Cilji in vsebina 7. razred Spoznal boš osnovne surovine za proizvodnjo umetnih snovi, oblike polizdelkov in njihovo uporabo, vrste umetnih snovi ter njihove dobre in slabe lastnosti. Naučil se boš, kako obdelujemo umetne snovi in zakaj je pomembno recikliranje. Na koncu je prikazana izdelava preprostega izdelka iz umetnih snovi.]]> Uvod Surovine umetnih snovi Polizdelki iz umetnih snovi prahu, granulatu/zrncih, folijah, blokih, lahko pa imajo obliko vlaken ali smole. Z ustreznimi obdelovalnimi postopki jih obdelajo v končne izdelke.]]> Vrste umetnih snovi delimo na plaste, elaste in silikone. Plaste razdelimo na dve skupini. Prva skupina so termoplasti (beseda izvira iz grške besede termos in pomeni toploto). Termoplast je izdelan iz umetne snovi, ki se zmehča, ko jo segrevamo in zopet otrdi, ko jo ohladimo. To lahko večkrat ponovimo. Mehčati se začne pri približno 60°C. Če ga segrevamo nad 150°C, postane tekoč, nazadnje se vžge in zgori z modrikastim plamenom. Drugo skupino plastov imenujemo duroplasti (durus je beseda latinskega izvora in pomeni trd). Duroplast je izdelan iz trde umetne snovi, ki se pri segrevanju ne zmehča. Če ga močno segrejemo, se vname in razpade. Duroplaste lahko oblikujemo le mehansko. Elasti (umetni kavčuk) imajo lastnosti gume. Zato jih lahko znotraj določenih temperaturnih meja raztezamo in tlačimo. Po prenehanju delovanja teh zunanjih sil se ponavadi povrnejo v prvotno obliko. Silikoni so olja ali masti za mazanje ležajev, kot smole, ki jih uporabljamo za tesnjenje, izdelavo lakov in izoliranje električnih vodnikov. Silikonski kavčuk je odporen proti udarcem in toploti. Uporabljamo ga za izolacijo, tesnjenje in izdelovanje kalupov, ker jih je možno oblikovati.]]> Lastnosti umetnih snovi Trdnost
Trdnost je mehanska lastnost snovi, ki se uporablja za izdelavo različnih naprav. Definirana je kot največja napetost, ki jo je snov še sposobna prenesti, preden se deformira ali poruši. Trdota
Trdota je odpornost snovi proti permanentni deformaciji. Če hočemo neko snov vtisniti v drugo telo, ta odpor imenujemo trdota. Trdota papirnih in lesnih gradiv ne spreminja, če jih segrevamo. Drugače je pri umetnih snoveh. Pri nižji temperaturi so trde. S segrevanjem postanejo mehkejše in jih zato lažje preoblikujemo. Pri še višji temperaturi postanejo tekoče in pri visokih temperaturi razpadejo. Umetnim snovem s takimi lastnostmi pravimo termoplasti. Duroplasti se pri segrevanju ne mehčajo, temveč zoglenijo. Topljivost
Umetne snovi so večinoma vodoodporne, a topne v nekaterih topilih. Podatek o topljivosti posamezne vrste umetne snovi koristi pri izbiri lepila ali premaza za izdelek. Če izberemo napačno lepilo ali premaz, se izdelek lahko stopi. Gostota
Stiropor plava na vodi, ker je njegova gostota manjša od gostote vode. Gostota akrilnega stekla je večja od gostote vode, zato steklo potone. Gostoto lahko določimo za vsako snov. Gostoto umetnih gradiv moramo poznati, kadar želimo predvideti, koliko bo izdelek tehtal. Podatki o gostoti umetnih snovi so v priročnikih. Nekaj teh podatkov je v naslednji preglednici. Več o gostoti boš izvedel pri pouku fizike v osmem razredu. Prožnost
Elasti so prožni in se po prenehanju sile raztezanja povrnejo v prvotno obliko. Med prožne snovi štejemo tudi nekatere termoplaste. To lastnost lahko preizkusimo zelo preprosto. Jogurtov lonček stisnemo in ga čez nekaj časa spustimo. Lonček se bo povrnil v prvotno obliko. Če postopek ponovimo in ga tokrat stisnemo močneje, se na mestu upogiba naredi rob ali pa na tem mestu lonček celo poči. Pravimo, da smo presegli mejo plastičnosti ali elastičnosti. Higroskopičnost
Gradiva različno vpijajo vlago. Lastnost vpijanja vlage s strokovnim izrazom imenujemo higroskopičnost. Veliko vrst umetnih snovi vlago odbija, se pa najdejo tudi takšne, ki so higroskopične. Zgradba higroskopičnih snovi je luknjičava. Ko snov pride v stik z vlago, se ta dviga po drobnih cevkah v notranjost. To lastnost lahko preverimo z naslednjim poskusom. Suho gobo in ravnilo namočimo v obarvano vodo. Opazujmo, kaj se dogaja. Goba vpije vodo v notranjost, ravnilo pa ne. Toplotna prevodnost
Lonec je izdelan iz kovine. Zanje vemo, da so dobri toplotni prevodniki. Snovi, kot so les, papirna gradiva in umetne snovi so slabi toplotni prevodniki in jim zato rečemo toplotni izolatorji. Med najbolj znanimi toplotnimi izolatorji iz umetne snovi je spenjeni polistiren (stiropor), ki se uporablja za izolacijo stavb.]]> Obdelava umetnih snovi Mehanska obdelava umetnih snovi OBDELAVA Z ODREZAVANJEM
Za različne plastične snovi uporabljamo različne obdelovalne tehnike. To so predvsem žaganje, vrtanje, rezkanje, brušenje oziroma poliranje. Žaganje
Zaradi trenja med obdelovancem iz umetne snovi in žago, se mesto reza greje. Reža za listom žage se zapolni z raztaljeno snovjo in zlepi. Zato je priporočljivo, da list žage hladimo z vodo ali pa uporabljamo žage z drobnimi zobmi. Uporabimo lahko tudi žago za kovine. Vrtanje
Za vrtanje v obdelovanec uporabimo vrtalnik in vrtalne svedre za les. Pri tem pazimo, da je konica svedra dobro nabrušena in da luknjo vrtamo postopoma, ker se umetna masa dokaj hitro segreje in zaradi tega rada poči. Brušenje
Rezane ali lomljene površine obdelovanca moramo obdelati z brušenjem. To lahko storimo s pomočjo brusilnega koluta ali z brusnim papirjem na ravni podlagi. Hrapavost brusnega papirja izbiramo glede na zahtevnost in želeno gladkost obdelovane površine. Poliranje
Brušene površine imajo še vedno določeno hrapavost, zato so prozorne umetne snovi na mestih brušenja motne. Da dosežemo popolno gladkost in pri prozornih snoveh tudi prozornost, je potrebno brušene površine polirati. Dobro se dajo polirati trde umetne snovi. Pred poliranjem površino dobro obrusimo z najfinejšim papirjem za suho ali mokro brušenje, nato pa za poliranje uporabimo kar polirne paste za avto lake. Polirno sredstvo nanešemo na flanelasto krpo in s krožnimi gibi drgnemo po površini.
PREOBLIKOVANJE
Umetne snovi najlažje preoblikujemo, kadar so segrete. Takrat postanejo elastične in jih lahko preoblikujemo z upogibanjem ali vlečenjem. Upogibanje
Mesto upogiba segrejemo, da snov postane elastična. Za segrevanje lahko uporabimo napravo za krivljenje umetnih snovi, grelec na vroč zrak, za nekatere majhne obdelovance pa zadostuje že lonček vrele vode. Ko je mesto upogiba dovolj segreto, ga z lahkoto ukrivimo pod želenim kotom. Najbolje da uporabimo leseno kladico. Po končanem upogibanju umetno snov ohladimo na zraku ali z vodo. Vlečenje
Tudi z vlečenjem lahko preoblikujemo ravne dele plošč, folij ali profilov iz umetne snovi. Temu postopku rečemo tudi globoki vlek. Pri vlečenju moramo najprej pripraviti orodje (matrico in patrico), ki je običajno izdelana iz lesa ali trde umetne snovi. Nato folijo vpnemo v matrico in jo z grelcem na vroči zrak segrevamo. Patrico z zgornje strani potisnemo v matrico in tako v folijo vtisnemo želeno obliko. Počakamo, da se ohladi in napravo razdremo.
OBLIKOVANJE - LITJE
Z vlivanjem poliestrske smole v kalup si lahko izdelamo želeni izdelek. Preden poliestrsko smolo vlijemo v kalup, moramo poskrbeti, da imamo pripravljene vse pripomočke, ki jih pri vlivanju potrebujemo. To so kalup, posodica, v kateri bomo zmešal smolo s trdilcem in pospeševalcem v predpisanem razmerju, paličica za mešanje in vlaganec. Po strditvi smole, ločimo odlitek od kalupa in ga mehansko obdelamo.
SPAJANJE
Izdelki iz umetnih snovi so večinoma izdelani iz enega kosa. Velikokrat je potrebno tudi spojiti dva sestavna dela. To lahko storimo z lepljenjem, vijačenjem ali celo varjenjem. Lepljenje
Pred lepljenem testiramo sposobnost lepljenja umetne snovi, ki jo želimo zlepiti. Test opravimo s kapljico vode. Na površino kanešmo kapljico vode. Če se kapljica razleze po lepljeni površini, bo leplenje uspešno. Če kapljica vode spolzi po lepljeni površini in se ne prime, bo lepljenje neuspešno. Umetne snovi uspešno zlepimo, če lepila vsebujejo topila, v katerih se umetna snov topi. Za lepljenje uporabljamo univerzalna ali kontaktna lepila. Umetne snovi pa velikokrat spajamo tudi z dvokomponentnimi lepili, ki so sestavljena iz dveh ali več sestavin oziroma komponent. Komponente pred uporabo zmešamo. Lepilo nato nanesemo na lepilno površino. Strjevanje takšnega lepila traja od nekaj minut do več ur. Pri delu z lepilom moramo upoštevati navodila proizvajalca. Vijačenje
Dva ali več sestavnih delov iz umetnih snovi lahko spojimo tudi z vijačenjem. Predhodno moramo narediti izvrtine, kamor vstavimo vijak. Varjenje
Varjenje je ena od možnih načinov spajanja umetnih snovi. Stične ploskve segrejemo do tališča in jih stisnemo skupaj ter počakamo, da se snov strdi.]]> Toplotna obdelava umetnih snovi Tlačno litje ali vbrizgavanje
Pri tlačnem litju delce plastike dodajajo skozi lijak. Delce plastike dozirajo v valj na volumski ali utežni osnovi. Ko pridejo delci plastike v delovni valj, se ogrejejo na temperaturo tališča, kjer jih zajame polž. Ob zadostni količini raztaljene plastike se začne polž pomikati naprej in vbrizgava talino skozi šobo v kalup, kjer se strdi in ohladi. Rotacijsko ulivanje
Z uporabo kalupov lahko iz plastike izdelujejo po velikosti in obliki enake predmete. Za različne predmete uporabljajo različne postopke. Pri rotacijskem ulivanju nastajajo okrogli ali obli votli predmeti (žoge, smetnjaki, zabojniki, senčniki, valji, rezervoarji…). Pri rotacijskem ulivanju mehko, tekočo, še vročo plastiko vlijejo v kalup in ga zelo hitro vrtijo. Tako se plastika v tanki, enakomerni plasti razleze po njegovi notranjosti. Medtem ko se kalup še vrti, jo s curki mrzlega zraka ali vode ohladijo, da se strdi. Potapljanje
Pri potapljanju nastane izdelek na zunanji ne na notranji strani kalupa. Kalup potopijo v vročo, tekočo plastiko. Ko ga potegnejo ven, je prekrit s tanko plastjo plastike, ki ostane prožna tudi, ko se ohladi. Iztiskanje ali ekstrudiranje
Pri iztiskanju plastični granulat iztiskajo pod visokim tlakom in pri povišani temperaturi. Ekstruder oziroma polž opravlja dvojno nalogo, rotacijsko in pomično gibanje. Talino iztiskajo skozi kovinski kalup ali glavo in oblikujejo izdelke, kot so profili, folije in plošče. Pihanje
Postopek pihanja izvedejo z dvema orodjema. Prvo orodje omogoča izdelavo vmesnega dela, ki se nato v drugem orodju z vpihavanjem toplega zraka oblikuje v končni izdelek. Tekočo plastiko dajo na konec cevi. Pod tlakom vpihujejo vanjo zrak ali plin, da se napihne, oprime stene kalupa in dobi votlo obliko. S tem postopkom nastanejo plastenke, kantice za gorivo ali kemikalije, sodi in drugo. Vakuumsko oblikovanje ali globoki vlek
Pri vakumskem oblikovanju zmehčano plastično ploščo položijo nad kalup. Z vakuumsko črpalko izčrpajo zrak med ploščo in kalupom. Plošča se tesno pripoji na kalup in se izoblikuje po njem. Vakuumsko oblikovanje uporabljajo predvsem za embalažo ploščatih oblik in za blister embalaže. Penasta plastika
Penasto plastiko izdelujejo na dva načina. Pri prvem načinu z mešanjem kemikalij, izocianata in poliola, s kislinami in penilci, dobijo penasti poliuretan. Zmes se v kalupu strdi. Na ta način pridobivajo gobe za brisanje. Pri drugem načinu izdelujejo penasti polistiren iz polistirenskih kroglic, ki vsebujejo penilec. S penilcem prepojene poliestirenske kroglice stalijo. Penilec sprošča pline in oblikujejo se mehurčki. Pri ohlajanju se mehurčki sprimejo in nastane takoimenovani stiropor.]]> Recikliranje umetnih snovi Načrtovanje in izdelava predmeta iz umetnih snovi stiroporni kroglici različnih velikosti

dve zgoščenki

lepilo

žico

malo srebrno kroglico

barvne perle

akrilno barvo

nož

pištolo za toplotno lepljenje

klešče

Postopki izdelave: 1. Na zgoščenko nanesemo lepilo in nanjo položimo drugo. Pazimo, da sta obrnjeni z napisoma skupaj. 2. Manjšo stiroporno kroglico pobarvamo zeleno, drugo, večjo, pa s srebrno barvo. Počakamo, da se barva posuši. 3. Srebrno kroglico z nožem prerežemo na pol. 4. Polovico kroglice nalepimo na spodnjo stran zgoščenke, drugo polovico pa na zgornjo. 5. Na zgornji strani kroglice z zeleno barvo narišemo krog. 6. Na malo zeleno stiroporno kroglico prilepimo majceno srebrno kroglico. 7. Na kroglici s pištolo za toplotno lepljenje nanesemo lepilo in ju stisnemo skupaj. 8. Iz žice zvijemo roke in »anteni« ter jih pobaravmo z zeleno akrilno barvo. 9. Roke in »anteni« pritrdimo v stiroporni kroglici. 10. Na glavo vesoljčka prilepimo beli perli in narišemo ustnice. 11. Okrasimo ga z barvnimi zvezdicami.]]>