O čem to je
Kryt vrtačky, ozubené kolečko v tiskárně, izolace kabelu, těsnění, rám závodního kola z uhlíku. Plasty a kompozity nahrazují kovy všude, kde je potřeba nízká hmotnost, elektrická izolace nebo odolnost proti korozi.
Strojař musí vědět, který plast snese teplo, který jde svařit a znovu roztavit a který ne. A proč je uhlíkový rám kola lehčí a tužší než ocelový.
Nové pojmy
PolymerLátka z obřích molekul – dlouhých řetězců, které vzniknou spojením tisíců malých molekul (monomerů). Plasty jsou polymery s přísadami.Polyethylen vzniká spojením mnoha molekul ethylenu.
TermoplastPlast, který se teplem změkčí a roztaví, po ochlazení ztuhne – a to opakovaně. Dá se svařovat a recyklovat přetavením.PE, PP, PVC, PS, PA (polyamid), PC, PET.
Reaktoplast (termoset)Plast, který se při výrobě nevratně vytvrdí chemickou reakcí. Teplem už nezměkne, při velkém ohřevu se rozkládá.Epoxidová pryskyřice, fenolformaldehydové pryskyřice (bakelit).
ElastomerPolymer, který se dá hodně natáhnout a vrátí se do původního tvaru.Pryž (guma), silikon – těsnění, pneumatiky.
Vlastnosti plastů
| Výhody | Nevýhody |
|---|
| malá hustota (asi 900–1 400 kg/m³) | malá pevnost a tuhost proti oceli |
| elektricky izolují | snesou jen nízké teploty (většinou do 100–150 °C) |
| nekorodují, odolávají mnoha chemikáliím | pomalu se deformují pod trvalým zatížením (tečení) |
| snadno se tvarují (vstřikování) | stárnou na slunci (UV záření) |
| tlumí hluk a chvění | hoří, některé uvolňují jedovaté zplodiny |
Kde se s nimi potkáš
- PE (polyethylen) – termoplast: fólie, trubky, nádoby
- PP (polypropylen) – termoplast: nárazníky, krabičky, trubky na teplou vodu
- PVC (polyvinylchlorid) – termoplast: okenní profily, izolace kabelů, odpady
- PA (polyamid) – termoplast: ozubená kola, kluzná pouzdra, hmoždinky
- PMMA (plexisklo) – termoplast: průhledné kryty strojů
- EP (epoxid) – reaktoplast: lepidla, matrice kompozitů
Otáčej kartičky a zkus si vzpomenout, z čeho jsou plastové věci kolem tebe.
Kompozity
KompozitMateriál ze dvou (nebo více) různých složek, které spolu drží a dohromady mají lepší vlastnosti než každá zvlášť. Matrice drží tvar a spojuje, výztuž nese zatížení.Železobeton: beton (matrice) + ocelové pruty (výztuž).
- Sklolaminát (GFRP) – skelná vlákna v polyesterové nebo epoxidové pryskyřici. Lodě, nádrže, kryty.
- Uhlíkový kompozit (CFRP) – uhlíková vlákna v epoxidu. Velmi lehký a tuhý: letadla, závodní kola, F1.
- Aramidová vlákna (Kevlar) – houževnatá, neprůstřelné vesty.
- Slinutý karbid – tvrdá zrna karbidu wolframu spojená kobaltem. Břitové destičky nožů.
Hmotnost krytu z PA (hustota 1 140 kg/m³) o objemu 0,0002 m³?
m = ρ · V = 1 140 · 0,0002 = 0,228 kg (228 g). Stejný díl z oceli: 7 850 · 0,0002 = 1,57 kg – skoro sedmkrát víc.
Ozubené kolečko v tiskárně z polyamidu. Proč ne z oceli?
Zatížení je malé. PA je lehký, tichý (tlumí hluk), má dobré kluzné vlastnosti (nemusí se mazat) a kolečko se levně vstříkne do formy v jednom kroku. Ocelové by bylo těžké, hlučné a drahé.
✗Rozbitý kryt z reaktoplastu svařím horkým vzduchem jako PE.
✓Reaktoplasty se svařovat nedají. Lepí se (např. epoxidem) nebo se díl vymění.
Reaktoplast se při výrobě nevratně vytvrdil. Teplem už nezměkne, jen se rozloží.
- Bezpečnost: při svařování a obrábění plastů větrej. Hořící PVC uvolňuje chlorovodík, jiné plasty další jedovaté látky. Prach z uhlíkových a skelných vláken nevdechuj – používej odsávání a respirátor.
Plasty jsou polymery: termoplasty jdou opakovaně tavit, reaktoplasty se nevratně vytvrdí, elastomery jsou pružné. Kompozit = matrice + výztuž (sklolaminát, uhlíkový kompozit) a dává velkou pevnost při malé hmotnosti.