Plastické hmotyPředměty z bakelitu Nejobecnější a nejlacinější jsou pryskyřice fenolformaldehydové, které známe pod názvem bakelit. Z bakelitu se vyrábí mnoho běžných předmětů, na které by se zbytečně spotřebovaly cenné suroviny, jako jsou například kovy, jichž je na celém světě nedostatek.+41Předměty z polyvinylchloridu Poznámka pro učitele: kartáček na zuby není z polyvinylchloridu. Jiná plastická hmota je polyvinylchlorid, známá pod zkratkou PVC. Této hmoty se používá k výrobě trubek, desek a různých zařízení odolných proti kyselinám. Ve změkčeném stavu se z ní vyrábějí pláště do deště, kabelky, hadice. I taková tuba, v níž je pasta na zuby, je ze změkčeného polyvinylchloridu.Předměty ze silonu Příkladem, jak různé použití mají plastické hmoty, je také silon. Hodí se právě tak na výrobu nejjemnějších punčoch jako k výrobě různých předmětů, od nichž se požaduje pevnost a stálost. Vlákna silonu jsou neobyčejně pevná. Stačí malý přídavek ke tkanině, aby se tkanina stala mnohem odolnější. Silon nahrazuje struny na tenisových raketách.Záběr laboratoře Jak vznikne objev nové plastické hmoty? Vědecký pracovník dostane úkol. Nejdříve zjistí v literatuře, co na té věci už jiní vykonali. Pak si udělá plán svého zkoumání a pracuje v laboratoři. Je to práce zdlouhavá a přináší mnohá zklamání. Podaří-li se však vyrobit novou hmotu, je to událost, která má veliký význam. Novou hmotu je nutno vyzkoušet po všech stránkách, aby se zjistilo, jaké má vlastnosti a k čemu se hodí.Kádinka s fenolem, vzorec fenolu Podíváme se nyní, jak vzniká bakelit. Jednou ze základních surovin pro výrobu bakelitu je fenol. Na obrázku vidíte kádinku s fenolem a jeho strukturní vzorec. Fenol je krystalická látka charakteristického zápachu, jaký je cítit v nemocnicích.Vzorec benzenu, odvození fenolu, vzorec fenolu Fenol můžeme odvodit od benzenu, nahradíme-li jeden atom vodíku skupinou hydroxylovou, OH. Vlevo vidíte vzorec benzenu. Uprostřed je naznačena náhrada atomu vodíku hydroxylovou skupinou. Vpravo je strukturní vzorec fenolu.Vzorec formaldehydu, láhev formalinu Druhou složkou pro výrobu bakelitu je formaldehyd. Jeho strukturní vzorec vidíte na obrázku. Formaldehyd je štiplavý plyn, který se rozpouští ve vodě. Jeho roztok ve vodě se prodává pod názvem formalin nebo formol.Oxidace methylalkoholu Formaldehyd získáme oxidací methylalkoholu. Nahoře na obrázku je vzorec methylalkoholu a atomu kyslíku. Methylalkohol a kyslík spolu reagují a vzniká formaldehyd a voda. Jejich vzorce vidíte nahoře. Dole je tatáž reakce vyjádřena sumárními vzorci.Baňka na ohni – kondensace fenolu s formaldehydem Smícháme nyní fenol a formalin, jejichž vznik jsme si právě ukázali. Přidáme trochu kyseliny sírové a směs zahříváme. Směs houstne a vyloučí se fenolformaldehydová pryskyřice, která je podstatnou součástí bakelitu. Tento pochod se nazývá kondensace. Na obrázku vidíte v baňce dvě vrstvy. Dole je pryskyřice a nad ní je voda.Vzorce fenolu a formaldehydu Jak vypadá tato kondensace, napíšeme-li ji chemicky? Začneme zase od začátku. Na obrázku vidíte dvě molekuly fenolu a uprostřed mezi nimi molekulu formaldehydu.Totéž s vyznačením, kde se bude vylučovat voda Dva atomy vodíku z molekul fenolu a jeden kyslík z molekuly formaldehydu se spojují v molekulu vody. Na obrázku máte tento vznik vody naznačen rámečkem. Tomuto vylučování vody říkáme kondensace.Kondensace – dvě jádra spojená methylenovou skupinou Kondensace proběhla. Voda se vyloučila. Zůstává jen skupina CH₂, která spojuje obě molekuly fenolu mezi sebou.Řetěz molekul s methylenovými můstky. Sluchátko telefonu Takto se spojují další a další molekuly fenolu. Vzniká veliká molekula umělé pryskyřice fenolformaldehydové. Ve skutečnosti je tento pochod složitější, protože vznikají ještě jiné druhy vazeb a nastává složité prostorové uspořádání.Záběry kotlů v továrně V továrně se provádí kondensace fenolu s formaldehydem ve velkých kotlích. Kotle jsou vytápěny parou a jsou opatřeny míchadlem. Když se pryskyřice vytvoří, oddestiluje se voda vzniklá kondensací.Vypouštění pryskyřice Hotová pryskyřice se vypouští, pokud je horká a tekutá, a jde k dalšímu zpracování.Vinylchlorid – strukturní vzorec. Plášť do deště Jinou plastickou hmotou je polyvinylchlorid. Ukázali jsme vám na začátku, že se jí používá na výrobu trubek, plášťů do deště atd. Z čeho se dělá? Základním kamenem k jeho výrobě je vinylchlorid. Je to plyn, který se mění již slabým ochlazením nebo tlakem v bezbarvou kapalinu. Jeho strukturní vzorec vidíte na obrázku uprostřed. Jeho molekula se skládá z atomů uhlíku, vodíku a chloru. Má dvojnou vazbu, a proto snadno reaguje.Polymerace – vzorce Jak vzniká polyvinylchlorid? Vzniká spojováním mnoha molekul vinylchloridu. Toto spojování se děje tak, že se zruší dvojné vazby, jak vidíte na obrázku nahoře, a uvolněnými valencemi se molekuly vinylchloridu spojí navzájem. Tak vznikne obrovská molekula vinylchloridové pryskyřice – na obrázku dole. Tomuto pochodu říkáme polymerace a tato plastická hmota, vzniklá polymerací vinylchloridu, se nazývá polyvinylchlorid.Kondensace fenolu – vzorce Všimli jste si rozdílu mezi kondensací a polymerací? Při kondensaci se vyloučila molekula vody, při polymeraci se jen zrušily dvojné vazby a nic se nevyloučilo.Molekulární mřížka – schéma Různé plastické hmoty mají velmi rozdílné vlastnosti. Můžeme je však rozdělit do dvou hlavních skupin: na plastické hmoty teplem tvrditelné a teplem netvrditelné. Při vzniku teplem tvrditelných pryskyřic se molekuly spojují nejen za sebou v dlouhé řetězce, nýbrž také napříč. Toto příčné spojování se děje teplem a říkáme mu tvrzení pryskyřice. Vytvoří se mřížka, jak ji vidíte zjednodušenou na obrázku. Takto svázané molekuly nejsou schopny pohybu. To se projevuje prakticky tím, že pryskyřici, která byla jednou teplem vytvrzena, nelze roztavit, zůstává tvrdá. Je to například bakelit.Molekulární řetězce Druhým typem pryskyřic jsou pryskyřice teplem netvrditelné. U nich nevzniká teplem mříž vazeb, nýbrž molekuly se spojují jen do řetězců, do jakýchsi vláken, jež můžeme zhruba znázornit tak, jak vidíte na obrázku. Tyto plastické hmoty můžeme kdykoliv zahřátím opět roztavit. Nejdůležitější plastickou hmotou této skupiny je polyvinylchlorid.Pracovnice vkládá tabletu do formy lisu Jak se zpracovávají plastické hmoty? Vyrobené pryskyřice samy o sobě jsou dosti drahé a často křehké a nehodí se vždy pro použití v technické praxi. Proto se často mísí s plnicími látkami, například s dřevitou moučkou, s vlákny celulosy, s asbestem. Z takto připravené směsi se lisováním zhotovují různé předměty. K lisování se používá plastických hmot teplem tvrditelných. Plastická hmota v podobě prášku nebo tablet se vloží do formy, jak vidíte na obrázku vlevo nahoře. Vpravo dole vidíte slisované tablety.Lis Lis se uzavře, hmota se teplem roztaví a trvale vytvrdí.Výlisky Hotové výlisky se vyjmou z formy a dá se jim konečná úprava, to jest odstraní se přebytečné části a podobně.Stříkací lis Tvarově složitější výrobky se vyrábějí stříkáním do formy; používá se plastických hmot, které teplem netvrdnou. Ve stříkacím lisu se hmota teplem roztaví a píst ji vtlačí do formy. Forma se chladí vodou, aby roztavená hmota ztuhla.Výlisky – dva hřebeny Výrobky, například hřebeny, se vyjmou z formy, přebytečné části se odstraní a uschovají, neboť se jich dá na rozdíl od tvrditelných hmot znovu použít.Vytlačování hadice Hadice, trubky a tyče se vyrábějí vytlačovacími lisy. Hmota se ve stroji zahřívá a vytlačuje šroubem.Hadice Hadice se vytlačuje z lisu jako z mlýnku na maso.Nanášecí zařízení Desky a jiné výrobky, například bezhlučná ozubená kola, se vyrábějí z vrstveného materiálu. Papír nebo tkanina se napojí roztokem umělé pryskyřice a usuší.Skládání vrstev impregnované látky Vzniklý pruh se rozřeže na desky a vloží do lisu.Etážový lis Mnoho takových vrstev se najednou lisuje za horka v etážovém lisu. Při tom nastane vytvrzení plastické hmoty.Kola z vrstveného materiálu Hotové desky se potom obrábějí nejrůznějším způsobem. Tak vznikají například bezhlučná kola z vrstvené tkaniny, která jsou velmi pevná.Sedadlo v železničním voze Použití plastických hmot je velmi různé. Zde vidíte zařízení nového železničního vozu československé výroby. Potah sedadla je z polyvinylchloridu.Části letadla z organického skla Celé části letadel se zhotovují z plastické hmoty, takzvaného organického skla. Toto sklo je lehčí než obyčejné sklo a je nerozbitné.Ložisko těžkého stroje Příkladem, jak veliké namáhání snesou součásti z plastických hmot, jsou ložiska nejtěžších strojů. Zde se plastické hmoty osvědčily lépe než ocel.Transformátor Moderní elektrotechnika využívá izolačních vlastností plastických hmot. Zde vidíte velký transformátor, jehož nekovové součásti jsou většinou vyrobeny z plastických hmot.Potrubí Zvláště chemický průmysl využívá plastických hmot a nahrazuje jimi kovy. Na obrázku je potrubí z polyvinylchloridu.Součásti čerpadla z fenolitu a ventil z polyvinylchloridu V poslední době se u nás vyrábí plastická hmota chemicky velmi odolná, zvaná fenolit. Je to fenolformaldehydová pryskyřice, zpracovaná s plnidly odolnými například proti kyselinám. Na obrázku vpravo vidíte rozložené součásti čerpadla na kyselinu solnou; nalevo je ventil z polyvinylchloridu.Opakování – obrazy kondensace a polymerace s telefonním sluchátkem a pláštěm do deště Nyní si zopakujeme, jak vznikají plastické hmoty, jaké mají vlastnosti, jak se zpracovávají a k čemu se jich používá. Jak vznikají plastické hmoty? Kondensací nebo polymerací. Při kondensaci se vylučuje molekula vody, při polymeraci se ruší dvojné vazby. Vždy vznikají z jednoduchých molekul obrovské molekuly plastických hmot. Vlevo vidíte, jak vzniká kondensací fenolformaldehydová pryskyřice. Pod vzorcem je typický výrobek z této pryskyřice, telefonní sluchátko. Vpravo vidíte polymeraci vinylchloridu a výrobek z polyvinylchloridu, plášť do deště.Schéma molekul spojených mříží vazeb a lineárně Jaké jsou vlastnosti plastických hmot? Buď jsou teplem tvrditelné a pak se molekuly při vytvrzení spojují prostorovou mříží vazeb (na obraze vlevo), nebo jsou netvrditelné a pak se molekuly spojují jen do řetězů (na obraze vpravo). Takové hmoty lze pak zahřátím opět roztavit.Schémata lisování a obrábění 1. Schéma lisu. 2. Schéma stříkacího lisu. 3. Schéma vytlačovacího lisu. 4. Schéma etážového lisu. 5. Schéma obrábění na soustruhu. Jak se zpracovávají plastické hmoty? Jednoduché předměty se vyrábějí lisováním, jak je naznačeno na obr. 1. Složitější předměty se vyrábějí stříkáním na stříkacím lisu, jako například hřeben na obr. 2. Hadice se vyrábějí vytlačováním na vytlačovacím lisu (obr. 3). Vrstvený materiál se lisuje na tzv. etážovém lisu (obr. 4). Plastické hmoty lze též obrábět podobně jako kovy: vrtáním, pilováním, frézováním nebo soustruhováním, jak je naznačeno na obr. 5.Složité tovární zařízení K čemu se hodí plastické hmoty? Není možno vyjmenovat všechny obory a způsoby použití plastických hmot. Nikdo nemůže předvídat, jaké hmoty nám přinese věda v budoucnu a k čemu jich bude možno použít. Jsou plastické hmoty pružné i pevné, průhledné jako sklo, odolné proti teplu, v podobě nejjemnějších vláken, v podobě ztuhlé pěny, plastické hmoty odolné proti chemickým vlivům nebo zase rosolovité atd. Používá se jich na součásti letadel i na pláště do deště, na elektrické součásti, na součásti nejtěžších strojů i nejjemnějších měřicích přístrojů, na tmely a laky i na nádobí, na pneumatiky i na lékařské nástroje, na umělé chrupy i na potrubí v továrnách, na vlákna a tkaniny. Budoucnost plastických hmot je bez hranic, jako je bez hranic vědecké poznání.׋›Plastické hmotyVýrobceDPrahaRok1956Délka45 okénekAutor textuRůžičková Olga, Růžička Jiří Ing.PředlohaCHEMOznačení2517Další diafilmy výrobceNavíjení cívek z holých pásůPamátná místa z historie naší hudbyAtomová energie a její mírové využitíBezpečnostní ustanovení pro svařování elektrickým obloukem
