Ludzkość od zarania dziejów korzystała z naturalnych materiałów polimerowych, takich jak drewno, skóra i wełna, ale syntetycznychpolimerystało się możliwe dopiero po rozwoju technologii gumy w XIX wieku.Pierwszy syntetyczny materiał polimerowy, celuloid, został wynaleziony przez Johna Wesleya Hyatta w 1869 roku z azotanu celulozy i kamfory.Wielkim przełomem w polimerach syntetycznych był wynalezienie bakelitu przez Leo Hendrika Baekelanda w 1907 r. Prace Hermanna Staudingera z lat dwudziestych XX wieku wyraźnie wykazały makromolekularną naturę długich łańcuchów powtarzających się jednostek.1 Słowo „polimer” pochodzi z języka greckiego i oznacza „wiele Części'.Szybki rozwój przemysłu polimerowego rozpoczął się na krótko przed drugą wojną światową wraz z rozwojem polimerów akrylowych, polistyrenu, nylonu, poliuretanów i późniejszym wprowadzeniem w latach czterdziestych i pięćdziesiątych polietylenu, politereftalanu etylenu, polipropylenu i innych polimerów.Chociaż w 1945 r. wyprodukowano zaledwie około 1 miliona ton, produkcja tworzyw sztucznych przekroczyła wielkość produkcji stali w 1981 r. i od tego czasu różnica stale rośnie.
Tworzywa termoplastyczne są zwykle przetwarzane w stanie stopionym.Stopione polimery mają bardzo wysokie wartości lepkości i wykazują właściwości rozrzedzające przy ścinaniu.Wraz ze wzrostem szybkości ścinania lepkość maleje w wyniku ułożenia i rozplątania długich łańcuchów molekularnych.Lepkość również maleje wraz ze wzrostem temperatury.Oprócz lepkości, stopione polimery wykazują elastyczność.Elastyczność jest odpowiedzialna za szereg nietypowych zjawisk reologicznych.1,5 – 7 Należą do nich relaksacja naprężeń i różnice naprężeń normalnych.Powolna relaksacja naprężeń odpowiada za zamrożenie naprężeń w wyrobach formowanych wtryskowo i wytłaczanych.Normalne różnice naprężeń są odpowiedzialne za pewne niestabilności podczas przetwarzania, a także pęcznienie wytłoczyny, tj. znaczny wzrost pola przekroju poprzecznego, gdy stopiony materiał jest wytłaczany z matrycy.
Najważniejszymi operacjami przetwarzania polimerów są wytłaczanie i formowanie wtryskowe.Wytłaczanie wymaga dużych nakładów materiałowych, a formowanie wtryskowe jest pracochłonne.Obydwa te procesy obejmują następującą sekwencję etapów: (a) ogrzewanie i topienie polimeru, (b) pompowanie polimeru do jednostki kształtującej, (c) formowanie stopu do wymaganego kształtu i wymiarów oraz (d) chłodzenie i zestalanie .Inne metody przetwarzania obejmują kalandrowanie, formowanie z rozdmuchem, termoformowanie, formowanie tłoczne i formowanie rotacyjne.Istnieje ponad 30 000 gatunków polimerów przetwarzanych tymi metodami.O przydatności materiału do konkretnego procesu decyduje się zwykle na podstawie wskaźnika szybkości płynięcia (MFI, zwanego także szybkością płynięcia lub MFR).Jest to odwrotna miara lepkości oparta na dość przybliżonym teście obejmującym wytłaczanie polimeru przez matrycę o standardowych wymiarach pod działaniem określonej masy.8 MFI to liczba gramów polimeru zebranych z aparatu badawczego w ciągu 10 min.Niskie wartości MFI oznaczają wysoką lepkość i dużą masę cząsteczkową, a wysokie wartości MFI wskazują na coś przeciwnego.Poniżej przedstawiono typowy zakres MFI dla niektórych procesów: wytłaczanie 0,01 – 10, formowanie wtryskowe 1 – 100, formowanie z rozdmuchem 0,01 – 1, formowanie rotacyjne 1,5 – 20.
Czas publikacji: 14 stycznia 2018 r