Pol

1
Polümeermaterjalid ja polümeerkomposiitmaterjalid
valmistustehnoloogia ja omadused

• Renno Veinthal, Jaan Kers
• e-post renno.veinthal_at_ttu.ee jaan.kers_at_ttu.ee

2
Konstruktsioonimaterjalide jaotus

• Metallid
• Keraamilised materjalid
• Polümeerid
• Komposiidid

• Tuntud 105 Mendelejevi tabeli elemendist on
• 81 metallid
• 6 üleminekumetallid
• 18 mittemetallid

3
Polümeeride olemus ja liigitus

• Polümeerid kõrgmolekulaarsed ühendid (molaarmass
  jääb vahemikku 2000-2 000 000 g/mol)
• Makromolekulid on ülesehitatud madalamolekulaarset
  est ainetest- monomeeridest
• Plastid polümeeride baasil valmistatud
  tehismaterjalid, mille põhikomponendiks on
  polümeer ning mis töötlemisfaasis on plastsed,
  tavaliselt kõrgendatud temperatuuri ja rõhu mõjul
  
• Polümeerkomposiidid (plastkomposiidid) on
  materjalid, mis koosnevad polümeersest
  maatriksist (sideainest) ning tugevdavast ehk
  armeerivast lisandist (täiteaine teraline või
  kiud materjal ).
• NB! Kõik plastid on polümeerid aga kõik
  polümeerid ei pruugi olla plastid (kummid,
  liimid, pinnakattematerjalid)

4
Polümeeride liigitus

• Päritolu järgi looduslikud (tselluloos,
  kautšuk), modifitseeritud looduslikud (struktuur
  säilib peale keemilist töötlemist) ja
  sünteetilised (naftast, maagaasist, kivisöest)
• Peaahela kuju järgi lineaarse, hargnenud ja
  ristsillatud ahelaga
• Rakendusomaduste järgi tarbeplastid,
  konstruktsioonplastid, eriotstarbelised plastid

5
Polümeeride supermolekulaarne struktuur

• Polümeerid ei saa oma supermolekulaarse
  struktuuri tõttu olla gaasilises olekus, sest
  keemistemperatuur on üldjuhul kõrgem polümeeri
  lagunemistemperatuurist.
• Polümeerid võivad olla ainult vedelas või tahkes
  agregaatolekus.
• Supermolekulaarse struktuuri põhimõisted on
  kristallilisus ja amorfsus
• Kristallilisus on kolmedimensionaalne korrastatus
  atomaarsel tasandil, kus aatomid võrepunktidena
  moodustavad määratud parameetritega kristallvõre.

6
Kristalliinsus

• Polümeerid ei ole perfektselt kristallilised vaid
  sisaldavad ka amorfset osa. Seetõttu tuleks
  polümeeride puhul kasutada mõisted kristalliinsus
  (poolkristalliline).
• Polümeerid ei ole ka kolmedimensionaalselt
  isotroopsed, seetõttu on neile iseloomulik
  polümorfism, st et ühesuguse koostise ja
  konfiguratsiooniga polümeerid võivad
  kristallumisel anda erinevaid kristallmodifikatsio
  one.
• Plastide mehaanilised omadused sõltuvad suurel
  määral kristallisatsiooniastmest.
• Kristalliinne struktuur mõjutab polümeeride
  omadusi
• Suureneb ahelate pakkimistihedus, seega ka
  polümeeri tihedus
• Tõuseb pehmenemistemperatuur
• Väheneb polümeeri läbipaistvus

7
Kristalliinsus

• Polümeeride kristallisatsiooniastmeid ()
• Polüetüleen PE (lineaarne) 95
• Polütetrafluoroetüleen PTFE (teflon) 88
• Polüpropüleen PP 80
• Polüoksimetüleen POM 75
• Polüetüleentereftalaat PET 60
• Polüamiid 50

8
Amorfsus

• Amorfsus on polümeersete ahelate täiesti juhuslik
  asetus ruumis, seega tähendab maksimaalset
  ebakorrapärast struktuuri.
• Plast on amorfne kui tema polümeeri
  makromolekulide paiknemisel ei ole korrapärasust
  molekulid on üksteisest läbipõimunud.
• Kuuma amorfse plasti jahutamisel muutub ta esmalt
  vedelikulaadsest ainest kummilaadseks ning
  edasisel jahutamisel klaasilaadseks aineks
• Amorfsed plastid PMMA (pleksiklaas), PS, PVC
• Iseloomulik on suur läbipaistvus
• Plastide mehaanilisi omadusi kirjeldab hästi
  deformatsiooni sõltuvus temperatuurist konstantse
  koormuse korral.
• Graafiliselt esitatuna nimetatakse neid
  termomehaanilisteks kõverateks

9
Amorfsus

• Klaasistumine on amorfse sulapolümeeri üleminek
  tahkesse olekusse. Klaasistumistemperatuuril Tg
  toimub üleminek polümeersest klaasiolekust
  kummisesse olekusse või vastupidi.
• Sulamistemperatuuril Tm toimub üleminek
  polümeersest klaasiolekust sulaolekusse
  (kristalliinsed polüm.)
• Kasutamistemperatuuril on polümeer, kas
  klaasiolekus (PS, PMMA) või kummiolekus
  (elastomeerid) sõltuvalt sellest, kas
  kasutamistempratuur on madalam või kõrgem kui Tg.

Polümeeride termomehaanilised kõverad
10
Polümeeride liigitamine vormimisomaduste järgi
Termoplastid Reaktoplastid e. Termosetid Elastomeerid
Lineaarsed, vähehargnenud makromolekulid Võrkstruktuuriga, ristsillatud makromolekulid Lineaarsed, harvalt ristsillatud makromolekulid
Toatemperatuuril jäigad Toatemperatuuril jäigad ja tugevad Toatemperatuuril elastsed
Võimalik korduvalt vormida, viies materjali soojendamisel sulaolekusse ja jahutamisel uuesti tahkestada Võimalik vormida ainult üks kord, mille käigus toimub molekulide omavaheline ristsildumine ja tugeva struktuuri moodustamine Võimalik vormida ainult üks kord, mille käius toimub osaline molekulide omavaheline sildumine ja elastse struktuuri moodustamine
11
Polümeeride liigitamine taaskasutuskoodide põhjal
12
Plastide töötlejad ja plastide kasutamine

• Plaste tootvad firmad tegelevad ainult plastide
  tootmisega toorainest, mis moodustab ainult ühe
  osa tootmisest.
• Plastide töötlejad toodavad plastist tooteid
  kuid üldiselt plastide toormaterjali polümeere
  ei tooda.
• Euroopas ca. 25 000 firmat, 1 milj. Töötajat, 85
  firmadest on alla 100 töötajaga
• Plastitoodang on kasvanud viimastel aastatel 4

13
Plastide kasutamine

• Plastide rakendusalad
• Pakend 40
• Ehitus 17
• Autotööstus 10
• Elektroonika 6
• Põllumajandus 4
• Muud 23

• Plastide rakendusalad
• Pakend 40
• Ehitus 17
• Autotööstus 10
• Elektroonika 6
• Põllumajandus 4
• Muud 23

• Plastide kasutamine
• PE 35
• PP 20
• PVC 18
• Termoplastid 90
• Reaktoplastid 10

14
Standardid

• ISO 1043      Plastid - Tähised ja
  termini-lühendid.  
• ISO 1043-1  Osa 1 Polümeerid ja nende
  eri-omadused.  
• ISO 1043-2 Osa 2 Täidised ja sarrused.  
• EVS-EN ISO 1043-3 Osa 3 Plastifikaatorid.  
• EVS-EN ISO 1043-4 Osa 4 Leegiaeglustid.
• ISO 11469 Plastid Identifitseerimine ja
  plasttoodete markeerimine.
• ISO 1629 Kautšukid ja lateksid Nomenklatuur

15
Lühendid (vt ka www.plast.ee)

• ABS- akrüülonitriilbutadieenstüreenplast
• ASA- akrüülnitriilstüreenakrülaatplast
• EP- epoksüvaik või plast
• E/P van. EPM- eteenpropeenplast
• ETFE- eteentetrafluoreteenplast
• EVAC van. EVA- eteenvinüülatsetaatplast
• LCP- vedelkristallpolümeer
• MF- melamiinformaldehüüdvaik
• PA    PA6    PA66 polüamiid, 

16
Lühendid

• PAI- polüamiidimiid
• PC- polükarbonaat
• PE- polüeteen
• PF -fenoolformaldehüüdvaik
• PE-HD van. HDPE, PEH polüeteen kõrgtihe
• PE-HMW van. HMWPEpolüeteen kõrge molekulkaaluga
• PE-LLD  van. LLDPEpolüeteen lineaarne madaltihe
• PEEK polüeetereeterketoon

17
Lühendid

• PI polüimiid
• POM polüoksümeteen, polüatsetaal,
  polüformaldehüüd
• PP- polüpropeen
• PS- polüstüreen
•     PS-E van. EPS polüstüreen vahustatav
• PS-HI van. HIPS polüstüreen löögikindel
• PVC- polüvinüülkloriid

18
Lühendid

• SI- silikoonplast
• UF- karbamiidformaldehüüdvaik
• UP- küllastamata polüestervaik

19
Liigitus lõppomaduste ja otstarbe järgi

• Tarbeplastid
• Polüetüleen (PE)
• Polüpropüleen (PP)
• Polüvinüülkloriid (PVC)
• Polüstüreen (PS)
• Fenoolformaldehüüdvaik (PF)

• Konstruktsiooniplastid
• Polükarbonaat (PC)
• Polüamiid (PA)
• Polüatsetaal (POM)
• Polüetüleentereftalaat (PETP)
• Polümetüülmetakrülaat (PMMA),
• Epoksüvaik (EP)

20
Olulised talitlusomadused

• Füüsikalised
• Sooja-/külmakindlus
• Soojusjuhtivus
• Soojuspaisumine
• Keemiline vastupidavus
• Sanitaar-hügieenilised omadused

• Mehaanilised
• Vastupanu mehaanilistele mõjudele (tõmme, surve,
  paine)
• Kõvadus
• Hõõrdumine, kulumiskindlus
• Optilised
• Läbipaistvus
• Valguse neeldumine/ peegeldumine

21
Põhiliste termoplastide omadused
Plasti liik Tihedus Kg/m3 Rm, MPa E, GPa A AU, J/m2
Polüetüleen HDPE LDPE 960 920 2238 116 0,41,4 0,10,3 201300 90650 80100
Polüpropüleen (PP) 905 2740 0,51,9 30200 212
Polüvinüülkloriid (PVC) plastifitseerimata (UPVC) Plastifitseeritud (PPVC) 1470 1375 2462 756 2,44,1 0,010,4 240 200450 2100
22
Põhiliste termoplastide omadused
Plasti liik Tihedus kg/m3 Rm, MPa E, GPa A AU, J/m2
Polüstüreen (PS) 1070 3584 2,83,5 14,5 1,33,4
Akrüülplastid (PMMA) 1100 5075 2,73,5 58 -
Polükarbonaat (PC) 1200 5970 2,22,4 50120 6590
Polüamiidid (PA) - PA 6 - PA 11 - PA 12 1100 1050 1020 4090 4055 4965 1,93,3 1,2 1,11,4 40150 100350 120.350 3,25,5 4070 64100
Polüatsetaal (POM) 1400 62.80 2,93,3 2560 70120
23
Põhiliste termoreaktiivide omadused
Plasti liik Tihedus kg/m3 Rm, MPa E, GPa A AU, J/m2
Epoksüplastid (EP) 1850 60 34 4 810
Fenoplastid (PF) 1275 3555 165 5,27 11,5
Aminoplastid -Karbamiid-formaldehüüd (UF) -melamiin-formaldehüüd (MF) 1550 1550 4090 4170 710 711 0,51,0 0,51,0 - -
24
Termoplastid Polüetüleen (PE)

• Polüetüleeni omadused ja kasutusvaldkonnad võivad
  erineda suurtes piirides
• HDPE - lineaarne polümeer.
• Madalatel temperatuuridel hea löögisitkus,
• suurepärane keemiline vastupanu,
• tundlik UV kiirgusele
• LDPE - ulatuslikult hargnenud ahelaga polümeer
• Madalatel temperatuuridel hea löögisitkus,
• väike kõvadus ja tugevus,
• suur keemiline inertsus,
• suurepärane dielektrik

25
Termoplastid Polüetüleen (PE)

• LLDPE - lineaarne madaltihe PE (korrapärase
  struktuuriga)
• Kõrgem tõmbetugevus,
• Kõrgem löögisitkus,
• Parem sulavoolavus kui LDPE
• UHMWPE ülikõrge molekulmassiga PE
• Suur kõvadus ja tugevus,
• suur keemiline inertsus,
• Vastupidav kriimustustele ja abrasiivkulumisele
• Suur sitkus
• Ei ole sulatöödeldav töödeldakse kummiolekus

26
TermoplastidPolüpropüleen (PP)

• Kõrgkristalne polümeer (nagu PE)
• Võib olla nii termoplast kui ka elastomeer
  (sõltub polümeeriahela külgrühma paiknemisest)
• Suurema kõvadusega kui HDPE
• Tihedus sarnane LDPE
• Hea keemiline vastupanu, kõrge väsimustugevus
• Madalal temperatuuril haprub
• Väga tundlik UV-kiirgusele!
• Koostisse peavad kuuluma antioksüdandid ja UV
  filtrid

27
TermoplastidPolüvinüülkloriid (PVC)

• Odav termoplast
• Hea keemiline vastupanu hapetele ja leelistele
• Cl aatomid muudavad polümeeri molekulid
  polaarseteks-gt tõmbejõud molekulide vahel
  tõstavad kõvadust ja jäikust
• Termiliselt väga ebastabiilne
• Kompaundis peavad olema stabilisaatorid

28
TermoplastidFluorosüsinikpolümeerid

• PTFE- Polütetrafluoretüleen
• PVDF- polüvinüülideenfluoriid
• Iseloomustab
• Kõrge termopüsivus (kuni 350 ºC)
• Keemiliselt inertne
• Head antifriktsioonomadused
• Omaduste tõstmiseks erilisandid klaaskiud,
  pronkspulber, grafiit

29
TermoplastidPolüstüreen (PS)

• PS- polüstüreen
• ABS- akrüülnitriil-butadieen-stüreen
• SAN- stüreenakrüülnitriil
• PS - rabe, klaasjas ja läbipaistev, hõlpsasti
  töödeldav, hea mõõtmepüsivus, madal
  kemikaalikindlus, väga tundlik UV kiirgusele

30
TermoplastidPolüstüreen (PS)

• ABS- akrüülnitriidist, butadieenist ja stüreenist
  koosnev kopolümeer
• Iseloomustavad
• Head mehaanilised omadused
• Kõrge löögisitkus
• Hea mõõtmetepüsivus
• Keemiliselt vastupidav hapetes, leelistes,
  lahustites
• Kergesti vormitav

31
TermoplastidAkrüülplast (PMMA)

• Toatemperatuuril amorfne kuni klaasistumistemperat
  uurini Tk110ºC
• Kõva, jäik, kõrge löögisitkusega
• Hea läbipaistvus (pleksiklaas)
• Inertne majapidamis-kemikaalidele
• Ei kannata orgaanilisi lahusteid

32
Termoreaktiivid

• Epoksüüdvaigud
• Elektriskeemidel elektroonika komponentide
  fikseerimiseks
• Hammasrattad
• Adhesiividena.

33
Termoreaktiivid

• Fenoolvaigud
• Piljardipallid
• Adhesiividena (laastplaadid, friktsioonmaterjalid)
  
• Käepidemed
• Elektrilised isolaatorid
• Hammasrattad (vähekoormatud)
• Laagrid
• Vahustatud kujul plaaditüüpi ehitusmaterjalina.

34
Termoreaktiivid

• Elastomeerid
• Rehvid
• Voolikud (butüül kummi, isopreen)
• Tihendid (akrülaat hea õlikindlus)
• Vibrosummutid
• Elektrilised isolaatorid (bütuul, isopreen)
• Jalatsite tallad (etüleen-propüleen)
• Mänguasjad (looduslik kummi, madal UV- ja
  õlikindlus)
• Jne.

35
Plastide töötlemise põhiprotsessid

• Termoplastide töötlemise põhiprotsessid
• Survevalu
• Ekstrusioon
• Termovormimine
• Rotovormimine
• Põhiprotsesse võib jaotada
• Primaarsed toote lõplik vormimine toimub ühe
  protsessina
• Sekundaarsed toote vormimine toimub pooltootest

36
Survevalu protsess

• Survevalu teostamiseks on vaja plast muuta
  sisestatud tahkest olekust (tavaliselt pelletite
  või pulbri vormis) töödeldavasse sulaolekusse.
• sisestatud materjali plastifitseerimine pöörleva
  teo abil (samm 1)
• peale vormi sulgemist järgneb plastifitseeritud
  materjali surumine vormi läbi teo edasi liikumise
  (samm 2),
• surve hoidmine ja detaili jahutamine vormis (samm
  3)
• teo tagasiliikumine ja uus tsükkel(samm 4)
• viimane protsessi samm on vormi avamine ja
  detaili väljutamine vormist (samm 5).

37
Survevalu masina komponendid

• Sõltumata töödeldavast materjalist, koosneb
  survevalu masin järgmistest komponentidest
• Masina raam toetab sisestusüksust ja
  sulgemisüksust (vormi avamine ja sulgemine
  tootmistsüklis)
• Survevalu tsükli jada kontrollitakse
  kontrollsüsteemi poolt
• Vormitud detaili jahutamisel, peab vormitud segu
  olema jahutatud enne vormist väljavõttu
  (temperatuuri kontrollerid).

38
Survevalu eelised

• Võimalus valmistada avatud anumaid.
• Valudetaili omahind on madal tingituna
  masstootmisest
• Valmistoode enamasti ei vaja järeltöötlust, kui
  siis minimaalselt
• Protsessi automatiseeritus
• Suur tootlikkus ööpäevas 5000 10 000 detaili
• Vormide pikk tööiga (10 000 000 tsüklit)
• Lühike tootmistsükkel
• Võimalik reguleerida tootmistsüklit ja suurendada
  toodangut.

39
3. Plastide töötlemise põhiprotsessid
Survevalu puudused

• Vormide kõrge hind, tingituna keerulisest
  ehitusest ning pinnakvaliteedist
• Kallid seadmed, keeruline seadistus
• Keerulise kuju ja suurte mõõtude suhtega detaile
  ei saa valmistada
• Teisest materjalist lisade sissevormimine on
  keeruline ja kallis
• Vormi ümbertegemine on kulukas

40
Ekstrusioon
3. Plastide töötlemise põhiprotsessid

• Ekstrusioon on pooltoodete nagu toru, profiili
  või lehe pidevtootmine plastist.
• Lisaks teistele komponentidele, sisaldub
  ekstrusioonsüsteemis ekstruuder,
  ekstrusioonipea, kalibreerimis/jahutus osa, ajam,
  lõikemehhanism.
• Ekstruuderi kuumas silindris (140 240 C)
  muudetakse plastikud pöörleva teo toimel
  plastseks
• Plastne segu surutakse läbi vormiva kanali
  (ekstrusioonipea ehk suulise) ja seejärel toode
  jahutatakse.
•  
•  

41
Ekstrusioon-puhumisvormimine

• Ekstrusioon puhumisvormimisel toimub kaks
  protsessi paralleelselt
• vormitooriku ekstrusioon
• ekstrudeeritud vormitooriku puhumine õhu abil
• soovitud tooteks

42
Venitus-puhumisvormimine
Kilede tootmine

• Venitus puhumisvormimine on erivariatsioon
• puhumisvormimisest.
• Kasutatav efekt sarnane nagu kile puhul
  venitus
• ligilähedal klaasistumis või kristalliitide
• sulamistemperatuurile
• Sellel teel tõstetakse mehaanilisi omadusi
• märgatavalt.
• Sellel protsessil ei venitata vormitoorikut
• mitte ainult radiaalselt (nagu ekstrusioon
• puhumisvormimisel) vaid ka pikisuunaliselt.

43
Venitus-puhumisvormimine
3. Plastide töötlemise põhiprotsessid
PET plastpudelite tootmine
44
Termovormimine (pneumo- ja vaakumvormimine)
3. Plastide töötlemise põhiprotsessid

• Lehtmaterjlide korral kasutatakse üle- või
  alarõhu abil
• vormimist, vastavalt pneumo- või
  vaakumvormimist.
• Termoplastid soojendatakse temperatuurini 100
  200
• C ja surutakse (rõhk kuni 2,5 MPa) või
  tekitatakse
• vaakumi abil alarõhk, mille abil surutakse leht
  vastu vormi, mille kuju ta jahtudes omandab.
• Pneumovormimine võimaldab võrreldes
• vaakumvormimisega valmistada sügavamaid ja
  suurema seinapaksusega tooteid.

45
Termovormimine (pneumo- ja vaakumvormimine)
3. Plastide töötlemise põhiprotsessid
Vaakumvormimine matriitsi abil
46
Rotovormimine

• Rotatsioonvalu korral surutakse pulbriline plast
  tsentrifugaaljõu mõjul
• vastu kuuma vormi, jahtudes omandab sulanud
  materjal vormi kuju.
• Nii saab vormida suuri ja keeruka kujuga esemeid.
• Rotovormimise meetodil valmistatavad plasttooted
• anumad ja mahutid,
• välisvalgustite kuplid,
• settekaevud ja kuivtualetid
• erineva suuruse ja kujuga merepoid).
• sanitaartoodetest valmistatakse kuivkäimlaid,
• autotööstusele Volvo ja Scania veoautode ja
  teemasinate kütusepaagid

47
Rotovormimine

Rotovalu tsükkel a) laadimine, b) kuumutamine,
c) jahutamine d) vormist väljavõtmine
48
Plastmaatrikskomposiitmaterjalid (PMKM)

• EELISED
• suur eritugevus,
• vastupanu keemiliselt agressiivsetele
  keskkondadele,
• väike soojus- ja elektrijuhtivus, hea
  raadiolainete läbitavus
• tehnoloogilisus madalad temperatuurid ja
  väiksed surved tootmisel
• valmistamisviiside paljusus

• PUUDUSED
• suhteliselt väike jäikus,
• madal soojus- ja kiirguspüsivus,
• hügroskoopsus,
• füüsikalis-mehaaniliste omaduste muutumine
  vananedes ja keskkonnategurite mõjul.

Jäikuse suurendamiseks kasutatakse suure
jäikusega armatuuriliike nagu suure
elastsusmooduliga klaaskiud, süsinikkiud,
boorkiud, ränikarbiidkiud.
49
Polümeerkomposiitide armeerimise skeemid
4. Polümeerkomposiitide olemus ja liigitus

• a) pidevarmeerimine, b) diskreetne armeerimine,
• c) dispersioonarmeerimine d) kihtarmeerimine

50
Polümeerkomposiittoodete valmistamise tehnoloogiad

• Käsitsi lamineerimine (hand-lay-up)
• Vormimine vaakumkotis (Vacuum bag moulding),
• Injektsioonvormimine
• Pihustamismeetod (spray-up)
• Kerimine ehk mähkimine (filament winding)
• Pultrusioon

51
Käsitsi lamineerimine

• Käsitsi lamineerimisel (hand-lay-up) kasutatakse
  ühepoolseid vorme,
• sobilik suurte mõõtmetega toodete (vannid,
  basseinid, paadid)
• väikeseeria tootmiseks, kõvenemine toimub
  ruumitemperatuuril

52
Pihustamismeetod

• Pihustamismeetodi (spray-up), puhul pihustatakse
• sideaine ja kiudude segu vormile.

53
Vormimine vaakumkoti abil

• Vormimine vaakumkotis (Vacuum bag moulding),
  mille korral
• käsitsi asetatud materjalikihid (klaaskiudmatt,
  kärgpaneelid, jt)
• surutakse kokku elastse diafragma või vaakumkoti
  abil, kasutades
• ülerõhku või vaakumit. Üheks variandiks on ka
  vormimine
• autoklaavis, kus kasutatavad kõrgendatud
  temperatuurid
• kiirendavad toote kõvenemist.

54
Vormimine vaakumkoti abil
55
Injektorvormimine (RTM)
Injektorvormimine erineb vaakumvormimisest selle
poolest, et kõvendiga segatud vaigu
vormiviimiseks kasutatakse alarõhu asemel
ülerõhku (kuni 20 bar),millega surutakse vaik
vormi. Vormist õhu välja saamiseks kasutatakse
õhutus kanalit.
56
Vormimise skeemid otsepressimine (a),
valupressimine (b), survevalu (c)
1 tempel, 2 valuvorm, 3 punker, 4
valusõlm
57
Kerimine ehk mähkimine
Kerimine ehk mähkimine (filament winding),
tehnoloogilisim meetod tsisternide ja mahutite
valmistamiseks. Reeglina kasutatakse ringja või
ovaalse ristlõikega toodete valmistamiseks.
58
Mähkimistehnoloogia ja tooted
Kevlariga armeeritud surveanum
CNC- mähkimismasin
Süsinikkiud- epoksüvaigust toru
59
Klaaskiudarmatuuriga mähitud torude mehaanilised
omadused
60
Mähitud komposiitide rakendused
61
Märg survevormimine

• Suhteliselt lihtne vorm, madalad rõhud
• Suhteliselt pikk valmistus-tsükkel
• Sobib lihtsamate detailide valmistamiseks, kuni
  mõnituhat tk. seerias
• Polüestervaik (külm või kuni 150 ºC)
• Kõvenemisaeg 5-15 min

62
BMC ja SMC protsess

• BMC pooltoode on tainjas mass
• SMC pooltooteks painduv leht paksusega kuni mõni
  mm
• Rõhk SMC- 5-10 MPa, BMC- 10-15 MPa
• Tsükli pikkus 30-150 s
• SMC reeglina suurseeriatootmises.

63
SMC ja BMC materjali koostis
Tooraine Low-profile SMC Standard BMC
Vaik 20-27 20
Klaaskiud 25-30 15
Kaltsiumkarbonaat 40-50 54
Kahanemst reg. manus 9
Muud 3-5 2
64
Survevalu protsess

• Survevalu teostamiseks on vaja plast muuta
  sisestatud tahkest olekust (tavaliselt pelletite
  või pulbri vormis) töödeldavasse sulaolekusse.
• Sisestatud materjali plastifitseerimine pöörleva
  teo abil (samm 1)
• peale vormi sulgemist järgneb plastifitseeritud
  materjali surumine vormi läbi teo edasi liikumise
  (samm 2),
• surve hoidmine ja detaili jahutamine vormis (samm
  3)
• teo tagasiliikumine ja uus tsükkel(samm 4)
• viimane protsessi samm on vormi avamine ja
  detaili väljutamine vormist (samm 5).

65
Survevaluvorm
66
Pultrusiooniprotsess

• Põhiprotsess seisneb pikkade kiudude tõmbamises
  läbi
• (pull trough-gt pultrusioon)
• plastiga täidetud vanni (vaikkõvendi)-gt
• läbi tõmbesilma, milles antakse tootele kuju ja
  eemaldatakse liigne vaik-gt
• tõmbesilma, milles antakse lõplik ristlõikekuju
  ning pinnaviimistlus-gt
• Tõmmatud detaili jahutamine suruõhuga või veega
• Tõmbekiirus 0-5...2 m/min
• Tõmbesilm on reeglina pikkusega 500...1200 mm
  pikk, sisaldab tsoone eri temperatuuriga

67
Pultrusiooniprotsess
68
Pultrusiooniprotsessis kasutatavad materjalid

• Armatuur
• E-klaas (punutud kiud, matt) eeliseks odavus, Rm-
  3450 MPa, E-moodul- 70 GPa, suhteline pikenemine
  34, varieeritakse kiu läbimõõtu, optimeeritakse
  pinnakatte abil nakkeomadusi
• S-klaas (punutud kiud, matt), vastutusrikkad
  konstruktsioonid, Rm- 4600 MPa, E-moodul 85 GPa
• Süsinikkiud Rm- 2050-5500 MPa, E-moodul 210830
  GPa, suhteline pikenemine 0,51,5. Eeliseks
  madal tihedus (?1,8 g/cm3)
• Orgaanilised kiud- kasutatakse suure sitkusega KM
  valmistamiseks Rm- 2750 MPa, E-moodul 130 GPa,
  suhteline pikenemine 4
• Polüesterkiud- kasutatakse klaaskiu asendajana
  juhul kui vajalik on sitkus ja löögikindlus kuid
  suur tõmbe- ja paindetugevus pole vajalikud

69
Pultrusiooniprotsessis kasutatavad materjalid

• Maatriks
• Küllastamata polüestervaik- kõveneb kiiresti-
  mitmesugused lisamanused
• Vinüül-estrid- kõrgemad meh. omadused, talub
  kõrgemaid temperatuure, 75 kallim kui polüester,
  paremad sitkusnäitajad
• Epoksüvaigud- eelmistest kallimad, paremate meh.
  Omadustega, max temperatuur kuni 150ºC ,
  kõvenemisprotsss aeglasem kui teistel,
  pultrusiooniprotsessiks seetõttu vähemsobiv
• Teised reaktoplastid - metüül-metakrülaat
  (suurem leegikindlus, hea tehnoloogilisus) ja
  fenoolvaigud
• Termoplastid
• Täitematerjalid (fillerid)- kaltsium karbonaat,
  alumiinium-silikaat

70
Termovormimine (pneumo- ja vaakumvormimine)

• Lehtmaterjlide korral kasutatakse üle- või
  alarõhu abil
• vormimist, vastavalt pneumo- või
  vaakumvormimist.
• Termoplastid soojendatakse temperatuurini 100
  200
• C ja surutakse (rõhk kuni 2,5 MPa) või
  tekitatakse
• vaakumi abil alarõhk, mille abil surutakse leht
  vastu vormi, mille kuju ta jahtudes omandab.
• Pneumovormimine võimaldab võrreldes
• vaakumvormimisega valmistada sügavamaid ja
  suurema seinapaksusega tooteid.

71
Erinevate meetoditega valmistatud PMKM
tehnilis-majanduslikud näitajad