Plniva Střední odborná škola Otrokovice www.zlinskedumy.cz Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je ing. Emil Vašíček Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze. www.zlinskedumy.cz

Charakteristika 1 DUM Název školy a adresa Střední odborná škola Otrokovice, tř. T. Bati 1266, 76502 Otrokovice Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0445 /3 Autor Ing. Emil Vašíček Označení DUM VY_32_INOVACE_SOSOTR-Gu-CHS/1-PV-5/10 Název DUM Plniva Stupeň a typ vzdělávání Středoškolské vzdělávání Kód oboru RVP 28-52-H/01 Obor vzdělávání Gumař-plastikář Vyučovací předmět Chemické suroviny Druh učebního materiálu Výukový materiál Cílová skupina Žák, 15 – 16 let Anotace Výukový materiál je určený k frontální výuce s doplňujícím výkladem vyučujícího, náplň: gumárenské směsi, plniva aktivní a pasivní Vybavení, pomůcky Dataprojektor Klíčová slova Gumárenská směs, plnivo aktivní, plnivo pasivní, saze termické, kanálové, retortové, bílé saze, silika, kalcit, křída, baryt Datum 16. 4. 2013

Plniva Náplň výuky: Gumárenská směs Plniva aktivní saze bílé saze pasivní kalcit křída kaolin

Gumárenské směsi Samotné kaučuky nemají příliš výhodné vlastnosti a proto se výrobky připravují z gumárenských směsí. Kromě zlepšených vlastností se díky plnivům i snižuje cena materiálu. Obr. 1: pláště pneumatik

Receptura Předpis, který určuje množství jednotlivých komponent ve směsi je receptura. Základní receptura: množství komponent je v dsk (Dílů na Sto dílů Kaučuku) základ, ze kterého se vypočítávají obě zbývající Laboratorní receptura: množství v gramech na 2 desetiny, pro laboratorní vzorky, celkově 2 – 10 kg Provozní receptura: množství v kg na 3 desetiny, pro výrobní provozy, celkově cca 150 kg (kalandry) a 500 kg (hnětiče) Obr. 2: laboratorní váhy

Plnivo Plniva Práškové přísady do kaučukových (i plastových) směsí. Mění vlastnosti fyzikální (tvrdost, pevnost v tahu, tažnost…) a užitné (odolnost proti oděru, odolnost proti stárnutí…) Dělíme na ztužující a neztužující, není však mezi nimi přesná hranice. Ztužující mají obvykle velikost částic ˂ 100 nm. Ztužující (aktivní) – zlepšují některé vlastnosti vulkanizátu: zlepšují pevnost v tahu, modul pružnosti, pružnost, tvrdost, odolnost proti opotřebení. Neztužující (pasivní) – nezlepšují fyzikální ani užitné vlastnosti, jen zlevňují a příznivě ovlivňují zpracovatelnost směsi. Plnivo Obr. 3: plniva

Plniva aktivní Saze Bílé saze Obr. 4a: běžné saze Saze Saze jsou nejdůležitějším plnivem (dávkování 10 až 150 dsk). Složením se jedná o čistý uhlík. Podle způsobu výroby jsou saze termické kanálové retortové Bílé saze Obr. 4b: retortové saze Do světlých směsí používáme látky s podobnými vlastnostmi – křemičité sloučeniny (dávkování 10 až 80 dsk) bezvodý a hydratovaný oxid křemičitý vysrážená kyselina křemičitá

Saze Saze termické Vznikají termickým rozkladem uhlovodíků (zemní plyn) bez přístupu vzduchu neztužující označení (např. MT, FT) Saze kanálové Vyrábějí se prudkým ochlazením plamene hořících uhlíkatých látek (zemní plyn) vysoký ztužující účinek označují se (př. HPC, MPC, EPC, CC) Saze retortové Spalováním uhlíkatých látek (zemní plyn, aromatické oleje) za omezeného přístupu vzduchu (výroba z těžkých aromatických olejů ve firmě CS Cabot) ztužující zvyšují odolnost proti oděru označení (HAF, SAF) T C F Obr. 5: saze

Bílé saze Používají se do světlých směsí, složením se jedná o sloučeniny křemíku bezvodý oxid křemičitý – medicína, léky vysrážená kyselina křemičitá hydratovaný oxid křemičitý – silika (nejčastější) Silika (různé formy oxidu křemičitého – hydratovaný, pyrogenní) oproti sazím způsobuje v gumárenské směsi menší vnitřní tření, resp. ztrátovou energii (snižuje valivý odpor pneumatiky). Směsi s vysokým obsahem siliky tvrdnou až při výrazně nižších teplotách (cca -30 °C), proto jsou tyto směsi vhodné pro zimní pneumatiky. Obr. 6: silika Matador

Silika Výroba pyrolýzou z chloridu křemičitého (SiCl4) nebo z křemenného písku (SiO2)  při 3.000 ° C v elektrickém oblouku  Největšími světovými výrobci jsou:  Evonik (pod názvem Aerosil ®),  Cabot Corporation (Cab-O-Sil ®),  OCI (Konasil ®) Silika Velikost částic je 5 – 50 nm Částice jsou neporézní Plocha povrchu 50 – 600 m2/g Hustota 160 – 190 kg/m3 Obr. 7: silika Indonézie

Plniva pasivní Nezlepšují fyzikální ani užitné vlastnosti, ale snižují cenu a zlepšují zpracovatelnost. Anorganické uhličitan vápenatý křída kaolin síran barnatý Organické odpad z tvrdé pryže korková moučka pryskyřice Obr. 8: korek

Obr. 9: kosočtverečná a klencová Uhličitan vápenatý Přírodní uhličitan vápenatý – rozemletím vytěžené suroviny (mnoho odrůd vápence): kalcit (klencový krystal) mramor (přes 95 % kalcitu) aragonit (kosočtverečná) Obr. 9: kosočtverečná a klencová Srážený uhličitan vápenatý (vyráběný CaC03) – zlepšuje zpracování směsi, hlavně při vytlačování a válcování. Částečně kaučukovou směs ztužuje. Obr. 10: mramor

Obr. 11: vlastnosti uhličitanů Uhličitany Plniva odlišných vlastností dodává řada firem [3] OMYA EXH 1 SP – fa Omya, Vápenné (koncern OMYA), mletý mramor. SOCAL 312 V – fa Solvay Chemicals, Houston USA, syntetický uhličitan povrchově upravený kyselinou stearovou. RH 1954 – fa Skyspring Nanomaterials, Houston, USA, uhličitanový nano prášek povrchově upravený MgO. Plnivo OMYA SOCAL RH Sypná hmotnost [g/ml] 0,50 0,30-0,60 0,68 Velikost částic [nm] 600-1400 40-70 15-40 Měrný povrch [m2/g] 6 20-35 Víc než 40 Obsah CaCO3 [%] 99,5 95,5 94,5 Příměs [%] Kys. stearová 4,5 MgCO3 0,3 MgO do 0,5 Obr. 11: vlastnosti uhličitanů

Křída Křída [2] (přírodní uhličitan vápenatý CaCO3) – pórovitá hornina vzniklá rozpadem schránek mořských mikroorganizmů, při zpracování bílý až našedlý prášek, hustota 2,5 až 3,0 g/cm3, sypná hmotnost cca 0,5. Patří mezi levná plniva. Neovlivňuje průběh vulkanizace, ovlivňuje tvrdost kaučukové směsi a zvyšují její hustotu. Obr. 12: křídové útesy Dover Obr. 13: mikrofotografie schránky řasy Coccolothus

Kaolin Kao-ling (čínsky „vysoký kopec“) název bohatého naleziště u města Ťing-te. Kaolín (Al2O3 39 %, Si02 46 %, H2O 14 %) bělavá hornina sedimentálního původu, hlavní část tvoří jílové složky, vzniká zvětráváním živcových hornin. Při těžbě (za vlhka) plastický, po vyschnutí sypký. Použití porcelán plnivo a pojivo papíru gumárenské a plastikářské plnivo Ve větším množství se do kaučukové směsi obtížně vmíchává. Přidává se do směsí na technickou pryž, kyselinovzdornou pryž a na výrobu podlahovin. Má mírně ztužující účinek. Obr. 14: Kaolin

Obr. 16: kaolinový důl Wetowo, Bulharsko Použití Podíl % Krycí vrstva papíru 49,7 Pojivo papíru 22,8 Gumárenský průmysl 13,2 Nátěry a plasty 4,5 Keramika 6,2 Jídlo a hnojiva 3,2 Insekticidy/fungicidy 0,4 Kromě výroby porcelánu je použití kaolinu pro jednotlivá odvětví (1974) Obr. 15: spotřeba kaolinu Obr. 16: kaolinový důl Wetowo, Bulharsko

Baryt Síran barnatý – BaS04 těží se jako minerál baryt (těživec). Nemá ztužující účinek. Slouží ke zvětšování hustoty výrobků (ρ = 4,5 g/cm3) a protože nepropouští rentgenové záření používá se v lékařství pro výrobky určené k odstínění RTG záření Baryt – 2 cm Obr. 17: baryt, Nevada Obr. 18: u rentgenu

Kontrolní otázky: Proč se do směsí přidávají plniva? Jaký je rozdíl mezi plnivem aktivním a pasivním? Jaké jsou druhy sazí? Jaké znáš plniva aktivní? Jaké znáš plniva pasivní?

Seznam obrázků: Obr. 1: anonym, [vid. 25. 1. 2013], dostupné z: www.freepik.com Obr. 2: anonym, [vid. 25. 1. 2013], dostupné z: www.freepik.com Obr. 3: vlastní Obr. 4: anton, [vid. 25. 1. 2013], dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Russvrp.jpg Obr. 5: FK 1954, [vid. 25. 1. 2013], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Saze Obr. 6: Silica. In: Pasir SILICA [online]. 2012 [cit. 2013-04-16]. Dostupné z: http://locacaodegruasparafilmagem.com.br/cp/19/pasir-silica Obr. 7: anonym, [vid. 25. 1. 2013], dostupné z: http://matador.sk/index.cfm?module=ActiveWeb&page=Webpage&s=pass enger Obr. 8: Libation U.N. Limited, [vid. 25. 1. 2013], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:ChampagneCorksLarge.jpg

Seznam obrázků: Obr. 9: Daniel Mayer, [vid. 25. 1. 2013], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Rhombohedral.png Obr. 10: USGS, [vid. 25. 1. 2013], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:MarbleUSGOV.jpg Obr. 11: vlastní Obr. 12: anonym, [vid. 25. 1. 2013], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:White_cliffs_of_dover_09_2004.jpg Obr. 13: Richard Lampitt, [vid. 25. 1. 2013], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Coccolithus_pelagicus.jpg Obr. 14: Chris 73, [vid. 25. 1. 2013], dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:KaolinUSGOV.jpg Obr. 15: vlastní Obr. 16: anonym, [vid. 25. 1. 2013], dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:NGruev.kaolin.mine.bulgaria.jpg

Seznam obrázků: Obr. 17: Chris Ralph, [vid. 25. 1. 2013], dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Barite09.jpg Obr. 18: vlastní

Seznam použité literatury: [1] Vašíček Emil, ing., „Chemické suroviny“, učební texty, vydání druhé, Střední odborná škola Otrokovice, 2009 [2] internetová encyklopedie Wikipedia, vid 25. 1. 20132], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/K%C5%99%C3%ADda_(hornina) [3] Lucie Strojilová, „Efekt uhličitanu vápenatého na tepelné vlastnosti PVC“ [pdf], diplomová práce, UTB, Zlín, 2010, dostupné z: http://dspace.k.utb.cz/bitstream/handle/10563/14060/strojilov%C3%A1 _2010_dp.pdf?sequence=1

Děkuji za pozornost