Ábrák, animációk
1.1. ábra: Néhány szerkezeti anyag felhasználásának időbeli változása ... 6
1.2. ábra: A műanyag felhasználás alkalmazás szerinti megoszlása Magyarországon (2005) ... 7
1.3. ábra: A világ műanyag felhasználása típus szerinti 2007-ben ... 8
1.4. ábra: A polimerek felosztása típus és a komonomerek elrendeződése szerint ... 10
1.5. ábra: A polimerlánc szerkezetének sematikus ábrázolása ... 15
1.6. ábra: Gombolyodott láncmolekula, konformációváltozás ... 16
1.7. ábra: Egy kereskedelmi PP kopolimer molekulatömeg-eloszlása ... 16
1.8. ábra: A makromolekulák gombolyodottsága ... 18
2.1. animáció: Különböző oldószerek és egy láncátadószer hatása a polisztirol polimerizációfokára . 25 2.2. animáció: Sztirol polimerizációja különböző adalékok jelenlétében ... 25
2.3. animáció: A polimerizáció sebességének gyorsulása a metil-metakrilát polimerizációjában ... 25
2.4. ábra: Anionos és gyökös eljárással készült polimerek móltömegeloszlása ... 28
2.5. ábra: Propilén sztereospecifikus polimerizációja Ziegler―Natta-katalizátor segítségével ... 29
2.6. ábra: A kopolimer összetételének változása a reakcióelegyben található monomer koncentrációjának függvényében. ... 31
2.7. ábra: Az emulziós polimerizáció vázlatos bemutatása ... 33
3.1. ábra: A lépcsős polimerizáció előrehaladásának sematikus ábrázolása ... 35
3.2. ábra: Az önkatalizált poliészterképződés kinetikája ... 36
3.3. ábra: A savkatalizált polikondenzáció kinetikája ... 37
3.4. ábra: A sztöchiometirai arány és a polimerizációs fok kapcsolata (3.5. egyenlet) ... 38
3.5. ábra: Poliamid előállítása határfelületi reakcióval ... 41
3.6. animáció: A különböző móltömegű frakciók relatív mennyiségének változása a térhálósodás során .. 42
4.1. ábra: A szabadon kapcsolt láncmodell ... 49
4.2. ábra: Szénláncú polimerek szabad rotációja ... 50
4.3. ábra: A n-bután rotációja során bekövetkező potenciális energiaváltozás ... 51
4.4. ábra: A konformációeloszlás meghatározására szolgáló modell ... 53
4.5. ábra: A láncvégtávolság eloszlása ... 54
4.6. ábra: A komponensek elhelyezkedése az elegyítés során ... 56
4.7. ábra: Polimer oldatok általánosított fázisdiagramja ... 57
4.8. ábra: Ubbelohde-viszkoziméter a molekulatömeg meghatározására ... 59
4.9. ábra: Néhány polimerre tetrahidrofuránban mért általános kalibrációs görbe ... 60
4.10. animáció: Az energia és entrópiarugalmas deformáció arányának meghatározása természetes kaucsuk alapú gumimintán. ... 62
4.11. ábra: Különböző gumikon mért feszültség-nyúlás összefüggések és az elméleti korreláció (4.34.
egyenlet) összevetése ... 63
5.1. ábra: Polimerek halmaz-, fázis- és fizikai állapotainak összefüggése ... 65
5.2. ábra: Az amorf polimerek tipikus termomechanikai görbéje ... 66
5.3. ábra: A kristályos polimerek jellemző termomechanikai görbéje ... 67
5.4. ábra: Makromolekulák orientációja a folyás során ... 68
5.5. ábra: A viszkozitás nyírásfüggésének tipikus esetei ... 69
5.6. ábra: Polimerek viszkozitásának változása a teljes nyírási tartományban... 69
5.7a. animáció: Folyási anomáliák, a nyírássebesség hatása ... 71
5.7b. animáció: Folyási anomáliák, a hőmérséklet hatása ... 71
5.8. ábra: A feszültségrelaxáció leírása a Maxwell-modellel ... 72
5.9. ábra: Késleltetett deformáció leírása a Voigt―Kelvin-modell segítségével ... 73
5.10. ábra: A Burgers-modell deformációja állandó feszültség hatására ... 74
5.11. ábra: Polimerek rugalmassági hiszterézise ... 75
5.12. ábra: Fáziskésés a polimerek ciklikus deformációja során ... 75
5.13. animáció: Üveges és kristályos polimerek tipikus nyúlásgörbéje ... 77
5.14. ábra: Nyakképződés egy amorf polimer kényszerelasztikus deformációja során ... 77
5.15. ábra: Bemetszés (hibahely) és a minta jellemző méretei hárompontos hajlítás esetén ... 78
5.16. ábra: Szabványos törési vizsgálatok elrendezése, a) Charpy, b) Izod ... 79
5.17. ábra: Polimerek tipikus törési viselkedése ... 79
5.18. ábra: A modulus és az ütésállóság összefüggése PP kompozitokban... 80
6.1. ábra: A lágyító mennyiségének hatása a PVC hidegállóságára ... 85
6.2. ábra: Összefüggés a kristályos polimerek jellemző (Tg, Tm) hőmérsékletei között ... 85
6.3. ábra: Ojtás és térhálósodás hatása a PE kristályosodására ... 87
6.4. ábra: Kristályos polimerek szerkezeti elemei ... 87
6.5. ábra: Izotaktikus vinil polimerek hélikus elrendeződése ... 88
6.6. ábra: A rojtozott micella modell ... 89
6.7. ábra: Lánchajtogatás a lamellában ... 89
6.8. ábra: PP szferolitok polarizációs optikai mikroszkóppal készült felvétele ... 90
6.9. ábra: Élükön álló lamellák elektronmikroszkópos felvétele ... 90
6.10. ábra: PP cilindrites kristályosodása PET szálon; módosulat képződése ... 91
6.11. ábra: Kereskedelmi gócképző hatása a PP kristályosodására ... 91
6.12. ábra: Egy kereskedelmi gócképző szemcseszerkezete ... 92
6.13. ábra: Az olvadási hőmérséklet függése a lamella vastagságától ... 93
6.14. ábra: Egy PP minta olvadási görbéje ... 93
6.15. ábra: A hőmérséklet hatása PS szferolitok radiális növekedési sebességére ... 94
6.16. ábra: A 6.1. egyenlet szerint számolt, illetve mért modulusok összefüggése gócképzőt tartalmazó PP homo- és kopolimerekben ... 95
6.17. ábra: A szferolitméret hatása a PP ütésállóságára ... 96
6.18. ábra: A kötőmolekulák hatása a polimerek szilárdságára ... 96
6.19. ábra: Összefüggés az orientáció mértéke és az orientált PP szálak merevsége között ... 97
7.1. animáció: Aggregációra hajlamos töltőanyagok különböző módszerekkel meghatározott szemcseméret-eloszlása ... 101
7.2. animáció: PP-kompozitok folyási feszültségének összetételfüggése. A töltőanyag fajlagos felületének hatása ... 102
7.3. animáció: PP/CaCO3 kompozitok szakítószilárdságának változása nem-reaktív felületkezelés hatására ... 103
7.4. ábra: Reaktív felületkezelés PP/csillám kompozitban ... 103
7.5. animáció: MAPP kapcsolóanyag hatása PP/cellulóz kompozitok szilárdságára. A kezelőszer lánchosszának hatása ... 104
7.6. ábra: Aggregátumok kialakulása PP/ CaCO3 kompozitban ... 105
7.7. ábra: Aggregátumok hatása PP/CaCO3 kompozitok ütésállóságára ... 106
7.8. ábra: Talkum orientációja fröccsöntött PP termékben, a falnál a folyással párhuzamosan ... 106
7.9. ábra: Talkum orientációja fröccsöntött PP termékben, a minta belsejében a folyásra merőlegesen ... 107
7.10. ábra: Üvegszál orientációjának hatása PP kompozit szilárdságára ... 107
7.11. ábra: Rácsmodell az elegyítési entrópiaváltozás meghatározására ... 108
7.12. animáció: Különböző polimerkeverékek relatív szilárdságának összetételfüggése ... 109
7.13. ábra: PP/EPDM/CaCO3 kompozitok szerkezete, függetlenül diszpergált komponensek ... 110
7.14. ábra: PP/EPDM/CaCO3 kompozitok szerkezete, elasztomerrel körülvett, beágyazott szemcsék. ... 110
7.15. ábra: A szerkezet hatása PP/EPDM/CaCO3 kompozitok merevségére 20 v/v% elasztomer tartalomnál ... 111
7.16. ábra: Egy merev részecske körül húzó igénybevétel hatására kialakuló feszültségeloszlás ... 111
7.17. ábra: Mikrorepedezés ütésálló polisztirolban ... 112
7.18. ábra: A határfelületek elválása térhálós PMMA töltőanyagot tartalmazó PP kompozitban ... 113
7.19. ábra: Kavitáció elasztomerrel módosított PA keverékben ... 113
7.20. animáció: Módosított PP törési ellenállásának összetételfüggése ... 114
7.21. ábra: Rétegelt kompozit vázlata ... 115
7.22. ábra: Kompozitból készült repülőgép ... 116
8.1. ábra: Egy extruder sor vázlatos rajza ... 117
8.2. ábra: Tipikus egycsigás extruder vázlatos rajza ... 118
8.3. ábra: Rövid kompressziójú csiga egycsigás extruderhez ... 118
8.4. ábra: A polimer megömlése a csiga kompressziós zónájában ... 119
8.5. ábra: Sebességeloszlás egy egycsigás extruder csigacsatornájában ... 120
8.6. animáció: Extruder csiga és szerszám jelleggörbéi ... 121
8.7. ábra: Tipikus csőszerszám vázlatos rajza ... 122
8.8. ábra: Csigadugattyús fröccsgép plasztikáló- és fröccsöntő egysége ... 123
8.10. ábra: Tűszeleppel ellátott fúvóka... 124
8.11. ábra: A szerszámkitöltés mechanizmusa ... 125
8.12. ábra: Lamináris szerszámkitöltés ... 125
8.13. ábra: A szerszámnyomás változása a fröccsöntési ciklus alatt ... 126
8.14. ábra: Fröccsöntött PE héj-mag szerkezete ... 127
8.15. ábra: Fröccsöntött PS minta kettőstörése (orientációja) a vastagság függvényében ... 128
8.16. ábra: Feszültségeloszlás különböző hőmérsékleteken fröccsöntött PS dobozfedelekben. a) alacsonyabb, b) magasabb hőmérséklet ... 128
8.17. ábra: Egy háromlapos fröccsszerszám vázlatos rajza ... 129
8.18. animáció: Az extruziós fúvás fő lépései ... 131
8.19. ábra: Duzzadás és nyúlás hatása az előforma méreteire ... 131
8.20. ábra: Három munkaállomással rendelkező rotációs öntő berendezés ... 132
8.21. ábra: Egy kalander sor vázlatos rajza ... 133
8.22. animáció: A vákuumformázás folyamata ... 135
9.1. ábra: Az ömledékes szálhúzás folyamata ... 137
9.2. ábra: Tipikus habszerkezetek; a) lágy poliuretán hab, b) integrál hab ... 138
9.3. animáció: Térhálós PE habosítása ... 140
9.4. ábra: Fordított ozmózis elvén működő kompozit membrán szerkezete ... 141
9.5. ábra: Gumiborítású gázelválasztásra szolgáló anizotrop membrán ... 142
9.6. ábra: A kicsapásos membrán-előállítás folyamatábrája ... 143
9.7. ábra: A Goodyear nagyteljesítményű abroncsának felépítése ... 145
9.8. ábra: A RIM technológiai vázlata ... 146
9.9. ábra: RIM berendezés keverőfeje ... 146
9.10. ábra: Gyantából öntött termékek előállítására szolgáló szerszámok ... 147
9.11. ábra: A sajtolás vázlata ... 148
9.12. ábra: A fröccssajtolás vázlata ... 149
9.13. ábra: Levehető hengerfej térhálós gyanták fröccsöntéséhez ... 150
9.14. ábra: Tekercselési módszerek; a) menetes, b) spirál, c) térbeli ... 151
9.15. ábra: Pultrúzió; (1) végtelen szál, (2) feszítő henger, (3) gyantafürdő, (4) impregnált szál, (5) szerszám, (6) elhúzás, (7) termék ... 151
9.16. ábra: Hullámlemez előállítása folyamatos impregnálással ... 152
10.1. ábra: A csomagolóanyagok anyagfajta szerinti megoszlása ... 156
10.2. ábra: Polietilén hordtáskák ... 157
10.3. ábra: Műanyag edény és azonos anyagból készült fedél ... 158
10.4. ábra: Polietilén rekeszek ... 159
10.5. ábra: A csomagolásra használt műanyagok felhasználása terület szerint (Európa, 2008) ... 160
10.6. ábra: Élelmiszerek csomagolása műanyag csomagolóanyagokba ... 160
10.7. ábra: Renault autók műanyagtartalma (1961―1994) ... 161
10.8. ábra: Egy Porsche poliuretán lökhárítója ... 163
10.9. ábra: Kisteherautó szálerősítésű kompozit laprugója ... 163
10.10. ábra: Levegő bevezető rendszer (üvegszálas PA) ... 164
10.11. ábra: SAN műszerfal ... 165
10.12. ábra: Erősített műanyag lámpakeret és PC indexlámpa ... 166
10.13. ábra: A fotolitográfiai eljárás vázlata; a) pozitív, b) negatív reziszt; A) szilicium, B) oxid, C) polimer, D) maszk ... 166
10.14. ábra: Optikai lemez szerkezete ... 168
10.15. ábra: Folyadékkristályos polimer „redőny” ... 170
10.16. ábra: Eldobható PP fecskendők ... 171
10.17. ábra: Csontpótlás műanyaggal ... 171
10.18. ábra: Műanyagok alkalmazása háztartási gépek gyártására ... 172
11.1. ábra: Gyökös (a) és ionos (b) polimerizációval készült PMMA polimerek stabilitása ... 176
11.3. animáció: Fémsztearátok szinergetikus hatása a PVC stabilizálásában; az elszíneződés késleltetése ... 179
11.4. ábra: A PE feldolgozása közben végbemenő kémiai reakciók, a polimer szerkezete és tulajdonságai közötti kapcsolatok... 182
11.5. animáció: Különböző csúsztatók hatása a PVC ömledék viszkozitására; összeférhetőség ... 183
12.1. ábra: A hulladékok típus szerinti megoszlása (1998, Magyarország) ... 189
12.2. ábra: A települési hulladék típus szerinti megoszlása Budapesten (2005) ... 190
12.3. ábra: Egy PVC termék életciklus analízise ... 191
12.4. ábra: Üveg és PS joghurtos poharak ekológiai hatásának összevetése (1000 db-ra vonatkoztatva). ... 192
12.5. ábra: Papír és polietilén hordtáska (reklámzacskó) környezeti terhelésének összehasonlítása ... 192
12.6. ábra: Kőolajtermékek felhasználása ... 193
12.7. ábra: Különböző anyagok fűtőértéke ... 195
12.8. ábra: Savas gázok és forrásaik Nyugat-Európában ... 195
12.9. ábra: Dioxin képződés Berlinben ... 196
12.10. ábra: Települési hulladékok megsemmisítése Magyarországon 2002-ben ... 198
12.11. ábra: Politejsav villa és a biológiai lebomlás folyamata ... 202
Videók 1. videó: Üveges anyagok deformációja, rideg törés... 77
2. videó: Üveges anyagok deformációja, nyakképződés és folyás ... 77
3. videó: Szferolitképződés a polipropilén kristályosodása során ... 90
4. videó: Gócképzett és gócképzőmentes minták kristályosodása ... 92
5. videó: Az extrudálás folyamata ... 119
6. videó: A szerszámból kilépő ömledék reológiai duzzadása ... 121
8. videó: A fröccsöntés folyamata: szerszám ... 129
9. videó: Az extrúziós fúvás folyamata ... 131
10. videó: A vákuumformázás folyamata ... 134
Táblázatok 1.1. táblázat: A műanyaggyártás fejlődésének néhány fontos lépése ... 5
1.2. táblázat: Néhány polimer neve és rövidítése, valamint a monomer és az ismétlődő egység szerkezete ... 11
1.2. táblázat: Néhány polimer neve és rövidítése, valamint a monomer és az ismétlődő egység szerkezete (folytatás) ... 12
1.3. táblázat: Az elágazottság hatása a polietilén tulajdonságaira ... 15
3.1. táblázat: A lánc- és a lépcsős polimerizáció jellegzetességeinek összehasonlítása ... 39
4.1. táblázat Különböző polimerek láncméretei ... 52
6.1. táblázat: A főláncot alkotó atomok hatása az üvegesedési hőmérsékletre ... 82
6.2. táblázat: A szubsztituens méretének hatása a Tg-re ... 83
6.3. táblázat: A láncok közötti intermolekuláris kölcsönhatás szerepe a Tg alakulásában ... 84
7.1. táblázat: A társított rendszerek alkalmazásának előnyei ... 99