STŘEDNÍ UMĚLECKOPRŮMYSLOVÁ ŠKOLA
TURNOV

Technologie - osnovy pro první ročník

3. Technické materiály a polotovary - přehled
3.1 Technické slitiny železa - obecná charakteristika
3.2 Neželezné kovy a jejich slitiny - obecná charakteristika
3.3 Označování technických kovů a slitin
3.4 Volba požadovaného materiálu - výběr materiálů podle ČSN
3.5 Hutnické polotovary - přehled polotovarů a rozměrových norem - plechy, pásy, tyče
3.6 Nátěrové hmoty, ředidla
3.7 Plasty
3.8 Technické minerály
3.9 Evidence a skladování materiálu


Kovy
Ze všech dosud známých prvků tvoří tři čtvrtiny kovy či prvky s převažujícím kovovým charakterem

Polotovary

Normalizované - Předvalky, tyče, plechy, pásy, trubky, dráty, tenkostěnné profily
Nenormalizované - Odlitky, výkovky, výlisky, svarky, výpalky a odřezky, pájené, lepené a slinuté polotovary
Polotovary se vyrábí převážně tvářením (válcování, tažení, kování, lisování), odléváním, svařováním, pájením, lepením, slinováním, řezáním.

Volba materiálu

musíme uvažovat 3 hlediska:
- konstrukční - materiál musí vyhovovat podmínkám pevnosti, tuhosti, malé hmotnosti, pracovnímu prostředí a pod.
- technologické - materiál musí vyhovovat technologickým podmínkám - slévatelnost, svařitelnost, tvárnost, obrobitelnost a pod.
- ekonomické - přihlíží se k ceně materiálu, k životnosti součásti, ke spotřebě materiálu a pod.

Přídavky polotovar má být zvolen tak, aby jeho obrobení bylo co nejlevnější. Proto se má polotovar co nejvíce podobat hotové součásti. , Součást má mít co nejméně ploch, které se budou na polotovaru obrábět. Obráběny jsou tedy pouze funkční plochy. Přídavky dělíme na: technologické - umožňují snadnou výrobu polotovaru (snadné vyjímání výkovku, odlitku z formy a pod. Mohou být samostatné - zůstanou na součásti a nebudou se obrábět, nebo jsou součástí přídavku na obrábění a obrobí se zároveň s ním. přídavky na obrábění - musí být tak velké, aby bylo možno vyrobit z polotovaru vyrobit součást předepsaných tvarů a rozměrů. Mohou být buď jednostranné (na plochu) nebo oboustranné (na průměr). Při kusové a malosériové výrobě se volí přídavky na obrábění větší, v sériové a hromadné výrobě co nejmenší.
Při obrábění se nejprve “hrubuje” - odstraní se vadná vrstva polotovaru (zalitý písek, okuje, pórovitý povrch) (u odlitků je v horních polohách vadná vrstva větší) a potom se obrábí “na čisto”.
Celkový přídavek - je součtem přídavku na hrubování, přídavku na čisto a popř. přídavku na dokončení.

3.1 Technické slitiny železa - oceli
      ČSN EN 1 0020 definuje oceli jako materiály, jejichž hmotnostní podíl železa je větší než kteréhokoliv jiného prvku, o které všeobecně vykazují méně než 2 % C a obsahují i jiné prvky. Některé chromové oceli obsahují vyjímečně více než 2 % C, avšak hodnota 2 % je všeobecně považována za mezní hodnotu pro rozlišení mezi ocelí o litinou. V technické praxi se běžně používají materiály s max. obsahem uhlíku do 1,5 %. U běžných uhlíkových ocelí již další zvyšování obsahu uhlíku nevede k pozitivní změně vlastností.
Podle hlavních skupin jakostí se rámcově rozdělují na:
l. Nelegované oceli obvyklých jakostí, které:
- nejsou určeny pro tepelné zpracování
- nemají předepsány zvláštní kvalitativní charakteristiky, např. způsobilost k tažení, tvarování za studena atp.
- nemají předepsány obsahy legovacích prvků s výjimkou křemíku a manganu
2. Nelegované jakostní oceli (všechny ostatní nelegované druhy oceli)
3. Nelegované ušlechtilé oceli, které zahrnují:
- oceli s požadavky na nárazovou práci v zušlechtěném stavu
- oceli s požadavky na hloubku zakalené vrstvy nebo povrchovou tvrdost v zakaleném nebo povrchově zakaleném a případně popuštěném stavu
- oceli s předepsaným nejvyšším obsahem fosforu a síry
- oceli s minimálními hodnotami nárazové práce
- oceli pro speciální použití (jaderné elektrárny, předepsaná elektrická vodivost)
4. Legované jakostní oceli určené pro podobné účely jako nelegované jakostní oceli. Pro zvláštní podmínky použití obsahují specielní legovací prvky. Všeobecně nejsou určeny pro zušlechťování
5. Legované ušlechtilé oceli. Podle určujících obsahů prvků se rozdělují na:
- antikorozní (a obdobné) oceli
- rychlořezné oceli
- ostatní oceli

Vliv legovacích prvků na vlastnosti ocelí (otevře se po kliknutí)

Konkrétně se oceli nejčastěji přehledně dělí na jednotlivé třídy dle označení, které je rozebráno v další kapitole a to na:

Třída 10 - jsou konstrukční oceli obvyklé jakosti (uhlíkové), jsou to nejlevnější a nejvíce užívané materiály. Zaručují se u nich pouze některé mechanické a technologické vlastnosti.

Třída 11 - jsou konstrukční oceli obvyklé jakosti (uhlíkové) vhodné pro mírně namáhané konstrukce; mimo mechanických a technologických vlastností výrobce zaručuje obvykle i chemické složení

Třída 12 - jsou ušlechtilé uhlíkové konstrukční oceli, používají se obvykle ve stavu tepelně zpracovaném (např. k cementování a povrchovému kalení). Proto se u nich zaručuje větší čistota a a vhodnější chemické složení

Třída 13 ÷ 16 - jsou to ušlechtilé konstrukční nízkolegované oceli, používají se obvykle ve stavu tepelně zpracovaném.

Třída 17 - jsou to oceli antikorozní, žárupevné a žáruvzdorné.

Třída 18 - nezapadá zcela do třídění ocelí,jsou v ní práškové materiály určené ke zpracování technologií spékání nebo také slinované (též sintrované) materiály

Třída 19 - jsou to oceli nástrojové a to zjednodušeně jako podskupina ocelí nástrojových uhlíkových a nástrojových slitinových

Podrobnosti o třídách ocelí (otevře se po kliknutí)

3.2 Neželezné kovy a jejich slitiny - obecná charakteristika
Neželezné kovy a jejich slitiny

Kromě železa, které je hlavním výrobním kovem, nazýváme ostatní technické kovy neželeznými kovy. Neželezné kovy je vhodné používat uváženě pro jejich relativně vysokou cenu. Některé z neželezných kovů jsou deficitní i ve světovém měřítku proto, že je buď nedostatek rud, nebo je jejich výroba obtížná. Většinu neželezných kovů musíme dovážet.


Čisté kovy

Pojem čisté kovy není zcela jednoznačný. Obvykle se tím rozumí technické čisté kovy s čistotou 99,9 až 99,99 %. Nečistoty i v tak malém množství zvyšují mez kluzu, pevnost v tahu, ale snižují plasticitu. Hodí se proto pouze v některých případech pro konstrukční účely.
Vysoce čisté kovy se pro konstrukční účely nehodí. Mají vysokou tvárnost, dobrou elektrickou a tepelnou vodivost a odolnost proti korozi, ale nízkou mez pevnosti v tahu a mez kluzu v tahu. Používají se např. k vývoji nových slitin a k výrobě polovodičů a pod.


Slitiny neželezných kovů

Kromě čistých kovů, které nejsou v technické praxi tak obvyklé, se používá hlavně slitin neželezných kovů. Jsou to útvary složené z několika neželezných kovů i některých prvků nekovových, které tvoří v tuhém stavu soudržný celek. Od chemických sloučenin se liší tím, že vznikají ve vzájemných poměrech nezávislých na atomových hmotnostech. Od směsí se liší tím, že jejich složky lze oddělit jen chemicky. Mají obvykle lepší vlastnosti než kovy, ze kterých jsou vyrobeny. Proto mají i větší technický význam. Tyto vlastnosti lze měnit v poměrně širokých mezích změnou složení slitin.
Vlastnosti a použití slitin:
Hustota bývá vyšší než by odpovídala poměru hustot jednotlivých složek.
Slévatelnost a obrobitelnost je lepší než u čistých kovů. Teplota tavení je obvykle nižší než u jednotlivých složek. Elektrická a tepelná vodivost je nižší než vodivost čistých kovů. Ve strojírenské výrobě je použití těchto kovů dáno především jejich specifickými vlastnostmi, odlišnými od slitin železa. Pokud jde o fyzikální vlastnosti, mají proti ocelím rozdílné hodnoty teplotní roztažnosti, teplotu tavení, lepší tepelnou vodivost a vyšší nebo nižší elektrickou vodivost. Proto jsou významným materiálem ve stavbě tepelných zařízení, v elektrotechnice a měřicí technice. Malá měrná hmotnost některých neželezných kovů a slitin rozhoduje o jejich použití při konstrukci součástí namáhaných odstředivými a setrvačnými silami a v dopravě.
Z chemických vlastnosti mají tyto kovy proti ocelím mnohem vyšší odolnost proti korozi. Jsou to jednak vzácné kovy, nebo Pb, Ti, Al, Cu, Zn, Sn a jejich slitiny. Proto se jich používá při stavbě chemických a potravinářských zařízení a ve spotřebním průmyslu.
Mechanické vlastnosti některých neželezných slitin jsou výrazně odlišné od slitin železa. Jsou to např. pevnost při snížených teplotách a nízký součinitel tření. Poslední vlastností se vyznačují zvláště slitiny Cu, Sn a Pb.
Z technologického hlediska se vyznačuje řada neželezných slitin dobrou tvárností, slévatelností a obrobitelností. Obecně lze při obrábění neželezných slitin použít vyšších řezných parametrů než u ocelí. Jejich vlastnosti lze upravovat tepelným zpracováním, vytvrzováním a kalením. První způsob se uplatňuje hlavně u slitin hliníku a u některých slitin mědi a titanu. Proti měkkému stavu se zvýší pevnost dvojnásobně až trojnásobně. Kalením a popouštěním se zpracovávají bronzy.


Výroba slitin

Slitiny se připravují míšením v tekutém stavu nejčastěji tak, že se roztaví hlavní základní kov a do něj se přidá další prvek nebo jeho slitina, tzv. předslitina, která má mít přibližně stejnou teplotu tavení jako základní kov. Ve slévárnách neželezných kovů se k tavení používají pece elektrické, odporové kelímkové, obloukové, s obloukem nad lázní, nebo indukční.

Rozdělení neželezných kovů a slitin
Neželezných kovů a slitin je velké množství. Ve strojírenském průmyslu se nyní používá pouze určitý počet slitin, který rozděluje norma na dvě velké skupiny:
těžké neželezné kovy a jejich slitiny o hustotě nad 5 kg/dm3
lehké neželezné kovy a jejich slitiny o hustotě menší než 5 kg/dm3

Těžké neželezné kovy a jejich slitiny

Hlavním těžkým neželezným kovem je měď a její slitiny. Další technické kovy této skupiny jsou antimon, cín, zinek, kadmium, nikl a olovo.

Měď a slitiny mědi

Měď má zcela specifické vlastnosti, rozdílné od železa. Její tepelná a elektrická vodivost je asi šestkrát vyšší než u oceli. Pevnost válcované mědi v tahu je asi 215 N/mm2 při tažnosti asi 40 %. Tvářením za studena se pevnost zdvojnásobí, ale klesne tažnost. Obrobitelnost není dobrá, protože se měď maže. Naproti tomu se dobře pájí na tvrdo i na měkko a dá se svařovat.
Odolnost proti korozi je dobrá. Dobře odolává atmosférickým vlivům a organickým kyselinám. V potravinářském průmyslu se dnes často nahrazuje korozivzdornými ocelemi.
Více než polovina mědi se spotřebuje v elektrotechnickém průmyslu pro elektrovodné účely. Větší část zbytku se používá pro výrobu slitin, zvláště mosazí a bronzů a menší část se uplatňuje v tepelné technice a na galvanické povlaky.
Norma rozděluje měď na dvě skupiny. Jsou to:
měď tvářená
měď slévárenská
Měď tvářená se používá hlavně pro elektrovodné účely a účely konstrukční. Měď slévárenská se používá jako předslitina pro výrobu slitin mědi, méně pro odlitky, protože špatně vyplňuje formy.

Slitiny mědi

Hlavní slitiny mědi se obvykle rozděluji na bronzy a mosazi. Avšak pojem bronz a mosaz není ani v normách jednoznačně určen. Obecně se dá uvést, že bronzy jsou slitiny mědi s různými kovy, obvykle bez zinku. Mosazi jsou slitiny mědi s různými kovy a obvykle se zinkem.
Přehledová norma těžkých neželezných kovů a slitin ČSN 42 1300 rozděluje tyto slitiny takto:
tvářené slitiny
slévárenské slitiny
Kromě uvedených označení slitin obsahuje norma i jejich názvy , jako bronz niklový , mosaz hliníková apod. Rozdělení technologické na slitiny tvářené a slévárenské umožňuje konstruktérovi volbu polotovaru. Jinak jsou vlastnosti tvářených a slévárenských slitin obdobné. Pro naše potřeby se přidržíme staršího rozdělení na bronzy a mosazi.


Bronzy

Podle způsobu zpracování je rozdělujeme takto:
- bronzy tvářené
- bronzy slévárenské
Podle hlavního legujícího prvku rozeznává norma tyto druhy:
V tomto případě je nejvhodnější označovat bronz blíže hlavním legovacím prvkem, např. bronz hliníkový, bronz cínový, bronz olověný apod.
1) Bronzy cínové tvoří nejpočetnější skupinu bronzů. Obsahuji nejvýše 20 % Sn. Slitiny s 8 % Sn lze zpracovat tvářením, s více procenty Sn pouze litím. Maji dobrou odolnost proti korozi a odolávají velmi dobře opotřebení. Tvářené se dodávají ve tvaru trubek, drátů a plechů. Používají se na pružiny, membrány, součásti v elektrotechnickém a chemickém průmyslu a jako trubky pro ložisková pouzdra. Nejčastěji se však používají ve stavu litém. Ve stavbě strojů se používají na součásti značně namáhané třením při velkých tlacích a malých rychlostech. Jsou to oběžná kola čerpadel, závitová vřetena ventilů, šroubová kola, součásti odstředivek, armatury atd. Jejich dobré vlastnosti se zvyšuji s obsahem cínu. Bronzy olověné jsou slitiny mědi a olova v množství až 33 %, popř. s dalšími kovy, hlavně s cínem. Pak se označuji jako cíno-olověné. Jsou to typické ložiskové kovy, které patří do skupiny slévárenských bronzů. Snesou vysoká namáhání, např. tlaky větši než 107Pa = 10 MPa (= 107 N/m2) a obvodové rychlosti do 10 m/s.
Bronzy červené jsou slévárenské bronzy s obsahem Sn od 3 do 10 % a menším množstvím Pb a Zn. Používají se na armatury , které pracují s teplou tlakovou vodou a párou, součásti čerpadel, ale i na ložiska obráběcích strojů.
Bronzy hliníkové jsou bronzy tvářené i slévárenské. Místo Sn obsahuji hliník v množství od 3 do 11 % Al. Jsou odolné i proti kyselinám a louhům. Většina z nich se leguje dalšími prvky, jako Fe, Ni a Mn. Z tvářených se vyrábějí větší výkovky. Používají se na armatury pro přehřátou páru, výfukové ventily motorů, součásti vystavené účinkům důlních vod a na vysoce namáhané součásti. Některé se dají kalit a popouštět.
Bronzy beryliové jsou slitiny mědi s 1 až 2 % berylia. Zpravidla jsou legovány ještě dalšími prvky. Používají se jako tvářené na značně namáhané součásti s požadavkem vodivosti, na pružiny pracující v korozním prostředí, na kuličky korozivzdorných ložisek a důlní nástroje, které nemají jiskřit. Po vytvrzení dosahují pevnosti až 1 350 N/mm2.
Bronzy niklové jsou především materiály odporové. Jsou to slitiny mědi s niklem, manganem a železem. Je to např. konstantan, nikelin a jiné slitiny, které se používají na regulační odpory, měřící přístroje apod. Některé jsou odolné proti působení mořské vody a přehřáté páry. Používají se i pro stavbu kondenzátorů. Manganové bronzy se používají hlavně na měřicí odpory. Jsou to např. manganin, isobelin, resistin aj.
Slitiny s více než 10 % Mn a 9 % Al tvoří pozoruhodné slitiny, tzv. Heuslerovy slitiny. Jsou feromagnetické, aniž obsahují železo.

Mosazi

Pro technickou praxi mají význam mosazi s obsahem nad 58 %Cu. Slitiny s menším obsahem Cu jsou nepoužitelné pro tvrdost a křehkost. Mosazi s obsahem mezi 75 a 85 % Cu nejsou tvárné za tepla. Obsahují-li více než 80 % Cu, nazývají se tombaky.
Pevnost mosazí je závislá na obsahu Cu. Stejně probíhá i tvrdost. Tažnost je největší při 70 % Cu. Nejlepší slévatelnost je při 60 % Cu. ČSN 42 1300 rozděluje mosazi takto:
mosazi tvářené
mosazi slévárenské
Mosazi tvářené mají 20 jakostních značek, např. Ms 70 nebo Ms 57-Al-Mn, jde-li o další přísady. Mosazi značek Ms 96, Ms 90, Ms 85 a Ms 80, tzv. tombaky, se dodávají hlavně jako trubky, plechy a dráty. Pro svou chemickou stálost slouží k výrobě chladičů všech druhů, loveckých nábojnic a rozbušek, lopatek parních turbín a na výrobu součástí hlubokým tažením.
Mosazi Ms 68 a Ms 63 se používají na lisované součásti v elektrotechnice, pružiny, šrouby do dřeva a na jiné drobné výrobky. Ms 63 má po vyleštění barvu zlata.
Velkou skupinu tvoří mosazi automatové s přísadou olova. Jsou to mosazi Ms 63 Pb, Ms 60 Pb, Ms 59 Pb a Ms 58 Pb. Dodávají se hlavně jako tyče, plechy a trubky. Jsou velmi dobře obrobitelné, dají se lisovat, kovat za tepla a razit. Hodí se velmi dobře na součásti hromadně vyráběné na automatech i pro kování v zápustkách. Jsou to součásti měřících přístrojů, karburátorů, armatur i výrobky spotřebního charakteru. Další druhy mosazí jsou mosazi niklové, cínové a hliníkové. Patří do skupiny speciálních mosazí pro své nejrůznější vlastnosti. Například niklová mosaz s 12 až 20 % Ni je uváděna pod různými názvy jako pakfong, alpaka aj. a je vhodná pro zvlášť hluboké tažení.
Mosazi slévárenské. Označují se často značkou Ms L a číslem značícím obsah Cu, nebo označením číselným. Dají se odlévat do písku, do kokil, odstředivě i pod tlakem, obdobně jako bronzy. Norma uvádí 10 značek těchto slitin. Jsou to speciální mosazi, které jsou legovány ještě dalšími prvky. Podle toho mají své specifické vlastnosti, jako zvýšenou pevnost, korozní odolnost aj. Jsou určeny na více namáhané prvky ve stavbě čerpadel a hydraulických strojů.


Lehké neželezné kovy a jejich slitiny

Technicky nejvýznamnější lehké kovy jsou hliník, hořčík, titan a jejich slitiny. Jsou také důležitými přísadami železných i neželezných slitin.

Hliník a slitiny hliníku

Hliník je dnes nejpoužívanějším lehkým kovem a jeho produkce rok od roku stoupá. Hliník i jeho slitiny mají mezi ostatními kovy zvláštní postavení, které je dáno těmito vlastnostmi: malou hustotou - 2,7 kg/dm3
dobrou elektrickou a tepelnou vodivostí
dobrými mechanickými vlastnostmi a tvárností, chemickou odolností
dobrou slévatelností některých slitin a svařitelností


Druhy hliníku

Jakosti hliníku se liší od sebe čistotou, tj. množstvím obsahu nečistot. ČSN 42 1400 rozděluje hliník na dvě skupiny:
hliník tvářený
hliník hutnický
Hliník tvářený se dodává podle normy ve třech jakostech, Al 99,85, Al 99,5 elektrovodný a Al 99,5 pro plátování. Vyrábí se ve tvaru drátů, fólií, tyčí různých profilů a plechů. Hliník hutnický má větší počet značek čistoty od 99,7 do 98 % Al. Používá se k odlévání odlitků pro průmysl elektrotechnický, potravinářský i pro strojírenství. Největší množství se spotřebuje na výrobu slitin.

Slitiny hliníku

Podstatného zvýšení mechanických vlastností hliníku se dosáhne přísadami některých prvků. Hlavní přísady jsou: Cu, Mg, Si, Zn a v malých množstvích Ni a Mn. Slitiny hliníku se rozdělují tak jako slitiny mědi na:
slitiny Al k tváření
slitiny Al slévárenské

Tvářené hliníkové slitiny

Tvářené slitiny se rozdělují nejčastěji podle chemického složení. Pro konstruktéra při volbě materiálu je vhodnější rozdělení podle vlastností slitin. Z tohoto hlediska se rozdělují hliníkové slitiny na dvě skupiny.
1. Slitiny s vysokými hodnotami mechanických vlastností, ale s omezenou odolností proti korozi. Mají základní přísadový prvek Cu nebo Zn.
2. Slitiny se středními mechanickými vlastnostmi, ale s dobrou odolností proti korozi. Zde jsou základními přísadovými prvky Mg, Mn, popř. Si.


Slitiny s vysokou pevnosti

Nejrozšířenější je skupina Al-Cu4-Mg. Je známá pod názvem dural. Je to typická vytvrditelná slitina. V měkkém stavu má pevnost 200 N/mm2 a tažnost 20 %. Ve vytvrzeném stavu dosahuje pevnosti 400 až 420 N/mm2. Má však malou odolnost proti korozi. Proto se někdy plátuje čistým hliníkem v tloušťce asi 5 % tloušťky plechu nebo se spíše upravuje eloxováním. Dodává se ve tvaru tyčí, profilů a plechů. Hlavní použití je ve stavbě letadel a dopravních zařízení.
Vyšší mechanické hodnoty má slitina se zvýšeným obsahem Mg, zvaná superdural, Al-Cu4-Mg. Dosahuje po tváření za studena a po vytvrzení pevnosti nad 500 N/mm2.
Další slitiny typu Al-Cu s vyšší pevností jsou slitiny legované ještě Si, Ni a Zn. Slitiny typu Al-Cu-Ni jsou dobře tvárné za tepla a po vytvrzení dosahují pevnosti 400 N/mm2. Mají dobré mechanické vlastnosti i za vyšších teplot. Proto se jich používá např. na kované písty spalovacích motorů, ojnice apod.
Slitiny typu Al-Zn-Mg dosahují po tepelném zpracování přes 500 N/mm2. Používá se jich pro vysoce namáhané součásti dopravních zařízení. Je to např. plátovaná slitina Al-Zn6-Mg-Cu.

Slitiny s dobrou odolnosti proti korozi

Jsou to jednoduché slitiny, které obsahují od 2 do 8 % Mg. Dosahují pevnosti až 400 N/mm2. Polotovarů z těchto slitin se používá ve stavbě letadel, lodí a v potravinářském a chemickém průmyslu.
Na druhém místě v použití slitin této skupiny jsou slitiny s Mg a Si. Je to hlavně slitina Al-Mg-Si zvaná Pantal. V měkkém stavu má pevnost asi 110 N/mm2, po vytvrzení dosáhne 300 N/mm2. Tváří-li se v tomto stavu, zvýší se pevnost až na 420 N/mm2. Používá se ve stavbě letadel a vozidel, pro mlékárenská a potravinářská zařízení a ve stavebnictví.
Slitiny typu Al-Mn
Mangan přidaný do Al zvyšuje jeho pevnost až na 200 N /mm2, aniž se sníží jeho korozní odolnost. Slitin Al-Mn se používá pouze v případech, kde nestačí pevnost Al. Je to hlavně na nádrže v chemickém a potravinářském průmyslu.

Slévárenské hliníkové slitiny

Ve slévárenství se slitiny používají ve větším rozsahu než slitiny tvářené. Tyto slitiny umožňují odlévat tenkostěnné odlitky složitých tvarů při zachování základních vlastností slitin tvářených. Hlavním legujícím prvkem je zde křemík, který působí příznivě na slévatelnost slitin. Jsou dodnes často označovány společným názvem Silumin. Jsou většinou vytvrditelné, houževnaté, odolné i proti mořské vodě, ale dost špatně se obrábějí. Používá se jich na středně namáhané tenkostěnné odlitky všeho druhu, hlavně v leteckém průmyslu a pro speciální vozidla.
Pro velmi namáhané odlitky je vhodná řada slitin Al-Si-Cu. Používají se hlavně na tenkostěnné odlitky ve výrobě motorů, např. bloky, klikové skříně, hlavy válců chlazených vzduchem, součásti karburátorů, armatur aj.
Slitiny Al-Si-Mg snesou i nejvyšší namáhání. Používají se na součásti letadel a speciálních vozidel. Slitiny Al-Mg mají velmi dobré vlastnosti v zakaleném stavu. Hodí se pro odlitky nepropouštějící kapaliny a namáhané za vyšších teplot nebo rázy.
Pro součásti vysoce namáhané i za tepla se používá slitin Al-Cu-Ni. Typické je použití na písty spalovacích motorů.


Titan a slitiny titanu

Titan má podobné mechanické vlastnosti jako oceli, jeho hustota je však podstatně menší - 4,5 kg/dm3. Jeho nevýhodou je jeho vysoká cena.
Dá se zpracovat za tepla při střední teplotě 900°C. Svařuje se elektrickým obloukem i elektrickým odporem (bodově). Obrobitelnost není příliš dobrá. Zpracovává se na výkovky, vývalky, plechy a dráty. Titan je kov nemagnetický. Jeho pevnost rychle klesá se vzrůstající teplotou. Naproti tomu je velmi odolný proti korozi. Odolává všem anorganickým i organickým kyselinám a zředěným alkalickým roztokům. Je důležitým legujícím prvkem ocelí.
Slitiny titanu mají větší pevnost než čistý kov, zvláště při vyšších teplotách. Legujícími prvky jsou Cr, Mo, W a Al. Po vytvrzení má pevnost 1150 N/mm2. Vzhledem k vysoké odolnosti proti korozi se tyto slitiny používají v průmyslu chemickém. Větší použití je v leteckém průmyslu, a to jak ve stavbě draků, tak i motorů tam, kde již nevyhoví slitiny Al.

Speciální slitiny neželezných kovů Ke skupině neželezných slitin patří ještě slitiny, které mají zcela jednoznačné použití. Jsou to slitiny pro kluzná ložiska a pájky.
Pro kluzná ložiska se používá dvou typů slitin. Jsou to těžkotavitelné a lehkotavitelné slitiny. K první skupině patří hlavně bronzy, které jsme již poznali. Jsou to bronzy cínové, olověné a červené.
Kromě těchto slitin jsou slitiny používané výhradně pro ložiska. Jsou to tzv. kompozice. Základním kovem je cín nebo olovo s cínem. Slouží k vylévání ložisek pro velké rychlosti a tlaky do 12 MPa. Dělíme je na kompozice cínové a olověné.
Cínové kompozice obsahují vždy cín, antimon a měď. Olověné kompozice jsou slitiny Pb, Sn, Sb a Cu. Pájky jsou slitiny neželezných kovů, kterých se používá v roztaveném stavu pro vytvoření nerozebíratelného spojení kovů. Podle teploty tavení rozdělujeme pájky na měkké s teplotou tavení nižší než 500 °C a pájky tvrdé s teplotou tavení nad 500 °C. Naše norma rozeznává pájky cínové, hliníkové, mosazné, niklové, olověné a stříbrné.

Kovové prášky (prášková metalurgie)

Prášková metalurgie se zabývá výrobou prášků čistých kovů, slitin a kovových sloučenin a jejich zpracováním tlakem a teplem na polotovary nebo hotové výrobky. Materiál se při tepelném zpracování netaví, zůstává ve stavu tuhém. Tento druh technologie se nazývá slinování nebo spékání. Vyrábějí se prášky všech technicky důležitějších kovů a jejich slitin, a to buď mechanicky (drcením, mletím, rozprašováním), nebo chemickou a fyzikálně chemickou redukcí. Zrna prášků musí mít určitou velikost a tvar.


3.3 Označování materiálů
Označování ocelí


1. Tvářené oceli tříd 11 ož 19
Podle ČSN 42 0002/1976 se značka oceli sestává z pěti číslic, tečky a ještě dvou dodatkových číslic

1A BCD.EF

Jednotlivá písmena v kódu zastupují tyto číslice a významy:
A - 1 ,2 konstrukční uhlíkové oceli, 3 až 7 konstr. legované oceli, 9 nástrojové oceli.
B - 1 oceli vhodné k obrábění (automatové)
Pro A...0 a 1 , tj.tř. 10 a 11 , dvojčíslí BC násobeno 10 udává pevnost oceli v tahu v MPa
Pro A...2 až 6, tj. tř. 12 až 16, vyjadřuje B obsah všech legujících prvků v %, C střední obsah uhlíku v desetinách %
Pro A ..7 a 9 , tj. tř. 17 a 19, udává B a C přísadovou skupinu (legující prvky) a stupeň bohatosti přísad
D... číslice pořadová
E a F jsou doplňkové číslice, vyjadřují konečný stav a stupeň přetváření oceli
První číslice (E) označuje:
0... tepelně nezpracováno
1... normalizačně žíháno
2... žíháno s uvedením způsobu
3... žíháno na měkko
4... kaleno nebo kaleno a popouštěno
5... normalizačně žíháno a popuštěno
6... zušlechtěno na dolní pevnost
7 ...zušlechlěno na střední pevnost
8... zušlechtěno na horní pevnost
9 ...stavy jež nelze označit 0 až 8
Druhá číslice (F) označuje u plechů a pásů
0... dále nepřeválcováno
1... lehce převálcováno
2... 1/4 tvrdý
3... 1/2 tvrdý
4... 3/4 tvrdý
5... 4/4 tvrdý
6... 5/4 tvrdý
7 ...mechanické vlastnosti jako u materiálu žíhaného na měkko
8... podle zvláštního předpisu

Oceli na odlitky

Podle ČSN 42 0006: 1976

42 ABCD.EF

A... 26 uhlíkové oceli, 27 až 29 legované (slilinové) oceli
B... pro uhlíkové oceli, tj. 26, násobena 10 udává pevnost v tahu v MPa, pro legované, tj. 27 až 29 skupinu legujících prvků
C... konečný stav , viz označování tvářených ocelí
D... způsob odlévání: 0 - do pískových forem, 1 - staticky do kovových forem, 2 - odslředivě, 3 - pod tlakem
4 - přesným litím, 5 - do skořepinových forem, 6 až 8 - reserva, 9 - podle zvláštního ujednání

Litiny

Podle ČSN 42 0006: 1970

42 AABB.CD

A... 23 tvárné litiny, 24 šedé litiny, 25 temperované litiny
B... u tvárné litiny dvojčíslí násobeno 100 udává pevnost v tahu v MPa, u šedé a temperované litiny dvojčíslí násobeno 10 udává pevnost v tahu v MPa.; C,D shodné s ocelemi na odlitky

Označování neželezných kovů

Označování neželezných kovů a slitin
Neželezné kovy se označují číselně podle ČSN 42 0055. Kromě toho se používá v praxi i staršího označování těchto kovů jejich chemickými symboly. Například hliník čistoty 99,5 % se označuje Al 99,5, což značí, že maximální množství nečistot je menší než 0,5 %. Slitiny mají značku složenou z chemických značek prvků a z čísel, která určují hodnotu jejich obsahů.
V označování slitin mědi, tzv. mosazí, se v praxi udrželo označování symbolem Ms a číslem, které udává obsah Cu ve slitině v procentech, např. Ms 63, Ms 80 apod. Slitiny si zachovaly i různá jména, která vystihují buď chemické složení slitiny, jako např. bronz cínový, mosaz hliníková, nebo vystihují použití slitiny, jako např. mosaz kondenzátorová. Také se udržely starší obchodní názvy slitin, např. Tombak, Pakfong aj. pro mosazi, Dural, Silumin, Elektron aj. u lehkých neželezných slitin. Doporučuje se však používat číselné označování, které vystihuje dostatečně charakter každé slitiny. Číselné označování těžkých a lehkých neželezných kovů a jejich slitin se skládá ze základního čísla a zpravidla ještě z čísla doplňkového.
Základní číslo je pětimístné, označuje druh materiálu a se značkou ČSN je označením jeho normy jakosti. Doplňkové číslo je dvoumístné, oddělené od základního čísla tečkou. U tvářeného výrobku vyjadřuje jeho stav a jakost, u odlitků způsob tepelného zpracování a způsob odlévání. Podrobný přehled označování neželezných kovů je uveden ve Strojnických tabulkách.


Těžké neželezné kovy

Podle ČSN 42 0055/1977

42 3ABB.CD

A... 0 a sudé číslice označují kovy a slitiny v konečném stavu tvářené, liché odlité (slévárenské slitiny)
B... společně s A vyjadřuje chemické složení a výrobu
C...u tvářených vyjadřuje stav a jakost
D...u odlévaných vyjadřuje stav po tepelném zpracování, (viz označení ocelí)
Poslední číslice u odlévaných udává způsob odlévání, který je v mater. listech uveden slovně

Lehké neželezné kovy

Podle ČSN 42 0055: 1977

42 4ABB.CD

Význam ostatních číslic je shodný s označením těžkých kovů


Práškové materiály

Kovové prášky jsou normalizovány. Jsou rozděleny podle chemického složení prášků. Označení jednotlivých jakostí je stejné jako u ocelí, tj. pětimístným číslem a doplňkovou číslicí. První dvojčíslí je 18. Další tři čísla určují blíže materiál prášků. Tak např. železné prášky mají jako třetí číslici nulu. Doplňková číslice udává druh prášku podle zrnitosti. Číslo normy jakosti je číslo šestimístné a je vytvořeno stejně jako u všech hutních materiálů předřazením číslice 4 před číselnou značkou. Příklad označení železných prášků je tedy: 41 80 xx.xx Podrobné údaje o významu jednotlivých číslic jsou uvedeny v ČSN 42 0049.

Slinuté materiály-prášková metalurgie

Zabývá se výrobou kovových prášků, lisováním do tvarů slinováním (spékání, sintrování).
Nejčastěji se používají materiály např. Fe, Cu, Ni, W, Ti, grafit, cín.
Slinováním mohou být navzájem spojovány látky, které se nedají legovat, nebo jen těžko. Tím se dosáhne větší tvrdosti, pevnosti, řezivosti, dobrých kluzných vlastností atd.

POUŽITÍ:

1.Materiály, které mohou být vyráběny pouze slinováním.
a) odolné proti vys.teplotám SK slinuté karbidy nebo cermety
b) ke spojení materiálů, které jsou v tekutém stavu nerozpustné (Měď-Wolfram, Měď-Grafit)

2. Pro konstrukční prvky, které musí mít porézní strukturu.
a) samomazná ložisková pouzdra
b) filtry s určitou porézností, výlisky a součásti všech tvarů a druhů

Výroba slinutého výrobku

1. Výroba kovových prášků.
a) mechanicky - mletím v kulových výřivých mlýnech, nebo rozprašováním částic mletého kovu v proudu vzduchu nebo páry.
b) chemicky - z práškových oxidů kovů
c) elektrolyticky - odlučováním z roztavených solných roztoků
d) chemickofyzikálně - rozkladem chemických kovových sloučenin při vysokých teplotách.

2. Zpracování kovových prášků.
Pro odstranění oxidů a vlhkosti se prášky žíhají, mechanicky smíchají v odpovídajícím složení a přidají se mazadla atd.

3. Lisování prášků.
Mechanickými nebo hydraulickými lisy s velkými tlaky. Způsoby jsou buď jednostranné, dvoustranné nebo všestranné. Vznikne menší objem asi na 1/7 původního objemu. Výlisek je zatím pórovitý a má malou soudržnost (asi jako křída).

4. Slinování výlisku.
V uzavřených pecích se pórovité výlisky zahřívají asi do 4/5 jejich tavící teploty. V důsledku difůze atomů a spojováním krystalových mřížek se částečky spékají. Součtem vlastností obsažených prvků vzniká nový odolný materiál.

Fáze při slinování
a) Při teplotě cca 500°C se vypuzují mazací prostředky.
b) Slinování se uskutečňuje při teplotách, které odpovídají jednotlivým materiálům, např. bronz 600-900°C, slitiny železa 1000-1300°C, tvrdokovy 1400-1600°C, Ti,W,Mo při 2000-2400°C.
c) Po ochlazovací fázi opouštějí výrobky žíhací pec.


Slinuté materiály
Slinuté materiály se používají pro spékané tvarové výrobky, slinuté tvrdokovy a keramické materiály (destičky pro třískové obrábění).
Slinuté materiály pro tvarové součásti
Nejdůležitějším znakem slinutých materiálů je jejich hustota a pórovitost. Kovové prášky jsou notmalizovány. Jsou rozděleny podle chemického složení prášků. Označení jednotliných jakostí je stejné jako u oceli, tj. pětimístným číslem a doplňkovou číslicí.
První dvojčíslí je 18. Další tři čísla určují blíže materiál prášků. Tak např. železné prášky mají jako třetí číslici nulu. Doplňková číslice udává druh prášku podli zrnitosti. Číslo normy jakosti he číslo šestimístné a je vytvářeno stejně jako u všech hutních materiálů předřazením číslice 4 před číselnou značkou.
Příklad označení železných prášků je tedy: 4180xx.x. Podrobné údaje jsou v normě.
Konečná úprava
a) infiltrování slinutých částí = požadavek absolutně utěsněné slinuté části proti kapalinám (voda, olej, plyn); impregnace nízko tavitelnými kovy(měď);
b) galvanická úprava
c) parní úprava = ucpáním pórů při oxidaci (tvrdost, atikorozní ochrana);
d) tvrzení slinutých částí = po nauhličení je možné kalení;
e) impregnace slinut. částí = mazadly;

Slinuté materiály pro třískové obrábění

1. Slinuté karbidy
Složené z velmi tvrdých a odolných karbidů wolframu(WC), titanu(TiC), tantalu(TaC) a slinované nízkotavitelným pojivem - kobaltem.
VLASTNOSTI: SK mají vysokou tvrdost, odolnost proti tlaku a opotřebení, malou roztažnost, dobrou tepelnou vodivost a dostatečnou tvrdost při teplotách až nad 1000°C.
POUŽITÍ: Pájí se na ocelové držáky nástrojů s pevností nejméně 800MPa (jako pájka elektrolytická měď slitina mědi a zinku), nebo se mechanicky připevňují na nástroje.

2. Povlakové slinuté karbidy
Jsou složeny ze základního materiálu (houževnaté jádro), a povrchovou vrstvou tvrdého materiálu, složeného z jedné nebo několika vrstev karbidu titanu(TiC), nitridu titanu(TiN), karbonitridu titanu(TiCn), oxidu hlinitého(Al2O3) aj.
POUŽITÍ: V technice obrábění řeznými nástroji pro břitové destičky s vysokou odolností proti opotřebení.

3. Keramické materiály
Produkty slinování oxidu hlinitého s příměsí karbidu titanu jako tvrdé látky a keramického pojiva. Jsou tvrdé ale křehké.
POUŽITÍ: Výhradně pro výměnné destičky pro velmi vysokou řeznou rychlost pro obrábění litiny, ale také cementační a zušlechtěné oceli.

4. Polykrystalický diamant
Syntetický diamant spojený s podložkou z SK a zarovnaný pomocí laseru. Destičky s nejvyšší řeznou kvalitou. Diamant se vyrábí z grafitu pod vysokým tlakem a teplotě nad 1400°C.

5. Kubický nitrid boru
Je produktem slučování hexagonálního nitridu boru (BN), má tvrdost blízkou diamantu, ale vyšší hodnotu tepelného odporu (1000°C)
POUŽITÍ: Obrábění velmi tvrdých ocelových materiálů s tvrdostí od 50 do 55 HRC. Řezné těleso se skládá z 50 - 90% nitridu boru a zbytek tvoří keramické látky.


3.4 Výběr požadovaného materiálu
Výběr materiálů pro rytectví

      Velmi vhodným materiálem pro zhotovení plastických razidel jsou nástrojové oceli.


Použití Nástrojová ocel ČSN Tvrdost HRC
 Malá razidla (razník a raznice)s mělkými nepříliš ostrými reliéfy pro  ražení velkých sérií výlisků na lisech Cr-W-V
chromová
19 437
19 436
56-68
 Malá razidla s mělkými, ale ostřejšími reliéfy pro ražení velkých  sérií výlisků na lisech Cr-Mo-V
Cr-V
19 572
19 438
56-58
 Převážně malá razidla s mělčími, ale ostřejšími reliéfy pro ražení  větších sérií výlisků na lisech Cr-Mo-V 19 571 56-58
 Razidla různých rozměrů, zejména s hlubokými a ostřejšími reliéfy  nebo nesymetrickými tvary výlisků, s vysokými nároky na pevnost a  houževnatost pro běžné série tenčích výlisků k tváření na lisech  nebo na bucharech Ni-Cr-W-Mo
Ni-Cr-V
Cr-Mn-V
19 655
19 614
19 474
56-58
 Razidla převážně menších rozměrů, zejména s ostřejšími a  hlubšími reliéfy, s vysokými nároky na pevnost a houževnatost pro  běžné série tenčích výlisků k tváření na lisech nebo na bucharech W-Cr-Si
W-Cr-Si
19 733
19 732
56-60
 Razidla převážně menších rozměrů s dobrou odolností proti  opotřebení pro běžné série výlisků malých tlouštěk k tváření na  lisech nebo na bucharech Chromová
Cr-V
Mn-Cr-V
Mn-V
19 428
19 423
19 313
19 312
58-60
 Malé nástroje jednodušších tvarů především raznice pro menší  série výlisků z měkčích materiálů k tváření na kladivech wanadová
uhlíková
 
19 356
19 221
19 191
60-62


      Na výrobu kalibrovacích nástrojů, tj. razníků, raznic nebo kalibrovacích zápustek lze použít prakticky všech ocelí pro ražení, z nichž k doporučovaným patří např. oceli 19 655, 19 423, 19 356.
      Ocel se dá poměrně snadno obrábět na strojích i ručně opracovat sekáčky a rýtky. Rýt můžeme do všech druhů ocelí, rozdíl je pouze v rychlosti, tupení a lámání ostří rýtka i ostatního nářadí. Tvrdší oceli se ryjí obtížněji a pracovní čas je u nich mnohem delší. Plastická razidla vyrábíme pro mnoho druhů výrobních odvětví s individuálním přizpůsobením. Většinou zhotovujeme razidla z kulaté tyčové oceli a pouze pro speciální účely používáme ocel jiných tvarů a přesných rozměrů.
      Materiál pro ocelotiskové rytiny určíme podle jejich jemnosti. Jemné rytiny, na kterých pracujeme pouze rýtky, zhotovujeme např. z oceli značky 19 356 nebo z ocelí podobných vlastností. Pro hrubší druh rytiny stačí ocel konstrukční uhlíková, vhodná pro zarážené písmo i větší písmo ryté. Ocel se dodává z hutí v pásech různé šířky a tlouštíky. Zpravidla je již vyžíhaná, tedy vhodná pro rytí (viz značení ocelí - doplňkové číslice).


Dřevoryt - příprava dřeva a postup práce

      Svou hustotou a tvrdostí je pro dřevoryt nejvhodnější dřevo hrušňové a zimostrázové. Před zpracováním na desky pro rytiny se nechá poražený strom několik let na nekrytém prostranství aby zvolna vyschnul a dřevo přestalo pracovat. Vyschlý kmen hrušně se rozřeže po délce na desky o tlouštce asi 100 mm a nechá se ještě v suchém prostoru několik měsícu schnout. Čím déle potrvá toto dosychání, tím vhodnější je pro zpracování desek na dřevorytiny. Vyschlé desky hrušňového dřeva se rozřezávají napříč vláken stromu na menší o něco vyšší než tiskařské písmo. Rozdíl mezi výškou písma a podstavou zustává na vyhlazení plochy dřeva. Plocha pro rytí se vybrousí jemně a hladce smirkovými papíry do roviny a spodní strana se dobrousí na přesnou výšku písma ( 23,6 mm). Kmen zimostrázu má jen malý průměr, není zde tedy nebezpečí přílišného křivení, a může proto být rozřezán napříč vláken na přibližnou výšku tiskařského písma.
      Dřevo vyschlé správným postupem a dobře zpracované se nekroutí, rýtky se v něm dobře a hladce pracuje. Příliš rychle sušené dřevo se křiví a puká. Nevyschlé, špatně zpracované dřevo nelze dobře použít, křiví se a hlavně se v něm rýtky špatně pracuje; kontury dřevorytu se třepí, rytí je nečisté a pro jemné rytí je nelze použít. Desky pro velké a nákladné dřevoryty se klíží z malých kousků, aby se zamezilo zkřivení a rozpraskání dřeva. Hrušňové dřevo je měkčí a řidší než dřevo zimostrázové, proto se používá na dřevoryty hrubší. Ryjí se do něho hlavně dřevoryty pro podpisová razítka (faksimile), větší písmo, hrubší kresby a dřevoryty pro mealitová razitka. Dřevo zimostrázové je mnohem hustší a tvrdší, proto se použivá pro zvlášt jemné dřevoryty a drobné písmo. Rýt lze pouze do dřeva řezaného napříč vláken, dobře vyschlého a vyhlazeného. Dřevo pro štočky upravujeme do pravého úhlu ze stran i k podstavě, aby bylo možno dřevoryt přisazovat k tiskařskému písmu a použít ho v tisku společně s ním.


Výběr materiálů pro brusiče

Přehled vlastností základních brusných materiálů
materiál (g/cm3) chemické složení objemová hmotnost (kg/mm2) tvrdost krystalová soustava teplota tavení teplota rozkladu
korundAl2O33,992 100trigonální2 050-
karbid křemíkuSiC3,203 340hexagonální-2 300
karbid boruB4C2,514 950hexagonální2 450-
nitrid boruBN2,349 000kubická3 000-
diamantC3,58 000kubická-900

Charakteristika jednotlivých brusných materiálů na bázi Al2O3

Umělé korundy - materiály na bázi Al2O3 zaujímají mezi ostatními brusnými materiály výjimečné postavení. Současna světová produkce představuje cca 50 % z objemu výroby všech obráběcích brusných materiálů a téměř 80 % z celkové produkce nekovových brusných materiálů. Přitom má neustále vzestupnou tendenci. Hlavní předností korundového brusiva je kromě jeho relativně nízké ceny, v porovnání s náklady na získání ostatních syntetických materiálu, i jeho značná chemická stabilita vůči opracovávaným materiálům (ke vzájemným chemickým reakcím brusiva s obrobkem nedochází ani za vysokých teplot).

Předchůdcem dnešních korundových brusiv byl tzv. černý korund. který se vyráběl na počátku století prostým tavením bauxitu. Svým složením se podobal přírodním smirkům. obsahoval kolem 55 - 70 % Al2O3.
Dnes můžeme rozlišovat podle charakteru výchozích surovin, případně podle obsahu doprovodných složek, korundy čisté (vyráběné pouze z bauxitu, nebo technického kysličníku hlinitého), korundy legované, obsahující přísady projevující se zlepšením některých fyzikálních vlastností výsledného produktu. Obsah přísad nepřesahuje 10 % (vesměs jde o kysličníky kovů jako TiO2, Cr2O3, V2O5 a další) a o materiály směsné. V posledním případě jde o směsné krystaly s doprovodnou složkou, jejíž množství může dosáhnout až 50 %. Nejběžnější jsou tzv. zirkonové korundy, tj. o směs korund - baddeleyt. Také podle způsobu výroby můžeme rozdělit korundová brusiva do několika skupin.

Karbid křemíku (SiC) - První umělý SiC byl vyroben v r. 1891. V průmyslové praxi se rozlišují podle vzhledu tři druhy SiC. Vychází se při tom z obsahu přítomných nečistot. Nečistoty pocházejí z výchozích surovin. Čím je karbid světlejší tím je kvalitnější. Rozlišujeme nejčistší zelený, střední šedý a konečně černý SiC. V ČSR se vyrábějí dva druhy, a to zelený C 49 a šedý C 48. Ve světě se využívá i specielně upravovaných (legovaných) SiC. Ukázalo se, že přísada 1 -2 % Zr do výrobní vsázky výrazně snižuje oxidovatelnost zrn (2 až 3x), čímž se zvyšuje chemická odolnost. Nitrováním povrchových vrstev krystalů se zase zvyšuje houževnatost. Brusných zrn SiC se využívá pro volné broušení i pro výrobu brusných nástrojů s širokou škálou využitelnosti.

Karbid boru_(B4C) - jde o materiál, jehož analog v přírodě dosud objeven nebyl. Výroba byla zahájena počátkem třicátých let. Kromě svých výhodných vlastností, mezi které patří hlavně vysoká tvrdost a samoostřící schopnost, má karbid boru i jednu velkou nevýhodu. Tou je jeho poměrně nízká stálost. Při teplotách kolem 1 000°C dochází k jeho postupné oxidaci. To výrazně omezuje možnost jeho využití pro vázané brusné nástroje. Jejich sortiment je proto jen úzký. Jako pojiv lze využít pouze syntetických pryskyřic. Karbidu boru se využívá převážně pro volné broušení tvrdých materiálů. Umožňuje broušení poměrně přesné. Kvalita povrchu při použití stejných velikostí je lepší než při broušení karbidem křemíku. Vzhledem ke své vysoké ceně se pro opracování kamenů využívá zrn karbidu boru hlavně při vrtání. Suspenzí vytvořenou rozmícháním prášku s vodou se přimazávají během vrtání vrtací jehly u mechanických i ultrazvukových vrtaček.

Kubický nitrid boru (BN) - podobně jako karbid ani nitrid boru nebyl dosud v přírodních podmínkách objeven. Připraven byl poprvé v r. 1957 Šlo o převratný objev v oboru brusných materiálů. Vlastnosti kubického BN jsou v některých směrech lepší než vlastnosti diamantu. Kubický nitrid boru se získává reakcí základních surovin za vysokých teplot a tlaků v autoklávech (strukturní změny lze srovnávat s přeměnou grafitu na diamant). Kubického BN lze využívat jak pro volné broušení tak i pro výrobu nejrůznějších brusných nástrojů se všemi druhy pojiv od keramických až po kovová. Navíc se z něho podobné jako z diamantu vyrábějí i brusné pasty. Zvlášť vhodný je pro namáhavé brusné operace a řezání materiálů. Pracovat může i při vysokých provozních teplotách (do 200O°C, zatímco diamant jen do 900°C). Oproti nástrojům z klasických brusných materiálů mají brusné nástroje z BN mnohem nižší specifický obrus, 5 až 50 x vyšší trvanlivost a lepší řezné vlastnosti, které se během broušení nemění.

Diamant - v technické praxi se používají jednak diamanty přírodní jednak syntetické. Přírodní diamanty se nalézají ve starých štítových oblastech světa jako je africký štít, sibiřský štít brazilský štít a konečně australský štít. V Austrálii byla objevena bohatá ložiska až v posledních letech (1978 -1981). Jen malé procento vytěžených diamantů má šperkovou kvalitu. Jde o monokrystaly od velikosti 0.02 karátu, které jsou čiré nebo hnědé, růžové, žlutě, zelené či modře zbarvené (modré odrůdy jsou nejcennější). Většinou se těžbou získají diamanty technické, které se dle kvality dělí na:
boart - většinou pravidelné krystaly, případně jednoduché srůsty, využívané pro nejnamáhavější brusné operace (jde o nejkvalitněji surovinu)
krashing boart - nepravidelná diamantová zrna více či méně izometrického tvaru obsahují až 20 % nečistot (jde o materiál, který se drtí na prach pro jemné broušení a leštění)
balas - je tak označován brazilský materiál tvořený drobnými kulovitými krystaly (srovnatelný s boartem, vhodný je pro přesnější broušení)
syntetický diamant odpovídá svou kvalitou většinou krashing boartu, i když lze vyrobit i zrna kvalitnější ovšem za cenu vysokých výrobních nákladů. První syntetické diamanty byly vyrobeny v r. 1817, rozpuštěním uhlí v roztaveném železe a následným prudkým ochlazením. U nás se zabývá výrobou syntetického diamantu n.p. Pramet Šumperk.

Brusné nástroje

Podle typu broušení můžeme rozdělit brusné nástroje na dvousložkové (používané v případě broušení volným brusivem) a na vázané brusné nástroje. Oba způsoby broušení a tedy i nástroje se vyvíjely souběžně. Pro řadu operací lze efektivně využít obou metod. Dvousložkové nástroje pro broušení volným brusivem - skládají se pochopitelně z brusného prášku a základního tělesa. Základním tělesem může být diskový, miskový, nebo různě tvarovaný kotouč. Lze jej též označit jako těleso obráběcí. Během broušení je na toto těleso v suspenzi (s vodou nebo jinou chladící kapalinou) přiváděn brusný prášek, který postupně obrušuje obráběné těleso. Obráběcí tělesa se vyrábějí z nejrůznějších materiálů. Nejčastěji je to šedá litina, různé druhy ocelí, měď, mosaz, cín, bronz, olovo, ale i umělé hmoty a dřevo. Pro zlepšení rozvodu brusiva po povrchu nástroje bývají někdy na povrchu vyhloubeny rýhy. Používané úpravy jsou trojího druhu:
1) soustředné kružnice - pro hrubé broušení
2) spirální kružnice - pro hrubé i jemné broušení
3) centrické rýhování (nasekané kotouče) - pro jemné broušení a pro některé leštící operace
Při volbě materiálu obráběcího tělesa platí obecně, že pro hrubé broušení se volí podložka tvrdší např. litina nebo ocel, zatímco pro jemné broušení podložka měkčí (bronz nebo cín). Kapalina vytvářející s brusivem suspenzi má během broušení dvojí úlohu:
1) chladit povrch obráběného materiálu
2) udržovat vhodnou viskozitou a mezipovrchovým napětím brusná zrna na povrchu obráběcího tělesa
Poměr brusiva a kapaliny v brusné suspenzi má optimální hodnotu, kterou je nutno pro každý případ empiricky ověřit. Při příliš nízkém obsahu brusiva v suspenzi klesá brusná schopnost, při nadměrné koncentraci opět klesá a navíc je potlačen chladící účinek kapaliny. Nejčastěji používanou chladicí kapalinou je voda. Přidává se do ní glycerin, etylenglykol a další látky snižující odpařování.

Výběr materiálů pro kováře

Přiřazení ČSN značek ocelí ke značkám EN dle mezinárodních příloh ČSN EN - Třída 10-11
*přibližně
odpovídající
EN 10025+A1/42 0904/
(výrobky válcované za tepla)
EN 10028+2/42 0938/
(ploché výrob. - tlak. nádoby)
EN 10087/42 0926/
(tyče a dráty válc. za tepla)
EN 10130+A1/42 0908/
(ploché výr. z hlubokotaž. ocelí
EN 10210+1/42 1051/
(duté profily tvářené za tepla)
EN 10219+1/42 1052/
(svařované duté profily z konstr.
neleg. a jemnozrn. ocelí, tvář.
za studena
EN 10249+1/42 1067/
(štětovnice tvářené za studena)
Vztah značek ocelí podle ČSN ke značkám podle EN
odpovídající odpovídající odpovídající obdobná odpovídající obdobná odpovídající
ČSN Značka oceli        Číslo materiálu Značka oceli        Číslo materiálu Značka oceli        Číslo materiálu Značka oceli        Číslo materiálu Značka oceli        Číslo materiálu Značka oceli        Číslo materiálu Značka oceli        Číslo materiálu
10 000 S185 1.0035 ////////////
10 004 S185 1.0035 ////////////
11 109//// 11SMn30 1.0715 ////////
11 110//// 10S20 1.0721 ////////
11 120*//// 15SMn13* 1.0725 ////////
11 140*//// 35S20* 1.0726 ////////
11 301////// DC 03 1.0347 //////
11 305////// DC 04 1.0338 //////
11 321////// DC 01 1.0330 //////
11 368// P235GH 1.0345 //////////
11 373 S235JRG1 1.0036 ////////////
11 375 S235JRG2 1.0038 ////// S235JRH 1.0039 S235JRH 1.0039 S235JRC 1.0120
11 378 S235J0 1.0114 ////////////
11 418// P265GH 1.0425 //////////
11 443 S275JR 1.0044 ////// S275J0H 1.0149 S275J0H 1.0149 S275JRC 1.0128
11 448 S275J2G3 1.0144 ////// S275J2H 1.0138 S275J2H 1.0138 / /
11 500 E295 1.0050 ////// S275J0H/////
11 503 S355J2G3 1.0570 ////// S355J2H 1.0576 S355J2H 1.0576 / /
11 523 S355J0 1.0553 ////// S355J0H 1.0547 S355J0H 1.0547 S355J0C 1.0554
11 600 E355 1.0060 ////////////
11 700 E360 1.0070 ////////////

Výběr materiálů pro odlévače

Výběr materiálů pro zlatníky

Měď (Cu)

Mosaz (Ms) je pojem pro celou skupinu slitin mědi s různými kovy, zejména zinkem. Při 15 - 40 % zinku je kujná a tažná i za studena, při vyšším procentu zinku se zase lépe taví a odlévá. Měď dodává mosazi červenou barvu, větší podíl zinku ji mění na žlutou až skoro bílou. Mosaz Ms63 má barvu odpovídající barvě zlata. Někdy mosaz obsahuje i menší množství olova nebo niklu. Niklové mosazi se říká alpaka nebo též pakfong, protože se k nám rozšířila z Číny, a hodí se zejména hlubokému tažení např. k výrobě hudebních nástrojů.

Stříbro (Ag) je ušlechtilý, bílý, tažný a kujný kov je vůbec nejlepším vodičem elektrického proudu. Jeho název je odvozen od slova v překladu znamenajícího “jasný". Pokud na tento kov působíme sirovodíkem (obsahuje ho i pot) stříbro černá v důsledku vzniku sulfidu stříbrného, tato černota se dá odstranit vyvařením v sodě. Solí stříbra s halovými prvky se využívá pro výrobu fotografických materiálů, v elektrotechnice, v mincovnictví (dříve např. pražské groše) a na výrobu šperků.
Krystaluje v krychlové soustavě. Historicky se těžilo v Kutné Hoře, u Jihlavy, v Jáchymově a Příbrami. Stříbro se v přírodě nachází buď v čisté formě nebo ve formě sloučenin, nejčastěji jako sulfid stříbrný (argenit) atd. Zlato (Au)

Platina (Pt)

3.5 Hutnické polotovary - příklady polotovarů a rozměrových norem - plechy, pásy, tyče
ČSN 425114 - Bloky ocelové
ČSN 425121 - Sochory ocelové
ČSN 425301 - Plechy tenké
ČSN 425302 - Plechy hlubokotažné
ČSN 425310 - Plechy tlusté
ČSN 425510 - Tyče kruhové z ocelí tř. 10-11
ČSN 425515 - Tyče kruhové z ocelí tř. 12-16 a 19
ČSN 425520 - Tyče čtvercové z ocelí tř. 10-11
ČSN 425530 - Tyče šestihrané
ČSN 425541 - Tyče L
ČSN 425550 - Tyče I
ČSN 425570 - Tyče U
ČSN 425580 - Tyče T
ČSN 425710 - Trubky závitové
ČSN 425720 - Trubky čtyřhrané - Jakly
ČSN 426480 - Drát na pružiny

Příklad objednávky materiálu
1000kg drátu 10 ČSN 426480.10 - 14260.31

3.6 Nátěrové hmoty, ředidla
Nátěry

Nátěr je hotový souvislý povlak požadovaných vlastnosti, vzniklý nanesením a zaschnutím jedné nebo lépe několika tenčích nátěrových vrstev na výrobek. Podle počtu vrstev rozeznáváme jednovrstvé a vícevrstvé nátěry.
Nátěry jsou nejrozšířenější ochranou kovů proti korozi. Snadno se nanášejí a jsou proto výhodné i ekonomicky. Na rozdíl od kovových povlaků nepůsobí tak výrazně jako bariéra proti pronikáni vlhkosti, kyslíku a dalších agresivních složek prostředí. Jsou více či méně propustné pro vodu i kyslík. Aby se zabránilo korozi pod nátěrem, musí mít nátěrová hmota prvního základního nátěru takové vlastnosti, aby snížila rychlost koroze na minimum. Tuto funkci konají v nátěru pigmenty, které funguji jako inhibitory koroze, např. olovo (suřík, Pb304), zinek atd.
Nátěrová hmota je souhrnný název pro všechny výrobky, jejichž pojivem je organická filmotvorná látka, a která se nanáší v tekutém až těstovitém stavu vhodnou nanášecí technikou na předmět, aby na něm vytvořila nátěr předepsaných vlastnosti. K nátěrovým hmotám se počitají také ředidla a jiné přípravky, které pomáhají nátěr vytvořit. Součásti nátěrových hmot jsou netěkavé a těkavé složky. Netěkavé složky jsou filmotvorné látky, pigmenty, plnidla a organická barviva, těkavé složky jsou rozpouštědla, ředidla a sušidla. Nejdůležitější součástí každé nátěrové hmoty je filmotvorná látka. Skládá se z filmotvorných látek organického původu a rozpouštědel, v nichž jsou filmotvorné látky rozpuštěny. Jsou tedy rozpouštědla dočasnou složkou, která umožňuje nanášení barev. Nátěry jsou na povrch nanášeny natíráním, válečkováním, máčením nebo nastříkáním pomocí stříkacích pistolí popřípadě i nanášení práškové barvy za pomoci elektrostatického pole.
Dehet, pryskyřice nebo asfalt se nanáší u ocelových trubek, profilů atd., které budou kladeny do země. Nátěry takového druhu jsou vodotěsné, ale křehké. Proto jsou ještě ochráněny před poškozením omotáním jutovými pásy.
Olejové barvy na bázi olova nebo cínu pasivují ocel a slouží proto jako základní nátěr. Jsou poddajné, ale ne příliš tvrdé.
Olejové laky jsou pryskyřičné disperze ve fermeži. Zasychají na vzduchu, ale snadno oxidují.
Laky, zvláště laky z umělých pryskyřic vytvářejí pružný, pevný, hladký a lesklý povrch. Laky z umělých pryskyřic mohou zasychat na vzduchu, ale podstatně rychleji zasychají, jsou-li vypáleny v pecích. Vypálením je vrstva laku odolnější vůči počasí a je tvrdší.
Pěkný, hladký, pevný a vůči korozi odolný povrch vyžaduje obvykle více nátěrových vrstev: základní vrstvu, nátěrovou stírací vrstvu (vyhlazenou broušením za mokra) a vrstvu krycího laku.
Fluidizace - styk kapaliny s práškovou tuhou látkou. Zahřáté malé součásti (220°C až 450°C) jsou ve vhodných zařízeních potaženy natavením specielními barvami či umělými hmotami. Síla vrstvy asi od 0, 1 do 1 mm. Tyto povlaky vytvářejí velmi odolnou vzduchotěsnou vrstvu.

Smaltování
Vrstvy smaltu sestávají ze smaltovacího prášku (např. živec, borax, křemen, jíl, kryolit) a barviv (oxidy kovů). Základní hmota se nanese na lesklý povrch obrobku a při 600°C se vypaluje. Vznikající sklovitá tenká vrstva (0,2 až 0,4mm) je velmi tvrdá, odolná vůči chemikáliím a žáru, ale velmi křehká. Smaltování se provádí u domácích potřeb, chemických přístrojů atd.

Cementový povlak

S vodou a dalšími přídavky smíchaný cement se nanese na součástky ve formě kaše a poskytuje tak dobrou ochranu proti korozi na ocelové konstrukce ve stavebnictví, na trubky atd., zvláště do vlhkého prostředí.

Ostatní metody

Potahování fóliemi z umělých hmot (kašírování), nástřik umělé pryskyřice, potahování měkkou nebo tvrdou gumou (vulkanizování), keramický nástřik atd.

NÁTĚROVÉ HMOTY

      Jsou to tekuté, gelové, pastovité až těstovité hmoty, které se nanášejí v jedné nebo více vrstvách na povrch výrobku, na němž po jisté době vytvoří tuhý, pružný film - tzv. nátěr, který nejen chrání povrch předmětu, ale současně zlepšuje i jeho vzhled. Podle toho, k jakému účelu slouží, se rozeznávají nátěry vnitřní, vnější (venkovní), antikorozní, ohnivzdorné, antivegetační, elektroizolační, odolné proti agresivnímu chemickému prostředí, vlhkosti, vysokým teplotám apod. Vzhled výsledného filmu může být různý: lesklý, polomatný, matný, leštitelný, brousitelný, tepaný, čeřínkový, plastický. Nátěry se nanášejí podle tzv. nátěrových postupů (předpisů), které obsahují všechny základní operace celé aplikace, jako je úprava podkladového materiálu, volba vhodných nátěrových hmot a jejich návaznost při nanášení, počet vrstev , doba zasychání a konečné povrchové úpravy hotového nátěru
      S přihlédnutím k základním složkám, ze kterých jsou nátěrové hmoty vyrobeny, se celý sortiment dělí na tyto hlavní skupiny, označované velkými tiskacími písmeny:

A - nátěrové hmoty asfaltové
B - nátěrové hmoty polyesterové
C - nátěrové hmoty celulózové
E - nátěrové hmoty práškové
H - nátěrové hmoty chlórkaučukové
K - nátěrové hmoty silikonové
L - nátěrové hmoty lihové
N - nátěrové hmoty pro povrchovou úpravu kovových pásů (systém coil-coating)
O - nátěrové hmoty olejové
S - nátěrové hmoty syntetické
U - nátěrové hmoty polyuretanové
V - nátěrové hmoty emulzní (vodové)
P - nátěrové hmoty pomocné I

Nátěrové hmoty jsou rozděleny na základní druhy s tímto číselným označením:
1000 až 1999 fermeže, laky bezbarvé a barevné
2000 až 2999 barvy a emaily
3000 až 3999 tónovací
pasty
4000 až 4999 nástřikové hmoty
5000 až 5999 tmely stěrkové a stříkací
6000 až 6999 ředidla a některá tužidla a katalyzátory
7000 až 7999 tužidla a sušidla
8000 až 8999 ostatní látky a prostředky
Barevné odstíny mají toto číselné označení:
1000 až 1999 šedé (bílá až černá)
2000 až 2999 hnědé
3000 až 3999 fialové
4000 až 4999 modré
5000 až 5999 zelené
6000 až 6999 žluté
7000 až 7999 oranžové
8000 až 8999 červené
9000 až 9999 s obsahem kovových prášků, bronzů (metalízy, stříbřenky a.pod.) Dnes se často používá označování nátěrových hmot podle zahraničních norem, které je od ČSN odlišné. V budoucnu lze očekávat sjednocení označování v rámci EU.
Podle konzistence a vzhledu vytvořené filmové vrstvy se nátěrové hmoty děli takto:

Laky

Jsou to bezbarvé nebo barevné, většinou transparentní nátěrové hmoty, které neobsahují barevné pigmenty ani plnicí látky. Výsledný nekrycí fi1m odpovídá odstínu výchozích surovin a je většinou lesklý. Přidáním rozpuštěných organických barviv se získá barevný transparentní lak.

Emaily a smalty

V podstatě to jsou pigmentované laky. Obsahují menší množství plnidel a barevných pigmentů a větší množství pojidlových složek. Vytvářejí neprůhledné nátěrové vrstvy, tuhnoucí jak při normální teplotě, tak při zvýšené teplotě (při vypalování).

Barvy

Obsahují kromě filmotvorných složek větší množství barevných pigmentů a plnidel. Vytvářejí barevné většinou neprůhledné nátěrové vrstvy. Slovo barva připomíná především optický vjem, a proto použijeme-li ho ve smyslu nátěrová hmota, musí být vždy doplněno dalším údajem (základní, podkladová, antikorozní, signální a pod.).
Kromě těchto základních nátěrových hmot se v lakařském průmyslu i v sortimentu dodávaných výrobků vyskytují ještě četné další chemické prostředky úzce související s nátěrovými hmotami.

Pigmenty

Jsou prášková nerozpustná barviva dávající hotovému nátěru krycí barevný odstín. Působí také jako plniva, popřípadě se speciálním zaměřením, jako např. antikorozní, hydrofobní nebo zmatňující konečný nátěrový fi1m.

Barviva

Jsou to většinou organické látky rozpustné v pojidle, které vytvářejí barevné, avšak nikoliv krycí odstíny nátěrů. Zabarvení může být proto i transparentní.

Lazury

Jsou nátěrové hmoty, většinou čiré, transparentní, jen s malou krycí schopnosti, používané k dekorativním nátěrům přírodního dřeva, fládrování (žilkováni) a pod.

Politury

Je to druh transparentních laků. Jsou to roztoky filmotvorných látek, které je po zaschnutí možné leštit do vysokého lesku.

Pojidla.

Je to filmotvorná látka, ve které se rozpouštějí barviva a která váže rozptýlená plnidla, pigmenty a další přísady v zaschlém nátěru a zároveň je pevně zakotvuje na podkladovém materiálu. Druh, obsah a kvalita pojidel ovlivňující podstatně přilnavost nátěrových hmot k lakovaným předmětům.

Sušidla

Jsou speciální chemické prostředky, urychlující zasychání některých nátěrových hmot. Sušidla jsou také známa. pod označením sikativy.

Tužidla

Jsou chemické látky nazývané také tvrdidla. Přidávají se k některým nátěrovým hmotám (epoxidovým, polyuretanovým, polyesterovým) před nanášením. Během určené doby reagují katalyticky se základní složkou, a vytvářejí tak nátěrovou vrstvu konečných vlastností.

Katalyzátory

Jsou chemické látky obdobného zaměření i působení jako tužidla modifikující probíhající chemické reakce.

Urychlovače

Jsou speciální chemické sloučeniny používané spolu s tužidly nebo katalyzátory u některých nátěrových hmot. Urychlují chemické reakce (vytvrzování) probíhající v nátěrové hmotě a usnadňující tak celkové zpracování a technologii nanášení (např. u polyesterových nátěrových hmot a pod.)

Zvláčňovadla

Jsou přísady dodávající nátěrům vláčnost. Změkčovadla upravují konečné mechanické vlastnosti nátěrového filmu.

Ředidla

Jsou organická rozpouštědla jednoho druhu nebo směs několika druhů. Používají se pro úpravu konzistence (hustoty) nátěrových hmot před použitím a k čištění nanášecích pomůcek nebo předmětů znečištěných nátěrovými hmotami. Konzistence nátěrových hmot při dodání, i když je předepsána technickými podmínkami nebo normou, bývá zpravidla hustší, než je pro nanášení potřebné, a proto je třeba ji předem upravit vhodným rozředěním.

Ředění

Dříve, než se otevře obal s nátěrovou hmotou (plechovka, dóza, láhev), je vhodné očistit jeho povrch, zvláště kolem plnicího otvoru. Po otevření plechovky se nejprve odstraní případný škraloup (odřízne se a vyjme, aby zbytky neznečistily tekutý obsah plechovky). Pak se důkladně promíchá celý obsah, protože pigmentové i plnidlové složky zůstávají většinou usazeny ve spodní části a skutečná konzistence by tím byla podstatně zkreslena. Bezbarvé laky, tixotropní emaily a husté stěrkové tmely se nepromíchávají. Pro vlastní naředění se použije ředidlo předepsané pro daný druh nátěrové hmoty, v množství vhodném pro zvolenou nanášecí technologii


3.6 Technický význam makromolekulárních látek
Rozvoj výroby plastů a pryže ve světovém měřítku i u nás přináší výrazné změny v možnostech jejich strojírenského použití. Původní, téměř výlučné používání plastů v elektrotechnice a ve výrobě spotřebního zboží se velmi rychle rozšiřuje i do oblasti konstrukčního využití ve strojírenství a ve stavebnictví. Spotřeba plastických hmot ve světovém měřítku prudce stoupá.
Přestože přírodní kaučuk je znám již od 11. století, jeho technické použití spadá teprve do prvních let 19 století. V roce 1943 zpracoval gumárenský průmysl poprvé v historii více syntetického kaučuku než přírodního. Široké využívání pryže, zejména v automobilovém průmyslu a v letectví je příčinou stále rostoucí výroby syntetických kaučuků. Z toho podíl přírodního je asi do 30 %.
Použití materiálů na bázi makromolekulárních látek na mechanicky, tepelně, chemicky a elektricky namáhané strojní a elektrotechnické výrobky vyžaduje dobrou znalost jejich strukturního uspořádání, mechanických, chemických a jiných vlastností a zpracovatelských procesů.
Mimo přírodní kaučuk a deriváty celulózy se v technické praxi používají převážně plastické hmoty (dále jen plasty), vyrobené synteticky z nízkomolekulárních sloučenin monomerů.

Vznik makromolekulárních látek

Struktura tří typů polymerů

Podle chemické struktury monomerů dělíme makromolekulární látky na skupiny polyolefinů (polyethylen, polypropylen), f1uorových polymerů (polytetraf1uorethylen, polytrif1uorchlorethylen), vinylových polymerů (polvinylchlorid, polyvinilacetát), polyamidy a jiné.
Abychom mohli postihnout nejpodstatnější rozdíly mezi vlastnostmi (zejména mechanickými) nejdůležitějších skupin makromolekulárních látek, rozdělíme je nejprve podle makrogeometrického vzhledu molekul na:

- lineární


- rozvětvené


- prostorově síťované


 

Schema vazeb v polymerech Ke vzniku lineárních makromolekul postačí, aby monomery měly v molekule minimálně dvě reaktivní místa (kupř. -COOH-OH, volné radikály vzniklé rozštěpením dvojné vazby, např. ethylenu HC-CH).
Ke vzniku prostorově síťovaných makromolekul je nutné, aby alespoň některý z monomerů, vytvářejících daný polymer, obsahoval ve své molekule minimálně tři reaktivní místa. Rozvětvené lineární makromolekuly vznikají při polymerních reakcích třífunkčních monomerů, nedojde-li z důvodu reakčních podmínek (teplota apod.) k úplnému proběhnutí reakcí za tvorby trojrozměrné sítě. Jde obvykle o přechodné stadium trojrozměrného polymeru, který je v dalším stupni zpracování prostorově zesíťován (např. fenolformaldehydová pryskyřice). Trojrozměrné polymery jsou na rozdíl od lineárních a rozvětvených netavitelné a nerozpustné.

Struktura polymerů

Soudržné síly v polymerech:
Nejdůležitějšími stavebními atomy polymerů jsou uhlík, vodík, kyslík, dusík, fluór a chlór. U silikonů je základním stavebním prvkem křemík. Všechny atomy nalézající se uvnitř jedné makromolekuly (včetně spojovacích můstků u síťovaných polymerů, které tvoří obrovské prostorové molekuly), jsou navzájem poutány kovalentními (chemickými) vazbami.
Velikost a chemická povaha kovalentních soudržných sil ovlivňuje rozhodujícím způsobem nejen mechanickou pevnost, ale i stabilitu polymeru za zvýšených teplot a při působení korozního prostředí. Mezi jednotlivými makromolekulami působí také slabší sekundární soudržné síly Van der Waalsovy. Působí na větší vzdálenosti než primární kovalentní vazby a jejich energie je oproti primárním silám o jeden až dva řády menší. Sekundární soudržné síly jsou stejně významné jako primární. Molekulární řetězce jsou při značné délce navzájem poutány velkým počtem sekundárních soudržných sil, takže celková mezimolekulární soudržnost je dostatečně velká. Proto mají makromolekulární látky, (zejména za velmi nízkých teplot, kdy sekundární soudržné síly působí na kratší vzdálenosti), dosti vysokou mechanickou pevnost, i když podstatně nižší než materiály kovové, kde jsou rozhodujícími soudržnými silami kovové vazby.

Velikost makromolekul

Polymery jsou na rozdíl od nízkomolekulárních látek tvořeny molekulami o různě velké hmotnosti. Např. u nízkomolekulárního chloridu sodného (NaCl) mají všechny molekuly stejnou velikost a molekulová hmotnost je 58,44. U polystyrenu, jehož střední molekulová hmotnost je 100 000, mohou být přítomny molekuly o molekulové hmotnosti 5 000, ale též 2 milióny.
Soubor molekul, tvořících daný polymer, má v závislosti na polymeračních podmínkách určitou střední velikost molekulové hmotnosti a charakteristické rozdělení molekulových hmotností podle jejich četnosti nebo hmotnostního zastoupení. Pro polymery je charakteristické, že mohou mít při stejné velikosti střední molekulové hmoty různé rozložení molekulových hmotností.
I když polydisperzita (přítomnost velmi krátkých a velmi dlouhých molekul) významně ovlivňuje některé z vlastností polymerů (zejména zpracovatelské), charakterizují se v praxi používané polymery doposud hodnotou střední molekulové hmotnosti.
Krátké molekulární řetězce, přítomné ve větším množství v polymeru, zhoršují jeho mechanické a fyzikální vlastnosti a snižují viskozitu taveniny, jde-li o tavitelné polymery s lineárními molekulárními řetězci. Polymery se odlišuji vlastnostmi od monomerů z nichž vznikly tím více, čím je jejich střední molekulová hmotnost vyšší. Na příkladu polymerace polyethylenu bychom mohli vidět, že zvyšování polymeračního stupně umožňuje získávat postupně polymer s vlastnostmi kapalin, tuků, vosků a pevných látek.
Zvětšování velikosti makromolekul má obvykle příznivý vliv na mechanické vlastnosti.

Krystalické polymery

Polymery známe amorfní (nekrystalické) a krystalické. Uspořádání makromolekul v krystalech se řídí podobnými zákonitostmi jako u nízkomolekulárních krystalických látek, včetně kovů.

Struktura polymerů

Na rozdíl od kovů krystalizují polymery v méně dokonalých krystalografických soustavách, s menším počtem prvků symetrie. Jde zejména o soustavy jednoklonnou, trojklonnou, kosočtverečnou a pseudošesterečnou. Žádný z polymerů nekrystalizuje v soustavě krychlové.
V krystalických útvarech polymerů jsou i některé typy mřížkových poruch jako u kovů. Navíc jsou přítomny poruchy, specifické pro polymery, jako volné konce řetězců nezabudované do lamel, vadně složené řetězce atd.

Složené materiály (kompozity) na bázi makromolekulárních látek

Makromolekulární látky (polymery) se používají v technické praxi jako homogenní, izotropní materiály stále v omezenější míře. Důvodem je, že použitím plniv lze vhodně upravovat jejich vlastnosti:
zvyšovat modul pružnosti, pevnost houževnatost a ovlivňovat řadu fyzikálních a užitkových vlastností. Vzhledem k významu složených materiálů uvádím informativní přehled doposud známých kombinací polymerů s jinými materiály. Jde tedy o složené materiály neboli kompozity
Základní rozčlenění podle uvádí tři skupiny:
a) Porézní materiály různého chemického složení, plněné polymery, které nevytvářejí spojitou fázi.
b) Vyztužené polymery, ve kterých polymerní složka vytváří základní spojitou matrici.
c) Makroskopické kompozity, ve kterých polymerní i nepolymerní složky jsou zřetelně rozlišitelné pouhým okem.
Ve skupině a) mohou být porézními materiály keramika, beton a dřevo. Kompozit může být vyroben různým technologickým způsobem. Jde v podstatě o vyplnění dutin porézního materiálu reakce schopným monomerem, (u betonu lze vytvořit i směs cementové malty s vhodným monomerem a obě složky převést chemickými reakcemi do tuhého stavu), nebo impregnaci polymerem ve formě roztoku či emulze. U kompozitu tohoto typu jsou částice polymeru zřetelně odděleny rozhraním, které tvoří základní, porézní materiál.
Vyztužené polymery, tvořící hlavní skupinu b) se dělí na kompozity s práškovitým a s vláknitým plnivem. Plniva charakteru prášku, jsou na bázi uhlíku (saze), minerálních látek (SiO2, CaCO3), kovu (Al) a jejich oxidů. Vláknitá plniva bývají původu anorganického (skleněná, bórová, azbestová), organického (bavlněná, celulózová, sisalová, uhlíková, polymerní) a kovová.
Práškovitá plniva se volí odlišná podle toho, zda bude kompozit používán ve sklovitém stavu (plnivo v kombinaci s plastem), nebo ve stavu kaučukovitě elastickém (plnivo v kombinaci s eleastomerem). Pro elastomery jsou vhodná plniva velmi malých rozměrů (nanometry - saze, SiO2, ZnO).
Plniva pro plasty jsou větších rozměrů, obvykle několik mikrometrů. Polymery, vyztužené vláknitými plnivy, se mohou lišit jak geometrií vláken a způsobem uložení v polymerní matrici, tak jejich chemickou strukturou. Kombinaci vyztužujícího vláknitého plniva a polymerní matrice nelze volit zcela libovolně. Pro získání optimálních vlastností musí mít matrice tažnost vždy o něco větší než vyztužující plnivo, které má mít vysokou pevnost a modul pružností. Důležitou roli má též soudržnost mezi polymerní matricí a vlákny. Při mechanickém namáhání je právě rozhraní zdrojem nejprve mikroskopických, později makroskopických poruch, které se rozšiřují do trhlin a způsobí lom. Výrobky z laminátů jsou zhotovovány vrstvením tkanin nebo rohoží takovým způsobem, aby bylo dosaženo požadované pevnosti a tuhosti se zřetelem na podmínky namáhání výrobku. Jednotlivé vrstvy jsou prosycovány tekutou nebo práškovitou pryskyřicí, která je v dalším stádiu vytvrzena. Vytvrzování může probíhat bez působení tlaku, za zvýšeného tlaku při teplotě okolí nebo zvýšené teplotě podle použitého polymeru a katalyzačního systému.

Mechanické vlastnosti polymerů

Polymery se svými mechanickými vlastnostmi výrazně odlišují od materiálů kovových. Příčinou je jejich rozdílná strukturní stavba, o níž bylo stručně pojednáno v předchozích kapitolách. Charakteristická pro polymery je značná závislost deformačního a pevnostního chování na čase a na teplotě. Takové chování nazýváme viskózně-pružné neboli viskoelastické (tečení).

Kluzné vlastnosti a odolnosti proti opotřebení

Některá strojní zařízeni vyžadují použit kluzných materiálů, které mají nízký součinitel tření a malé opotřebení za podmínek suchého nebo polosuchého tření. Tyto požadavky splňují některé plasty, při vhodném konstrukčním uspořádání ložiska nebo jiného kluzného uloženi (teflon). Při použití plastů na kluzné uloženi je významná velikost opotřebení. Vhodné plasty mají jako vazebný prvek často použit fluor. Je závislá na jakosti povrchů obou materiálů a na teplotě ložiska, zejména funkční vrstvy.
Vysoká odolnost vůči opotřebení se žádá též od polymerů použitých na výrobky, které jsou vystaveny účinkům abrazívního nebo erozívního opotřebení, popř. kavitaci. Rozdíly v opotřebení jsou značně závislé na vnějších podmínkách a nelze proto polymery jednoznačně rozdělit do skupin s lepší a horší odolností proti opotřebení.
Charakteristickým rozdílem oproti kovům je obecně vyšší odolnost proti abrazivnímu a erozivnímu opotřebení u polymerů s nižší tvrdostí, ale s dostatečnou houževnatosti. Jde o lineární krystalické polymery a síťované kaučuky. Z plastů jsou nejodolnější polyamidy. Skleněná vlákna odolnost proti opotřebeni snižuji. Amorfní polymery s vysokou tvrdostí ve skelném stavu mají malou odolnost proti opotřebení.
Odolnost pryží proti opotřebení je závislá na chemické struktuře kaučuku a druhu plniva. Nejodolnější jsou pryže na bázi přírodního a syntetického butandienstyrenového kaučuku. Kaučuk butadien-akrylonitrilový a chloroprenový mají horší odolnost proti opotřebení. Z plniv jsou nejvhodnějšími aktivní saze. Bílá plniva (SiO2, ZnO) nedodávají pryžím uspokojivou odolnost proti opotřebení.

Elektrické vlastnosti

Polymery patři mezi elektricky nevodivé látky - izolanty nebo dielektrika. Dielektrika se projevují jako elektricky neutrální, pokud jsou kladné a záporné náboje ve vzájemné rovnováze. Přemísťování nábojů v nevodičích je podstatně obtížnější než u kovů, jak vyplývá z porovnání měrné vodivosti. Ovšem i v nevodičích dochází vlivem působícího elektrického pole k většímu nebo menšímu posunutí nábojů. To vede k porušení vzájemné kompenzace kladných a záporných nábojů a v určitých místech vzniká V dielektriku převaha kladných, v jiných převaha záporných nábojů. Tomuto jevu říkáme polarizace dielektrika. Polarizační schopnost jednotlivých polymerů je odlišná a závisí na uspořádání jejich chemické struktuře.

Tepelné vlastnosti

Ve srovnání s kovovými materiály jsou polymery špatnými vodiči tepla. Mají zhruba o tři řády nižší tepelnou vodivost. Mimo vysoce krystalické polymery (např. polyetylén), u nichž může tepelná vodivost dosáhnout vyšších hodnot (cca 1WK-1m-1), pohybují se u amorfních a málo krystalických polymerů součinitelé tepelné vodivosti mezi 0,17 až Q,29 WK-1m-1. Výbornými tepelnými izolanty jsou polymery ve formě tvrdých pěn: polystyrénové, polyuretanové, polyvinylchloridové apod. Jejich součinitelé tepelné vodivosti se pohybují v rozmezí 0,029 až 0,058 WK-1m-1. Hodnoty tepelné vodivosti jsou závislé na objemové hmotnosti pěny .
Tepelnou vodivost polymerů lze výrazně ovlivnit plnivy. Například fenolformaldehydové pryskyřice plněná elektrografitem má velmi dobrou tepelnou vodivost. Při použití vláknitých plniv je nutné uvažovat rozdílnou schopnost vést teplo v různých směrech (podélně a kolmo na vlákna). Odlišná strukturní uspořádanost polymerů v porovnání s kovy se projevuje v rozdílné objemové a lineární teplotní roztažnosti a ve velikosti měrného tepla. Roztažnost amorfních a krystalických polymerů v závislosti na teplotě se též liší. Uspořádání makromolekul do pravidelných krystalických oblastí se projevuje menší teplotní roztažností než u polymerů nekrystalizujících. Při teplotě tání nemají krystalické polymery tak výraznou změnu objemu jako kovy. Příčinou je postupně probíhající tání různě dokonalých krystalických oblastí.
Podobně jako tepelnou vodivost lze i teplotní roztažnost polymerů ovlivnit plnivy. Plniva s velmi nízkým součinitelem teplotní roztažnosti (např. skleněná vlákna) umožňují při vhodně zvoleném obsahu vytvořit složený materiál s obdobnou teplotní roztažností jako kovy. To je příznivé při používání plastů v kombinaci s kovy, např. při výrobě dopravních prostředků, chemických zařízení apod.

Korozní odolnost polymerů

Korozní odolností polymeru rozumíme schopnost odolávat účinkům nízko molekulárních látek v kapalné nebo plynné fázi a působeni tepelné energie a energie záření. Při současném působeni chemicky aktivních látek a mechanického namáhání hovoříme o korozi za napětí. Při působeni atmosférických vlivů, popř. za současného působení mechanických sil o atmosférickém stárnutí.
Působení kombinovaných účinků je příčinou obtíží při dělení polymerů (včetně složených materiálů) do skupin a podskupin se společnou korozní odolností. Uvádíme proto pouze základní kritéria hodnocení polymerů.

Bobtnání a chemická reaktivita polymerů

Řada polymerů je na rozdíl od kovových materiálů odolná k působení korozního prostředí (voda, vodné roztoky kyselin, louhy, soli apod.). Jsou proto používány k povrchové ochraně kovů, nebo k jejich náhradě. Při působení kapalného prostředí je polymer, v závislosti na vzájemné chemické příbuznosti, bud zcela inertní proti účinkům nízkomolekulární látky, nebo nízkomolekulární látka proniká mezi makromolekuly polymeru, takže dochází bud k bobtnání nebo i rozpouštění.
Obecně platí, že lineární amorfní polymery bobtnají a jsou neomezeně rozpustné v nízkomolekulárních látkách, jejichž parametry rozpustnosti se navzájem liší o hodnotu menší než 1. Nejnižší hodnoty parametrů rozpustnosti mají nepolární polymery (polytetrafluorethylen, polyethylen, polypropylen, polyizobutylen) a nepolární rozpustidla jako izobutylen, n-hexan, n-oktan apod. Nejvyšší hodnoty mají polymery polární (polyamidy, polyformaldehyd, deriváty celulózy, polyakrylonitril) a polární rozpustidla jako kresol, fenol, glycerin, voda, vodné roztoky kyselin apod.
Omezené bobtnání je charakteristické pro trojrozměrně zesítěné a krystalické polymery. Z fluorových polymerů je nejodolnějším polytetrafluorethylen. Odolává všem látkám mimo roztavené alkalické kovy. Polymery mající v řetězci dvojné vazby (např. kaučuky) jsou velmi snadno znehodnocovány působením vzdušného kyslíku, ozonu a halogenů, které tyto vazby porušují. To vede ke snižování molekulové hmotnosti a ke katastrofickému zhoršování mechanických vlastností. Polární polymery, jako polyamidy, polymethylmetakrylát, polyformaldehyd a polykarbonát se znehodnocují silně polárními látkami (např. kyselinami), které způsobuji hydrolytické rozštěpování řetězců. I působení vody (vzdušné vlhkosti) se projevuje poklesem mechanických vlastností.

Degradace účinkem tepelné energie a záření

Účinkem tepelné energie a záření může docházet k destrukčním procesům i k vyvolání chemických reakcí, vedoucích ke vzniku síťované struktury nebo k jiným strukturním změnám. U polytetrafluorethylenu jsou příčinou vysoké tepelné stability vazby C-F, kde atomy fluoru, obalující dokonale uhlíkový řetězec, chrání méně pevné vazby C-C. Stabilní jsou též vazby -C-C-, pokud jsou na uhlících vázány výhradně atomy H, jako u dokonale lineárního polyethylenu. Proto mají polypropylen a rozvětvený polyethylen tepelnou odolnost nižší, neboť vazba mezi uhlíky nesoucími postranní substituenty (větve) je méně odolná. K znehodnocení některých polymerů dochází i působením světelné energie. Příčinou je absorpce dopadajícího záření některými skupinami atomů v makromolekulách. Nebezpečné je záření o vlnové délce mezi 300 až 400 nm. Energie záření vlnové délky 350 nm (343 kJ .mol-l) převyšuje velikost soudržné energie některých primárních (chemických) vazeb v makromolekulách.
Fluorové polymery s vazbami o dostatečně velké soudržné energii odolávají účinkům světelného záření. U polyethylenu a některých jiných polymerů se odolnost k světelnému záření zvyšuje nízkomolekulárními aditivy, která přednostně absorbují záření velmi krátkých vlnových délek (fenylsalicytát, benzofenon, benzotriazol aj.). U polyethylenu, polypropylenu a polyformaldehydu jsou účinnými stabilizátory aktivní saze.
Struktura polymerů se mění i radioaktivním zářením. Dochází k degradaci nebo k tvorbě trojrozměrné sítě. Vzhledem k složitosti dějů při degradaci účinkem tepelné energie a záření nelze bezpečně určit životnost plastů při praktickém použití.

Zkoušení plastů a pryží

Rozšiřující se použití plastů a pryží si vynucuje větší rozsah jejich zkoušení. Odrazem dosaženého pokroku jsou nově vydávané národní a mezinárodní standardy a doporučení. V ČSR jsou vlastnosti plastů a příslušné zkušební metody zařazeny v Českých státních normách. Mezinárodní doporučení, vydávaná Mezinárodní normalizační organizací (ISO), jsou u řady zkušebních metod stejné jako československé normy. Zkušební metody lze rozdělit na fyzikálně chemické, fyzikální a mechanické. Fyzikálně chemické metody umožňují charakterizovat polymery před zpracováním i po něm. Určuje se molekulová hmotnost, polydisperzita, obsah a druh nízkomolekulárních příměsí. Speciálními zkouškami chemické a fyzikálně chemické povahy jsou zkoušky korozní odolnosti, kde se vedle chemických degradačních procesů hodnotí odolnost proti působení nízkomolekulárních látek, obvykle zkouškami bobtnání. Speciálními jsou zkoušky koroze za napětí, a zkoušky odo1nosti proti atmosférickým vlivům.
Z fyzikálních Metod je využívána viskozimetrie k měření tokových vlastností licích pryskyřic, tavenin termoplastů a zatékavosti tvrditelných lisovacích hmot. Měření hustoty umožňuje charakterizovat krystalinitu polymerů, popř. usuzovat na obsah dutin, zejména u polymerních kompozitů. Určení teploty tání podává informaci o uspořádání krystalické fáze.
Elektrické zkoušky se dělí na zkoušky dielektrických vlastností, izolačního odporu, elektrické pevnosti a na určení velikosti statického náboje, který polymery získávají kontaktem s okolím. Mezi zkoušky tepelných vlastností jsou zahrnovány nejen zkoušky fyzikální povahy, jako je měření měrného tepla, tepelné vodivosti, teplotní roztažnosti, ale i některé smluvní metody, umožňující přibližné zjištění teploty skelného přechodu v amorfních polymerech. Jde o určení teploty měknutí tělesa namáhaného vnější silou na ohyb, vtlačováním indentoru (vnikacího tělíska): kupř. zkouška tvarové stálosti za tepla a zkouška měknutí. Ke zkouškám tepelných vlastností se řadí i zkoušky charakterizující stabilitu polymeru za zvýšených teplot.
Mechanické zkoušky jsou základním pojetím totožné se zkouškami kovových materiálů. Některé však vyžadují vývoj metodiky, přihlížející ke strukturním odlišnostem a viskoelastickému chování polymerů.

Použití plastů

Spotřeba plastů přesunuje do oblasti technicky náročných aplikací. V minulém století bylo totiž použití plastů soustředěno převážně na výrobky spotřebního a elektrotechnického průmyslu. Plasty se dnes používají zejména k výrobě kluzných ložisek, ozubených kol, spojek, šroubů, těsnění apod., ale i k výrobě větších celků jako např. částí karosérie automobilů (dveře), částí rámu a krytů obráběcích strojů, ale i v leteckém průmyslu a kosmickém programu. selhání jednoho plastového těsnění u kterého byly podceněny nevhodné vlastnosti za nízkých teplot vedlo až ke katastrofě raketoplánu. K výrobě kluzných ložisek jsou vhodné polymery s nízkým součinitelem tření a dobrou odolností proti opotřebení. Tvrzené tkaniny s fenolformaldehydovou pryskyřicí se používají na namáhaná ložiska kol bagrů, ložiskové pánve válcovacích stolic, rypadel, trakčních motorů apod. Méně namáhaná ložiska, obvykle s omezenou možností mazání (textilní, potravinářské, zemědělské stroje, automobily), se vyrábějí z polyamidů a polyformaldehydu. Používají se ve tvaru tenkých výstelek. Nejvhodnější jsou tzv. samomazná ložiska z polyletrafluorethylenu.
Odvod tepla se zlepšuje vhodnými plnivy (grafit, sirník molybdeničitý, práškový bronz) nebo vytvořením složeného materiálu s kovovou podložkou. Nosným materiálem je ocelový plech, na kterém je spékáním práškového cínového bronzu vytvořena tenká vrstva 0,2 až 0,4 mikronů porézního kovu. Póry jsou vyplněny směsí PTFE s plnivy, vlastní kluzná vrstva má tloušťku pouze 0,01 až 0,03 mm. Využití metaloplastických ložisek je velmi široké. Používá se na uložení čepů v automobilech, letadlech, textilních strojích, zemědělských strojích apod. všude, kde je obtížné mazání a kde je požadována velká životnost samomazných ložisek. I díky nim nemají dnešní automobily na rozdíl od automobilů vyráběných před padesáti lety prakticky žádná mazací místa. Ozubená kola z plastických hmot umožňují v některých případech snížit hlučnost ozubených převodů a hmotnost převodových skříní. Jejich výroba vstřikováním z termoplastů nebo polymerací kaprolaktamu ve formách přinášejí významné úspory výrobních nákladů. Nejčasněji se z plastů vyrábějí čelní ozubená kola se zuby přímými a šikmými, kuželová kola s přímými zuby a šrouby se šroubovými koly. Z vyztužených polymerů se používají tvrzené tkaniny a papír, kde je pojivem fenolformaldehydová pryskyřice. Z termoplastů to jsou především krystalické polymery (PA) a polyformaldehyd (POM). Méně namáhaná drobnější kola (např. různé domácí strojky)lze vyrábět z houževnatých lineárních amorfních polymerů, jako polykarbonátu a modifikovaného polyfenylenoxidu.
Spojky vyrobené za použití plastů nebo vulkanizovaných kaučuků umožňuji tlumit rázy a kmity v torzních soustavách, při změnách krouticího momentu. Jde o pružné spojky, kompenzační spojky s vloženým kotoučem z PA nebo POM, zubové spojky s evolventním ozubením z PA, dilatační spojky s vložkami z PA a elektromagnetické brzdy s polyamidovým nebo polyformaldehydovým diskem.
Šrouby vyrobené z plastů nalézají stále větší oblibu pro vynikající korozní odolnost pokud nevadí jejich menší pevnost. Velmi výhodné je použiti speciálně konstruovaných dělených nýtů a příchytek z polyamidů a polyformaldehydu,které umožňují navzájem spojovat tenké plechy a přichycovat na plech krycí ozdobné lišty. Při volbě plastu nebo pryže na těsnění mají rozhodující úlohu tyto vlastnosti:
chemická odolnost proti těsněnému prostředí, stabilita za zvýšených nebo naopak nízkých teplot, malý sklon k tečení, odolnost proti opotřebeni, nelepivost k přírubovému materiálu. Vhodnými plasty jsou tvrzené tkaniny, PA a plněný PTFE. Méně vhodné jsou polyolefiny bez plniv pro velký creep (tečení). Z pryží se vyrábějí těsnění různě tvarovaná a profilovaná, což umožňuje optimální využití kaučukovité pružnosti při dosaženi potřebné tuhosti. V některých případech se pryžová těsnění vyztužují textilními vložkami.

Použití plastů v chemickém a potravinářském strojírenství

Mezi nejpoužívanější polymery v chemickém a potravinářském strojírenství, včetně chladicí techniky, patří polyesterové a epoxidové skelné lamináty, polvinylchlorid (PVC), polypropylen (PP), polyethylen vysoké hustoty (PE), epoxidové pryskyřice (Epoxy), polyamidy (PA) a lehčené plasty na bázi polystyrenu (PS) a polyuretanu (PUR). V perspektivě se uvažuje s použitím kompozitů na bázi uhlíkových, bórových a kovových vláken, dále s termoplasty s vyššími teplotami skelného přechodu jako polyfenylenoxidem, polyamidy a pod.
Aplikace lze rozdělit do dvou hlavních skupin: 1. potrubí, spojovací elementy, armatury, dutá tělesa
2. aparáty a zařízení, resp. jejich součásti
V současné době je k dispozici řada příkladů o úspěšném použití skelných laminátů na karoserie spec. automobilů, díly letadel a samonosné nádrže. Rozšiřuje se i použití skelných laminátů při stavbě samonosných chladicích věží a komínů pro odvod korozních plynů, teplých až 60 °C.

Použití plastů v dopravní technice

Rozvoj spotřeby plastů v dopravní technice nejlépe charakterizuje údaj o spotřebě plastů v kg na jeden automobil. Například v USA byly v roce 1940 spotřebovány při výrobě osobního automobilu 2 kg plastů, v roce 1971 již 45 kg plastů; v roce 1980 cca 150 kg a po roce 1990 přes 200 kg plastů. Doposud je nejvýznamnější použití plastů na vnitřní vybavení automobilů. Vedle sedadel z polyuretanových pěn, potahů sedadel a vnitřního čalouněni z PVC koženky jsou to zejména:
přístrojová deska (PP, ABS - akrylonitril-hutadien-styren), kryty převodovky a motoru z týchž materiálů, pedál plynu (PP), mřížky k regulaci klimatizačního vzduchu (PP), volanty, dveřní panely, kryty sloupků řízení a další obložení z PP, hubice klimatizačních systémů, kryty topení, lapače vzduchu (PP).
Samomazná ložiska se vyrábějí zejména z metaloplastů na bázi PTFE. Jde o pouzdra spojovací tyče řízení, čepů, nosných kloubů a ložisek nápravy, a dále pánve kulových ložisek pro příčná a podélná závěsná ramena. K výrobě osobních karosérií automobilů Trabant se používalo v široké míře fenolformaldehydových pryskyřic vyztužených rohožemi z krátkých bavlněných vláken. Na výrobu jiných typů automobilů byly až dosud použity buď skelné lamináty, na některé díly PP a ABS. Lamináty se používají zejména ke stavbě malosériových sportovních vozů. U velkosériových osobních automobilů jde o jednotlivé díly, jako střechy (Citroen), kapoty, zadní a čelní panely, koncovky blatníků, rámy oken, páté dveře apod. Vynikající aplikací je použití PP na podběhy blatníků, kde se osvědčuje jeho korozivzdornost a schopnost tlumení.
Sendvičové konstrukce - laminátový nebo hliníkový potah s jádrem z lehčeného plastu, (nejčastěji polyuretanu) se používají např. v letecké technice, k výrobě skříňových karosérií chladírenských vozů a přívěsných obytných přívěsů. U kolejových vozidel je vedle použití koženek na sedadla a tvrzeného papíru na obložení stěn nejvýznamnější opět použití skelných laminátů a sendvičových konstrukcí. Časté je karosování elektrických i jiných typů lokomotiv skelnými lamináty (např. celolaminátová karosérie elektrické lokomotivy). Z laminátů se vyrábějí ve velkém rozsahu části karosérie lokomotiv, tramvají, dále větrací klapky, řídicí panely, sedačky apod. Významné je použití plastů, zejména skelných laminátů, na vagóny podzemních drah, kde umožňují snížit jejich hmotnost.
Ve výrobě letadel se uplatňují skelné lamináty u sportovních a turistických letadel (trupy a křídla). U menších motorových letadel jde o laminátové náběžné hrany křídel, ocasní plochy, podvozky, včetně pružinových per. Z laminátů se vyrábějí rotorové listy vrtulníků. U dopravních letadel jsou skelné lamináty používány k výrobě lehkých kabelových a klimatizačních kanálů, obkládacích panelů a různých krytů. Podíl vyztužených plastů (kompozitů) při výrobě letadel se zvýšuje zaváděním sériové výroby složených polymerních materiálů s vyztužujícími bórovými, uhlíkovými a kovovými vlákny. Významné je např. použití plastů v nadzvukovém dopravním letadle Concorde. Radom (kryt antén radaru ) o délce 3,3 m a průměru 1,52 m je vyroben ze skelných laminátů s očekávanou životností minimálně 5 000 letových hodin. Vodiče a kabely v celkové délce 160 km jsou izolovány polytetrafluorethylenem. Teplota v některých místech dosahuje za letu 150 °C. Kabely a vodiče se sdružují skleněnými páskami impregnovanými PTFE. Skelných a jiných typů laminátů je využíváno v raketové technice. Zajímavou aplikací je např. ochranný tepelný štít lodi Apollo, vyrobený z laminátů ze speciální epoxidové pryskyřice s voštinovým lehkým jádrem. Po krátkodobém vystavení štítu teplotě kolem 2 300 °C při průletu lodi atmosférou dosahuje hloubka termicky degradovaného materiálu maximálně 10 až 13 mm. Rozsáhlé je také použití specielních plastů na raketoplánech. Použití skelných laminátů na sportovní lodě je také velmi rozšířené. V současné době jsou ze skelných laminátů vyráběna i velká plavidla jako rybářské lodě, jachty a specielní vojenská plavidla.

Příklady strojírenského použití pryže

Ze strojírenského použití pryže uvádíme jenom několik vybraných zajímavých příkladů, charakterizujících rozmanitost použití.
V lisovnách se používají pryžové desky jako vysoce pružné materiály, přenášející tlak na lisované a tvarované, ocelové a duralové plechy. Tvarovaný plech se pryžovou deskou přitlačí k ocelové formě. Významné je použití pryže při výrobě tlakových a podtlakových (sacích) hadic, které se rozdělují podle druhu přepravovaného média, jeho teploty a vnitřního přetlaku. Jde o používání složených materiálů, kde je armující vložkou textilní tkanina, kovová síťovina, nebo kovové šroubovité pružiny. Pryž spojuje jednotlivé vyztužující komponenty v jeden celek a zaplňuje prázdná místa v tkanině, kovové síťovině, jakož i mezi kovovými a textilními vložkami. Vyztužující materiály s vysokým modulem pružnosti a malým mezním protažením jako kovové výztuže přenášejí největší podíl z celkového namáhání.
Jelikož se kovové výztuže při značných silách, vzniklých ve stěně hadice; porušují z důvodu malé tažnosti mnohem dříve než pryžová matrice, používají se při výrobě tlakových hadic další vyztužující materiály s nižší tuhostí než mají kovové výztuže, ale vyšší než má vysoce pružná pryž. Obvykle to jsou textilní vložky z vysoce pevných orientovaných syntetických vláken.
Velmi časté je použití pryže na manžety, které slouží k utěsňování součástí, jež se pohybují přímočaře v obou směrech. Jelikož napětí vyvozené v manžetě s časem relaxuje, je nutné manžety opatřovat výztužnými ocelovými kroužky (gufero), nebo zajistit těsnost tlakem, který vyvozuje pracovní médium. U automobilů se používá pryž nejenom k výrobě pneumatik, těsnění dveří, hřídelových a jiných těsnění a podložek, ale i na mechanicky namáhané prvky pro pružné uložení a tlumení. Při stavbě přístrojů a strojů se často používají pryžové membrány. Slouží jako těsnicí materiály (např. v podtlakových ventilech), nebo se používají u zařízení, kde lze z průhybu membrány charakterizovat tlakové změny. Citlivost pryžových membrán je v těchto případech značná, což vyplývá z jejich nízkého modulu pružnosti.
Při instalaci strojů a zkušebních zařízení je významné použití pryžových tlumících podložek. Jejich úkolem je snížit účinky působících dynamických sil, přenášených nevyváženým strojem na základy (např. lisy), nebo snížit amplitudu nucených kmitů, přenášených kmitajícími tělesy na měřicí přístroje, jenž jsou na nich namontovány.

Zpracování polymerů

Zpracování převážné většiny polymerů na polotovary ( desky , fólie ) i členité výrobky je umožněno jejich tekutostí za určité vnější teploty a tlaku.
U lineárních polymerů (termoplastů) se potřebná tekutost získá ohřevem nad teplotu tání v případě krystalických polymerů, nad teplotu vzniku vlastního toku u amorfních. Taveniny polymerů se chovají jako značně viskózní kapaliny. Takové látky se nazývají pseudoplastické. Například rozvětvený polyethylen má při smykových rychlostech menších než 10-2 .S-l a teplotě 126°C viskozitu 1 .105 Pa.s. Při větších smykových rychlostech se polyethylen chová pseudoplasticky a jeho viskozita klesá až na hodnotu 1 .104 Pa.s. Jelikož se s rostoucí teplotou viskozita tavenin polymerů zmenšuje, je při vyšších teplotách zapotřebí k jejich přemístění menších sil. Vzhledem k omezené tepelné stálosti polymerů je však možno taveniny ohřívat jen do teplot, kdy nehrozí nebezpečí tepelného rozkladu. Polymery prostorově síťované (kaučuky, tvrditelné pryskyřice) jsou zpracovatelné pouze v přechodném stadiu, kdy ještě neproběhly síťující reakce a kdy mohou získat ohřevem a působením tlaku potřebnou tekutost. Po vytvoření trojrozměrné sítě jsou netavitelné (pneumatiky).
Ze širokých zpracovatelských možností plastů a kaučuků uvedeme jenom některé postupy, důležité pro strojírenskou výrobu.

Vstřikování

Vstřikování je způsob tváření polymerů (zejména lineárních, nesíťujících polymerů - termoplastů), při kterém se tavenina polymeru vstřikuje pod tlakem do tvarové dutiny vstřikovací formy. Výrobek (výstřik) získává tvar dutiny formy po ochlazení taveniny pod teplotu skelného přechodu (u lineárních amorfních polymerů), pod teplotu tání (u krystalizujících polymerů). Krystalizační proces závisí na teplotě formy a podchlazení.
Při vstřikování tvrditelných pryskyřic probíhá ve formě, vyhřáté na vhodnou teplotu, vytvrzování (síťující reakce), při vstřikování kaučuků vulkanizace.
Vstřikování je cyklický proces s průměrnou dobou cyklu u termoplastů od 15 do 120 s. Doba cyklu závisí na vlastnostech polymeru a velikosti vstřiku. Hmotnost výstřiků bývá od několika gramů do 25 kg i více. U tvrditelných pryskyřic a elastomerů se doba cyklu řídí tloušťkou stěny a reaktivitou polymeru a síťujících složek. Nejčastěji bývá do 10 minut.
Vstřikovací stroje jsou různé konstrukce. Starší typy mají pístový vstřikovací systém a mechanické (kloubové) uzavírací formy. Podle zpracovávaného polymeru se liší teplota taveniny (obvykle v rozmezí od 150 do 300°C), vstřikovací tlak (od 50 do 250 MPa) i konstrukce trysek a vtokových systémů. Nejdůležitější částí stroje je vstřikovací válec, ve kterém se polymer taví a dopravuje pístem nebo šnekem do dutiny formy.
Tuhnutí a síťování jsou spojeny s objemovými změnami, které se projevují smrštěním. Proto je nutné doplňovat formu taveninou ze vstřikovacího válce. Výstřik se vyjímá z formy, když získá dostatečnou tuhost a nedeformuje se silovými účinky vyhazovačů a stírací desky.
Moderní vstřikovací stroje jsou plně automatizovány, takže výroba předmětů vstřikováním, zejména z termoplastů, je velmi efektivní. Vstřikováním se zpracovává zhruba 25% vyráběných polymerů.

Vytlačování

Vytlačování se od vstřikování liší pouze tím, že to je nepřetržitý proces, při kterém je tavenina vytlačována šnekem do volného prostoru. Vytlačováním se vyrábějí geometricky jednoduché výrobky jako desky, fólie, tyče, trubky, profily apod.
Ve vytlačovacím stroji se granulovaný polymer dopravuje vyhřívaným válcem pomoci šneku. U rychloběžných vytlačovacích strojů (obvodová rychlost šneku až 7 m .s-l ) se vybavuje třením změklého polymeru tak velké množství tepla, že postačuje k jeho převedení do viskózního toku (autogenní způsob vytlačování). Elektrický ohřev je nutný pouze k převedení granulátu do kaučukovitě plastického stavu. Vytlačovací válec je ukončen vytlačovací hlavou s otvorem, která tvaruje výrobek (desky, trubky apod.). Umístění hlavy na vytlačovacím stroji bývá různé, podle druhu výrobku. Vytlačováním lze vyrábět trubky do průměru cca 200 mm, desky do tloušťky cca 5 mm šířky a délky 2 500 mm. Při oplášťování vodičů se dosahuje rychlosti až 500 m .min-l.

Lisování

Lisování je nejstarší technologií, kterou se původně zpracovávaly pouze lisovací hmoty na bázi fenolformaldehydových a jiných termosetických pryskyřic. V současné době se lisováním zpracovávají i "nízkotlaké" lisovací hmoty na bázi epoxidových a nenasycených polyesterových pryskyřic. Ve zvláštních případech lze lisovat i hmoty termoplastické, zejména, mají-li špatnou tekutost, např. vysokomolekulární polyethyleny.
Výrobky se lisují v kovových, obvykle elektricky vyhřívaných formách, které jsou umístěny na hydraulických lisech. Lisovací hmoty se do formy vkládají jako předehřáté tablety, v sypké nebo těstovité konsistenci. Potřebná tekutost se získá ohřevem za současného působení tlaku. K dosažení požadované hustoty prostorové sítě, na níž závisí mechanické a fyzikální vlastnosti, je zapotřebí určité minimální doby. Ta je závislá na reaktivitě vytvrzovaného systému a tloušťce stěny. Obvykle je zapotřebí na 1 mm tloušťky stěny 30 až 60 s.
Teplota při lisování fenoplastů bývá 150 až 180°C, u aminoplastů 140 až 170°C. Epoxidové a polyesterové hmoty vyžadují nižší lisovací teploty a tlaky. Lisovací tlak, kterým se rozumí síla vztažená na jednotku plochy průmětu výlisku kolmo k působící síle, bývá od 10 do 80 MPa. Rozměrné výlisky (např. díly karosérie) vyžadují lisy o síle až 10 MN.
Lisováním se též vyrábějí vrstvené hmoty - lamináty s plnivem ve formě tkanin (bavlněné, skleněné apod.), rohoží, papírových listů a dřevěných dýh. Pryskyřice, používané k prosycení plniva, jsou v kapalné formě (epoxidové, polyesterové, fenolformaldehydové aj.).

Tvarování

Desky a trubky z lineárních polymerů se tvarují podobně jako plechy a kovové trubky. Pracuje se při zvýšených teplotách, kdy se polymery snadno deformují. Po vytvarování se polotovar rychle ochladí dostatečně hluboko pod teplotu skelného přechodu, Jelikož deformace vzniklé při tvarování jsou ve značném rozsahu pružné povahy, dochází při opětném ohřátí výrobku nad teplotu nad teplotu tvarování k uvolňování pružných deformací, a tím ke změně tvaru. Podíl vratné deformace je tím větší, čím byla teplota tvarování nižší, a čím byla vyšší teplota opětného ohřevu.
K tvarování desek při teplotách nad skelný přechod postačují nízké tlaky, protože k dosažení velkých deformací stačí malé síly. Tlaky se pohybují od setin do jednotek MPa. Z tohoto důvodu je možno používat při tvarování plastů formy z materiálů o nízké pevnosti (dřevo, vrstvené hmoty , plněné epoxidové pryskyřice apod.). Při tvarování desek se s výhodou využívá vakuového tvarování do jednodílné negativní formy.
Mezi další postupy tvarování polotovarů a jiné způsoby zpracování plastů patří např. odlévání, ruční vrstvení, navíjení, spékání, svařování atd.


Příklady některých plastů a jejich užití

Termoplasty

Polyvinylchlorid (PVC) je prakticky nejpoužívanější plastická hmota.
a) Tvrdý PVC je pevný, dosti křehký, použitelný do teploty 60°C, vyniká odolností proti kyselinám a zásadám. Široké použití v chemickém průmyslu na potrubí, armatury, desky na vyložení nádrží pro kyseliny (úspora nerezavějících ocelí), instalační zařízení.
b) Měkčený PVC obsahuje změkčovadla, ohebný, pod 0 °C však křehne. Vyrábějí se z něj kabelky, podrážky, obuv, koženka (s textilním podkladem), pokojové tapety, podlahoviny, hračky, obaly a pouzdra, těsnicí profily, izolace vodičů aj.
Směs PVC s chlorovaným polyetylénem je mírně křehká a lépe odolává povětrnosti. Je vhodná na okenní rámy, okapy apod.
Kopolymer vinylchlorid-vinylacetát otiskuje velmi přesně povrch formy. Používal se např. na gramofonové desky. Dnešní CD a DVD disky používají převážně polykarbonát
Polyetylén (PE) je velmi rozšířený termoplast, odolává celkem dobře kyselinám, zásadám a rozpouštědlům a teplotám do 75 °C. Je výborným vysokofrekvenčním izolátorem. Je lehčí než voda.
Rozvětvený polyetylén (měkký) je ohebný i za mrazu a je vhodný na nádoby, víčka, láhve ve farmaceutice a potravinářství, potrubí a hadice pro vodu, izolační součásti elektroniky, televizní anténní svody, drobné předměty v domácnosti. Fólie se používají na hygienické balení potravin, pytle, sáčky, ubrusy, kryty pařenišť apod. Povlaky slouží jako antikorozní ochrana kovových předmětů.
Lineární polyetylén (má vyšší molekulovou hmotnost) je pevnější a tuhý. Hodí se na velké nádoby, kbelíky, dřezy, kanistry, kalíšky, potrubí, armatury.
Vysokomolekulární polyetylén odolává otěru a hlavně rázům. Bloky a tyče se obrábějí na nárazové části. Vhodný na pojezdová kola, lanové kotouče, popřípadě ozubená kola apod.
Polypropylen (PP) je podobný tvrdému polyetylénu, ale odolává až do teploty 90°C. Je vhodný na potrubí a armatury pro horkou vodu, sterilizovatelné injekční stříkačky, nádoby pro dopravu lahví, potravin, nádoby baterií. Zpracovává se též na vlákna pro tkané pytle, plovoucí vodní lana aj.
Polystyrén (PS) je tvrdý, křehký, průhledný, dobře barvitelný, odolný do 75°C. Výborný vysokofrekvenční izolátor. Dobře se rozpouští a lepí, snadno se zpracovává. Drobné elektroizolační součásti, skříňky, talířky, lžičky, rukojeti kartáčů, krabičky pro kosmetické a elektrotechnické výrobky, hračky. Pěnový polystyrén vzniká zpracováním polystyrénu s nadouvadlem. Je výbornou tepelnou izolací ve stavebnictví a chladírenství, používá se na záchranné pásy, výplně člunů (nesaje vodu), tvarové obaly citlivých přístrojů a v aranžérství. Strukturní pěnový polystyrén má tuhý, kompaktní povrch, který plynule přechází v pěnový vnitřek. Výrobek je pevný a lehký, např. skříně televizorů a magnetofonů, poličky, imitace dřeva.
Kopolymer styrén-butadien Obsahuje-li převážně styrén, nazývá se houževnatý polystyrén, který se od běžného polystyrénu liší zvýšenou odolností proti rázům. Převažuje-li butadien, používá se jako vulkanizovatelný butadien-styrénový kaučuk na pneumatiky, podrážky, otěruvzdorná těsnění, transportní pásy apod.
Kopolymer akrylonitril-butadien-styrén (ABS) je pevný, vysoce houževnatý, s dobrou chemickou odolností, snese teplotu 85°C. Používá se na skříňky radiopřijímačů, telefony, kryty vysavačů a kancelářských strojů, ochranné přilby, přístrojové desky a části karosérie aut, skořepiny člunů. Dá se galvanicky pochromovat na vysoký lesk. Požaduje-li se vysoká pevnost, plní se skleněnými vlákny.
Acetát celulózy (CA) je pevný, houževnatý, průhledný, dobře barvitelný, mírně navlhá. Použití na držadla, rukojeti nářadí, krabičky, hračky. Fólie jsou vhodné na psací podložky, krabičky na mýdlo, stínítka lamp, pásy fotografických filmů.
Polytetrafluoretylén (PTFE, teflon) je méně pevný, velmi houževnatý, tepelná odolnost od -250 do +250 °C, dokonale odolný proti všem chemikáliím i silně agresivním, má vysokou kluznost a je výborným vysokofrekvenčním izolátorem. Používá se na těsnění, ucpávky a hadice pro agresivní prostředí za vysokých teplot, zejména v chemickém průmyslu, v letecké a raketové technice, v kosmonautice apod. Ve strojírenství se používá plněný grafitem, práškovým bronzem apod. (ke zvýšení otěruvzdornosti a odvodu tepla) na pohybová nemazaná těsnění a kluzná ložiska. Velká zatížení snesou tzv. metaloplastická ložiska, skládající se např. z vnějšího pouzdra z ocelového plechu a z vnitřní tenké pórovité bronzové vrstvy nebo síťky napojené směsí teflonu a grafitu. Tato ložiska se nemažou a mají velkou životnost. Teflon se používá také na antiadhézní povlaky v textilních a potravinářských strojích a na izolátory pro vysokofrekvenční zařízení pracující za vysokých teplot. Teflon se nedá vstřikovat, lisuje se za studena a výlisky se spékají při 380°C.
Polyamidy (PA) jsou pevné a houževnaté. Mají vysokou odolnost proti opotřebení a dobře tlumí rázy a chvění. Odolávají teplotám do 80°C. Jsou porušovány kyselinami. Polyamidů je několik typů s málo odlišnými vlastnostmi. Některé z nich na vzduchu navlhají, což má za následek zvětšování rozměrů součástí. Z polyamidů se vyrábějí kluzná ložiska a ozubená kola pro provoz bez mazání (výhodné v textilním a potravinářském průmyslu, kde by mazivo znečišťovalo výrobky), šrouby, pojistné matice, řemenice, kladky, kluzná obložení rukojetí, kliky, závěsy, nerozbitné hračky. Vysokou pevnost (200 N/mm2) a dobrou rozměrovou stabilitu má polyamid plněný skleněnými vlákny ( dá se vstřikovat, ale nesmí se obrábět, protože by přeřezaná skleněná vlákna způsobovala velký otěr při provozu součásti). Hodí se na kryty ručních elektrických vrtaček, rotory ventilátorů apod. Rozšířené použití polyamidů je na vlákna - od jemných textilií ( obchodní názvy silon, nylon, perlon, kapron) a rybářských vlasců až po struny. Vyrábějí se z nich textilie všeho druhu (i míchané s přírodními vlákny), lana, vyztužující kordy do pneumatik, hnací řemeny a dopravní pásy. Alkalický polyamid se snadno jako monomer odlévá do forem, v nichž polymeruje. Vyrábějí se tak rozměrné bloky, velká ozubená kola, kluzná ložiska aj. Polyamidové povlaky chrání kovové výrobky proti korozi a otěru.
Polyformaldehyd (POM, polyoxymetylen) je pevný, velmi tuhý , vysoce krystalický, odolává teplotám do 90°C. Kyseliny jej narušují. Je to typicky konstrukční hmota s dobrou rozměrovou stabilitou a otěruvzdorností. Používá se na různé strojní části, např. nemazaná ozubená kola, vačky, kluzná ložiska, kladky, ventily a kohouty, šrouby a matice, součásti kancelářských a domácích strojů, tělesa čerpadel, rotory větráků, rukojeti elektrických vrtaček a stříkacích pistolí. Pro použití při větším namáhání se rovněž plní skleněnými vlákny. Polykarbonát (PC) je pevná, mimořádně houževnatá, nerozbitná hmota, průhledná, odolná do 120°C. Hodí se na nerozbitné nádobí, kryty přístrojů a domácích strojků, sterilizovatelné láhve a injekční stříkačky, nehořlavé krabice pro filmy, kryty svorkovnic. Pro součásti více namáhané za vyšších teplot se plní skleněnými vlákny. Z polykarbonátu se vyrábějí také elektroizolační fólie pro použití za vyšší teploty.
Polyetyléntereftalát (PETP) je druh termoplastického polyesteru; má dobrou pevnost, houževnatost, odolnost proti opotřebení a je rozměrově stabilní do 100 °C. Výlisky jsou vhodné na přesné strojní součásti. Fólie se používají na izolaci kabelů a transformátorů do 150 °C, membrány reproduktorů, magnetofonové pásky, kreslířské a tiskařské fólie. Pokovované fólie jsou vhodné na tištěné spoje a pro miniaturní kondenzátory. Vlákna (terylén, tesil) se používají v oděvnictví a na průmyslové tkaniny, např. filtrační tkaniny, bezpečnostní popruhy, rybářské sítě, lodní lana. Pogumované tkaniny jsou vhodné pro nafukovací čluny, haly a skladiště, skládací nádrže, hadice na vodu apod.
Polymetylmetakrylát (PMMA, plexisklo) je netříštivé organické sklo s velmi dobrými optickými vlastnostmi a odolností proti povětrnosti. Snese teplotu 75 °C. Používá se na ochranné kryty a štíty (zvláště u letadel), optické části laboratorních přístrojů, modely pro fotoelasticimetrii (optické zjišťování rozložení napětí v mechanicky namáhaných konstrukcích), studijní modely přehradních nádrží, dále na světelné reklamy, umývadla a vany (zespod vyztužené polyesterovým skelným laminátem), zubařské hmoty (dentakryl) aj. Reaktoplasty a elastomery Fenolformaldehyd je tvrdý, křehký, odolný proti rozpouštědlům a teplotám do 120 °C. Čistá pryskyřice se používá na elektroizolátory, ve strojírenství na přípravky, modely, šablony, na ozdobné předměty aj. Nejčastěji se používá jako lisovací hmota s těmito plnivy:
Dřevěná moučka - tvrdý křehký bakelit (tmavý) vhodný na elektroizolační součásti ( svorkovnice, zásuvky, přepínače ) apod.
Azbest - elektrosoučásti do 150 °C.
Bavlněná vlákna a ústřižky - rázuvzdorné výlisky, větráky elektromotorů aj.
Vrstvený papír (kartit, umakart) - panely a konstrukční izolační části elektropřístrojů.
Vrstvená bavlněná tkanina (textit, textgumoid) - ozubená kola (obráběná z desek), kluzná ložiska pro velká zatížení.
Vrstvená skleněná tkanina (fenolické skelné lamináty) - konstrukční prvky letadel a raket, chemické nádrže a potrubí apod.
Kyselinovzdorná pryskyřice s grafitem a azbestem, odolná do 150°C; používá se v chemickém průmyslu na nádrže, potrubí, ventilační zařízení.
Močovinoformaldehyd (karbamid) plněný dřevěnou moučkou nebo celulózou, tvrdý, dobře vybarvitelný, velmi dobré elektroizolační vlastnosti, snese teplotu 75°C. Používá se pro izolační součásti, kuchyňské a sanitární předměty.
Melaminformaldehyd - plnění a vlastnosti podobné jako u předešlého materiálu, ale tepelná odolnost až do 120°C. Použití na elektroizolátory, na cestovní nádobí. Vrstvená hmota (s papírem) na obkládání stolů a pultů.
Epoxidy - pevné, odolné proti povětrnosti a teplotám do 120°C. Čistá pryskyřice se používá na izolační zalévání vodičů a obvodů v elektrotechnice, na slévárenské modely, šablony, přípravky, lisovací nástroje, jako lepidla pro kovy (v letectví), bezspárové chemicky odolné podlahy. Epoxidové skelné lamináty mají pevnost až 320 N/mm2 a používají se na chemické nádrže, potrubí, rotory ventilátorů, v letectví a raketové technice, jako konstrukční elektroizolanty, na tištěné obvody (s nalisovanou měděnou fólií), na sportovní nářadí, např. laminátové tyče aj.
Polyestery (nenasycené) jsou nejčastějším pojivem pro stříhaná skleněná vlákna nebo skelné tkaniny (skelné lamináty s pevností asi 280 N/mm2). Odolávají chemikáliím a teplotám asi do 120°C. Používají se na skladovací nádrže, cisterny a potrubí v chemii a potravinářství, trupy člunů a menších lodí, karosérie sportovních automobilů, motocyklových přívěsů, střešní krytiny, křesla, stolky, vany, jako vyztužující konstrukce pro nádrže a potrubí z termoplastů apod. Vysokotlaké nádoby a potrubí se vyrábějí navíjením skleněných vláken (impregnovaných polyesterovou pryskyřicí) v určitém směru na tvarové jádro. Dosahuje se pevnosti přes 800 N/mm2 ve směru vláken což jsou hodnoty porovnatelné s kvalitními zušlechtěnými ocelemi.
Polyuretan je tuhá až kaučukovitá hmota s velkou otěruvzdorností a tlumicí schopností. Používá se na tlumicí prvky (silentbloky), a na těsnění a manžety pro vodu a olej do 80°C. Lehčený polyuretan se vyrábí o různé tuhosti. Tvrdý se používá na tepelnou izolaci v chladírenství a potrubářství, na zvukovou izolaci a na sendvičové desky pro konstrukce letadel, lodí a vozidel (desky s povrchovými vrstvami ze sklolaminátů a s vnitřní vylehčující výplní z tvrdé pěny). Měkčí lehčené druhy se používají na opěradla, bezpečnostní obložení ve vozidlech, jako molitanové vložky v oděvnictví, čalounictví, na mycí houby aj. Též jako měkké i tvrdé strukturní pěnové hmoty. Silikony jsou organické sloučeniny křemíku a kyslíku, odolné proti stárnutí a povětrnosti; odpuzují vodu a odolávají teplotám až 200°C.
Jako lineární polymery se dodávají v podobě olejů, past a tuků. Používají se jako maziva v letectví, v potravinářství pro ložiska a armatury (tuhnou při -70°C, jejich viskozita se téměř nemění ve velkém rozsahu teplot), jako hydraulické oleje, separační pasty v lisařské technice, ochranné nátěry v autokosmetice, impregnace textilu aj.
Jako zesíťované polymery se používají na teplem tvrditelné laky pro tropickou izolaci elektromotorů, v elektronice a plněné skleněnými vlákny na mechanicky a tepelně namáhané konstrukční elektroizolanty. Silikonové kaučuky pružné od -60 do +200°C, se hodí dobře na izolace kabelů v dolech a zařízeních s nebezpečím požáru, těsnění pro vysoké a hluboké teploty (speciální kaučuk až -90°C) v elektrotechnice, lékařství, potravinářství a letectví.
Syntetické kaučuky - přírodní kaučuk (polyizopren) vyniká pružností a otěruvzdorností, ale není použitelný pro vysoké teploty (asi nad 100°C), neodolává benzínu, olejům a podléhá stárnutí. Syntetické kaučuky (lineární a zesíťované) odstraňují jeho nevýhody.
Nitrilkaučuk (kopolymer butadienakrylonitril) vyniká odolností proti benzínu a olejům, používá se na těsnění, hadice, olejovzdorné podlahy aj.
Polychloropren je částečně olejovzdorný a lépe odolává povětrnosti. Venkovní těsnění, dopravní pásy, hadice.
Butylkaučuk (kopolymer izoprenzobutylen) předčí přírodní kaučuk odolností proti teplotám a povětrnosti a odolností proti kyselinám. Má však horší pružnost. Těsnění pro hydrauliku.
Polybutadien má velmi dobrou otěruvzdornost, používá se na pneumatiky a technickou pryž.
Fluórový kaučuk (kopolymer vinylidenchlorid - hexafluórpropylen) má výbornou odolnost proti kyselinám, olejům, rozpouštědlům, stárnutí a teplotám do 200°C. Používá se pro náročná těsnění.
Mezi syntetické kaučuky patří i dříve uvedený butadien-styrénový kaučuk, polyuretan a silikonový kaučuk.

3.8 Technické minerály

3.9 Evidence a skladování materiálu

WebZdarma.cz