminiul formează un eutectic la 821 K. Când fluxul se topeşte şi oxizii de la

suprafaŃă sunt îndepărtaŃi, difuzia intermetalică dintre componentele din Cu şi Al este inevitabilă.

Aceasta face ca la temperatura de brazare o anumită cantitate din aluminiul şi cuprul din zona de

joncŃiune să se consume pentru a forma un amestec eutectic. Eutecticul Al-Cu constituie un

metal de adaos şi de aceea nu mai este necesar adaosul unui alt material de aport. Pentru a se

evita difuzia şi consumul excesiv de metale se impune controlul timpului şi temperaturii de

brazare.

5. Aplicarea pulberii pentru procedeul tehnologic de brazare

Înainte de acoperirea cu pubere, schimbătorul de căldură asamblat, este supus unui proces

de curăŃare, pentru înlăturarea lubrifianŃilor. Pulberea NOCOLOK este apoi aplicată pe piesele

individuale sau asamblate, ca pastă apoasă, prin inundare, stropire sau scufundare. Un aditiv este

adăugat de obicei pentru a ajuta umectarea şi formarea unei depuneri uniforme de pastă. Agitarea

este necesară pentru prevenirea sedimentării. ConcentraŃia de pulbere, de obicei în limitele

5…25%, reglează încărcarea cu pastă. O etapă în procesul tehnologic este aceea a suflării cu aer

comprimat. Aceasta asigură înlăturarea excesului de pulbere adunată în partea inferioară a

pieselor acoperite. Scopul este realizarea unei acoperiri uniforme fără acumulări punctiforme.

6. Răşini anaerobe de blocare Sunt utilizate pentru asigurarea îmbinărilor cu şuruburi şi

prezoane. Îmbinările sunt rezistente la şocuri şi vibraŃii. De aceea este inutilă folosirea sistemelor

mecanice de asigurare.

Răşinile folosite pentru blocare au în stare lichidă un indice de viscozitate apropiat de cel al

lubrifianŃilor, iar după polimerizare acesta se majorează împiedicând slăbirea strângerii.

Printr-o uşoară încălzire a îmbinării se pot efectua reglaje. Demontarea se face prin

încălzirea zonei de îmbinare.

BIBLIOGRAFIE

1. Agassant, J. F. ş.a. Le mise en forme – Des matieres plastiques, Ed. Tehnique et

Documentation, Paris, 1996;

2. Arlie, J. P. Synthetic Rubbers – Processes and Economic Data, Ed. Technique, Paris, 1992;

3. Chiru, Anghel şi Marincaş, Dumitru Tehnologii speciale de fabricare şi reparare a

autovehiculelor, Reprografia UniversităŃii TRANSILVANIA, 1991;

4. Chretien, G. şi Hatat, D. Initiation aux plastiques et aux composites, Ed. Techique et

Documentation (Lavoisier), 1986, Paris;

5. Chretien, Gilbert Materiaux composites a matrice organique. Technique et documentation,

Ed. Lavoisier, Paris, 1986;

6. Cognard, Philippe Les applications industrielles des materiaux composites, Edition du

Moniteur, Paris, 1996;

7. Corbert, C. Memotech – Matieres plastiques – Materiaux et outillages de mise en forme,

Ed. Casteilla, Paris, 1995;

8. Curchod, J. Synthese, proprietes et technologie des elastomers, Ed. Institut National de

Formation et d’enseignement professionnel du caoutchouc, Paris, 1984;

9. Demmler, A. Trends in automotive materials, În Automotive Engineering, dec. 1998, p.

26-27;

10. Denterre, R. şi Froyer, G. Introduction aux materiaux polymeres, Ed. Technique, Paris,

1997;

11. Dessarthe, A. şi Carayol, M. Usinage des matières plastiques des matériaux composites et

des élastomères., Centre Technique des Industries Mecaniques, Paris 1996;

12. Ehrenstein, W. G., Kuhmann, K. Mehrkomponenten – Spritzgeissen – Technologie,

Prozess und Verbundeigenschaften, Springer – VDI – GmbH, Düseldorf, 1997;

13. Gay, Daniel Materiaux composites, Ed. Hermes, Paris, 1997;

14. Legendre, A. Le materiau carbone – Des ceramiquesnoires aux fibres de carbone, Ed.

Eyrolles, Paris, 1992;

15. Marincaş, Dumitru, s.a. “Combustibili, lubrifianŃi şi materiale speciale pentru automobile”,

Ed. Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1983;

16. Maurice, R. Technologie des composites, Ed. Hermes, Paris, 1998;

17. Maxwell, James Plastics in the Automotive Industry, Ed. Woodhead Publishing Ltd.,

Cambrige, 1994;

18. Menges, G. Werkstoffkunde Kunststoffe, Carl Hanser Verlag, München, 1990;

19. Menning, G. Werkzeuge für die Kunststoffveraxbeitung – Baurten, Hertellung, Betrieb.,

Carl Hanser Verlag, München, 1992;

20. Michaeli, W. Einfürung in die Kunstsoffverarbeitung., Carl Hanser Verlag, München,

1992;

21. Oudet, C. Polymeres – Structure et Preoprietes. Inroduction, Ed. Masnon, Paris, 1994;

22. Reyne, M. Technologie des plastiques, Ed. Hermes, Paris, 1998;

23. Sauvage, Dominique, s.a. Materiaux composites, Ed. Teknea, Toulouse, 1989;

24. Serier, J. B. Histoire du cautchouc, Ed. Desjouqueres, Paris, 1993;

25. Smith, Edward Mechanical Engineer’s Reference Book, Ed. Butterworth Heinemann,

1994;

26. *** Prospectele şi manualele tehnice ale firmei CIBA-GEIGY;

27. *** Prospectele şi manualele tehnice ale firmei Rohne-Poulene;

28. *** Prospectele şi manualele tehnice ale firmei HULS-AKTIENGESELLSCHAFT;

29. *** Prospectele şi manualele tehnice ale firmei KRAUSS – MAFFEI

AKTIENGESELLSCHAFT;

30. *** Prospectele şi manualele tehnice ale firmei SOLVAY FLOUR UND DERIVATE;

31. *** Prospectele şi manualele tehnice ale firmei LOCTITE.

32. *** Bayer: Nouvelle organisation, nouveaux produits. În Ingenieurs de l’Automobile, nr.

723-724, (sep – oct 1998), p. 30-35.

materiale in industria autovehiculelor

Documents