Vliv regranulátu na výsledný produkt. Bc. Tomáš Jankových

Vliv regranulátu na výsledný produkt

Bc. Tomáš Jankových

Diplomová práce 2010

***nascannované zadání s. 2***

Příjmení a jméno: Jankových Tomáš

Obor: Konstrukce technologických zařízení

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, ţe •

•

•

• •

•

•

beru na vědomí, ţe odevzdáním diplomové/bakalářské práce souhlasím se zveřejněním své práce podle zákona č. 111/1998 Sb. o vysokých školách a o změně a doplnění dalších zákonů (zákon o vysokých školách), ve znění pozdějších právních předpisů, bez ohledu na výsledek obhajoby 1); beru na vědomí, ţe diplomová/bakalářská práce bude uloţena v elektronické podobě v univerzitním informačním systému dostupná k nahlédnutí, ţe jeden výtisk diplomové/bakalářské práce bude uloţen na příslušném ústavu Fakulty technologické UTB ve Zlíně a jeden výtisk bude uloţen u vedoucího práce; byl/a jsem seznámen/a s tím, ţe na moji diplomovou/bakalářskou práci se plně vztahuje zákon č. 121/2000 Sb. o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a o změně některých zákonů (autorský zákon) ve znění pozdějších právních předpisů, zejm. § 35 odst. 3 2); beru na vědomí, ţe podle § 60 3) odst. 1 autorského zákona má UTB ve Zlíně právo na uzavření licenční smlouvy o uţití školního díla v rozsahu § 12 odst. 4 autorského zákona; beru na vědomí, ţe podle § 60 3) odst. 2 a 3 mohu uţít své dílo – diplomovou/bakalářskou práci nebo poskytnout licenci k jejímu vyuţití jen s předchozím písemným souhlasem Univerzity Tomáše Bati ve Zlíně, která je oprávněna v takovém případě ode mne poţadovat přiměřený příspěvek na úhradu nákladů, které byly Univerzitou Tomáše Bati ve Zlíně na vytvoření díla vynaloţeny (aţ do jejich skutečné výše); beru na vědomí, ţe pokud bylo k vypracování diplomové/bakalářské práce vyuţito softwaru poskytnutého Univerzitou Tomáše Bati ve Zlíně nebo jinými subjekty pouze ke studijním a výzkumným účelům (tedy pouze k nekomerčnímu vyuţití), nelze výsledky diplomové/bakalářské práce vyuţít ke komerčním účelům; beru na vědomí, ţe pokud je výstupem diplomové/bakalářské práce jakýkoliv softwarový produkt, povaţují se za součást práce rovněţ i zdrojové kódy, popř. soubory, ze kterých se projekt skládá. Neodevzdání této součásti můţe být důvodem k neobhájení práce.

Ve Zlíně 19. 5. 2010 .......................................................

1)

zákon č. 111/1998 Sb. o vysokých školách a o změně a doplnění dalších zákonů (zákon o vysokých školách), ve znění pozdějších právních předpisů, § 47 Zveřejňování závěrečných prací:

(1) Vysoká škola nevýdělečně zveřejňuje disertační, diplomové, bakalářské a rigorózní práce, u kterých proběhla obhajoba, včetně posudků oponentů a výsledku obhajoby prostřednictvím databáze kvalifikačních prací, kterou spravuje. Způsob zveřejnění stanoví vnitřní předpis vysoké školy. (2) Disertační, diplomové, bakalářské a rigorózní práce odevzdané uchazečem k obhajobě musí být též nejméně pět pracovních dnů před konáním obhajoby zveřejněny k nahlížení veřejnosti v místě určeném vnitřním předpisem vysoké školy nebo není-li tak určeno, v místě pracoviště vysoké školy, kde se má konat obhajoba práce. Každý si může ze zveřejněné práce pořizovat na své náklady výpisy, opisy nebo rozmnoženiny. (3) Platí, že odevzdáním práce autor souhlasí se zveřejněním své práce podle tohoto zákona, bez ohledu na výsledek obhajoby. 2) zákon č. 121/2000 Sb. o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a o změně některých zákonů (autorský zákon) ve znění pozdějších právních předpisů, § 35 odst. 3: (3) Do práva autorského také nezasahuje škola nebo školské či vzdělávací zařízení, užije-li nikoli za účelem přímého nebo nepřímého hospodářského nebo obchodního prospěchu k výuce nebo k vlastní potřebě dílo vytvořené žákem nebo studentem ke splnění školních nebo studijních povinností vyplývajících z jeho právního vztahu ke škole nebo školskému či vzdělávacího zařízení (školní dílo). 3) zákon č. 121/2000 Sb. o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a o změně některých zákonů (autorský zákon) ve znění pozdějších právních předpisů, § 60 Školní dílo: (1) Škola nebo školské či vzdělávací zařízení mají za obvyklých podmínek právo na uzavření licenční smlouvy o užití školního díla (§ 35 odst. 3). Odpírá-li autor takového díla udělit svolení bez vážného důvodu, mohou se tyto osoby domáhat nahrazení chybějícího projevu jeho vůle u soudu. Ustanovení § 35 odst. 3 zůstává nedotčeno. (2) Není-li sjednáno jinak, může autor školního díla své dílo užít či poskytnout jinému licenci, není-li to v rozporu s oprávněnými zájmy školy nebo školského či vzdělávacího zařízení. (3) Škola nebo školské či vzdělávací zařízení jsou oprávněny požadovat, aby jim autor školního díla z výdělku jím dosaženého v souvislosti s užitím díla či poskytnutím licence podle odstavce 2 přiměřeně přispěl na úhradu nákladů, které na vytvoření díla vynaložily, a to podle okolností až do jejich skutečné výše; přitom se přihlédne k výši výdělku dosaženého školou nebo školským či vzdělávacím zařízením z užití školního díla podle odstavce 1.

ABSTRAKT Tato diplomová práce byla zadána firmou HELLA AUTOTECHNIK NOVA s.r.o. a zabývá se zjištěním vlivu regranulátu na vlastnosti výrobku. Zkoumaný matriál: polykarbonát (PC - HT). Práce je rozdělena na dvě velké části a to část teoretickou a praktickou. Teoretická část popisuje základy teorie vstřikování, vlastnosti, pouţití polykarbonátu, přípravu regranulátu a materiálové zkoušky. Praktická část obsahuje výsledky materiálových zkoušek.

Polykarbonát, regranulát, materiálové zkoušky

ABSTRACT This thesis was awarded by HELLA AUTOTECHNIK NOVA Ltd. and frogs-va with the findings of granulate impact on product properties. Surveyed matriál: polycarbonate (PC HT). The thesis is divided into two major parts of a theoretical and practical. Theoretically describes the basic theory of injection characteristics, the use of polycarbonate granulate preparation and material testing. The practical part contains the results of material tests, check.

Keywords: Polycarbonate, regranulate, material tests

Poděkování, moto: Děkuji vedoucímu své diplomové práce doc. Ing. Miroslavu Maňasovi, CSc., Ing. Milanu Ţaludkovi, Ph.D. a Ing., Bc. Petru Mlejnekovi za odborné vedení, ochotně poskytnuté rady, za čas a pozornost, kterou mi věnovali při vypracování diplomové práce. Prohlašuji, ţe odevzdaná verze diplomové práce a verze elektronická nahraná do IS/STAG jsou totoţné.

Souhlasím s tím, ţe s výsledky mé práce můţe být naloţeno podle uváţení vedoucího diplomové práce a ředitele ústavu. V případě publikace budu uveden jako spoluautor. Prohlašuji, ţe jsem na celé diplomové práci pracoval samostatně a pouţitou literaturu jsem citoval.

Ve Zlíně 19. 5. 2010 Tomáš Jankových

.........................................

OBSAH ÚVOD .................................................................................................................................. 11 I TEORETICKÁ ČÁST .................................................................................................... 12 1 TECHNOLOGIE VSTŘIKOVÁNÍ ........................................................................ 13 1.1 PŘÍPRAVA PLASTŮ PŘED VSTŘIKOVÁNÍM .............................................................. 13 1.1.1 Vstupní kontrola ........................................................................................... 13 1.1.2 Sušení polymerů ........................................................................................... 13 1.1.3 Barvení polymerů ......................................................................................... 14 1.2 VSTŘIKOVACÍ STROJ ............................................................................................. 14 1.2.1 Vstřikovací jednotka .................................................................................... 15 1.2.2 Uzavírací jednotka ....................................................................................... 15 1.3 VSTŘIKOVACÍ CYKLUS ......................................................................................... 16 1.4 VSTŘIKOVACÍ FORMA ........................................................................................... 17 1.4.1 Schéma vstřikovací formy............................................................................ 17 2 POLYKARBONÁTY (PC) ...................................................................................... 18 2.1 VÝROBA ............................................................................................................... 18 2.2 VLASTNOSTI ......................................................................................................... 19 2.3 ZPŮSOBY ZPRACOVÁNÍ ......................................................................................... 20 2.4 PŘÍKLADY APLIKACE POLYKARBONÁTU: .............................................................. 21 2.4.1 Elektrotechnika ............................................................................................ 21 2.4.2 Strojírenství .................................................................................................. 21 2.4.3 Chemické zařízení: ....................................................................................... 21 2.4.4 Domácí potřeby: ........................................................................................... 21 2.4.5 Medicína ....................................................................................................... 22 3 REGRANULÁT........................................................................................................ 23 3.1 ZPRACOVÁNÍ REGRANULÁTU ............................................................................... 23 3.2 DRTIČE A MLÝNY ................................................................................................. 23 3.2.1 Noţové mlýny .............................................................................................. 23 3.2.2 Tlukadlové a kladivové mlýny ..................................................................... 25 3.3 GRANULOVACÍ STROJE ......................................................................................... 26 3.3.1 Granulace pásů ............................................................................................. 26 3.3.2 Granulace strun ............................................................................................ 27 3.3.3 Granulace na hlavě ....................................................................................... 29 4 MATERIÁLOVÉ ZKOUŠKY ................................................................................ 31 4.1 MECHANICKÉ VLASTNOSTI ................................................................................... 31 4.2 DRUHY ZKOUŠEK MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ MATERIÁLU ............................... 31 4.2.1 Statické zkoušky........................................................................................... 31 4.2.2 Dynamické zkoušky rázové ......................................................................... 31 4.2.3 Zkoušky za normálních, vysokých a nízkých teplot .................................... 31 4.3 ZKOUŠKA TAHEM ................................................................................................. 32 4.3.1 Pevnost v tahu .............................................................................................. 32 4.3.2 Poměrné prodlouţení ................................................................................... 33 4.3.3 Taţnost ......................................................................................................... 33

4.3.4 Kontrakce ..................................................................................................... 33 4.3.5 Pevnost v kluzu ............................................................................................ 33 4.3.6 Pracovní diagram ......................................................................................... 33 4.3.7 Deformace polymerů .................................................................................... 36 4.4 ZKOUŠKA TLAKEM ............................................................................................... 36 4.4.1 Průběh tlakové deformace ............................................................................ 37 4.4.2 Měřené veličiny ............................................................................................ 37 4.5 ZKOUŠKA RÁZEM ................................................................................................. 38 4.6 ZKOUŠKY ZA VYŠŠÍCH TEPLOT ............................................................................. 39 4.7 ZKOUŠKY ZA NÍZKÝCH TEPLOT............................................................................. 39 4.8 REOLOGICKÉ ZKOUŠKY ........................................................................................ 40 4.8.1 Index toku taveniny ...................................................................................... 40 II PRAKTICKÁ ČÁST ...................................................................................................... 43 5 CÍLE DIPLOMOVÉ PRÁCE ................................................................................. 44 6 POUŢITÉ STROJE, ZAŘÍZENÍ A SOFTWARE:............................................... 45 6.1 SUŠÍCÍ ZAŘÍZENÍ ARBURG THERMOLIFT 100-2 ............................................. 45 6.2 VSTŘIKOVACÍ STROJ ARBURG ALLROUNDER 420C ...................................... 46 6.3 MĚŘÍCÍ ZAŘÍZENÍ ZWICK ROELL 1456 ............................................................. 47 6.4 UNIVERZÁLNÍ FRÉZKA FHV-50PD ...................................................................... 49 6.5 MĚŘÍCÍ ZAŘÍZENÍ RESIL IMPACTOR JUNIOR ................................................. 50 6.6 VÝTLAČNÝ PLASTOMETR DYNISCO KAYENESS LMI 4003. ........................... 51 6.7 SOFTWARE MICROSOFT EXCEL ............................................................................ 52 6.8 SOFTWARE MICROSOFT WORD ............................................................................ 52 7 PŘÍPRAVA ZKUŠEBNÍCH TĚLES...................................................................... 53 8 NAMĚŘENÉ VÝSLEDKY ..................................................................................... 55 8.1 MECHANICKÉ ZKOUŠKY ....................................................................................... 55 8.1.1 Zkouška jednoosým tahem ........................................................................... 55 8.1.2 Zkouška jednoosým tlakem.......................................................................... 70 8.1.3 Rázová houţevnatost Charpy ....................................................................... 85 8.2 REOLOGICKÉ ZKOUŠKY ........................................................................................ 99 8.2.1 Zkouška indexu toku taveniny (ITT) ........................................................... 99 8.2.2 Spirálová zkouška ...................................................................................... 102 8.3 TEST ZMETKOVITOSTI......................................................................................... 104 9 DISKUZE VÝSLEDKŮ ......................................................................................... 106 9.1 ZKOUŠKA TAHEM ............................................................................................... 106 9.1.1 Nejvyšší a nejniţší naměřené hodnoty. ...................................................... 106 9.2 ZKOUŠKA TLAKEM ............................................................................................. 106 9.2.1 Nejvyšší a nejniţší naměřené hodnoty. ...................................................... 107 9.3 ZKOUŠKA RÁZOVÉ HOUŢEVNATOSTI CHARPY ................................................. 107 9.4 ZKOUŠKA ITT .................................................................................................... 107 9.5 SPIRÁLOVÁ ZKOUŠKA ......................................................................................... 108 9.6 TEST ZMETKOVITOSTI......................................................................................... 108 ZÁVĚR ............................................................................................................................. 109

SEZNAM POUŢITÉ LITERATURY............................................................................ 110 SEZNAM POUŢITÝCH SYMBOLŮ A ZKRATEK ................................................... 112 SEZNAM OBRÁZKŮ ..................................................................................................... 113 SEZNAM TABULEK ...................................................................................................... 116 SEZNAM PŘÍLOH.......................................................................................................... 119

UTB ve Zlíně, Fakulta technologická

11

ÚVOD Vstřikování do forem se za několik posledních desetiletí stalo velmi populární technologií na zpracovaní plastů. Dovoluje velmi rychlou a precisní výrobu různých polymerních výrobků nejen pro kaţdodenní ţivot, ale také pro specializovaná pouţití. Vstřikováním se vyrábějí takové výrobky, které mají buď charakter konečného výrobku a nebo jsou polotovary pro další zkompletování samostatného celku. Výrobky zhotovené vstřikováním se vyznačují velmi dobrou rozměrovou i tvarovou přesností a vysokou reprodukovatelností mechanických a fyzikálních vlastností. Technologie vstřikování je nejrozšířenější technologií na zpracování plastů, je to proces diskontinuální, cyklický. Vstřikováním lze zpracovávat téměř všechny druhy termoplastů. V omezené míře se vstřikují i některé reaktoplasty a kaučuky.


I.

TEORETICKÁ ČÁST

12


1

13

TECHNOLOGIE VSTŘIKOVÁNÍ

Vstřikování je způsob tváření plastů, při kterém je dávka zpracovávaného materiálu z pomocné tlakové komory vstříknuta velkou rychlostí do uzavřené dutiny kovové formy, kde ztuhne ve finální výrobek. [3], [15]

1.1 Příprava plastů před vstřikováním Polymery pro vstřikování se dodávají zpravidla ve formě granulátů v pytlích nebo ve velkoobjemových nádrţí nákladních aut, odtud se čerpají do sil. Před zpracováním plastů se materiál upravuje v souladu s technologickým postupem, určený na konkrétní výrobek. Obvykle to bývá vstupní kontrola, sušení granulátu, barvení, míchání s nadouvadlem apod. [1], [3], [15] 1.1.1 Vstupní kontrola Vstupní kontrola se pouţívá hlavně pro omezení zpracovatelských i aplikačních potíţí a je dále rozdělena na vstupní hodnocení nových tipů plastů a kontrolní přejímku běţně nakupovaných plastů uskutečňovanou na základě smluvně stanovených norem (technické dodací podmínky, materiálové listy). Vstupní kontrola stanoví:  chemicko-analytické sloţení (obsahy nízkomolekulárních podílů mol. hmotnost apod.),  fyzikálních a mechanických vlastností (viskozita, tepelné, elektrické, optické vlastnosti),  mechanické vlastnosti (pevnost taţnost ..),  ostatní hodnocení – vizuální vliv prostředí… [3], [15] 1.1.2 Sušení polymerů Většina termoplastických materiálů absorbuje vlhkost ze vzduchu. To i při běţných zpracovatelských teplotách můţe vyvolat degradaci polymeru a tím i sníţení kvality některých parametrů a také zhoršení kvality povrchu. Granulované plasty se dodávají buď vysušené ve vzduchotěsných obalech nebo nevysušené v papírových nebo plastových pytlích. Vysušené plasty se obvykle zpracovávají hned a nevysušené je třeba vysušit (některé plasty se nemusejí předsoušet).


14

K sušení se pouţívají sušárny s přirozeně cirkulujícím vzduchem, kde vrstva granulátu je na paletách. Po sušící operaci je nutno materiál zpracovat asi do 30 minut (pokud není součástí vstřikovacího stroje sušička s moţností dopravy). [1], [15] 1.1.3 Barvení polymerů Granulát se barví z důvodu dosaţení potřebného odstínu výrobku. Některé druhy odstínů lze přímo objednat u dodavatele. Jestliţe výrobce nedodává poţadovaný odstín je moţnost dobarvení granulátu pomocí barvících příměsí. Vlastní barvení se provádí buď na dávkovacím zařízením přímo na vstřikovacím stroji nebo se granulát vybarvuje před vstřikováním. Po obarvení se granulát zpracovává běţným způsobem. Je nutno podotknout, ţe barviva částečně ovlivňují kvalitativní a zpracovatelské vlastnosti polymeru. [1], [15]

1.2 Vstřikovací stroj Ve vstřikovacím stroji dochází k plastikaci granulovaného materiálu a k jeho následnému dopravení do dutiny formy. Z funkčního hlediska se dělí na tři části:  vstřikovací jednotka,  uzavírací jednotka,  ovládání a řízení stroje.

Uzavírací jednotka

Vstřikovací jednotka

Obr. 1 Schéma vstřikovacího stroje [4], [15]


15

1.2.1 Vstřikovací jednotka Připraví a dopraví poţadované mnoţství roztaveného plastu do formy. Mnoţství dopravované taveniny musí být menší, neţ je kapacita vstřikovací jednotky při jednom zdvihu. Při malém vstřikovacím mnoţství zase setrvává plast ve vstřikovací jednotce delší dobu a tím můţe dojít k degradaci materiálu. Optimální mnoţství předplastikovaného materiálu při maximálním vstřikovaném mnoţství je 80 %. Vstřikovací jednotka pracuje tak, ţe do tavného válce je dopravován zpracovaný plast z násypky pohybem šneku. Plast je posouván šnekem přes vstupní, přechodové a výstupní pásmo. Postupně dochází k plastikaci, homogenizaci a hromadění materiálu před šnekem. Ocelový šnek se během plastikace otáčí a zároveň je odtlačován do zadní polohy. Tavná komora je zakončena vyhřívanou tryskou, která spojuje vstřikovací jednotku s formou. Tryska je zakončena kulovou plochou, která umoţňuje přesné dosednutí do sedla vtokové vloţky formy. [1], [15] 1.2.2 Uzavírací jednotka Úkolem uzavírací jednotky je zavírat a otevírat formu dle procesu vstřikování a zajistit uzavření formy takovou silou, aby se při vstříknutí tlakem taveniny forma neotevřela.

Obr. 2 Uzavírací jednotka Uzavírací jednotka se skládá z těchto hlavních částí: opěrné desky pevně spojené s loţem stroje, pohyblivé desky, na kterou je upnuta pohyblivá část formy, upínací desky s otvorem pro trysku stroje, na kterou se připevní nepohyblivá část vstřikovací formy, vedení pro pohyblivou desku, z uzavíracího a přidrţovacího mechanismu. Vstřikovací stroje pouţívají


16

v současné době různé uzavírací systémy, které např. mohou být konstruovány jako hydraulické, mechanické, kombinace hydraulického a mechanického způsobu (závorování) a v poslední době se pouţívají i elektrické systémy. [4], [15]

1.3 Vstřikovací cyklus Na počátku vstřikovacího cyklu je dutina formy prázdná a forma je otevřená. V nulovém čase dostane stroj impuls k zahájení vstřikovacího cyklu, pohyblivá část formy se přisune k pevné, forma se zavře a dojde k uzamknutí uzavírací jednotky (na přisouvání formy se musí vynaloţit jen malá přisouvací síla, zatímco na uzamknutí je nutno vynaloţit značně vyšší uzavírací sílu, která můţe být aţ třikrát vyšší, neboť musí být zaručeno, ţe se forma vlivem tlaku taveniny při vstřikování neotevře). Následuje pohyb šneku v tavicí komoře a začíná vlastní vstřikování roztavené polymerní taveniny do dutiny vstřikovací formy. V této fázi šnek vykonává pouze axiální pohyb, neotáčí se a vlastně plní funkci pístu. Po naplnění formy je tavenina v dutině ještě stlačena a tlak dosáhne maximální hodnoty. Jakmile tavenina vstoupí do dutiny formy, ihned začne předávat teplo vstřikovací formě a chladne. Chlazení trvá aţ do otevření formy a vyjmutí výstřiku. Doba chlazení je závislá na teplotě formy a tloušťce stěny výrobku. Během chladnutí se hmota smršťuje a zmenšuje svůj objem, aby se na výstřiku netvořily propadliny a staţeniny, je nutno zmenšování objemu kompenzovat dodatečným dotlačením taveniny do dutiny formy – dotlak. Aby bylo moţné dotlačovat, musí před čelem šneku zůstat určitý objem plastu, na který bude šnek působit svým čelem. Tento objem nesmí být moc velký, aby nedocházelo k tepelné degradaci polymerní taveniny. [4], [15] Po dotlaku začíná plastikace nové dávky plastu. Šnek se začne otáčet, pod násypkou, nabírá granulovanou hmotu, plastikuje ji a vtlačuje do prostoru před čelem šneku. Současně ustupuje dozadu, přičemţ musí překonávat tzv. protitlak nebo-li zpětný tlak. Ohřev plastu během plastikace se děje jednak převodem tepla ze stěn válce, jednak frikčním teplem, které vzniká třením plastu o stěny komory a o povrch šneku a dále přeměnou hnětací práce šneku v teplo. [4], [15]


17

Obr. 3 Vstřikovací cyklus [4], [15]

1.4 Vstřikovací forma Vstřikovací forma je nástroj, jeţ je pouţíván na vstřikovacím stroji. V dutině této formy pak vzniká poţadovaný výrobek z polymerní hmoty. V dnešní době jsou na tyto nástroje kladeny vysoké nároky z hlediska produktivity, kvality, spolehlivosti a automatizace výroby. Výroba forem je náročná na konstrukci, výrobu, odborné znalosti, ale i na finanční náklady. [1], [15] 1.4.1 Schéma vstřikovací formy

1 upínací desky, 2 kotevní desky, 3 tvarové vloţky, 4 opěrná deska, 5 vyhazovací desky, 6 tředící krouţky, 7 vodící součásti, 8 spojovací součásti, 9 další součásti Obr. 4 Schéma vstřikovací formy [3], [15]


2

18

POLYKARBONÁTY (PC)

Obr. 5 Chemický vzorec PC Polykarbonáty jsou lineární estery kyseliny uhličité. Patří k termoplastům a svými vlastnostmi se velmi blíţí mechanickým vlastnostem barevných kovů. Vynikajících vlastností dosahují zejména typy vyztuţené sklem, ale i bez vyztuţení jsou polykarbonáty vynikajícími materiály. [9] První zprávy v literatuře o těchto materiálech jsou z roku 1956. Je moţné říci, ţe za poměrně krátký čas se dostaly mezi materiály vrcholné úrovně. Za skutečný počátek výzkumu v této oblasti je moţné povaţovat v NRS a USA v roce 1953. V roce 1957 uţ byli známé první dva komerční výrobky Makrolon (NRS) a Lexan (USA). [8]

2.1 Výroba V praxi se polykarbonáty vyrábí z dioxyfenylalkánů (všeobecně z aromatických dioxysloučenin), přičemţ podle alkánových řetězců se určuje typ polykarbonátu. [8] Jeden z nejznámějších typů polykarbonátů Makrolon se vyrábí z diánu (dioxydifenylproan), který se nechá reagovat s fosgenem a nebo estery kyseliny uhličité. Reakce probíhá při 20 aţ 30 °C v alkalickém prostředí v přítomnosti rozpouštědla polymeru, například metylénchloridu. [8] Získaný polymer má relativní molekulovou hmotnost 25 000 aţ 70 000. Důleţité jsou podíly nad 33 000. Polymery okolo 200 000, které lez také vyrobit, uţ mají dost nízkou tekutost. [8]


19

2.2 Vlastnosti Polykarbonáty jsou materiály s určitým krystalickým podílem, výbornou zpracovatelností a mimořádně dobrými fyzikálními vlastnostmi. [8] Krystalický podíl je relativně malý. Jsou rozpustné v ketonech, esterech a chlorovaných uhlovodících. V éterech a aromátech bobtnají. Mají vysokou odolnost proti zředěným kyselinám. Vyšší koncentrace alkálií, amoniaku a aminů způsobují zmydlovatění. (Reakce s jinými látkami mají charakter reakcí esterů.) [8] Polykarbonáty jsou zbarveny lehce do ţluta a jsou velmi transparentní. Propouští přes 90% světla ve viditelné oblasti. Jsou samozhášivé s teplotou vzplanutí přesahující 500 °C. Pro pouţití v medicíně je důleţité, ţe jsou bez chuti, vůně a jsou netoxické. [8] Polykarbonáty velmi málo vlhnou a je moţné je sterilizovat přehřátou parou při 120°C. Při těchto podmínkách se však mohou slabě zhydrolyzovat. [8] Vstřikované výrobky snáší krátkodobý var ve vodě beze změny, ale není doporučováno je pouţívat trvale ve vařící vodě a ani při 95% relativní vlhkosti a teplotách nad 60°C. Pro polykarbonáty je charakteristická vysoká odolnost proti vyšším, ale i velmi nízkým teplotám. [8] Tab. 1Některé charakteristické hodnoty PC Některé charakteristické hodnoty Teplota tavení

222 aţ 230°C

Teplota křehnutí

niţší neţ -100°C

Maximální pracovní teplota (za sucha)

135 aţ 137°C

Koeficien teplotní roztaţnosti (mezi 25 aţ 85°C)

6*10-5

Mechanickými vlastnostmi paří polykarbonáty k nejlepším typům plastů. [8] Polykarbonáty jsou zajímavé tím, ţe jsou velmi tvrdé, pevné a zároveň houţevnaté a pruţné. Jejich mechanické vlastnosti lze podstatně zlepšit přidáním skelných vláken. [8] Z jiných fyzikálních vlastností polykarbonátů je důleţitá velmi dobrá odolnost proti stárnutí, velmi nízká absorpce vlhkosti a relativně nízká propustnost plynů a par. [8]


20

2.3 Způsoby zpracování Polykarbonáty mají velmi dobrou zpracovatelnost. Nejčastěji se zpracovávají vstřikováním, vytlačováním a vyfukováním. Litím roztoku se dají vyrobit velmi tenké fólie, ale tento způsob se běţně nevyuţívá. Při výrobě fólií bývává upřednostňována technologie vyfukováním do rukávu. [8] Vstřikování se provádí na běţných vstřikovacích strojích při zvýšených teplotách (240 aţ 250°C). Při vstřikování výrobků je vstřikovací tlak volen mezi 105 aţ 140 MPa. Teploty forem při vstřikování neklesají pod 70°C a to z důvodu sníţení zamrzání napětí ve výrobcích. U výsledných výrobků bývá smrštění mezi 0,7 aţ 0,8%. [8] Při vytlačování je uţíváno běţných vytlačovacích strojů se šneky 15D (patnácti násobek průměru šneku) a kompresních poměrů 1:24. Šneky mívají jednoduchý závitový profil. Rozsah vyhřívání a tepelné kontroly bývá do 350°C. [8] Tyto základní podmínky bývají vhodné i pro technologii vyfukování, především dutých těles a nádob. Při vyfukování je více důleţité dbát na výkonné chlazení forem neţ při jiných způsobech zpracování. [8] Polykarbonáty je nutné vysušit před zpracováním (pokud nebyl materiál zabalen ve vzduchotěsném balení). Při 110°C trvá sušení 4 hodiny. Pří zpracování nevysušeného materiálů vznikají nekvalitní výrobky. [8] Výrobky z polykarbonátů se dají velmi dobře lepit a svařovat. Svařování se nejčastěji provádí horkým vzduchem a lepení je prováděno pomocí epoxidů nebo rozpouštědel. [8] Polykarbonáty se vyuţívají na aplikace, kde je vyţadována přesnost, tvarová stálost, odolnost, vysoké hodnoty mechanických a elektrických vlastností., dobrý povrchový vzhled a průhlednost, ve specielních případech i při velmi nízkých teplotách. [8] Z důvodu vysoké ceny polykarbonátů se tento materiál uţívá pro velmi náročné aplikace. V případech vysokého mechanického zatíţení se vyuţívají materiály plněné skelnými vlákny. [8]


21

2.4 Příklady aplikace polykarbonátu: 2.4.1 Elektrotechnika Dráţková izolace, cívky, kondenzátory, kontaktní lišty, spínače, rámy na selenové články, speciální kabelové koncovky a spojky. [8]

Obr. 6 Elektrotechnika - výrobky z PC 2.4.2 Strojírenství Cívky na textilní stroje, řemeničky, šňůry, autodíly, mechanické funkční součástky, ozdobné části, osvětlovací tělesa. [8]

Obr. 7 Strojírenství - výrobky z PC 2.4.3 Chemické zařízení: Části potrubí, ventily a kohoutky, těsnění, části chemických aparatur, speciální chemické nádoby. [8] 2.4.4 Domácí potřeby: Části elektrospotřebičů jako jsou vysoušeče vlasů, kávovary, mlýnečky, mixéry apod., rybářské náčiní, náročné hračky, rýsovací pomůcky (pravítky, úhloměry apod). [8]


22

Obr. 8 Domácí potřeby - výrobky z PC 2.4.5 Medicína Polykarbonáty se jako jeden z mála druhů plastů uplatňují i v medicíně, zejména v chirurgické oblasti, kde je důleţitá jejich indiferentnost vůči organismu, schopnost sterilizace apod. Dále je tohoto materiálu vyuţito na injekční stříkačky, části lékařských přístrojů, obaly různých sond a podobně. [8]

Obr. 9 Medicína - výrobky z PC Často jsou pouţívány i ve farmacii, kosmetice, obalové technice a dalších aplikacích. [8]


3

23

REGRANULÁT

Vadné výstřiky, odpady a vtoky vzniklé při vstřikování se mohou několikrát zpracovávat Tato vlastnost se velmi často vyuţívá, protoţe podíl odpadu, hlavně při výrobě malých výstřiků, je značný. Proto se neznečištěný plastový odpad seká a drtí. Takto upravený materiál se granuluje a míchá s čistým granulátem a je opět zpracováván. Přitom obvykle nedochází ke sníţení fyzikálně-mechanických vlastnosti i povrchového vzhledu. Míra sníţeni závisí na velikosti podílu drceného odpadu v původním granulátu. Transparentní a silně namáhané plasty se míchat nemohou. Nesplnily by poţadované vlastnosti. [9] Při 15 - 30% mnoţství odpadu v granulátu se mohou vyrábět výstřiky bez podstatného vlivu na jeho vlastností S rostoucím mnoţstvím odpadu plastu, materiálové vlastnosti dále klesají. V některých případech (u nenáročných výstřiků) se vyrábí dílce i ze 100 % odpadu. [9]

3.1 Zpracování regranulátu Při zpracování polymerních materiálů se často setkáváme s jejich dělením. Volba příslušného zařízení závisí jak na vlastnostech děleného materiálu, tak také na poţadavcích kladených na připravovaný produkt. [9] Mezi nejrozšířenější zařízení pro přípravu regranulátu slouţí následující zařízení. [9]

3.2 Drtiče a mlýny Dělení materiálu na nepravidelné částice se zpravidla označuje jako drcení a mletí. Pouţitá zařízení jsou pak drtiče a mlýny. [9] Drtiče a mlýny se pouţívají k rozmělňování kusových nebo sypkých materiálů. Velikost částic je při tom nahodilá a charakterizuje se distribuční křivkou. Rozměr částic lze zmenšit působením tlaku, řezu nebo tření, případně jejich vzájemnými kombinacemi. Účinek sil můţe být klidný nebo nárazový. Podle toho bylo vyvinuto mnoho různých typů drtičů a mlýnů. [9] 3.2.1 Noţové mlýny Noţové mlýny rozmělňují materiál převáţně řezným účinkem mlecích nástrojů. Schéma noţového mlýna ukazuje obrázku 10. V mlecím prostoru se otáčí rotor 2, na kterém jsou upevněny noţe 4. Ve skříni 1 jsou upevněny statorové noţe 3. Jejich počet i rozloţení musí


24

být voleny tak, aby řez proti noţům rotoru nenastával současně po celé délce. Obvodová rychlost bývá 10-15 m.s-1 a poměr L : D asi 2:1. Někdy je rotor sestaven z několika části, které jsou na hřídeli proti sobě pootočeny, aby řez nenastával v celé délce rotoru najednou. Reţné úhly na noţích se mění podle druhu zpracovávaného materiálu Mlecí prostor ve spodní části skříně 1 je omezen roštem 5 nebo děrovaným plechem. Volbou světlosti, otvorů se reguluje jemnost mletí. Rošt je lehce odklopný. Materiál vstupuje do mlecího prostoru prodlouţenou násypkou, která je přístupná z boku přes zpětný závěs 8. Před závěsem bývá magnetický odlučovač kovů 9. Pohon rotoru je odvozen od elektromotoru klínovými řemeny, které představují pruţný článek při nárazovém přenosu krouticí-ho momentu. [9]

Obr. 10 Nožový mlýn 1 skříň, 2 rotor, 3statorový nůţ, 4 rotorový nůţ, 5 rošt, 6násypka, 7 řemenice, 8 závěs, 9 magnetický odlučovač Noţové mlýny jsou řešeny v různých konstrukčních variantách. Při vertikálním uspořádání osy rotoru je rotor uloţen letmo a materiál přichází do mlecího prostoru ve směru osy. Rozemletý materiál se z mlecího prostoru odsává přes rošt nebo děrovaný plech, podobně jako v předchozím případě. [9] Na noţových mlýnech se často zpracovává odpad PVC, PE, PP, houţevnatého PS atd. Vyrábějí se z různými výkony. Měrná spotřeba energie se pohybuje mezi 600 aţ 300 Wh.kg-1. Získaný produkt je polydisperzní a pro další zpracování se zpravidla musí třídit podle velikosti částic. [9]


25

3.2.2 Tlukadlové a kladivové mlýny Tlukadlové (někdy téţ kolíčkové) mlýny dosahují mlecího účinku především údery mletého materiálu v systému krátkých čepů (kolíčků), které jsou v relativním pohybu (obr. 11) U mlýna typu Simplex je mlecí systém tvořen rotorem 1 a statorem 2. Kolíčky jsou uspořádány v soustředných kruţnicích. S rostoucím průměrem kruţnice se obvodová rozteč kolíčků zmenšuje. Materiál vstupuje násypkou 3, Prochází mlecím prostorem. Účinkem nárazů a odstředivých sil, odchází rozemletý výstupem 4 k třídění. Kvůli. bezpečnosti, jsou v násypce uloţena síta a magnetické odlučovače kovu. [9] Tlukadlové mlýny se pouţívají k mletí křehkých materiálů a barviv. Při mletí za mokra mohou téţ fungovat jako mlýny koloidní. [9]

Obr. 11 Tlukadlové mlýny 1 rotor, 2 stator, 3 násypka, 4 výstup Kladivové mlýny (nebo téţ drtiče) dosahují mlecího účinku převáţně údery kladiv (obr.12). Kladiva 2 jsou volně zavěšena na rotoru 1. Za chodu se účinkem odstředivé síly F postaví do radiálního směru. V podstatě jde o plochá tělesa, která jsou někdy na aktivní straně vyvedena v ostří. Ve spodní části je umístěna vyměnitelná mříţka 3, která určuje největší velikost mletých částic. Materiál vstupuje hrdlem 6 přes závěs 5, který se však můţe otvírat jen dovnitř. Materiál se zdrţí v mlecím prostoru, dokud neprojde mříţkou 3. Rozemletý materiál se obvykle odsává do cyklonu. [9] Kladivové mlýny se pouţívají k mletí a drcení křehkých a nepříliš houţevnatých materiálů. Melou se jimi odpady z PVC, PP, ABS apod. Aby se materiál při mletí příliš nezahříval, je třeba jemnost mletí zvyšovat postupně. Mlýny se stavějí v různých velikostech s různými


26

výkony. Pro jemné mletí jsou kladiva sloţena z lamel. Provoz kladivových mlýnů bývá velmi hlučný, takţe vyţadují zcela oddělené prostory. [9]

Obr. 12 Kladivový mlýn 1 rotor, 2 kladivo, 3 mříţka, 4 těleso stroje, 5 závěs, 6 hrdlo

3.3 Granulovací stroje Granulovací stroje slouţí k přípravě granulátu tj. tělísek zhruba pravidelných tvarů (krychliček, valečku a čoček). Tyto stroje pracují zpravidla v linkách, které zahrnují ještě zařízení pro přípravu směsi, pro plastikaci a pro dopravu nebo skladování granulátu. [9] 3.3.1 Granulace pásů Z pásů se připravují granule ve tvaru krychliček nebo hranolků. Pouţívané principy ukazuje přehledně obr. 13. Oddělený podélný a příčný řez pásu 5 (A) umoţňuje pouţít poměrně jednoduché řezné nástroje. Podélný řez zajišťují kotoučové noţe 1, příčný řez pak rotor 2 s deskovými noţi. Postup je nevýhodný pro málo tuhé materiály, protoţe mají tendenci se pěchovat v prostoru mezi noţi. Trojbřitý nástroj (B) sdruţuje podélný a příčný řez na jedno místo. Podávači válečky 4 podávají pás 5, který pak statorový nůţ 3 a rotor 2 dělí na hranolky. Hladký řez je však podmíněn přesným lícováním rotoru a statorového noze na třech


27

řezných hranách. Opotřebením řezných hran se vůle zvětšuje a řez se stává nerovným. Situace se poněkud zjednoduší u dvojbřitých nástrojů (C). Pás 5 se zavádí pod uhlem 45° vzhledem k ose rotoru 2. Podávači válečky 4, které jsou hnané, podávají pás do řezu. Statorový nuţ 3 je tvarově jednodušší a snadněji se lícuje s rotorem neţ u tříbřitých reţných nástrojů. [9]

Obr. 13 Princip granulování z pásu A oddělený podélný a příčný řez, B trojbřité noţe, C dvojbřité noţe 1 kotoučový nůţ, 2 rotor, stator, 4 podávací váleček, 5 pás 3.3.2 Granulace strun Granulací strun se připravuje válečkový granulát. Vytlačované struny se v temperanční lázni ochladí na poţadovanou teplotu a pak se zavádějí do granulovací jednotky, kterou tvoří podávací válečky, řezná lišta a noţový válec. Struny mají průměr kolem 3 mm. Dosahuje se zde rychlosti aţ 1,6 m.s"1 . Granulují se tak PS, PA, PC a PETP, pokud se nepoţadují vysoké výkony (asi do 500 kg.h-1 ). [9] Při zvyšování výkonu se zvyšuje také počet vytlačovaných strun, coţ komplikuje jejich vedení v temperační lázni. K usnadnění práce bylo vyvinuto zařízení systému Scheer (obr. 14). Vytlačované struny 2 z hlavy 1 vstupují do chladicí lázně mezi dva pásy 4, 5, které je vedou celou lázní aţ takřka k podávacím válcům 6. Řezání strun je pak jiţ stejné jako v předchozím případě. Upnutí strun mezi vodící pásy 4, 5, umoţňuje jejich snazší zavádění a také zvýšení rychlosti aţ na 2,5 m.s-1 a výkony aţ 6,5 t.h-1. [9]


28

Obr. 14 Granulační zařízení ''Scheer'' 1 vytlačovací hlava, 2 struna, 3 lázeň, 4 spodní pás, 5 horní pás, 6 podávací válec, 7 řezná lišta, 8 rotor Jiné řešení granulace strun ukazuje obr. 15. Vytlačované struny přicházejí na dělený chladicí ţlab, po kterém stéká chladící voda. Ochlazené struny zachycují podávací válce 4. Řezání strun 7 mezi řeznou lištou 5 a rotorem 6 probíhá pod vodou. Voda přitéká otvorem 2 a štěrbinou, která se nastavuje hradítkem 8. Voda odplavuje granulát aţ k sítům kde propadá do odpadu 3 a vrací se zpět do chladícího okruhu. Granulát se po osušení dopravuje k dalšímu zpracování. Popsaný způsob se pouţívá při granulaci PETP, PA, PS, PP a ABS. Odtahovací rychlosti jsou asi od 1 do 3 m.s-1 a dosahuje se výkonu asi do 4 t.h-1. [9]

Obr. 15 Granulovací zařízení ''Automatik'' 1 Chladící ţlab, 2 Přívod chladící vody, 3 odvod chladící vody, 4 podávací válec, 5 řezná lišta, 6 rotor, 7 struna, 8 hradítko, 9 ejektor


29

Vyšší stupeň automatizace vyţaduje doplnit systém samočinným zaváděním strun od vytlačovací hlavy k podávací, válcům. K tomu se vyuţívá ejektoru 9. Voda, proudící rychlostí aţ 7 m.s-1, unáší struny 7 a zároveň je intenzivně chladí. Uvedena úprava usnadňuje vedení strun. Pouţívá se pro granulaci PET, PA a PP pro výkony 1 aţ 12 t.h-1. 3.3.3 Granulace na hlavě Některé materiály lze granulovat přímo na vytlačovací hlavě. Dvě provedení ukazuje obr. 16. Vytlačovací hlava 2 má přední část provedenou v podstatě jako děrovanou desku, po které běţí noţe rotoru 3. Stříhané válečky padají do proudící chladné vody. Rotor 3 má osu rovnoběţnou s osou vytlačovacího stroje 1 a bývá umístěn na samostatném stojanu 7, aby se noţe daly nastavit přesně podle vytlačovací hlavy. Chladicí voda se u systému Buss přivádí do chladící skříně 4, potrubím 6, uspořádaným tečně, aby se vytvořil středový vír. Do něho pak padají horké granule, chladí se a voda je dopravuje k separaci. U systému Werner Pfleiderer se voda přivádí ve větší šířce, ale účel je zde stejný. Uvedená zařízení jsou vhodná jen pro materiály, které v horkém stavu nejsou příliš lepivé. V úvahu přichází zejména PVC, případně i PP. [9]

Obr. 16 Granulace na hlavě 1 vytlačovací stroj, 2 vytlačovací hlava, 3 rotor, 4 skříň, 5 průhled, 6 přívod chladící vody, 7 stojan Pro lepivé materiály se pouţívá granulace pod vodou (obr. 17). U kruhové hlavy 2, je osa rotoru 4 umístěna v prodlouţení osy vytlačovacího stroje 1. Noţe rotoru 5 odřezávají vytlačované struny a vznikající granule odnáší přímo vodní proud. Jejich volné chladnutí ve vodě umoţní, ţe zaujímají tvar čoček. U ploché hlavy je rotor 4 umístěn kolmo k ose vytlačovacího stroje 1. Voda se do chladící skříně 3 přivádí přívody 6. Rotor vytváří vodní mlhu, která chladí struny vystupující z hlavy 2, tak se zabrání jejich slepování po řezu.


30

Chladící skříň je na závěru k hlavě připojena rychlouzávěrem 8. Granule s vodou odcházejí odvodem 7. [9]

Kruhová hlava

Plochá hlava

Obr. 17 Granulace pod vodou 1 vytlačovací stroj, 2 granulovací hlava, 3 chladící skříň, 4 rotor, 5 nůţ, 6 přívod, 7 odvod, 8 rychlouzávěr, 9 Topný kanál Přímé chlazení čela vytlačovací hlavy vyvolává problémy při výtoku strun. Pouţívají se proto různé úpravy vytlačovacích hlav (obr. 18). Ve všech případech jde o temperaci granulovací hlavy, aby odvod tepla do chladicí vody byl do jisté míry paralyzován. U Alternativy A je hlava 1 vloţkována trubkami 4. které jsou s hlavou spojeny svarem a přímo zasahují do temperačního kanálu 2. Čelo hlavy je opatřeno antiabrazivní vrstvou 3 (např. tvrdé chromování); u alternativy B jsou temperační kanálky 2 umístěny blízko čelní plochy. Ke sníţení odvodu tepla lze vyuţít keramických vloţek 5 (C) nebo izolační mezivrstvy přímo z vytlačovaného materiálu (D). Příloţka 6 vytvoří proti hlavě 1 izolační mezeru 7. která však musí být v čelní ploše tak malá, aby při případném zatuhnutí plastu ji proud taveniny mohl prorazit. [9]

Obr. 18 Úpravy granulovacích hlav 1 hlava, 2 temperační kanál, 3 antiabrazivní vrstva, 4 trubka, 5 keramická vloţka, 6 příloţka, 7 izolační mezera


4

31

MATERIÁLOVÉ ZKOUŠKY

Abychom mohli správně a hospodárně vyuţívat materiálů, musíme dobře znát a správně chápat jejich vlastnosti a umět je co nejpřesněji zjišťovat. [5]

4.1 Mechanické vlastnosti Materiály jsou při zpracování i při pouţívání vystaveny různému namáhání, jako je tah, tlak, krut, střih, a ohyb. Tato jednotlivá namáhání obvykle nepůsobí samostatně (jednotlivě), ale v různých kombinacích. Materiál je tedy vystaven sloţenému namáhání. Například je materiál namáhán současně tahem, ohybem i krutem. Aby materiál mohl odolávat těmto namáháním, musí mít určité vlastnosti, jako pevnost, tvrdost, pruţnost aj. [5]

4.2 Druhy zkoušek mechanických vlastností materiálu Mechanickými zkouškami materiálů získáváme údaje nutné pro návrh tvaru, rozměrů a volbu vhodného materiálu součástí. [5] 4.2.1 Statické zkoušky Tyto zkoušky jsou základem mechanického zkoušení materiálu. Materiál je zatěţován pozvolna a bez rázu, a to pouze jednou. Doba vykonávání zkoušky se můţe pohybovat v rozmezí několika minut aţ několika dnů. Základem těchto zkoušek jsou zkoušky pevnosti. 4.2.2 Dynamické zkoušky rázové V praxi jsou většinou výrobky namáhány zatíţením, jehoţ velikost a smysl se prudce po případě opakovaně mění. Potřebné údaje o chování takto namáhaného materiálu nelze zjišťovat zkouškami statickými, ale zkouškami dynamickými. Při tomto namáhání dochází často k náhlému porušení součásti, i kdyţ zatěţující síla ještě nedosáhla statické pevnosti materiálu. [5] Při dynamických zkouškách dochází k velmi velkému nárůstu působící síly za velmi malý časový okamţik (zlomek sekundy). Zkoušky tedy bývají provedeny rychle. [5] 4.2.3 Zkoušky za normálních, vysokých a nízkých teplot Mechanické zkoušky většinou provádíme na stejných zkušebních vzorcích, temperovaných na určitou, námi poţadovanou teplotu. Údaje z těchto zkoušek jsou povaţovány za směrné. [5]


32

4.3 Zkouška tahem Zkouška tahem je nejrozšířenější statickou zkouškou. Je nutná téměř u všech technických materiálů, protoţe jí jsou získávány některé zásadní údaje potřebné pro výpočet konstrukčních prvků a volbu vhodného materiálu. Zkoušky tahem se z pravidla neprovádí přímo na vyrobené součásti, ale na zkušebních tyčích, jejichţ tvary a rozměry jsou normalizovány (Obr. 19). Trhací zkouškou zjišťujeme pevnost v tahu, poměrné prodlouţení, taţnost a zúţení (kontrakci) zkoušeného materiálu. [5] Při všech statických zkouškách vzniká v zatíţené součásti napětí. Je to míra vnitřních sil, které

vznikají

v

materiálu

působením

sil

vnějších.

Rozeznáváme

napětí

normálová (σ) a tečná (η). Podíl síly a skutečné plochy průřezu v kterémkoliv stádiu zkoušky nazýváme skutečným napětím. Běţně však pouţíváme hodnoty smluvních napětí, protoţe neuvaţujeme změněnu průřezu tyče a zatíţení vztahujeme na původní hodnotu průřezu S0. [5]

Obr. 19 Tvary zkušebních tyčí pro zkoušku tahem 4.3.1 Pevnost v tahu Mez pevnosti v tahu (σPt) je smluvní hodnota napětí, daná podílem největší zatěţující síly F, kterou snese zkušební tyč, a původního průřezu S0. [5]

 Pt 

Fmax S0

(1)


33

4.3.2 Poměrné prodlouţení Poměrné prodlouţení (ε) je dáno poměrem změny délky (Δl) k původní délce zkušení tyče (l0). [5]



l l  l0  l0 l0

(2)

4.3.3 Taţnost Taţnost (δ) je poměrné prodlouţení vyjádřené v procentech původní délky. [5]



l  l0  100 l0

(3)

U taţnosti je uváděno indexem (δ5, δ10), zda byla získána na krátké nebo dlouhé tyči. [5] 4.3.4 Kontrakce Kontrakce nebo-li zúţení (ψ) je dána poměrem zúţení v průřezu tyče po přetrţení k původnímu průřezu tyče. Je vyjadřována v procentech. [5]

 

S0  S  100 S0

(4)

4.3.5 Pevnost v kluzu Pevnost v kluzu nebo-li mez kluzu v tahu (σKt)je napětí, při němţ se zkušební tyč začne výrazně prodluţovat, aniţ by stoupala zatěţující síla, nebo při němţ nastává prodluţování doprovázené poklesem zatěţující síly. [5]

 Kt 

FK S0

(5)

4.3.6 Pracovní diagram Trhací stroje kreslí v průběhu trhací zkoušky pracovní diagram udávající závislost poměrného prodlouţení (ε) na napětí (σ). [5]


34

Obr. 20 Pracovní diagram zkoušky tahem Z diagramu je viditelné, ţe z počátku je prodlouţení tyče přímo úměrné vzrůstajícímu zatíţení, a to aţ do bodu U. Napětí σU, odpovídající bodu U, nazýváme mez úměrnosti a definujeme ji jako mezní napětí, při němţ je ještě prodlouţení přímo úměrné napětí (Hookův zákon). [5] V dalším průběhu zkoušky přestává být prodlouţení přímo úměrné zatíţení. Aţ po bod E je protaţení pruţné, tj. po odlehčení nabývá tyč původních rozměrů. Napětí σE odpovídající bodu E je mez pruţnosti a je definována jako mezní napětí, které po úplném odlehčení nevyvolá trvalé deformace. [5] Je-li zatíţení dále zvětšováno, nastává přetváření plastické (trvalé) a tyč po odlehčení jiţ nenabude původních rozměrů. Napětí (σKt) odpovídající bodu K je označováno jako mez kluzu v tahu a je definována jako nejmenší napětí, při němţ nastávají podstatné deformace, které někdy dočasně pokračují aniţ se zároveň zvyšují napětí. [5] U některých materiálů prodleva nenastane a mez kluzu nelze zjistit (obrázek 6 - vpravo). Proto je brána běţná smluvní hodnota napětí, která je způsobena trvalým prodlouţením 0,2%. Hodnota je zjišťována graficky nebo měřícím zařízením (extenziometrem). [5]


35

Obr. 21 Pracovní diagram s výraznou mezí kluzu a bez meze kluzu Od bodu K je čára diagramu téměř jdoucí vodorovně, jako by materiál tekl, tj.tyč se prodluţuje, by vzrůstalo zatíţení. Někdy se objevuje i malý pokles napětí. Při dalším zvětšování zatíţení se tyč prodluţuje mnohem rychleji neţ vzrůstá zatíţení. Bodu P na vrcholu křivky odpovídá největší napětí σPt (mez pevnosti v tahu čili pevnost v tahu). Při napětí odpovídajícímu bodu S se tyčka přetrhne (skutečné napětí při přetrţení je menší neţ pevnost v tahu). [5] Tvar pracovního diagramu se mění podle druhu materiálu, jak je uvedeno níţe na obrázku. [5]

Obr. 22 Příklady pracovních diagramů různých kovů a slitin


36

4.3.7 Deformace polymerů

a

b

c

d

e

Obr. 23 Deformace polymerů Na počátku deformace odpovídá struktura polymeru případu (a) tj. v oblasti mezi krystalickými oblastmi se nachází amorfní oblasti. V prvním stádiu deformace (elastická oblast - b) dochází k malému prodlouţení řetězců, které mezi sebou váţou krystalické oblasti. Během třetího stádia (c - počátek plastické oblasti) dochází k naklánění lamelárních krystalických vrstev. Ve třetím stádiu (d) dochází jiţ k separaci jednotlivých krystalických bloků. Na závěr deformace (e) pak dochází k orientaci krystalických segmentů a řetězců makromolekul v amorfní oblasti do směru působícího napětí.

4.4 Zkouška tlakem Zkouška tlakem je pouţívána méně často (např. u loţiskových kovů,litiny, vrstvených tvrzených hmot, keramických látek, stavebních hmot, apod.). U některých materiálů (napří-


37

klad kovů) nebývá tato zkouška nutná, neboť hodnoty meze úměrnosti a meze kluzu v tahu i v tlaku jsou přibliţně stejné. [5] 4.4.1 Průběh tlakové deformace V prvním období zkoušky je křivka napětí strmá, materiál odolává a tvoří se takzvané tlakové kuţely. V druhém údobí hmota tělesa lehce klouţe po kuţelových plochách do stran, coţ se jeví v tlakovém diagramu menším vzrůstem napětí vzhledem k deformaci. Jakmile se tlakové kuţely k sobě přiblíţí (třetí údobí), vzrůstá odpor proti stlačování a křivka stlačení má opět strmý průběh. Této třetí fáze nebývá obvykle u tlakových zkoušek dosahováno. U křehkých materiálu nastává rozdrcení (lom) bez plastické deformace. [5]

Obr. 24 Pracovní diagram zkoušky tlakem 4.4.2 Měřené veličiny Podobně jako u zkoušky tahem lze i u zkoušky tlakem sestrojit diagram a stanovit:  Pevnost v tlaku (Mez pevnosti v tlaku - σPd ),  prosté zkrácení (stlačení - Δld),  poměrné zkrácení (stlačení - ε),  příčné rozšíření (ψ). Rozměry i definice těchto hodnot jsou totoţné jako u zkoušky tahem. Mez pevnosti v tlaku se uvádí jen pro křehké materiály, neboť u měkkých a tvárných materiálů nelze určit okamţik porušení. Smluvní mez kluzu v tlaku je určována obdobným způsobem jako u tahové zkoušky. [5]


38

4.5 Zkouška rázem Slouţí k zjištění, kolik práce nebo energie se spotřebuje na porušení zkušební tyče. Zkouší se nejčastěji jedním rázem, kdy na porušení zkušební tyčky se pouţije najednou dostatečného mnoţství energie. Rázem lze zkoušet pevnost v tahu, tlaku, ohybu nebo krutu. [5] Zkouška rázem v ohybu je nejpouţívanější a je dobrým ukazatelem houţevnatosti nebo křehkosti materiálů. Nejpouţívanější je zkouška vrubové houţevnatosti na Charpyho kyvadlovém kladivu. [5]

Obr. 25 Charpyho kladivo Těţké kladivo, otočné kolem osy, se zdvihne a upevní v počáteční poloze. V nejniţší poloze kladiva se umístí ve stojanu kyvadlového kladiva zkušební tyč ze zkoušeného materiálu. Po uvolnění z počáteční polohy se kladivo pohybuje po kruhové dráze, narazí na zkušební tyč, přerazí ji a vykývne do konečné polohy. Tato poloha je niţší neţ poloha počáteční, protoţe na přeraţení zkušební tyče se spotřebovala určitá práce. Tato práce se nazývá spotřebovaná nárazová práce (energie). [5]


39

4.6 Zkoušky za vyšších teplot Pro materiály, které chceme pouţít na součásti pracující za vyšších teplot, nemají hodnoty zjištěné za normální teploty prakticky ţádný význam. Se vzrůstající teplotou klesá značně pevnost a mez kluzu, ale dochází ke zvětšování taţnosti a kontrakce. Například velmi pevná ocel se za vysoké teploty chová jako olovo nebo cín za normální teploty. To znamená, ţe i při poměrně malém, konstantním, klidném trvalém zatíţení (např. tahem) se zkušební tyč prodluţuje, aţ nastane přetrţení. [5]

Obr. 26 Vliv teploty na napětí a prodloužení polymerů [6]

4.7 Zkoušky za nízkých teplot Chování materiálů za nízkých teplot je opačné vzhledem k chování materiálů za zvýšených teplot. Pevnost vzrůstá, zmenšuje se však taţnost a houţevnatost. Praktickou důleţitost mají tyto zkoušky např. pro materiály vozidel, kde teplota okolí můţe klesat i pod -25°C, nebo u materiálů pro kompresory a čerpadla. Stejně důleţité jsou tyto zkoušky u materiálů pro zařízení a přístroje určené k dosaţení velkých výšek (letadla, druţice). [5]


40

4.8 Reologické zkoušky Zabezpečit kvalitní výrobní proces je prvořadou úlohou kaţdého provozovatele dané technologie. Z toho důvodu dochází ke snaze kontrolovat zpracovávaný materiál od jeho vstupu do výrobního procesu. Nejen sledovaní vstupných charakteristik materiálu a jeho chovaní ve výrobním procese, ale i sledovaní vlivu různých technologických parametrů a jejich změn nám dává předpoklady k dosáhnutí kvalitního výrobního procesu. Měření reologických vlastností polymerů je důleţité z více důvodů. Jejich znalost nám pomáhá formulovat polymerní systém, který by měl nejlépe splňovat jednotlivé poţadavky na fyzikální vlastnosti finálního plastového výrobku. Uvedený fakt vyplývá z toho, ţe reologické vlastnosti přímo ovlivňují podmínky zpracování, např. teplotu vstřikování a tlak při vytlačovaní. Znalosti reologických vlastností také pomáhají při výběru správného typu zpracovatelského zařízení a vhodného polymeru prodanou technologií. V současnosti je několik různých typů přístrojů, které můţeme pouţít na měření reologických vlastností polymerních materiálů. Mezi ně patří rotační reometry (kuţel – deska, válec – válec, deska – deska) a kapilární anebo výtlačné reometry. [7] 4.8.1 Index toku taveniny Index toku taveniny je ukazovatelem tokových charakteristik termoplastických materiálů. Díky jednoduché obsluze zařízení pro stanovení indexu toku termoplastů a širokým moţnostem interpretace výsledků se tento typ měření často vyuţívá v oblasti kontroly kvality. Hmotnostní index toku taveniny (MFR) je rychlost vytláčení taveniny přes kapiláru definované délky a průměru za předepsaných podmínek: Teploty, zatíţení a polohy pístu ve válci vytlačovacího reometru. Rychlostí se stanovuje jako vytlačená hmotnost látky za určený čas. Výsledky se udávají v g/10 min. Hmotnostní index toku taveniny je daný rovnicí: [7]

MFRT, m nom   600 .

m t

(6)


41

kde: T – zkušební teplota v °C, mnom – jmenovité zatížení v kilogramech m – průměrná hmotnost odřezků přetlačeného materiálu v gramech, t – časový interval odřezávání odřezků v sekundách 600 – faktor na převod gramů za sekundu na gramy za 10 minut. Hmotnostní index toku taveniny (MFR) se stanovuje vytláčením roztaveného plastu z válce reometr při dané teplotě a daném zatíţení. Při stanovování hmotnostního indexu toku taveniny se odřezky odřezávané v určitém časovém intervalu zváţí, vypočítá se rychlost vytlačování v gramech za 10 minut. Pro měření indexu toku tavenin termoplastů se nejčastěji pouţívá zařízení nazývané výtlačný reometr. [7]

Obr. 27 Schématické znázornění výtlačného reometru [7] 1 – izolace, 2 – odstranitelné závaží, 3 – píst, 4 – horní referenční značka pístu, 5 – spodní referenční značka pístu, 6 – válec, 7 – hlava pístu, 8 – kapilára, 9 – plotnička zajišťující kapiláru, 10 – izolační deštička, 11 – izolace, 12 – teplotní senzor


42

Postup zkoušky Podle příslušné normy pro stanovení indexu toku taveniny se na přístroji nastaví poţadovaná teplota a vybere se poţadované závaţí. Válec přístroje se naplní podle předpokládané hodnoty hmotnostního anebo objemového indexu toku taveniny zkoušeným vzorkem termoplastu a nechá se předehřát. Čas předehřevu se začíná počítat od ukončení plnění válce. Následně se spustí do válce píst, který můţe být zatíţený anebo nezatíţený. Píst začne vyvíjet tlakové síly na roztavený materiál a ten je nucen téci přes kapiláru přístroje pro měření ITT. Vytlačovaný materiál je odřezáván v přesných časových intervalech. Po dokončení odřezávání se odřezané vzorky zváţí na přesných analytických váhách s přesností 0,000 1 g. Následně dochází k výpočtu hmotnostního indexu toku taveniny. [7]


II. PRAKTICKÁ ČÁST

43


5

44

CÍLE DIPLOMOVÉ PRÁCE

Hlavním cílem diplomové práce je stanovení vlivu regranulátu na výsledný produkt. Stanovení vlivu regranulátu probíhá na čtyřech druzích termoplastického materiálu, přičemţ se vţdy jedná o polykarbonát (PC - HT) s různým procentuálním obsahem recyklátu (čistý polykarbonát, polykarbonát s dvaceti procenty recyklátu, polykarbonát s třiceti procenty recyklátu a recyklovaný polykarbonát). Kaţdý druh materiálu bude postupně zatíţen celkem čtyřmi teplotami (-23°C, 60°C, 80°C a 110°C) a následně testován. Pro stanovení vlivu regranulátu jsou vyuţity základní materiálové zkoušky a to jak mechanické, tak reologické. Z mechanických zkoušek se jedná o normalizovanou zkoušku jednoosým tahem, normalizovanou zkoušku jednoosým tlakem a normalizovanou zkoušku rázové houţevnatosti Charpy. Pro zjištění reologických vlastností materiálů pak je vyuţito normalizovaného zjištění indexu toku taveniny a nenormalizovaného spirálového testu.


6

45

POUŢITÉ STROJE, ZAŘÍZENÍ A SOFTWARE:

V kapitole jsou popsány stroje, zařízení jenţ, jenţ byly potřebné k vypracování diplomové práce.

6.1 Sušící zařízení ARBURG THERMOLIFT 100-2 Zařízení je určeno pro přípravu materiálů před vstřikováním. Je uţíváno hlavně k odstranění vlhkosti, a dopravě materiálu do plastikační jednotky vstřikovacího stroje. Sušící stroj je ovládán pomocí ovládacího panelu, který je umístěn na jeho boční straně.

Obr. 28 Sušící zařízení ARBURG THERMOLIFT 100-2

Obr. 29 ARBURG THERMOLIFT 100-2 - schéma


46

Tab. 2 Technické parametry stroje ARBURG THERMOLIFT 100-2 [10]

ARBURG THERMOLIFT 100-2 objem zařízení objem zařízení s připojeným kontejnerem provozní napětí topný element ventilátor dopravní výška dopravní tlak zdroj sušícího vzduchu celková spotřeba energie celková spotřeba energie zahrnující zdroj sušícího vzduchu mnoţství sušícího vzduchu mnoţství obnoveného sušícího vzduchu přípojka stlačeného vzduchu pro vakuové dopravní zařízení vzduchový filtr / jmenovitý maximální průtok

100 200 220/400 4,5 0,95 3 0,05 0,74 5,5 6,2 90 20 4–6 180

l l V kW kW m bar kW kW kW m3.h-1 m3.h-1 bar m3.h-1

6.2 Vstřikovací stroj ARBURG ALLROUNDER 420C Vstřikovací stroj ARBURG ALLROUNDER 420C ADVANCE můţe být vyuţit pro běţné vstřikování, ale i pro některé speciální druhy zpracování. Činnost stroje je řízena pomocí řídícího systému SELOGICA, jenţ umoţňuje jednoduchou a rychlou obsluhu. Stoj je dále osazen LCD panelem na výklopném terminálu. Na LCD mohou být zobrazeny například cykly stroje a to jak v jeho grafické tak v numerické podobě. Vyobrazená data pak slouţí k obsluze stroje nebo ke kontrole nastavení zařízení.

Obr. 30 ARBURG ALLROUNDER 420C ADVANCE


47

Tab. 3 Parametry vstřikovacího stroje ARBURG

Vstřikovací stroj ARBURG ALLLROUNDER 420C Uzavírací jednotka Uzavírací síla 1000 Otevírací síla / zvýšená otevírací síla 35 / 250 Otevření 500 Vzdálenost mezi vodícími sloupy 420 x 420 Velikost upínací desky 570 x 570 Vyhazovací síla 40 Zdvih vyhazovače 175 Hydraulika, pohon Výkon čerpadla 22 Celkový příkon stroje 33,9 Vstřikovací jednotka Průměr šneku 40 Poměr šneku 20 Zdvih šneku 145 Objem dávky 182 Vstřikovací tlak Vstřikovací rychlost (objemová)

2120 168

Zpětný tlak pozitivní / negativní 350 / 160 Kroutící moment šneku 700 Přítlačná síla trysky 70 Objem násypky 50 Olejová náplň a hmotnost Mnoţství oleje 235 Hmotnost stroje, bez oleje 3700

max. kN max. kN max. mm mm mm max. kN max. mm kW kW mm L/D max. mm max. cm3 max. bar max cm3·s-1 max. bar max. Nm max. kN l l kg

6.3 Měřící zařízení ZWICK ROELL 1456 Přístroj umoţňuje měření tahových a tlakových sil. Za pomocí různých přípravků jenţ je moţné upnout na stroj lze provádět zkoušky tahem, tlakem a ohybem. K manipulaci se strojem, sběru a vyhodnocení dat slouţí software TEST XPERT který je nainstalován na osobním počítači typu PC. Pro provedení zkoušek za zvýšených nebo sníţených teplot je moţné vyuţít temperarační komoru umístěnou na zařízení. Komora je nainstalována na kolejničkách a lze ji snadno v případě potřeby uvést do provozu.


48

Měřící stroj dále obsahuje extenziomer s jehoţ pomocí lze přesněji určit některá měřená data.

Obr. 31 ZWICK ROELL 1456


49

Tab. 4 Parametry stroje ZWICK ROELL 1456

ZWICK ROELL 1456 Rozměry a hmotnost stroje Strojová výška 1284 Celková výška 2012 Celková šířka 630 Šířka pracovního prostoru 420 Hmotnost 150 Dynamika stroje Maximální zkušební síla 20 Maximální rychlost posuvu příčníku

750

mm mm mm mm kg kN mm.min1

Ostatní parametry Extenzometry pro měření protaţení

Vyhodnocovací software

macro přídavný master – tah standard – ohyb a tlak standardní hysterzní (cyklické) zkoušky

6.4 Univerzální frézka FHV-50PD

Obr. 32 Univerzální frézka[13]


50

Tab. 5 Parametry stroje Univerzální frézka FHV-50PD

Univerzální frézka FHV-50P Parametry Zdvih vřetene Napětí Příkon horizontálního motoru Příkon vertikálního motoru Max.doporučený Ø vrtání Max.doporučený Ø horizont.fréz. Max.doporučený Ø vertik.fréz. Max.doporučený Ø fréz.hlavy Rozměr stolu Kuţel vřetene Otáčky vřetene - horizontálního Otáčky vřetene - vertikálního Vzdál.vřetene od sloupu Vzdál.vřetene od stolu Příčný posuv stolu Podélný posuv stolu "T" dráţka Jeden dílek noniusu - podélný posuv stolu Jeden dílek noniusu - příčný posuv stolu Jeden dílek noniusu - svislý posuv stolu Jeden dílek noniusu - jemný posuv vřetene Podélný posuv strojní Příčný posuv strojní Digitální odměřování v ose X,Y Rozměry (d x š x v) Hmotnost

Hodnoty

jednotky

120 400 0,85/1,5 1,5 50 100 25 100 800 x 240 Mk 4 60 - 1350 115 - 1750 200 - 700 100 - 480 210 370 14 0,05 0,02 0,02 0,05 ano ano ano 1280 x 1100 x 1920 700

mm V kW kW mm mm mm mm mm min. min. mm mm mm mm mm mm mm mm mm

mm kg

6.5 Měřící zařízení RESIL IMPACTOR JUNIOR Resil Impactor Junior je zjednodušená verze sofistikovanějšího přístroje Resil. Přístroj umoţňuje stanovení odolnosti v Izod, Charpy nebo rázové zkoušky. To kyvadlo je určeno speciálně pro testy v rozmezí 1 - 25 Joule. [14] Impactor Junior je schopen provádět zkoušky v souladu s velkým mnoţstvím mezinárodních standardů včetně ČSN, EN a ISO. [14]


51

Mezi další výhody tohoto zařízení rovněţ patří moţnost připojení k osobnímu počítači, jenţ umoţňuje pohodlnější získání a vyhodnocení dat.

Obr. 33 Měřící zařízení RESIL IMPACTOR JUNIOR [14] Tab. 6 Parametry měřícího zařízení RESIL IMPACTOR JUNIOR

Resil Impactor Junior Parametry Číslo modelu Brzda Typ Potenciální energie Rozměry Hmotnost

Hodnoty 6963.000 Manuál I.25 900 x 500 x 800 180

Jednotky

J mm kg

6.6 Výtlačný plastometr DYNISCO KAYENESS LMI 4003. Zařízení je určeno pro zjišťování reologických vlastností polymerních materiálů. Mezi nejčastěji měřené vlastnosti patří molekulová hmotnost, viskozita, index toku taveniny.


52

Obr. 34 Výtlačný plastometr DYNISCO KAYENESS LMI 4003 Tab. 7 Parametry výtlacného plastometru DYNISCO KAYENESS LMI 4003

Dynisco Kayeness LMI 4003 Parametry Teplotní rozsah Rozměry Příkon Objem zkušebního tělesa Rozměr trysky

Hodnoty 425°C ( ± 0,1) 300 x 350 x 570 400 8 – 12 D = 2,095, L = 8

Jednotky °C mm W cm3 mm

6.7 Software Microsoft Excel Je tabulkový editor určený pro analýzy, sdílení a správu informací. Pomocí tohoto softwaru byla vyhodnocena veškerá data získaná měřením na výše uvedených měřících zařízeních.

6.8 Software Microsoft Word Jedná se o nástroj který umoţňuje snadno a jednoduše formátovat text, obrázky, tabulky aj. Softwaru bylo vyuţito k vytvoření této diplomové práce.


7

53

PŘÍPRAVA ZKUŠEBNÍCH TĚLES

Zkušební tělesa byla vyrobena na vstřikovacím stroji ARBURG ALLROUNDER 420C. Stroj byl osazen vstřikovací formu jenţ byla navrţena tak, aby při jednom vstřikovacím cyklu vyrobila dvě různá zkušební tělesa (jeden kus zkušebního tělíska určeného pro zkoušku tahem a jeden kus zkušebního tělíska určeného pro zkoušku rázové houţevnatosti).

Obr. 35 Zkušebních tělesa s vtokovou soustavou. Polykarbonát ve formě granulí byl nasypán do sušícího zařízení ARBURG THERMOLIFT 100-2, kde byl následně sušen. Během sušícího procesu došlo k předehřátí vstřikovacího stroje a vstřikovací formy na potřebné teploty. Tyto teploty a další vstřikovací parametry byly určené firmou HELLA AUTOTECHNIK NOVA s.r.o. Ke zkoušení byly určeny celkem čtyři druhy materiálu. Vţdy se jednalo o polykarbonát s různými hmotnostními koncentracemi recyklátu (PC s obsahem 0% regranulátu, PC s obsahem 20% regranulátu, PC s obsahem 30% regranulátu a PC s obsahem 100% regranulátu).


54

Tab. 8 Parametry vstřikování

Materiál Parametry

Hodnoty Polykarbonát (PC) 4 130

Druh Doba sušení Teplota sušení

Jednotky h °C

Vstřikovací stroj Parametry

Hodnoty 80 60 60 20 9 27 20 250

Vstřikovací tlak Rychlost vstřikování Dotlak Doba dotlaku Bod přepnutí na dotlak Dráha dávkování Doba chlazení Teplota taveniny

Jednotky [MPa] m/s [MPa] s mm mm s °C

Teploty pásem plastikační jednotky Teplota pod násypkou Teplotní pásmo 1 Teplotní pásmo 2 Teplotní pásmo 3 Teplotní pásmo 4 Teplota trysky

90 305 310 315 320 315

°C °C °C °C °C °C

Hodnoty 110 110

Jednotky °C °C

Vstřikovací forma Parametry Teplota formy - pevná část Teplota formy - pohyblivá část

Zkušební tělíska určená pro zkoušku rázové houţevnatosti byla opatřena vrubem, jenţ byl vytvořen mechanickým obráběním. Zkušební tělíska určená pro zkoušku tlakem byla zhotovena z lopatiček a jejich výroba byla provedena mechanickým obráběním na univerzální frézce.


8

55

NAMĚŘENÉ VÝSLEDKY

8.1 Mechanické zkoušky 8.1.1 Zkouška jednoosým tahem Statická zkouška jednoosým tahem byla provedena na měřícím zařízení ZWICK ROELL 1456. Měření probíhalo dle normy ISO 527-1. Při zkoušce byly postupně měřeny čtyři druhy materiálů (čistý polykarbonát, polykarbonát s dvaceti procenty recyklátu, polykarbonát s třiceti procenty recyklátu a recyklovaný polykarbonát) při čtyřech různých teplotách (-23°C, 60°C, 80°C a 110°C). Pro kaţdý druh materiálu a kaţdý druh teploty byla provedena série deseti měření (uvedená norma uvádí minimálně pět měření pro jeden druh materiálu a jednu teplotu). Pro stanovení modulu pruţnosti v tahu byl vyuţit extenziometr, který zajistil přesnější výsledky. V průběhu zkoušky modulu pruţnosti byla rychlost měření 1 mm/min. Jakmile byl modul pruţnosti změřen, došlo o odpojení extenziometru a navýšení rychlosti měření dle tabulek uvedených níţe. Tab. 9 Tahová zkouška,-23°C, 0% rec. PC - HT Rychlost

Obsah rec.:

σm

EModulus

Pč. mm/min N/mm2 N/mm2 1 100 2 100 3 100 4 100 5 100 6 100 7 100 8 100 9 100 10 100 Ar. průměr Směr. odch.

80,82 81,9 79,98 80,08 80,39 79,64 78,7 80,83 80 81,12 80,35 0,882

2389,04 2666,78 2613,79 2587,28 2599,03 2549,49 2575,43 2664,82 2576,77 2641,66 2586,41 79,653

0%

Zkušební teplota

-23°C

εm

σB

ΔL(Fm)

εB

%

N/mm2

mm

mm

5,16 4,97 5,01 4,81 4,79 4,82 4,11 4,88 4,72 4,82 4,809 0,277

63,55 65,95 64,15 63,1 64,19 62,91 78,7 63,86 63,03 62,26 65,17 4,859

1,03 0,99 1 0,96 0,96 0,96 0,82 0,98 0,94 0,97 0,961 0,056

2,85 5,49 5,8 5,87 6,25 4,67 1,82 8,08 4,76 7,88 5,347 1,963


56

Tab. 10 Tahová zkouška,-23°C, 20% rec. PC - HT Rychlost

Obsah rec.:

σm

EModulus


79,47 82,11 81,63 82,05 80,91 81,21 81 80,95 80,52 80,52 81,04 0,787

2669,47 2627,99 2624,73 2648,56 2629,9 2637,92 2602,77 2534,81 2504,7 2616,91 2609,78 51,187

20%

Zkušební teplota

-23°C

εm

σB

ΔL(Fm)

εB

%

N/mm2

mm

mm

4,98 5,2 4,92 5,08 4,91 5,08 4,58 4,11 4,21 5,09 4,816 0,384

63,74 63,56 61,99 64,7 61,78 62,47 61,81 64,09 63,08 63,3 63,052 1,012

1,03 1,04 0,99 1,02 1,18 1,02 1,12 1,03 1,04 1,02 1,049 0,057

4,54 4,87 13,1 17,94 7,67 11,54 9,84 10,14 7,51 3,75 9,09 4,392

Zkušební teplota

-23°C

Tab. 11 Tahová zkouška,-23°C, 30% rec. PC - HT Rychlost

Obsah rec.:

σm

EModulus


80,66 81,94 81,6 81,14 81,32 81,6 81,28 79,95 81,46 81,24 81,22 0,559

2609 2548,05 2689,8 2604,83 2553,09 2658,25 2625,72 2619,05 2682,08 2668,17 2625,8 49,678

30%

εm

σB

ΔL(Fm)

εB

%

N/mm2

mm

mm

4,85 4,88 4,87 4,85 4,83 4,81 4,85 4,69 4,83 4,88 4,834 0,055

63,58 62,82 64,77 69,44 79,1 64,1 64,07 63,41 61,27 64,07 65,663 5,163

0,97 0,98 0,98 0,97 0,97 0,96 0,97 0,94 0,97 0,98 0,969 0,012

10,16 5,47 6,2 2,34 2,27 3,98 3,96 3,08 2,43 4,68 4,457 2,413


57

Tab. 12 Tahová zkouška,-23°C, 100% rec. PC - HT

Obsah rec.:

Rychlost

σm

EModulus


80,96 81,06 81,63 81,44 80,92 81,95 81,36 81 81,6 80,52 81,24 0,425

2573,56 2501,49 2644,81 2679,78 2647,89 2648,42 2650,09 2620,39 2630,96 2582,82 2618,02 52,010

100%

Zkušební teplota

-23°C

εm

σB

ΔL(Fm)

εB

%

N/mm2

mm

mm

4,83 5,02 4,71 4,8 4,83 4,84 4,78 4,74 4,78 5,08 4,841 0,118

63,51 63,24 61,6 64,77 63,63 63,66 64,29 63,75 62,18 63,42 63,405 0,924

0,97 1 0,95 0,96 0,97 0,97 0,96 0,95 0,96 0,94 0,963 0,016

4,36 4 3,54 3,85 6,05 7,15 3,61 2,85 5,43 6,61 4,745 1,463

82,5 82 81,5

σm

[MPa]

81

0% rec

80,5

20% rec

80

30% rec 100% rec

79,5 79 78,5 80,346

81,037

81,219

81,244

78

Obr. 36 Vliv rec. na pevnost v tahu - ζm, při teplotě: T = -23°C


58

2700 2650

E [MPa]

2600

0% rec 20% rec

2550

30% rec 100% rec

2500 2450 2586,409

2609,776

2625,804

2618,021

2400

Obr. 37 Vliv rec. na modul pružnosti v tahu - E, při teplotě: T = -23°C 5,4 5,2

εm [MPa]

5 0% rec 4,8

20% rec

4,6

30% rec 100% rec

4,4 4,2 4,809

4,816

4,834

4,841

4

Obr. 38 Vliv rec. na poměrné prodloužení v tahu - εm, při teplotě: T = -23°C


59

Tab. 13 Tahová zkouška, 60°C, 0% rec. PC - HT Rychlost

Obsah rec.:

σm

EModulus


57,81 57,11 56,71 57,13 57,29 56,84 56,86 56,99 56,83 56,77 57,03 0,328

1868,21 1821,25 1905,39 1874,13 1605,65 1606,99 2178,95 2168,71 1989,16 1734,3 1875,27 199,922

0%

Zkušební teplota

60°C

εm

σB

ΔL(Fm)

εB

%

N/mm2

mm

mm

5,69 5,47 5,52 5,52 5,56 5,52 5,44 5,46 5,43 5,5 5,511 0,075

44,29 43,62 42,1 55,33 38,14 51,67 52,93 52,05 37,56 49,27 46,696 6,381

1,24 1,2 1,2 1,21 1,22 1,21 1,19 1,19 1,19 1,2 1,205 0,016

10,77 12,51 9,22 21,61 1,99 19,17 20,04 19,62 2,21 16,75 13,389 7,267


Obsah rec.:

σm

EModulus


57,01 57,14 57,09 56,97 56,97 58,71 56,78 57,34 56,81 57,13 57,2 0,557

1961,59 1977,07 2276,09 1705,26 1897,15 2270,33 1922,02 1862,37 1820,75 2223,63 1991,63 198,667

20%

Zkušební teplota

60°C

εm

σB

ΔL(Fm)

εB

%

N/mm2

mm

mm

5,44 5,41 5,38 5,52 5,49 5,52 5,45 5,45 5,47 5,36 5,449 0,054

50,65 50,19 54,03 53,33 50,26 56,51 50,1 54,57 47,7 45,56 51,29 3,325

1,19 1,18 1,18 1,21 1,2 1,21 1,19 1,19 1,19 1,18 1,192 0,011

18,37 17,54 20,74 20,11 16,88 21,39 16,89 21,17 16,98 14,2 18,427 2,357


60


Obsah rec.:

σm

EModulus


58,43 58,55 58,67 58,82 58,61 58,52 58,53 58,77 58,59 58,44 58,59 0,129

2161,54 2104,18 2295,36 2194,05 1930,41 2135,11 2059,49 2146,14 1996,99 1993,56 2101,68 108,777

30%

Zkušební teplota

60°C

εm

σB

ΔL(Fm)

εB

%

N/mm2

mm

mm

4,96 5,03 5,05 4,95 5,16 4,97 5,06 5,04 4,96 5,09 5,027 0,068

41,11 41,84 40,79 43,95 45,14 38,6 42,06 51,23 51,16 42,34 43,822 4,263

1,09 1,1 1,11 1,09 1,13 1,1 1,11 1,11 1,09 1,12 1,105 0,014

2,52 9,62 10,65 11,4 1,79 3,45 12,68 1,56 17,9 4,27 7,584 5,618

Zkušební teplota

60°C


Obsah rec.:

σm

EModulus


60,08 58,69 59,03 59,31 59,78 59,38 59,65 60,26 59,95 59,41 59,55 0,486

2148,93 2064,01 2077,43 2037,3 2148,82 2028,72 2148,85 2122,12 2096,95 2275,5 2114,86 72,319

100%

εm

σB

ΔL(Fm)

εB

%

N/mm2

mm

mm

4,65 4,61 4,38 4,6 4,5 4,47 4,51 4,56 4,51 4,51 4,53 0,078

44,49 51,07 49,15 45,48 51,51 50,25 40,7 43,96 56,43 41,07 47,411 5,078

1,03 1,02 0,98 1,02 1 1 1 1,01 1 1 1,006 0,014

12,94 29,59 23,15 17,05 18,65 21,93 7,01 15,52 31,79 1,42 17,905 9,399


61

61 60

σm

[MPa]

59

0% rec

58

20% rec

57

30% rec 100% rec

56 55 57,034

57,195

58,593

59,554

54

Obr. 39 Vliv rec. na pevnost v tahu - ζm, při teplotě: T = 60°C 2500 2000 0% rec

E [MPa]

1500

20% rec 30% rec

1000

100% rec 500 1875,274 1991,626 2101,683 2114,863 0

Obr. 40 Vliv rec. na modul pružnosti v tahu - E, při teplotě: T = 60°C 6

εm [MPa]

5 4

0% rec 20% rec

3

30% rec 100% rec

2 1 5,511

5,449

5,027

4,53

0

Obr. 41 Vliv rec. na poměrné prodloužení v tahu - εm, při teplotě: T = 60°C


62


Obsah rec.:

σm

EModulus


52,88 52,84 53,53 52,73 51,02 51,07 53,02 52,55 52,66 51,9 52,42 0,830

1831,4 1747,87 1485,74 1670,99 1899,82 1807,94 1662,73 1817,75 1560,95 1874,61 1735,98 137,444

0%

Zkušební teplota

80°C

εm

σB

ΔL(Fm)

εB

%

N/mm2

mm

mm

4,24 7,54 5,86 5,71 5,41 5,36 5,59 5,47 5,83 5,66 5,667 0,804

11,17 42,32 35,68 40,13 37,46 38,18 39,22 36,33 39,48 37,85 35,782 8,857

0,85 1,5 1,17 1,15 1,08 1,07 1,12 1,1 1,17 1,14 1,135 0,158

2,08 1,94 1,72 7,68 7,69 13,46 10,5 1,77 2,24 4,11 5,319 4,252

Zkušební teplota

80°C


Obsah rec.:

σm

EModulus


53,36 53,25 53,03 53,43 51,54 51,47 51,76 51,53 51,8 53,61 52,48 0,921

1777,28 1789,04 1632,39 1872,64 1759,28 1879,11 1854,5 1876,66 1572,62 1861,49 1787,5 107,853

20%

εm

σB

ΔL(Fm)

εB

%

N/mm2

mm

mm

5,49 5,54 5,64 5,31 5,47 5,34 5,33 5,47 5,47 5,4 5,446 0,103

47,67 37,49 46,8 48,42 37,61 36,33 35,15 35,85 36,28 39,46 40,106 5,336

1,1 1,11 1,13 1,06 1,1 1,07 1,06 1,09 1,09 1,07 1,088 0,023

18,12 6,83 17,39 19,64 5,8 2,6 7,83 5,91 4,61 3,7 9,243 6,501


63


Obsah rec.:

σm

EModulus


53,25 52,85 53,33 54,77 52,2 52,52 52,15 53 52,03 52,96 52,91 0,801

1847,33 1846,8 1778,23 1679,09 1859,67 1605,08 1805,03 1812,36 1719,29 2027,16 1798 115,148

30%

Zkušební teplota

80°C

εm

σB

ΔL(Fm)

εB

%

N/mm2

mm

mm

4,98 5,66 4,76 5,52 5,67 5,5 5,45 5,54 5,61 5,4 5,409 0,301

37,86 33,87 47,52 45,02 35,4 34,53 48,28 40,44 45,82 34,62 40,336 5,825

1,02 1,09 1,11 1,07 1,09 1,08 1,05 1,07 1,08 1,04 1,07 0,027

10,13 1,62 19,05 18,14 6,08 1,78 21,11 14,52 1,44 1,62 9,549 8,074

Zkušební teplota

80°C


Obsah rec.:

σm

EModulus


54,17 53,89 53,56 53,65 53,75 53,63 53,82 54,3 54,98 54,42 54,02 0,449

1902,73 1923,55 1697,7 1825,86 1888,53 1906,61 1768,61 2002,99 1681,16 1996,79 1859,45 113,455

100%

εm

σB

ΔL(Fm)

εB

%

N/mm2

mm

mm

5,37 5,3 5,41 5,21 5,5 5,34 5,4 5,43 5,53 5,38 5,387 0,093

44,02 38 48,04 43,84 41,21 44,38 38,67 46,82 47,27 38,37 43,062 3,804

1,07 1,06 1,08 1,04 1,1 1,07 1,08 1,08 1,11 1,07 1,076 0,020

16,66 6,72 21,08 16,69 15,31 17,06 8,14 20,35 20,37 7,8 15,018 5,496


64

55 54,5 54

[MPa]

52,5

σm

53,5

52

0% rec

53

20% rec 30% rec 100% rec

51,5 51 50,5

52,42

52,478

52,906

54,017

50


E [MPa]

1500

20% rec 30% rec

1000

100% rec 500 1735,98

1787,501

1798,004

1859,453

0

Obr. 43 Vliv rec. na modul pružnosti v tahu - E, při teplotě: T = 80°C 7 6

εm [MPa]

5

0% rec

4

20% rec

3

30% rec 100% rec

2 1 5,667

5,446

5,409

5,387

0



65


Obsah rec.:

σm

EModulus


42,18 43,36 44,4 39,86 42,95 43,98 41,25 40,38 41,6 40,63 42,06 1,572

1493,15 1499,3 1576,74 1509,32 1476,42 1495,91 1483,59 1350,11 1408,08 1324,36 1461,7 77,431

0%

Zkušební teplota

110°C

εm

σB

ΔL(Fm)

εB

%

N/mm2

mm

mm

5,53 6,07 6,22 6,49 6,54 6,72 6,54 6,5 6,76 5,96 6,333 0,385

41,14 41,02 43,09 36,38 24,65 38,73 36,92 39,41 32,93 30,37 36,464 5,674

1,01 1,31 0,94 1,4 1,41 1,45 1,41 1,4 1,46 1,29 1,308 0,184

20,68 23,39 22,7 2,05 6,03 19,41 21,73 23,25 17,36 15,65 17,225 7,449

Zkušební teplota

110°C


Obsah rec.:

σm

EModulus


43,01 43,27 45,32 42,92 44,68 43,29 42,33 41,81 41,36 42,74 43,07 1,199

1416,02 1533,35 1213,31 1307,24 1509,48 1446,27 1501,35 1467,16 1439,9 1436 1427,01 97,752

20%

εm

σB

ΔL(Fm)

εB

%

N/mm2

mm

mm

6,14 7,21 4,84 4,69 6,55 6,89 6,96 6,4 6,74 5,07 6,149 0,938

40,73 42,18 9,06 36,39 44,24 41,34 40,57 38,25 39,02 36,03 36,781 10,066

0,93 0,94 1,07 1,04 1,01 1,08 1,09 1,98 1,85 1,31 1,23 0,377

24,97 24,73 2,22 18,43 25,04 23,94 25,2 20,84 22,08 18,23 20,568 6,981


66


Obsah rec.:

σm

EModulus


43,61 40,8 45,09 45,42 45,69 45,09 43,71 45,06 45,07 43,41 44,3 1,471

1719,43 1729,01 1703,07 1705,09 1636,03 1688,35 1785,81 1635,88 1584 1708,65 1689,53 57,147

30%

Zkušební teplota

110°C

εm

σB

ΔL(Fm)

εB

%

N/mm2

mm

mm

5,93 5,9 5,75 5,72 5,8 5,68 5,81 5,64 5,84 5,7 5,777 0,096

30,37 34,98 33,13 28,08 9,12 34,62 39,72 43,35 42,29 42,1 33,776 10,129

1,58 1,18 1,15 1,15 1,16 1,14 1,16 1,13 1,17 1,14 1,196 0,136

6,36 18,38 9,72 3 1,99 15,41 20,54 23,93 22,48 22,98 14,479 8,529

Zkušební teplota

110°C


Obsah rec.:

σm

EModulus


45,58 44,46 43,58 44,34 43,47 44,03 44,64 43,56 44,99 45,24 44,39 0,737

1776,67 1962,85 1874,1 2008,1 1981,77 1556,96 1634,88 1820,58 1750,86 1653,79 1802,06 156,137

100%

εm

σB

ΔL(Fm)

εB

%

N/mm2

mm

mm

5,57 5,43 5,41 5,45 5,35 5,5 5,5 5,41 5,49 5,53 5,464 0,066

39,17 36,19 38,85 41,21 36,66 39,98 40,28 35,59 37,22 38,87 38,402 1,890

1,12 1,09 1,08 1,09 1,07 1,1 1,1 1,08 1,1 1,11 1,094 0,015

20,42 19,19 22,24 24,57 19,88 23,03 25,3 18,81 20,51 22,35 21,63 2,227


67

47 46

σm

[MPa]

45 44

0% rec

43

20% rec

42

30% rec

41

100% rec

40 39 38

42,059

43,073

44,295

44,389

37


E [MPa]

1500

20% rec 30% rec

1000

100% rec 500 1461,698

1427,008

1689,532

1802,056

0

Obr. 46 Vliv rec. na modul pružnosti v tahu - E, při teplotě: T = 110°C 8 7

εm [MPa]

6 0% rec

5

20% rec

4

30% rec

3

100% rec

2 1 6,333

6,149

5,777

5,464

0


UTB ve Zlíně, Fakulta technologická Tab. 25 Tahová zkouška, mez pevnosti - ζm

Mez pevnosti v tahu - σm [MPA]

Teplota [°C] -23 60 80 110

Obsah recyklátu [%] 0 20 30 100 Ar. prům. Ar. prům. Ar. prům. Ar. prům. Směr.odch. Směr.odch. Směr.odch. Směr.odch. 80,346 81,037 81,219 81,244 0,882 0,787 0,559 0,425 57,034 57,195 58,593 59,554 0,328 0,557 0,129 0,486 52,420 52,478 52,906 54,017 0,830 0,921 0,801 0,449 42,059 43,073 44,295 44,389 1,572 1,199 1,471 0,737

Tab. 26 Tahová zkouška, modul pružnosti - E

Modul pruţnosti v tahu - E [MPA]

Teplota [°C] -23 60 80 110


Tab. 27 Tahová zkouška, poměrné prodloužen - εm

Poměrné prodlouţení v tahu - εm

Teplota [°C] -23 60 80 110


68


69

110°C 80°C 60°C -23°C

100

20

40

-23°C 60°C 80°C

0 0

110°C

20

30

Obsah recyklátu [%]

100

Teplota [°C]

[MPa]

60

σm

80

110°C 80°C 60°C -23°C

3000 2500 2000 1500 1000 500 0

-23°C 60°C 80°C

0

110°C

20

30


100

Teplota [°C]

E [MPa]

Obr. 48 Vliv rec. a teploty na pevnost v tahu - ζm

Obr. 49 Vliv rec. a teploty na modul pružnosti v tahu - E

-23°C 60°C 80°C 110°C

8

4 110°C 80°C 60°C

2 0 0

-23°C

20

30


100

Teplota [°C]

εm [MPa]

6

Obr. 50 Vliv rec. a teploty na poměrné prodloužení v tahu - εm


70

Výsledky zkoušky jednoosým tahem Z uvedených výsledků vyplývá, ţe se stoupajícím obsahem recyklátu a klesající teplotou, stoupají hodnoty napětí na mezi pevnosti a modulu pruţnosti. Zároveň ale klesají hodnoty poměrného prodlouţení. Z důvodu relativně vysokých odchylek v rámci jedné teploty jsou rozdíly mezi jednotlivými zprůměrovanými hodnotami zanedbatelné. Regranulát má tedy velmi malý vliv na tahové vlastnosti. 8.1.2 Zkouška jednoosým tlakem Statická zkouška jednoosým tlakem byla provedena na měřícím zařízení ZWICK ROELL 1456. Měření probíhalo dle normy ISO 604. Při zkoušce byly postupně měřeny čtyři druhy materiálů (čistý polykarbonát, polykarbonát s dvaceti procenty recyklátu, polykarbonát s třiceti procenty recyklátu a recyklovaný polykarbonát) při čtyřech různých teplotách (-23°C, 60°C, 80°C a 110°C). Pro kaţdý druh materiálu a kaţdý druh teploty byla měřena série deseti měření (uvedená norma uvádí minimálně pět měření pro jeden druh materiálu a jednu teplotu). Modul pruţnosti byl stanoven na odlišných zkušebních tělískách (délka zkušebního tělíska pro stanovení modulu pruţnosti - l = 50mm) neţ zbylé materiálové hodnoty (rozměry zkušebních kvádrů byly vyrobeny vstřikováním a následným obráběním dle ISO 604) . V průběhu měření zkoušek byla rychlost měření 2 mm/min. Tab. 28 Tlaková zkouška, -23°C, 0% rec PC - HT

σm 2

Pč N/mm 1 86,44 2 85,42 3 78,22 4 87,43 5 84,09 6 80,53 7 82,53 8 84,77 9 82,98 10 83,09 Ar. průměr 83,550 Směr. odch. 2,744

Zkušební teplota

Obsah rec.:

0%

εm

εB

ΔL

ΔL(Fm)

% 30,39 24,38 21,84 32,83 23,44 21,87 22,61 24,79 24,88 22,51 24,954 3,725

mm 3,2 2,53 2,23 3,38 2,49 2,25 2,35 2,13 2,61 2,33 2,550 0,418

mm 1,18 1,15 1,05 1,22 1,15 1,1 1,08 1,23 1,11 1,12 1,139 0,059

% 11,25 11,11 10,27 11,89 10,78 10,7 10,37 11,42 10,61 10,81 10,921 0,499

σB 2

N/mm 39,64 34,95 41,2 33,44 38,13 41,28 40,14 36,61 36,94 28,29 37,062 4,040

-23°C

EModulus N/mm2 1851,37 1802,87 1799,59 1779,01 1836,85 1745,22 1798,75 1870,5 1823,73 1757,35 1806,524 39,965


71

Tab. 29 Tlaková zkouška, -23°C, 20% rec PC - HT

Obsah rec.:

σm

εm 2

Pč

N/mm

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ar. průměr Směr. odch.

85,63 85,37 73,13 85,12 85,87 85,24 82,83 86,73 80,93 83,12 83,397 4,005

20%

σB 2

%

N/mm

10,81 10,24 10,42 12,08 10,46 10,77 10,01 10,86 10,51 10,18 10,634 0,581

35,11 30,23 33,62 41,74 30,85 35,78 24,33 33,27 42,59 38,62 34,614 5,518

Zkušební teplota

-23°C

E-

εB

ΔL

ΔL(Fm)

Modulus

%

mm

mm

N/mm2

28,04 23,95 21,77 31,56 24,19 26,8 21,17 24,25 28,72 22 25,245 3,419

2,86 2,46 2,22 3,28 2,46 2,74 2,18 2,47 2,93 2,25 2,585 0,358

1,1 1,05 1,06 1,26 1,07 1,1 1,03 1,11 1,07 1,04 1,089 0,066

1842,7 1802,6 1812,82 1679,29 1854,11 1855,69 1851,76 1760,78 1796,46 1864,93 1812,114 57,323


Obsah rec.:

σm

εm 2

Pč

N/mm


86,87 85,67 85,03 83,55 85,45 83,01 83,27 84 84,4 85,42 84,667 1,231

30%

σB 2

%

N/mm

11,25 11,19 11,7 10,07 11,35 10,54 10,06 10,66 10,71 11,48 10,901 0,578

38,47 40,36 39,95 34,87 36,96 36,53 35,78 33,34 36,92 39,57 37,275 2,301

Zkušební teplota

-23°C

E-

εB

ΔL

ΔL(Fm)

Modulus

%

mm

mm

N/mm2

32,69 26,79 21,25 23,18 28,77 23,27 23,24 24,1 24,48 26,8 25,457 3,371

3,28 2,74 2,16 2,38 2,94 2,36 2,39 2,47 2,48 2,77 2,597 0,334

1,13 1,14 1,19 1,03 1,16 1,07 1,03 1,02 1,09 1,19 1,105 0,066

1754,01 1786,45 1839,32 1813,69 1688,9 1867,36 1836,6 1835,44 1865,22 1797,26 1808,425 54,833


72


Obsah rec.:

σm

εm 2

Pč

N/mm


86,01 82,03 80,79 79,98 73,74 82,61 86,38 85,76 86,02 82,58 82,590 3,895

100%

σB 2

%

N/mm

11,2 11,54 10,98 10,1 10,34 11,04 11,66 10,84 11,56 10,68 10,994 0,522

47,08 42,5 39,8 39,66 35,21 44,05 38,19 33,72 38,88 41,01 40,010 3,956

Zkušební teplota

-23°C

E-

εB

ΔL

ΔL(Fm)

Modulus

%

mm

mm

N/mm2

28,66 23,87 26,17 22,47 19,3 25,38 34,65 27,25 28,41 25,31 26,147 4,107

3,2 2,41 2,72 2,28 1,96 2,58 3,51 2,75 2,88 2,6 2,689 0,444

1,13 1,16 1,14 1,02 1,05 1,12 1,18 1,09 1,17 1,1 1,116 0,052

1753,83 1790,24 1857,79 1843,28 1842,7 1840,86 1803,87 1861,64 1841,55 1817,66 1825,342 33,933

90 88

σm

[MPa]

86 0% rec

84

20% rec

82

30% rec

80

100% rec

78 76 83,55

83,397

84,667

82,59

74

Obr. 51 Vliv rec. na pevnost v tlaku - ζm, při teplotě: T = -23°C


73

1880 1860 1840 1820 0% rec

E [MPa]

1800

20% rec

1780

30% rec

1760

100% rec

1740 1720 1700

1806,524

1812,114

1808,425

1825,342

1680

Obr. 52 Vliv rec. na modul pružnosti v tlaku - E, při teplotě: T = -23°C 12

εm [MPa]

11,5 11

0% rec 20% rec

10,5

30% rec 100% rec

10 9,5 10,921

10,634

10,901

10,994

9

Obr. 53 Vliv rec. na poměrné prodloužení v tlaku - εm, při teplotě: T = -23°C


74

Tab. 32 Tlaková zkouška, 60°C, 0% rec PC - HT

Obsah rec.:

σm

εm

Pč

N/mm2

%


64,67 58,13 62,3 62,82 67,46 65,24 63,48 65,08 64,14 66,66 63,998 2,608

9,61 8,26 10,06 9,03 9,91 8,28 10,17 9,05 8,9 9,41 9,268 0,685

0%

σB

Zkušební teplota

60°C

E-

εB

ΔL

ΔL(Fm)

Modulus

N/mm2

%

mm

mm

N/mm2

25,12 33,72 16,92 42,17 22,36 16,79 21,67 25,536 9,306

28,64 16,85 41,24 33,86 35,5 35,89 28,86 31,549 7,805

3,07 1,73 4,39 3,58 3,65 3,7 2,96 3,297 0,835

1,03 0,85 1,03 0,96 1,05 0,85 1,05 0,93 0,94 0,97 0,966 0,075

1670,5 1724,73 1482,12 1761,89 1736,06 1666,87 1706,28 1659,99 1710,47 1755,06 1687,397 80,536


Obsah rec.:

σm

εm 2

Pč

N/mm


67,46 61,89 63,02 62,3 65,64 65,1 63,03 60,88 56,67 66,59 63,258 3,158

20%

σB 2

%

N/mm

10,19 10,78 9,05 10,23 9,02 10,51 11,04 10,43 8,39 10,77 10,041 0,898

21,09 28,1 23,95 16,99 20,94 12,93 30,34 16,75 21,386 5,909

Zkušební teplota

60°C

E-

εB

ΔL

ΔL(Fm)

Modulus

%

mm

mm

N/mm2

32,13 37,63 37,67 38,36 28,79 26,28 13,85 26,31 30,128 8,290

3,42 3,94 3,92 4,08 3,02 2,77 1,5 2,82 3,184 0,857

1,09 1,13 1,15 1,06 1,17 1,11 1,16 1,1 0,91 1,15 1,103 0,076

1581,02 1752,13 1684,82 1638,52 1711,7 1750,07 1788,94 1765,2 1640,89 1766,33 1707,962 69,080


75


Obsah rec.:

σm

εm

Pč

N/mm2

%


63,52 65,14 62,07 66,83 69,03 63,45 59,86 68,12 65,35 64,07 64,744 2,774

10,34 9,63 9 10,03 8,75 7,96 8,82 9,53 8,99 9,28 9,233 0,687

30%

σB

Zkušební teplota

60°C

E-

εB

ΔL

ΔL(Fm)

Modulus

N/mm2

%

mm

mm

N/mm2

18,16 35,38 25,25 33,92 19,5 32,28 26,19 17,47 18,72 16,87 24,374 7,281

21,18 19,65 23,02 32,05 29,18 25,77 28,51 33 29,19 29,07 27,062 4,507

2,29 2,06 2,41 3,32 2,99 2,77 2,89 3,37 2,97 3,02 2,809 0,432

1,12 1,01 0,94 1,04 0,9 0,86 0,89 0,97 0,91 0,96 0,960 0,079

1815,82 1794,82 1787,65 1724,22 1690,94 1668,81 1741,67 1823,58 1648,68 1756,72 1745,291 61,532

100%

Zkušební teplota


Obsah rec.:

σm

εm 2

Pč

N/mm


67,38 63,86 68,77 68,31 67,47 66,45 69,23 68,83 66,97 66,45 67,372 1,585

σB 2

%

N/mm

9,85 9,2 9,26 8,4 8,74 8,93 8,18 11,04 8,08 11,26 9,294 1,115

33,26 19,9 22,89 29,01 30,29 25,65 30,96 34,32 28,285 5,060

60°C

E-

εB

ΔL

ΔL(Fm)

Modulus

%

mm

mm

N/mm2

20,32 25,85 32,29 33,97 30,3 35,88 26,01 33,85 29,809 5,306

2,06 2,65 3,35 3,62 3,17 3,69 2,68 3,46 3,085 0,570

0,92 0,93 0,95 0,87 0,93 0,93 6,05 1,13 0,83 1,15 1,469 1,613

1746,95 1704,65 1780,38 1806,18 1811,03 1843,41 1813,45 1804,85 1774,84 1805,72 1789,146 39,479


76

70 68

σm

[MPa]

66 0% rec

64

20% rec

62

30% rec

60

100% rec

58 56 63,998

63,258

64,744

67,372

54

Obr. 54 Vliv rec. na pevnost v tlaku - ζm, při teplotě: T = 60°C 1850 1800 1750 0% rec

E [MPa]

1700

20% rec

1650

30% rec

1600

100% rec

1550 1500 1687,397

1707,962

1745,291

1789,146

1450

Obr. 55 Vliv rec. na modul pružnosti v tlaku - E, při teplotě: T = 60°C 12

εm [MPa]

10 8

0% rec 20% rec

6

30% rec 100% rec

4 2 9,268

10,041

9,233

9,294

0

Obr. 56 Vliv rec. na poměrné prodloužení v tlaku - εm, při teplotě: T = 60°C


77


Obsah rec.:

σm

εm

Pč

N/mm2

%


59,54 54,45 62,86 57,88 60,19 64,32 61,48 60,55 57,79 59,08 59,814 2,794

8 8,43 8,93 8,51 8,9 8,79 8,3 8,26 8,84 8 8,496 0,357

0%

σB

Zkušební teplota

80°C

E-

εB

ΔL

ΔL(Fm)

Modulus

N/mm2

%

mm

mm

N/mm2

23,23 16,26 20,12 14,44 33,07 16,95 15,48 12,11 15,23 15,93 18,282 6,037

35,48 21,57 34,31 29,58 17,43 36,8 23,84 40,19 28,18 22,04 28,942 7,611

3,89 2,33 3,83 3,09 1,86 3,88 2,56 4,25 3,06 2,41 3,116 0,815

0,88 0,91 1 0,89 0,95 0,93 0,89 0,87 0,96 0,87 0,915 0,044

1430,39 1683,4 1595,45 1638,4 1666,57 1488,03 1672,42 1663,47 1684,68 1717,62 1624,043 93,503


Obsah rec.:

σm

εm 2

Pč

N/mm


62,66 57,91 63,67 63,17 64,31 65,89 63,66 63,5 59,49 55,37 61,963 3,284

20%

σB 2

%

N/mm

8,05 8,57 8,67 9,86 8,74 9,05 9,73 9,99 9,8 7,51 8,997 0,842

11,56 12,73 17,31 18,02 17,53 12,72 16,18 13,88 25,76 16,188 4,312

Zkušební teplota

80°C

E-

εB

ΔL

ΔL(Fm)

Modulus

%

mm

mm

N/mm2

25,52 44,64 37,32 33,03 24,4 28,27 35,03 28,83 28,13 31,686 6,482

2,75 4,9 4,03 3,57 2,68 3,09 3,97 3,12 3,16 3,474 0,718

0,86 1,03 0,95 1,07 0,95 0,99 1,06 1,13 1,06 0,84 0,994 0,094

1512,62 1655,99 1511,05 1658,11 1658,19 1603,45 1684,95 1633,41 1667,43 1705,62 1629,082 67,523


78


Obsah rec.:

σm

εm

Pč

N/mm2

%


62,03 62,17 63,84 61,6 59,83 61,79 59,23 56,64 56,69 60,424 2,515

8,43 8,42 8,7 6,8 7,76 8 7,75 8,2 8,42 8,053 0,570

30%

σB

Zkušební teplota

80°C

E-

εB

ΔL

ΔL(Fm)

Modulus

N/mm2

%

mm

mm

N/mm2

28,7 13,08 18,67 19,31 26,82 34,85 18,85 22,897 7,477

19,76 21,59 28,13 25,84 19,91 21,95 32,39 24,224 4,747

2,07 2,36 3,08 2,72 2,1 2,3 3,42 2,579 0,515

0,88 0,92 0,75 0,82 0,76 0,82 0,96 0,89 0,850 0,075

1626,19 1701,12 1639,85 1741,77 1418,8 1485,27 1676,74 1416,92 1681,65 1593,17 1598,148 117,701

100%

Zkušební teplota


Obsah rec.:

σm

εm 2

Pč

N/mm


63,25 62,66 60,34 57,79 59,59 64,48 60,28 62,23 61,328 2,198

σB 2

%

N/mm

8,75 8,17 8,05 8,25 7,42 8,37 8,93 8,99 8,366 0,521

25,65 13,69 13,34 11,91 24,53 22,92 18,673 6,325

80°C

E-

εB

ΔL

ΔL(Fm)

Modulus

%

mm

mm

N/mm2

25,98 38,85 23,41 34,29 32,46 43,71 33,117 7,643

2,74 4,1 2,52 3,65 3,44 4,76 3,535 0,837

0,92 0,87 0,85 0,89 0,79 0,89 0,97 0,95 0,891 0,057

1483,61 1534,75 1685,13 1662,5 1738,36 1758,82 1733,3 1733,75 1682,76 1731,76 1674,474 92,933


79

66 64

σm

[MPa]

62

0% rec

60

20% rec

58

30% rec 100% rec

56 54 59,814

61,963

60,42444444

61,3275

52

Obr. 57 Vliv rec. na pevnost v tlaku - ζm, při teplotě: T = 80°C 1800 1750 1700 1650

0% rec

E [MPa]

1600

20% rec

1550

30% rec

1500

100% rec

1450 1400 1350

1624,043

1629,082

1598,148

1674,474

1300

Obr. 58 Vliv rec. na modul pružnosti v tlaku - E, při teplotě: T = 80°C 12

εm [MPa]

10 8

0% rec 20% rec

6

30% rec 100% rec

4 2 8,496

8,997

8,053333333

8,36625

0



80


Obsah rec.:

σm

εm

Pč

N/mm2

%


54,82 56,09 58,29 52,3 53,64 57,64 56,42 55,1 54,36 55,407 1,907

7,47 6,43 6,51 6,08 6,52 6,46 6,52 6,58 6,36 6,548 0,376

0%

σB

Zkušební teplota

110°C

E-

εB

ΔL

ΔL(Fm)

Modulus

N/mm2

%

mm

mm

N/mm2

25,34 26,48 25,88 26,69 18,47 24,572 3,452

36,68 33,91 31,41 28,09 38,03 33,624 4,011

4,06 3,68 3,39 3,08 4,17 3,676 0,455

0,83 0,7 0,72 0,66 0,7 0,71 0,72 0,76 0,7 0,722 0,048

1556,32 1616,47 1371,54 1617,71 1503,91 1579,4 1593,54 1629,86 1405,78 1687,6 1556,213 100,830


Obsah rec.:

σm

εm 2

Pč

N/mm


57,23 57,24 52,18 57,44 57,08 56,97 57,69 56,55 56,69 57,53 56,660 1,614

20%

σB 2

%

N/mm

8,17 7,66 7,33 7,9 7,62 6,91 7,99 8,2 7,04 8,04 7,686 0,461

25,94 25,62 28,12 28,71 22,83 25,99 25,26 23,22 27,23 25,880 1,990

Zkušební teplota

110°C

E-

εB

ΔL

ΔL(Fm)

Modulus

%

mm

mm

N/mm2

31,23 32,46 34,53 33,95 32,27 31,97 33,27 29,81 30,73 32,247 1,523

3,48 3,6 3,86 3,78 3,7 3,59 3,78 3,32 3,52 3,626 0,172

0,92 0,85 0,81 0,88 0,85 0,79 0,9 0,93 0,78 0,92 0,863 0,056

1516,32 1495,09 1583,64 1553,01 1570,89 1615,59 1452,7 1470,71 1485,45 1606,79 1535,019 58,623


81


Obsah rec.:

σm

εm

Pč

N/mm2

%


58,76 57,48 55,35 58,04 56,22 56,31 59,17 58,85 57,42 57,511 1,331

7,4 6,65 7,14 7,16 6,81 7,8 7,01 7,65 7,31 7,214 0,372

30%

σB

Zkušební teplota

110°C

E-

εB

ΔL

ΔL(Fm)

Modulus

N/mm2

%

mm

mm

N/mm2

25,8 24,59 27,05 25,44 23,55 25,28 30,49 26,029 2,241

32,83 31,4 32,35 27,69 29,94 36,68 33,16 32,007 2,806

3,41 3,5 3,39 3,14 3,12 3,99 3,62 3,453 0,298

0,93 0,69 0,8 0,75 0,74 0,88 0,73 0,83 0,8 0,794 0,077

1652,12 1366,29 1536,58 1533,41 1575,18 1576,59 1466,87 1420,2 1478,7 1557,1 1516,304 84,006

100%

Zkušební teplota


Obsah rec.:

σm

εm 2

Pč

N/mm


59,64 52,66 54,22 52,52 56,53 59,78 54,09 54,44 58,09 59,29 56,126 2,894

σB 2

%

N/mm

7,96 7,75 8,89 7,3 6,34 7,48 7,01 7,55 7,18 7,66 7,512 0,663

18,8 20,84 25,02 25,34 24,84 25,62 23,410 2,867

110°C

E-

εB

ΔL

ΔL(Fm)

Modulus

%

mm

mm

N/mm2

41,07 39,55 40,85 38,69 30,54 31,69 37,065 4,704

4,53 4,37 4,45 4,35 3,31 3,52 4,088 0,530

0,88 0,84 0,98 0,79 0,69 0,83 0,76 0,85 0,78 0,85 0,825 0,078

1375,45 1561,78 1352,31 1442,95 1462,33 1513,64 1572,52 1413,05 1427,24 1552,2 1467,347 79,006


82

60 59 58

[MPa]

56

σm

57

54

0% rec 20% rec

55

30% rec 100% rec

53 52 51

55,40666667

56,66

57,51111111

56,126

50

Obr. 60 Vliv rec. na pevnost v tlaku - ζm, při teplotě: T = 110°C 1700 1650

E [MPa]

1600 1550

0% rec

1500

20% rec

1450

30% rec

1400

100% rec

1350 1300

1556,213

1535,019

1516,304

1467,347

1250

Obr. 61 Vliv rec. na modul pružnosti v tlaku - E, při teplotě: T = 110°C 9 8

εm [MPa]

7 6

0% rec

5

20% rec

4

30% rec

3

100% rec

2 1

6,547777778

7,686

7,214444444

7,512

0


UTB ve Zlíně, Fakulta technologická Tab. 44 Tlaková zkouška, mez pevnosti - ζm

Mez pevnosti v tahu - σm [MPA] Obsah recyklátu [%] 0 20 30 100 Ar. prům. Ar. prům. Ar. prům. Ar. prům. Teplota [°C] Směr.odch. Směr.odch. Směr.odch. Směr.odch. 83,550 83,397 84,667 82,590 -23 2,744 4,005 1,231 3,895 63,998 63,258 64,744 67,372 60 2,608 3,158 2,774 1,585 59,814 55,370 60,424 61,328 80 2,794 3,284 2,515 2,198 55,407 56,660 57,511 56,126 110 1,907 1,614 1,331 2,894 Tab. 45 Tlaková zkouška, modul pružnosti - E

Modul pruţnosti - E [MPA] Obsah recyklátu [%] 0 20 30 100 Ar. prům. Ar. prům. Ar. prům. Ar. prům. Teplota [°C] Směr.odch. Směr.odch. Směr.odch. Směr.odch. 1806,524 1812,114 1808,425 1825,342 -23 39,965 57,323 54,833 33,933 1687,397 1707,962 1745,291 1789,146 60 80,536 69,080 61,532 39,479 1624,043 1629,082 1598,148 1674,474 80 93,503 67,523 117,701 92,933 1556,213 1535,019 1516,304 1467,347 110 100,830 58,623 84,006 79,006 Tab. 46 Tlaková zkouška, poměrné prodloužen - εm

Poměrné prodlouţení - εm Obsah recyklátu [%] 0 20 30 100 Ar. prům. Ar. prům. Ar. prům. Ar. prům. Teplota [°C] Směr.odch. Směr.odch. Směr.odch. Směr.odch. 10,921 10,634 10,901 10,994 -23 0,499 0,581 0,578 0,522 9,268 10,041 9,233 9,294 60 0,685 0,898 0,687 1,115 8,496 8,997 8,053 8,366 80 0,357 0,842 0,570 0,521 6,548 7,686 7,214 7,512 110 0,376 0,461 0,372 0,663

83


84

100

110°C 80°C 60°C -23°C

[MPa]

60

σm

80

20

-23°C 60°C 80°C

0

110°C

0

20

30 100 Obsah recyklátu [%]

Teplota [°C]

40

Obr. 63 Vliv rec. a teploty na pevnost v tahu - ζm

2000

110°C 80°C 60°C -23°C

1000

-23°C 60°C 80°C

500 0

110°C

0

20

30


100

Teplota [°C]

E [MPa]

1500

-23°C 60°C 80°C 110°C

7 6 5 4 3 2 1 0

110°C 80°C 60°C

0

-23°C

20

30


100

Teplota [°C]

εm [MPa]

Obr. 64 Vliv rec. a teploty na modul pružnosti v tahu - E

Obr. 65 Vliv rec. a teploty na poměrné prodloužení v tahu - εm


85

Výsledky zkoušky jednoosým tlakem Z uvedených výsledků vyplývá, ţe se stoupajícím obsahem recyklátu a klesající teplotou, stoupají hodnoty napětí na mezi pevnosti a modulu pruţnosti. Zároveň ale klesají hodnoty poměrného prodlouţení. Z důvodu relativně vysokých odchylek v rámci jedné teploty jsou rozdíly mezi jednotlivými zprůměrovanými hodnotami zanedbatelné. Regranulát má tedy velmi malý vliv na tahové vlastnosti. 8.1.3 Rázová houţevnatost Charpy Dynamická zkouška rázové houţevnatosti Charpy byla provedena na měřícím zařízení RESIL IMPACTOR JUNIOR. Měření probíhalo dle normy ISO 179. Při zkoušce byly postupně měřeny čtyři druhy materiálů (čistý polykarbonát, polykarbonát s dvaceti procenty recyklátu, polykarbonát s třiceti procenty recyklátu a recyklovaný polykarbonát) při čtyřech různých teplotách (-23°C, 60°C, 80°C a 110°C). Pro kaţdý druh materiálu a kaţdý druh teploty byla měřena série deseti měření (uvedená norma uvádí minimálně pět měření pro jeden druh mat a jednu teplotu). Tab. 47 Podrobnosti o zkoušce Charpy

Podrobnosti o zkoušce Charpy Parametry Označení metody Rychlost nárazu Nárazová energie váha kladiva úhel nastavení kladiva

Hodnoty ISO 179/1eA 1,47 2,51 2,192 40

Jednotky m/s Jednotky kg °


86

Tab. 48 Zkouška vrubové houževnatosti, -23°C, 0% rec. PC - HT

Obsah rec,: Fm

0% Sm

Zkušební teplota Sb

Am

-23°C Ab

2

kJ/m2 8,600 8,580 8,260 9,110 8,730 8,690 8,640 9,050 8,710 8,220 8,659 0,284

Pč

N

mm

mm

kJ/m


251,732 250,039 232,870 262,855 242,301 253,425 250,765 253,666 250,523 242,059 249,023 8,169

2,157 2,159 2,178 2,495 2,159 2,438 2,209 2,244 2,212 2,128 2,238 0,126

2,187 2,189 2,206 2,621 2,289 2,490 2,237 2,269 2,253 2,154 2,290 0,149

8,450 8,440 8,140 8,240 7,840 8,370 8,510 8,940 8,480 8,120 8,353 0,294


Obsah rec.: Fm

20% Sm


Am

-23°C Ab

2

kJ/m2 8,670 9,150 8,320 8,750 8,110 8,470 8,100 8,670 8,300 8,260 8,480 0,330

Pč

N

mm

mm

kJ/m


245,203 250,523 246,895 248,346 244,961 247,137 243,268 248,346 239,399 246,654 246,073 3,103

2,263 2,388 2,106 2,134 2,146 2,236 2,078 2,226 2,150 2,096 2,182 0,096

2,291 2,427 2,134 2,183 2,215 2,265 2,104 2,255 2,217 2,139 2,223 0,094

8,560 8,950 8,190 8,460 7,670 8,340 7,990 8,540 7,900 8,020 8,262 0,381


87


Obsah rec.: Fm

30% Sm


Am

-23°C Ab

2

kJ/m2 8,670 8,820 9,010 8,680 9,230 8,650 9,000 7,770 8,320 8,540 8,669 0,410

Pč

N

mm

mm

kJ/m


251,006 253,425 251,490 251,974 257,052 247,863 250,281 254,875 243,752 239,641 250,136 5,198

2,233 2,356 2,241 2,212 2,287 2,212 2,521 2,232 2,071 2,031 2,239 0,137

2,260 2,383 2,268 2,242 2,313 2,239 2,626 2,258 2,181 2,208 2,298 0,128

8,540 8,700 8,890 8,550 9,110 8,530 8,280 8,660 7,590 7,330 8,418 0,555


Obsah rec.: Fm

100% Sm


Am

-23°C Ab

2

kJ/m2 8,160 8,630 8,320 8,010 8,680 8,440 8,600 8,440 8,370 8,406 0,221

Pč

N

mm

mm

kJ/m


245,203 249,072 245,928 239,641 251,974 237,706 245,445 245,928 246,412 240,125 244,743 4,399

2,028 2,206 2,211 2,244 2,235 2,094 2,036 2,146 2,106 2,145 0,083

2,119 2,234 2,240 2,269 2,263 2,215 2,181 2,262 2,218 2,222 0,048

7,560 8,510 8,190 7,910 8,560 7,650 7,590 7,650 7,630 7,917 0,403


88

Tab. 52 Zkouška vrubové houževnatosti, 60°C, 0% rec. PC - HT

Obsah rec.: Fm

0% Sm


Am

60°C Ab

2

kJ/m2 7,460 2,400 7,020 6,480 6,180 6,050 6,130 6,760 6,150 5,760 6,039 1,377

Pč

N

mm

mm

kJ/m


219,570 257,777 210,865 272,770 255,359 197,081 219,086 211,348 210,381 191,519 224,576 27,570

2,185 2,131 2,062 2,333 1,228 2,012 1,771 1,999 2,062 1,876 1,966 0,302

2,212 2,000 2,143 2,420 2,175 2,072 1,951 2,176 2,089 1,963 2,120 0,140

7,360 1,790 6,580 6,050 1,790 5,750 5,140 5,760 6,050 5,330 5,160 1,882


Obsah rec.: Fm

20% Sm


Am

60°C Ab

2

kJ/m2 6,470 6,460 6,360 6,240 5,980 7,070 6,730 6,310 6,320 6,740 6,468 0,308

Pč

N

mm

mm

kJ/m


263,339 220,296 246,170 220,537 210,139 233,837 243,268 209,172 208,447 215,459 227,066 18,755

2,058 2,047 2,048 1,995 1,978 2,347 2,019 2,049 1,923 2,117 2,058 0,114

2,254 2,114 2,190 2,063 2,032 2,373 2,385 2,089 2,160 2,260 2,192 0,124

5,400 6,090 5,620 5,880 5,710 6,970 4,660 6,140 5,010 5,910 5,739 0,639


89


Obsah rec.: Fm

30% Sm


Am

60°C Ab

2

kJ/m2 6,360 6,430 6,570 7,030 6,660 6,470 6,160 6,230 6,230 6,010 6,415 0,292

Pč

N

mm

mm

kJ/m


250,000 214,250 215,701 212,557 236,980 236,981 213,766 200,950 208,930 196,114 218,623 17,190

1,980 2,070 1,936 2,106 2,430 1,237 1,977 2,103 2,143 2,067 2,005 0,303

2,210 2,160 2,004 2,153 2,510 2,215 2,025 2,148 2,243 2,102 2,177 0,141

5,570 5,930 6,200 6,780 6,240 1,880 5,930 6,030 5,740 5,870 5,617 1,354


Obsah rec.: Fm

100% Sm


Am

60°C Ab

2

kJ/m2 3,620 5,580 6,020 6,060 5,730 6,340 5,860 5,930 6,170 6,060 5,737 0,774

Pč

N

mm

mm

kJ/m


221,544 226,341 211,590 221,746 197,807 209,897 200,467 221,505 206,028 212,316 212,924 9,709

1,849 2,174 1,972 2,125 1,977 1,951 1,993 2,014 1,914 1,930 1,990 0,096

1,999 2,405 2,001 2,291 2,017 2,030 2,041 2,161 1,940 1,961 2,085 0,153

2,880 5,280 5,910 5,150 5,560 5,910 5,640 5,130 6,080 5,940 5,348 0,933


90


Obsah rec.: Fm

0% Sm


Am

80°C Ab

2

kJ/m2 6,540 5,950 5,930 7,810 5,800 5,470 5,380 5,450 5,590 5,990 5,991 0,727

Pč

N

mm

mm

kJ/m


215,217 194,663 220,779 231,419 251,490 192,728 200,708 201,676 191,036 215,217 211,493 19,372

2,029 1,793 1,989 2,229 2,048 1,766 1,771 1,777 1,791 1,989 1,918 0,161

2,126 2,007 2,014 2,285 2,103 1,878 1,914 1,867 1,951 2,016 2,016 0,128

5,990 4,810 5,830 7,500 5,490 4,930 4,670 5,020 4,770 5,890 5,490 0,866


Obsah rec.: Fm

20% Sm


Am

80°C Ab

2

kJ/m2 6,140 5,830 5,360 5,880 5,650 5,510 5,770 5,860 5,810 5,220 5,703 0,273

Pč

N

mm

mm

kJ/m


267,450 199,741 217,636 232,145 206,270 238,674 217,877 199,741 208,447 286,312 227,429 29,337

1,968 1,726 1,775 1,843 1,787 1,990 1,785 1,781 1,789 2,009 1,845 0,103

2,266 1,957 1,851 2,136 1,945 2,058 1,959 1,981 1,969 2,097 2,022 0,119

4,540 4,590 4,990 4,340 4,810 5,130 4,860 4,810 4,860 4,830 4,776 0,229


91


Obsah rec.: Fm

30% Sm


Am

80°C Ab

2

kJ/m2 5,250 5,280 5,270 5,710 6,060 5,740 5,940 5,390 5,780 5,430 5,585 0,297

Pč

N

mm

mm

kJ/m


189,101 211,832 205,061 231,419 213,766 194,663 214,008 213,283 227,066 186,925 208,713 14,932

1,740 1,759 1,758 1,993 1,999 1,991 2,003 1,775 1,993 1,759 1,877 0,125

1,859 1,829 1,858 2,233 2,037 2,038 2,032 1,842 2,034 1,924 1,969 0,129

4,680 4,940 4,780 4,490 5,890 5,530 5,830 5,060 5,590 4,610 5,140 0,525


Obsah rec.: Fm

100% Sm


Am

80°C Ab

2

kJ/m2 5,050 5,690 5,110 5,660 5,510 5,220 5,490 5,420 5,380 5,210 5,374 0,221

Pč

N

mm

mm

kJ/m


207,479 198,290 258,986 192,728 187,167 193,454 197,323 197,807 223,923 194,179 205,134 21,482

1,875 1,796 1,949 1,782 1,754 1,823 1,753 1,755 2,021 1,876 1,838 0,091

1,941 2,015 2,249 2,006 1,932 1,975 1,941 1,929 2,062 1,914 1,996 0,100

4,740 4,560 3,660 4,490 4,610 4,510 4,560 4,550 5,180 5,050 4,591 0,404


92


Obsah rec.: Fm

0% Sm


Am

110°C Ab

2

kJ/m2 5,000 4,760 4,650 5,400 5,110 5,260 4,830 5,570 4,760 5,620 5,096 0,353

Pč

N

mm

mm

kJ/m


252,457 188,617 167,579 218,603 192,728 189,101 191,036 201,676 193,696 207,237 200,273 22,668

1,896 1,827 1,585 1,855 1,799 1,868 1,805 1,869 1,571 1,874 1,795 0,118

2,149 1,922 1,806 1,895 1,827 1,930 1,833 1,996 1,758 1,975 1,909 0,114

3,800 4,280 3,650 5,220 5,020 4,970 4,730 4,920 3,860 5,140 4,559 0,604


Obsah rec.: Fm

20% Sm


Am

110°C Ab

2

kJ/m2 5,220 5,290 5,970 6,480 4,950 5,460 4,990 4,990 5,220 5,050 5,362 0,496

Pč

N

mm

mm

kJ/m


212,557 195,388 271,077 230,694 182,330 189,343 187,408 182,814 186,925 184,748 202,329 28,678

1,799 1,735 2,393 2,044 1,693 1,780 1,808 1,762 1,862 1,523 1,840 0,234

1,901 1,879 2,422 2,076 1,792 1,888 1,865 1,862 1,994 1,850 1,953 0,183

4,740 4,550 5,820 6,340 4,490 4,930 4,750 4,530 4,580 3,480 4,821 0,778


93


Obsah rec.: Fm

30% Sm


Am

110°C Ab

2

kJ/m2 4,750 5,260 5,480 5,940 1,540 4,770 4,830 4,450 5,560 5,000 4,758 1,217

Pč

N

mm

mm

kJ/m


177,736 192,245 193,696 223,197 269,143 192,245 242,785 242,301 231,661 187,167 215,217 30,634

1,556 1,806 1,787 2,337 1,160 1,768 1,797 1,522 2,294 1,760 1,779 0,346

1,767 1,859 1,959 2,420 1,248 1,794 1,893 1,884 2,386 1,895 1,911 0,327

3,780 5,030 4,620 5,480 1,260 4,670 4,370 2,810 5,120 4,360 4,150 1,263


Obsah rec.: Fm

100% Sm


Am

110°C Ab

2

kJ/m2 4,910 4,790 5,230 5,410 4,870 4,690 4,660 4,590 5,970 4,380 4,950 0,468

Pč

N

mm

mm

kJ/m


185,474 175,801 221,505 197,807 193,454 192,487 184,748 182,088 200,950 176,285 191,060 13,665

1,738 1,903 2,053 1,785 1,776 1,776 1,555 1,236 1,973 1,545 1,734 0,238

1,766 1,991 2,153 1,850 1,840 1,883 1,745 1,836 2,083 1,678 1,882 0,151

4,820 4,410 4,770 5,100 4,580 4,210 3,790 2,020 5,420 3,800 4,292 0,954


94

Tab. 64 Zkouška vrubové houževnatosti, síla měřená v bodě špičky - Fm

Síla měřená v bodě špičky - Fm [N]

Teplota [°C] -23 60 80 110

0% Ar. prům. Směr. odch. 249,023 8,169 224,576 27,570 211,493 19,372 200,273 22,668

Obsah recyklátu [%] 20% 30% Ar. prům. Ar. prům. Směr. odch. Směr. odch. 246,073 250,136 3,103 5,198 227,066 218,623 18,755 17,190 227,429 208,713 29,337 14,932 202,329 215,217 28,678 30,634

100% Ar. prům. Směr. odch. 244,743 4,399 212,924 9,709 205,134 21,482 191,060 13,665

Fm [N]

300 250

110°C

200

80°C 60°C

150

-23°C

100 60°C 80°C

0 0

110°C

20

30

100

Teplota [°C]

-23°C

50

Obsah recyklátu [%] Obr. 66 Vliv rec. a teploty na sílu měřenou v bodě špičky u vrubové houževnatosti


95

Tab. 65 Zkouška vrubové houževnatosti, deformace v bodě špičky - Sm

Deformace v bodě špičky - Sm [mm]

Teplota [°C] -23 60 80 110

0% Ar. prům. Směr. odch. 2,238 0,126 1,966 0,302 1,918 0,161 1,795 0,118


100% Ar. prům. Směr. odch. 2,145 0,083 1,990 0,096 1,838 0,091 1,734 0,238

2,5

110°C

2 1,5

60°C -23°C

1 -23°C

0,5

60°C 80°C

0 0

20

110°C

30

100

Teplota [°C]

Sm [mm]

80°C

Obsah recyklátu [%] Obr. 67 Vliv rec. a teploty na deformaci v bodě špičky u vrubové houževnatosti


96

Tab. 66 Zkouška vrubové houževnatosti, deformace v bodě lomu - Sb

Deformace v bodě lomu - Sb [mm]

Teplota [°C] -23 60 80 110

0% Ar. prům. Směr. odch. 2,290 0,149 2,120 0,140 2,016 0,128 1,909 0,114


100% Ar. prům. Směr. odch. 2,222 0,048 2,085 0,153 1,996 0,100 1,882 0,151

2,5

110°C

2 1,5

60°C -23°C

1 -23°C

0,5

60°C 80°C

0 0

20

110°C

30

100

Teplota [°C]

Sb [mm]

80°C

Obsah recyklátu [%] Obr. 68 Vliv rec. a teploty na deformaci v bodě lomu u vrubové houževnatosti


97

Tab. 67 Zkouška vrubové houževnatosti, vrubová houževnatost (s energií v bodě špičky) - Am

Vrubová houţevnatost (s energií v bodě špičky) - Am [kJ/m2]

Teplota [°C] -23 60 80 110

0% Ar. prům. Směr. odch. 8,353 0,294 5,160 1,882 5,490 0,866 4,559 0,604


100% Ar. prům. Směr. odch. 7,917 0,403 5,348 0,933 4,591 0,404 4,292 0,954

9 8 110°C

6

80°C

5

60°C

4

-23°C

3 2 1 0

-23°C 60°C 80°C

0

20

110°C

30

100

Teplota [°C]

Am [kJ/m2]

7

Obsah recyklátu [%] Obr. 69 Vliv rec. a teploty na vrubovou houževnatost (s energií v bodě špičky) u vrubové houževnatosti


98

Tab. 68 Zkouška vrubové houževnatosti, vrubová houževnatost (s energií v bodě lomu) - Ab

Vrubová houţevnatost (s energií v bodě lomu) - Ab [kJ/m2]

Teplota [°C] -23 60 80 110

0% Ar. prům. Směr. odch. 8,659 0,284 6,039 1,377 5,991 0,727 5,096 0,353


100% Ar. prům. Směr. odch. 8,406 0,221 5,737 0,774 5,374 0,221 4,950 0,468

9 8 110°C

6

80°C

5

60°C

4

-23°C

3 2 1 0

-23°C 60°C 80°C

0

20

110°C

30

100

Teplota [°C]

Ab [kJ/m2]

7

Obsah recyklátu [%] Obr. 70 Vliv rec. a teploty na vrubovou houževnatost (s energií v bodě lomu) u vrubové houževnatosti


99

Výsledky zkoušky vrubové houževnatosti Z uvedených výsledků vyplývá, ţe se stoupajícím obsahem recyklátu a se stoupající teplotou, klesají hodnoty u všech měřených veličin.

8.2 Reologické zkoušky 8.2.1 Zkouška indexu toku taveniny (ITT) Reologická zkouška indexu toku taveniny (ITT) byla provedena na měřícím zařízení DYNISCO KAYENESS LMI 4003. Měření probíhalo dle normy ISO 1133. Při zkoušce byly postupně měřeny čtyři druhy materiálů (čistý polykarbonát, polykarbonát s dvaceti procenty recyklátu, polykarbonát s třiceti procenty recyklátu a recyklovaný polykarbonát). Pro kaţdý druh materiálu byly provedeny tři série měření po sedmi vzorcích. Index toku taveniny termoplastů závisí na smykové rychlosti. Smykové rychlosti jsou při této zkoušce mnohem niţší neţ při běţných výrobních podmínkách. Hodnoty získané touto metodou pro různé termoplasty proto ne vţdy korespondují s chováním těchto materiálů během jejich skutečného pouţívání. Metoda je uţívána při kontrole kvality.

Tab. 69 Podrobnosti o zkoušce ITT

Podrobnosti o zkoušce ITT Parametry Doba sušení materiálu Teplota sušení Teplota při zkoušení Čas předehřevu Čas odřezávání Naváţka

Hodnoty 3 130 300 360 15 8

Jednotky h °C °C s s g


100

Tab. 70 Zkouška ITT, 0% rec. PC - HT Obsah rec.: hmotnost hmotnost Pč g Pč g Pč 1 0,127 8 0,109 15 2 0,135 9 0,130 16 3 0,127 10 0,129 17 4 0,129 11 0,127 18 5 0,132 12 0,130 19 6 0,126 13 0,130 20 7 0,127 14 0,127 21 Aritmetický průměr [g] Směrodatná odchylka [g] Index toku taveniny [g/10 min]

0% hmmotnost g 0,129 0,131 0,133 0,127 0,130 0,133 0,132 0,1286 0,0051 5,1429


20% hmmotnost g 0,135 0,165 0,134 0,136 0,134 0,133 0,132 0,1326 0,0081 5,3029


30% hmmotnost g 0,146 0,139 0,142 0,143 0,146 0,143 0,144 0,1390 0,0043 5,5600


101


100% hmmotnost g 0,143 0,156 0,146 0,151 0,150 0,150 0,152 0,1518 0,0040 6,0705

Tab. 74 Zkouška ITT

Celkové výsledky ITT

ITT [g/10min] Směr. Odch

0% 5,143 0,0051

Obsah recyklátu [%] 20% 30% 5,303 5,560 0,0081 0,0043

100% 6,070 0,0040

9 8

εm [MPa]

7 6

0% rec

5

20% rec

4

30% rec

3

100% rec

2 1

6,547777778

7,686

7,214444444

7,512

0

Obr. 71 Vliv rec. na index toku taveniny Výsledky stanovení indexu toku taveniny Z uvedených výsledků vyplývá, ţe se stoupajícím obsahem recyklátu stoupá index toku taveniny. Tento jev je způsoben degradací polymerních řetězců.


102

8.2.2 Spirálová zkouška Jedná se o reologickou zkoušku, jenţ není normalizována. Při této zkoušce byla vstřikována polymerní tavenina do dutiny formy, v níţ byla vyrobena dráţka ve tvaru Archimédovy spirály. Během procesu vstřikování nedocházelo k úplnému vyplnění dutiny formy. Po vyhození spirály z formy docházelo k jejímu měření. Měřeným rozměrem byla délka spirály. Potřebný rozměr byl měřen pomocí šablony, do níţ se spirála vkládala. Tato jednoduchá zkouška ukazuje schopnost materiálu téci v dutině formy. Spirálová zkouška byla provedena na vstřikovacím stroji ARBURG ALLROUNDER 420C. Při zkoušce byly postupně měřeny čtyři druhy materiálů (čistý polykarbonát, polykarbonát s dvaceti procenty recyklátu, polykarbonát s třiceti procenty recyklátu a recyklovaný polykarbonát). Pro kaţdý druh materiálu bylo vystříknuto a změřeno deset vzorků (spirál). Tab. 75 Parametry vstřikování při spirálové zkoušce

Materiál Parametry

Hodnoty Polykarbonát (PC) 4 130

druh doba sušení teplota sušení

Jednotky h °C

Vstřikovací stroj Parametry

Hodnoty 12 90 bez dotlaku bez dotlaku bez dotlaku 16 25 250

Vstřikovací tlak Rychlost vstřikování Dotlak Doba dotlaku Bod přepnutí na dotlak Dráha dávkování Doba chlazení Teplota taveniny

Jednotky [MPa] m/s [MPa] s mm mm s °C

Teploty pásem plastikační jednotky Teplota pod násypkou Teplotní pásmo 1 Teplotní pásmo 2 Teplotní pásmo 3 Teplotní pásmo 4 Teplota trysky

90 305 310 315 320 315

°C °C °C °C °C °C

Hodnoty 110 110

Jednotky °C °C

Vstřikovací forma Parametry Teplota formy - pevná část Teplota formy - pohyblivá část


103

Tab. 76 Spirálová zkouška PC - HC

PC s 0% rec

PC s 20% rec

PC s 30% rec

PC s 100% rec

Pč.

délka spirály [mm]




1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Průměr Směr. odch.

70 71 75 72 74 73 75 75 75 75 73,5 1,9

76 75 73 70 75 73 74 75 74 76 74,1 1,8

76 78 76 79 76 75 78 79 76 76 76,9 1,4

85 85 85 80 83 83 82 84 81 85 83,3 1,8

90

Délka spirály [mm]

85 80

0% rec 20% rec

75

30% rec 100% rec

70 65 73,5

74,1

76,9

83,3

60

Obr. 72 Vliv rec. na délku spirály Výsledky spirálové zkoušky Z uvedených výsledků vyplývá, ţe se stoupajícím obsahem recyklátu stoupá index toku taveniny. Tento jev je způsoben degradací polymerních řetězců. Výsledky spirálové zkoušky tak odpovídají výsledkům získané při měření indexu toku taveniny.


104

8.3 Test zmetkovitosti Tato nenormalizovaná zkouška probíhala ve firmě HELLA AUTOTECHNIK NOVA s.r.o. Při zkoušce byly testovány opět čtyři druhy materiálů (čistý polykarbonát, polykarbonát s dvaceti procenty recyklátu, polykarbonát s třiceti procenty recyklátu a recyklovaný polykarbonát). V průběhu testu byly postupně nasazeny do přímé výroby všechny čtyři materiály. Při testování byl kaţdý jednotlivý vyrobený kus pečlivě prohlédnut odborným pracovníkem, jenţ rozhodoval zda byl výrobek správně vyroben nebo nikoli. Test byl proveden na vstřikovacím stroji KARAUSS MAFFEI KM 200 - 1000CX na němţ byla nainstalována vstřikovací forma, ve které vznikaly dva zrcadlově stejné výrobky.

. Obr. 73 Vyráběný díl - část světlometu Tab. 77 Test zmetkovitosti LEVÁ DUTINA FORMY PRAVÁ DUTINA FORMY PC - HT Počet kusů Počet vadných ks. PC - HT Počet kusů Počet vadných ks. 0% rec. 366 3 0% rec. 373 13 20% rec. 360 0 20% rec. 368 8 30% rec. 365 5 30% rec. 377 17 100% rec. 368 8 100% rec. 380 20 Jednou z nejvíce četných byla stříbrná skvrna (obr. 74), která se náhodně objevovala v průběhu vstřikování.


105

Obr. 74 Vada na dílci Z důvodu časově náročného testování bylo několikrát lehce poupraveno nastavení vstřikovacího stroje. Pozn. Nastavení vstřikovacího stroje pro všechny jednotlivé cykly jsou obsaţeny v elektronické podobě na cd.


9

106

DISKUZE VÝSLEDKŮ

9.1 Zkouška tahem Vlivem zvyšování koncentrace recyklátu docházelo u zkoušky tahem k malému nárůstu maximálního napětí i modulu pruţnosti, avšak zároveň také k poklesu poměrného prodlouţení při všech čtyřech teplotách. Hodnoty rozdílu mezi jednotlivými koncentracemi polykarbonátu v rámci jedné zkušební teploty nebyly větší neţ jejich směrodatné odchylky. Vliv teploty na výsledky zkoušek byl vyšší neţ vliv recyklátu. Při zvyšování teploty docházelo k poklesu napětí a modulu pruţnosti v tahu, avšak také docházelo k růstu poměrného prodlouţení. 9.1.1 Nejvyšší a nejniţší naměřené hodnoty. Nejvyšší průměrná hodnota napětí na mezi pevnosti v tahu byla 81,2 ± 0,4 MPa a byla naměřena u materiálu, jenţ byl tvořen 100% recyklátem a byl testován při -23°C. Nejniţší průměrná hodnota napětí na mezi pevnosti v tahu byla 42,1 ± 1,6 MPa a byla naměřena u materiálu, jenţ byl tvořen 0% recyklátem a byl testován při 110°C. Nejvyšší průměrná hodnota modulu pruţnosti v tahu byla 2618,0 ± 52,0 MPa a byla naměřena u materiálu, jenţ byl tvořen 100% recyklátem a byl testován při -23°C. Nejniţší průměrná hodnota modulu pruţnosti v tahu byla 1461,7 ± 77,4 MPa a byla naměřena u materiálu, jenţ byl tvořen 0% recyklátem a byl testován při 110°C. Nejvyšší průměrná hodnota poměrného prodlouţení v tahu byla 6,3 ± 0,4% a byla naměřena u materiálu, jenţ byl tvořen 0% recyklátem a byl testován při 110°C. Nejniţší průměrná hodnota poměrného prodlouţení v tahu byla 4,8 ± 0,3 % a byla naměřena u materiálu jenţ byl tvořen 0% recyklátem a byl testován při -23°C.

9.2 Zkouška tlakem Vlivem zvyšování koncentrace recyklátu docházelo u zkoušky tlakem k malému nárůstu maximálního napětí i modulu pruţnosti, avšak zároveň také k poklesu poměrného prodlouţení při všech čtyřech teplotách. Hodnoty rozdílu mezi jednotlivými koncentracemi polykarbonátu v rámci jedné zkušební teploty nebyly větší neţ jejich směrodatné odchylky.


107

Vliv teploty na výsledky zkoušek byl vyšší neţ vliv recyklátu. Při zvyšování teploty docházelo k poklesu napětí a modulu pruţnosti v tahu, avšak také docházelo k růstu poměrného prodlouţení. 9.2.1 Nejvyšší a nejniţší naměřené hodnoty. Nejvyšší průměrná hodnota napětí na mezi pevnosti v tlaku byla 83,6 ± 1,2 MPa a byla naměřena u materiálu jenţ byl tvořen 30% recyklátem a byl testován při -23°C. Nejniţší průměrná hodnota napětí na mezi pevnosti v tlaku byla 55,4 ± 1,9 MPa a byla naměřena u materiálu jenţ byl tvořen 0% recyklátem a byl testován při 110°C. Nejvyšší průměrná hodnota modulu pruţnosti v tlaku byla 1825,5 ± 33,9 MPa a byla naměřena u materiálu jenţ byl tvořen 100% recyklátem a byl testován při -23°C. Nejniţší průměrná hodnota modulu pruţnosti v tlaku byla 1467,3 ± 79,0 MPa a byla naměřena u materiálu jenţ byl tvořen 0% recyklátem a byl testován při 110°C. Nejvyšší průměrná hodnota poměrného prodlouţení v tlaku byla 10,9 ± 0,5 % a byla naměřena u materiálu, jenţ byl tvořen 100% recyklátem a byl testován při -23°C. Nejniţší průměrná hodnota poměrného prodlouţení v tlaku byla 6,5 ± 0,4 % a byla naměřena u materiálu jenţ byl tvořen 0% recyklátem a byl testován při 110°C.

9.3 Zkouška rázové houţevnatosti CHARPY Při této zkoušce došlo k vyhodnocení následujících veličin a to: síly měřené v bodě špičky, deformace v bodě špičky, deformace b bodě lomu, vrubové houţevnatosti (s energií v bodě špičky) a vrubové houţevnatosti (s energií v bodě lomu). Nejvyšších průměrných hodnot vţdy dosáhl čistý polykarbonát a nejniţší hodnoty vţdy patřily recyklovanému polykarbonátu. Tendence klesavosti byla zachována i pro zvyšující se teplotu. Nejvyšší hodnoty dosahovaly materiály při -23°C a nejniţších hodnot dosahovaly materiály při teplotě 110°C.

9.4 Zkouška ITT V průběhu zkoušky indexu toku taveniny byly mezi sebou rovněţ porovnávány všechny čtyři druhy polykarbonátů, avšak zkouška byla prováděna pouze pro jednu teplotu (300°C) Z naměřených výsledků vyplynulo, ţe nejlepší tokové vlastnosti má recyklovaný polykarbonát (6,07 g/10min) a naopak nejhorší tokové vlastnosti má čistý polykarbonát (5,143


108

g/10min). Stanovení indexu toku taveniny zobrazilo částečnou degradaci polymeru při opakovaném zpracování.

9.5 Spirálová zkouška Výsledky získané touto nenormalizovanou spirálovou zkouškou byly vyhodnoceny podobně jako výsledky indexu toku taveniny. Nejlépe tekl recyklovaný polykarbonát, který dotekl do vzdálenosti 83,3mn a naopak nejhůře tekl čistý polykarbonát, který dotekl do vzdálenosti 73,5mm. Výsledky spirálové zkoušky potvrdily výsledky získané při stanovení indexu toku taveniny.

9.6 Test zmetkovitosti Výsledky získané v průběhu testování byly následující: Nejniţší počet vadně vyrobených kusů byl zaznamenán u materiálu, jenţ obsahoval 20% recyklátu. Nejvyšší počet vydně vyrobených kusů byl zaznamenán u materiálu, jenţ obsahoval 100% rec.


109

ZÁVĚR Diplomová práce byla zadána firmou HELLA AUTOTECHNIK NOVA s.r.o. Zabývá se zjištěním vlivu regranulátu na vlastnosti výrobku. Zkoumaným materiálem byl polykarbonát (PC - HT), jenţ obsahoval různé příměsi recykllátu. Zrecyklovaný polymer by rovněţ polykarbonát (PC - HT). Práce je rozdělena na dvě hlavní části a to část teoretickou a praktickou. Teoretická část popisuje základy teorie vstřikování, vlastnosti a pouţití testovaného materiálu, přípravu regranulátu a teoretickou část k materiálovým zkouškám. V praktické části pak byly popsány jednotlivé stroje, zařízení a software s jejichţ pomocí byla práce vytvořena. Dále pak praktická část obsahuje postup přípravy zkušebních těles a výsledky všech zkoušek a testů, jenţ byly provedeny.


110

SEZNAM POUŢITÉ LITERATURY [1]

BOBČÍK, L. a kol. Formy pro zpracování plastů I. díl – Vstřikování termoplastů 2. vyd. BRNO: UNIPLAST, 1999, 134s

[2]

BOBČÍK, L. a kol. Formy pro zpracování plastů II. díl – Vstřikování termoplastů 1. vyd. BRNO: UNIPLAST, 1999, 212s

[3]

Vlastní poznámky z předmětu KONSTRUKCE VSTŘIKOVACÍCH FOREM

[4]

URL: [cit. 15. 2. 2010]

[5]

Miroslav Hluchý a kolektiv. Strojírenská technologie 1: Nauka o materiálu. vyd. Praha:SNTL - Nakladatelství technické literatury, 1987

[6]

URL: [cit. 15. 2. 2010]

[7]

URL: [cit. 15. 2. 2010]

[8]

L'. Kovačič, J. Bína. Plasty - vlastnosti, zpracování, vyuţití vyd. ALFA; v Bratislavě, 1974

[9]

doc. Ing. Miroslav Maňas, CSc., Ing Michal Staněk, Ph.D., Ing. David Maňas, Ph.D., Výrobní stoje a zařízení 1 - Stroje gumárenské a plastikářské 1, Vyd. Univerzita Tomáše Bati ve Zlně, 2007, 1. vydání, ISBN 978 - 80 - 7318 - 596 - 1

[10]

URL: [cit. 10. 5. 2010]

[11]

URL: [cit. 10. 5. 2010]

[12]

URL: [cit. 10. 5. 2010]

[13]

URL: [cit. 11. 5. 2010]

[14]

URL: [cit. 11. 5. 2010]

UTB ve Zlíně, Fakulta technologická [15]

111

Jankových, T. Konstrukce vstřikovací formy. Zlín 2008. Bakalářská práce na Fakultě technologické Univerzity Tomáše Bati ve Zlíně. Vedoucí bakalářské práce Ing. Michal Staněk, Ph.D.


SEZNAM POUŢITÝCH SYMBOLŮ A ZKRATEK ABS cm Sb Sm L h ITT J kg m σm mm min E N Pa PA PE PET PC PP PS PVC ε D S0 rec s F °C t C H V Ab Am W ∆L

akryl-butadien-styren centimetr deformace v bodě lomu deformace v bodě špičky délka hodina index toku taveniny Joule kilogram metr mez pevnosti v tahu milimetr minuta modul pružnosti Newton Pascal polyamid polyetylen polyetylentereftalát polykarbonát polypropylen polystyren polyvinylchlorid poměrné prodloužení průměr průřez recyklát sekunda síla stupeň Celsiův tuna uhlík vodík volt vrubová houževnatost (s energií v bodě lomu) vrubová houževnatost (s energií v bodě špičky) watt změna délky

112


113

SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1 Schéma vstřikovacího stroje ..................................................................................... 14 Obr. 2 Uzavírací jednotka .................................................................................................... 15 Obr. 3 Vstřikovací cyklus [4], [15] ...................................................................................... 17 Obr. 4 Schéma vstřikovací formy ........................................................................................ 17 Obr. 5 Chemický vzorec PC ................................................................................................ 18 Obr. 6 Elektrotechnika - výrobky z PC................................................................................ 21 Obr. 7 Strojírenství - výrobky z PC ..................................................................................... 21 Obr. 8 Domácí potřeby - výrobky z PC ............................................................................... 22 Obr. 9 Medicína - výrobky z PC .......................................................................................... 22 Obr. 10 Noţový mlýn .......................................................................................................... 24 Obr. 11 Tlukadlové mlýny ................................................................................................... 25 Obr. 12 Kladivový mlýn ...................................................................................................... 26 Obr. 13 Princip granulování z pásu ..................................................................................... 27 Obr. 14 Granulační zařízení ''Scheer'' .................................................................................. 28 Obr. 15 Granulovací zařízení ''Automatik'' .......................................................................... 28 Obr. 16 Granulace na hlavě ................................................................................................. 29 Obr. 17 Granulace pod vodou .............................................................................................. 30 Obr. 18 Úpravy granulovacích hlav ..................................................................................... 30 Obr. 19 Tvary zkušebních tyčí pro zkoušku tahem ............................................................. 32 Obr. 20 Pracovní diagram zkoušky tahem ........................................................................... 34 Obr. 21 Pracovní diagram s výraznou mezí kluzu a bez meze kluzu .................................. 35 Obr. 22 Příklady pracovních diagramů různých kovů a slitin ............................................. 35 Obr. 23 Deformace polymerů .............................................................................................. 36 Obr. 24 Pracovní diagram zkoušky tlakem .......................................................................... 37 Obr. 25 Charpyho kladivo ................................................................................................... 38 Obr. 26 Vliv teploty na napětí a prodlouţení polymerů ...................................................... 39 Obr. 27 Schématické znázornění výtlačného reometru ...................................................... 41 Obr. 28 Sušící zařízení ARBURG THERMOLIFT 100-2 .................................................. 45 Obr. 29 ARBURG THERMOLIFT 100-2 - schéma............................................................ 45 Obr. 30 ARBURG ALLROUNDER 420C ADVANCE ..................................................... 46 Obr. 31 ZWICK ROELL 1456 ............................................................................................ 48 Obr. 32 Univerzální frézka .................................................................................................. 49


114

Obr. 33 Měřící zařízení RESIL IMPACTOR JUNIOR [14] ............................................... 51 Obr. 34 Výtlačný plastometr DYNISCO KAYENESS LMI 4003 ...................................... 52 Obr. 35 Zkušebních tělesa s vtokovou soustavou. ............................................................... 53 Obr. 36 Vliv rec. na pevnost v tahu - σm, při teplotě: T = -23°C ........................................ 57 Obr. 37 Vliv rec. na modul pruţnosti v tahu - E, při teplotě: T = -23°C ............................ 58 Obr. 38 Vliv rec. na poměrné prodlouţení v tahu - εm, při teplotě: T = -23°C ................... 58 Obr. 39 Vliv rec. na pevnost v tahu - σm, při teplotě: T = 60°C ......................................... 61 Obr. 40 Vliv rec. na modul pruţnosti v tahu - E, při teplotě: T = 60°C ............................. 61 Obr. 41 Vliv rec. na poměrné prodlouţení v tahu - εm, při teplotě: T = 60°C .................... 61 Obr. 42 Vliv rec. na pevnost v tahu - σm, při teplotě: T = 80°C ......................................... 64 Obr. 43 Vliv rec. na modul pruţnosti v tahu - E, při teplotě: T = 80°C ............................. 64 Obr. 44 Vliv rec. na poměrné prodlouţení v tahu - εm, při teplotě: T = 80°C .................... 64 Obr. 45 Vliv rec. na pevnost v tahu - σm, při teplotě: T = 110°C ....................................... 67 Obr. 46 Vliv rec. na modul pruţnosti v tahu - E, při teplotě: T = 110°C ........................... 67 Obr. 47 Vliv rec. na poměrné prodlouţení v tahu - εm, při teplotě: T = 110°C .................. 67 Obr. 48 Vliv rec. a teploty na pevnost v tahu - σm ............................................................... 69 Obr. 49 Vliv rec. a teploty na modul pruţnosti v tahu - E ................................................... 69 Obr. 50 Vliv rec. a teploty na poměrné prodlouţení v tahu - εm ......................................... 69 Obr. 51 Vliv rec. na pevnost v tlaku - σm, při teplotě: T = -23°C ....................................... 72 Obr. 52 Vliv rec. na modul pruţnosti v tlaku - E, při teplotě: T = -23°C ........................... 73 Obr. 53 Vliv rec. na poměrné prodlouţení v tlaku - εm, při teplotě: T = -23°C .................. 73 Obr. 54 Vliv rec. na pevnost v tlaku - σm, při teplotě: T = 60°C ........................................ 76 Obr. 55 Vliv rec. na modul pruţnosti v tlaku - E, při teplotě: T = 60°C ............................ 76 Obr. 56 Vliv rec. na poměrné prodlouţení v tlaku - εm, při teplotě: T = 60°C ................... 76 Obr. 57 Vliv rec. na pevnost v tlaku - σm, při teplotě: T = 80°C ........................................ 79 Obr. 58 Vliv rec. na modul pruţnosti v tlaku - E, při teplotě: T = 80°C ............................ 79 Obr. 59 Vliv rec. na poměrné prodlouţení v tlaku - εm, při teplotě: T = 80°C ................... 79 Obr. 60 Vliv rec. na pevnost v tlaku - σm, při teplotě: T = 110°C ...................................... 82 Obr. 61 Vliv rec. na modul pruţnosti v tlaku - E, při teplotě: T = 110°C .......................... 82 Obr. 62 Vliv rec. na poměrné prodlouţení v tlaku - εm, při teplotě: T = 110°C ................. 82 Obr. 63 Vliv rec. a teploty na pevnost v tahu - σm ............................................................... 84 Obr. 64 Vliv rec. a teploty na modul pruţnosti v tahu - E ................................................... 84 Obr. 65 Vliv rec. a teploty na poměrné prodlouţení v tahu - εm ......................................... 84


115

Obr. 66 Vliv rec. a teploty na sílu měřenou v bodě špičky u vrubové houţevnatosti ......... 94 Obr. 67 Vliv rec. a teploty na deformaci v bodě špičky u vrubové houţevnatosti .............. 95 Obr. 68 Vliv rec. a teploty na deformaci v bodě lomu u vrubové houţevnatosti ................ 96 Obr. 69 Vliv rec. a teploty na vrubovou houţevnatost (s energií v bodě špičky) u vrubové houţevnatosti ................................................................................................ 97 Obr. 70 Vliv rec. a teploty na vrubovou houţevnatost (s energií v bodě lomu) u vrubové houţevnatosti ................................................................................................ 98 Obr. 71 Vliv rec. na index toku taveniny........................................................................... 101 Obr. 72 Vliv rec. na délku spirály ...................................................................................... 103 Obr. 73 Vyráběný díl - část světlometu ............................................................................. 104 Obr. 74 Vada na dílci ......................................................................................................... 105


116

SEZNAM TABULEK Tab. 1Některé charakteristické hodnoty PC ........................................................................ 19 Tab. 2 Technické parametry stroje ARBURG THERMOLIFT 100-2 [10] ........................ 46 Tab. 3 Parametry vstřikovacího stroje ARBURG ............................................................... 47 Tab. 4 Parametry stroje ZWICK ROELL 1456 ................................................................... 49 Tab. 5 Parametry stroje Univerzální frézka FHV-50PD...................................................... 50 Tab. 6 Parametry měřícího zařízení RESIL IMPACTOR JUNIOR .................................... 51 Tab. 7 Parametry výtlacného plastometru DYNISCO KAYENESS LMI 4003 ................. 52 Tab. 8 Parametry vstřikování ............................................................................................... 54 Tab. 9 Tahová zkouška,-23°C, 0% rec. ............................................................................... 55 Tab. 10 Tahová zkouška,-23°C, 20% rec. ........................................................................... 56 Tab. 11 Tahová zkouška,-23°C, 30% rec. ........................................................................... 56 Tab. 12 Tahová zkouška,-23°C, 100% rec. ......................................................................... 57 Tab. 13 Tahová zkouška, 60°C, 0% rec. .............................................................................. 59 Tab. 14 Tahová zkouška, 60°C, 20% rec. ............................................................................ 59 Tab. 15 Tahová zkouška, 60°C, 30% rec. ............................................................................ 60 Tab. 16 Tahová zkouška, 60°C, 100% rec. .......................................................................... 60 Tab. 17 Tahová zkouška, 80°C, 0% rec. .............................................................................. 62 Tab. 18 Tahová zkouška, 80°C, 20% rec. ............................................................................ 62 Tab. 19 Tahová zkouška, 80°C, 30% rec. ............................................................................ 63 Tab. 20 Tahová zkouška, 80°C, 100% rec. .......................................................................... 63 Tab. 21 Tahová zkouška, 110°C, 0% rec. ............................................................................ 65 Tab. 22 Tahová zkouška, 110°C, 20% rec. .......................................................................... 65 Tab. 23 Tahová zkouška, 110°C, 30% rec. .......................................................................... 66 Tab. 24 Tahová zkouška, 110°C, 100% rec. ........................................................................ 66 Tab. 25 Tahová zkouška, mez pevnosti - σm ....................................................................... 68 Tab. 26 Tahová zkouška, modul pruţnosti - E .................................................................... 68 Tab. 27 Tahová zkouška, poměrné prodlouţen - εm ............................................................ 68 Tab. 28 Tlaková zkouška, -23°C, 0% rec ............................................................................ 70 Tab. 29 Tlaková zkouška, -23°C, 20% rec .......................................................................... 71 Tab. 30 Tlaková zkouška, -23°C, 30% rec .......................................................................... 71 Tab. 31 Tlaková zkouška, -23°C, 100% rec ........................................................................ 72 Tab. 32 Tlaková zkouška, 60°C, 0% rec.............................................................................. 74


117

Tab. 33 Tlaková zkouška, 60°C, 20% rec............................................................................ 74 Tab. 34 Tlaková zkouška, 60°C, 30% rec............................................................................ 75 Tab. 35 Tlaková zkouška, 60°C, 100% rec.......................................................................... 75 Tab. 36 Tlaková zkouška, 80°C, 0% rec.............................................................................. 77 Tab. 37 Tlaková zkouška, 80°C, 20% rec............................................................................ 77 Tab. 38 Tlaková zkouška, 80°C, 30% rec............................................................................ 78 Tab. 39 Tlaková zkouška, 80°C, 100% rec.......................................................................... 78 Tab. 40 Tlaková zkouška, 110°C, 0% rec............................................................................ 80 Tab. 41 Tlaková zkouška, 110°C, 20% rec.......................................................................... 80 Tab. 42 Tlaková zkouška, 110°C, 30% rec.......................................................................... 81 Tab. 43 Tlaková zkouška, 110°C, 100% rec........................................................................ 81 Tab. 44 Tlaková zkouška, mez pevnosti - σm ...................................................................... 83 Tab. 45 Tlaková zkouška, modul pruţnosti - E ................................................................... 83 Tab. 46 Tlaková zkouška, poměrné prodlouţen - εm ........................................................... 83 Tab. 47 Podrobnosti o zkoušce Charpy ............................................................................... 85 Tab. 48 Zkouška vrubové houţevnatosti, -23°C, 0% rec. ................................................... 86 Tab. 49 Zkouška vrubové houţevnatosti, -23°C, 20% rec. ................................................. 86 Tab. 50 Zkouška vrubové houţevnatosti, -23°C, 30% rec. ................................................. 87 Tab. 51 Zkouška vrubové houţevnatosti, -23°C, 100% rec. ............................................... 87 Tab. 52 Zkouška vrubové houţevnatosti, 60°C, 0% rec. ..................................................... 88 Tab. 53 Zkouška vrubové houţevnatosti, 60°C, 20% rec. ................................................... 88 Tab. 54 Zkouška vrubové houţevnatosti, 60°C, 30% rec. ................................................... 89 Tab. 55 Zkouška vrubové houţevnatosti, 60°C, 100% rec. ................................................. 89 Tab. 56 Zkouška vrubové houţevnatosti, 80°C, 0% rec. ..................................................... 90 Tab. 57 Zkouška vrubové houţevnatosti, 80°C, 20% rec. ................................................... 90 Tab. 58 Zkouška vrubové houţevnatosti, 80°C, 30% rec. ................................................... 91 Tab. 59 Zkouška vrubové houţevnatosti, 80°C, 100% rec. ................................................. 91 Tab. 60 Zkouška vrubové houţevnatosti, 110°C, 0% rec. ................................................... 92 Tab. 61 Zkouška vrubové houţevnatosti, 110°C, 20% rec. ................................................. 92 Tab. 62 Zkouška vrubové houţevnatosti, 110°C, 30% rec. ................................................. 93 Tab. 63 Zkouška vrubové houţevnatosti, 110°C, 100% rec. ............................................... 93 Tab. 64 Zkouška vrubové houţevnatosti, síla měřená v bodě špičky - Fm ......................... 94 Tab. 65 Zkouška vrubové houţevnatosti, deformace v bodě špičky - Sm .......................... 95


118

Tab. 66 Zkouška vrubové houţevnatosti, deformace v bodě lomu - Sb .............................. 96 Tab. 67 Zkouška vrubové houţevnatosti, vrubová houţevnatost (s energií v bodě špičky) - Am ............................................................................................................... 97 Tab. 68 Zkouška vrubové houţevnatosti, vrubová houţevnatost (s energií v bodě lomu) -Ab .................................................................................................................. 98 Tab. 69 Podrobnosti o zkoušce ITT ..................................................................................... 99 Tab. 70 Zkouška ITT, 0% rec. ........................................................................................... 100 Tab. 71 Zkouška ITT, 20% rec. ......................................................................................... 100 Tab. 72 Zkouška ITT, 30% rec. ......................................................................................... 100 Tab. 73 Zkouška ITT, 100% rec. ....................................................................................... 101 Tab. 74 Zkouška ITT ......................................................................................................... 101 Tab. 75 Parametry vstřikování při spirálové zkoušce ........................................................ 102 Tab. 76 Spirálová zkouška ................................................................................................. 103 Tab. 77 Test zmetkovitosti................................................................................................. 104


SEZNAM PŘÍLOH PI

CD disk obsahující:  Textovou část diplomové práce;  Tabulky a grafy materiálových zkoušek;  Tabulky vstřikovacích parametrů při testu zmetkovitosti

119

Vliv regranulátu na výsledný produkt. Bc. Tomáš Jankových

Recommend Documents