Пористость напряжения в пластмассе

ВИДЫ ПОРИСТОСТИ ОБРАЗУЮЩИЕСЯ В ПЛАСТМАССЕ

Нарушения режимов полимеризации а так же неправильного замеса, в пластмассе образуются пористость. Различают 3 вида пористости:

ГАЗОВАЯ пористость возникает в толще пластмассы, когда темпераура внутри пластмассы резко повышают до 100 С. Мономер быстро переходит в парообразное состояние, внутри массы при этом возникают пузырьки,которые из-за малого времени и высокой вязкости полимеризующейся массы не имеют возможности улетучится и остаются внутри протеза.

ГРАНУЛЯРНАЯ ПОРИСТОСТЬ выглядит в виде меловых полос или пятен, она возникает как результат недостатка мономера, Наиболее часто мономер улетучивается из открытой минзурки, где созревает пластмассовое тесто. Или при контрольном раскрытии кюветы, и длительном нахождении ее в таком состоянии. Поверхность открытой массы высыхает, преобретает матовый оттенок. Формовка такой массой приводит к появлению шеловых полос и пятен, а так же гранулярная пористость резко ухудшает физико-химические свойства пластмассы.

ПОРИСТОСТЬ СЖАТИЯвозникает при недостаточном давлении внутри формы, вследствии чего некоторые места формы остаются пустыми, этот вид пористости наблюбаются при концевых истонченных краях протеза, а так же когда нет соединения зубов с базисом.

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.001 с) .

Источник

Методы и режим полимеризации пластмассы. Последствия его нарушений. Виды пористости пластмасс

Основные методы получения пластмасс — полимеризация и поликонденса­ция. При полимеризации молекулы мономеров связываются в полимерные цепи без высвобождения побочных продуктов реакции (вода, спирт и др.). При поликонденсации происходит образование некоторых побочных, не свя­занных с полимером веществ.

Полимеризация имеет три стадии.

1. Активация молекул мономера (разрыв двойных связей, распад инициа­тора па радикалы, имеющие свободные валентности, по месту которых и происходит рост полимерных цепей).

2. Рост полимерной цепи из активных центров (на концах цепей постоян­но присутствуют свободные радикалы, обеспечивающие рост полимерной цепи). При соединении мономолекул с одной двойной связью образуются ли­нейные полимеры. Если мономеры имеют больше одной двойной связи или под воздействием активных веществ образуются поперечные связи, полимер приобретает «сшитый» вид.

3. Окончание процесса полимеризации, обрыв полимерной цепи при пре­кращении действия факторов, вызывающих полимеризацию.

Полимеры, полученные при полимеризации различных мономеров, обла­дающих несходными свойствами, носят название сополимеров.

На основании своих исследований М. М. Гернер с соавт. рекомендует сле­дующий режим полимеризации формовочной массы.Вода, в которую помеще­на гипсовая форма, нагревается от комнатной температуры до 65°С в течение 30 минут. Такая температура обеспечивает полимеризацию формовочной мас­сы под воздействием теплоты реакции. В результате саморазогрева температу­ра массы достигает примерно 100°С, что обеспечивает хорошую конверсию мономера. Вода, температура которой поддерживается на уровне 60-65°С, пре­дотвращает снижение температуры пластмассы. После 60 минут выдержки воду подогревают до 100°С в течение 30 минут и выдерживают 1-1,5 часа. По завер­шении полимеризации форму медленно охлаждают на воздухе.

После полимеризации полимеризат всегда содержит остаточный мономер. Количество его зависит от природы инициатора, температуры, времени полиме­ризации и др. Выдержка гипсовой формы в кипящей воде способствует не только повышению молекулярной массы, но и уменьшению содержанию остаточного мономера. Часть оставшегося мономера связана с макромолекулами (связанный мономер), другая часть находится в свободном состоянии (свободный мономер). Свободный мономер мигрирует к поверхности изделия и растворяется в средах, контактирующих с зубным протезом. Поскольку экстрагируемые жидкими сре­дами из пластмассы остаточные продукты могут оказывать вредное общее и ме­стное воздействие на организм пациента, необходимо добиваться минимального содержания остаточного мономера в пластмассах. Нагрев до 100°С резко сокра­щает количество остаточного мономера, однако добиться полного его отсут­ствия практически невозможно. В пластмассах горячей полимеризации его со­держится около 0,5%, а в самоотвердеющих — 3-5%. Остаточный мономер оказы­вает существенное влияние на прочностные и другие свойства полимера. Содер­жание остаточного мономера в пластмассах горячей полимеризации более 3% резко снижает их прочность. Пластмассы быстро стареют, у них наблюдается повышенное водо-масло-спиртопоглощение.

Различают следующие виды пористости:

1. Газовая.Она возникает в результате испарения мономера внутри полиме­ризующейся формовочной массы. Реакция полимеризации является экзотерми­ческой. Выделяющаяся теплота полимеризации не может быть быстро отведена от полимеризующейся массы, так как она и гипс являются плохими проводни­ками тепла. Температура кипения мономера 100,3°С, а температура, которая развивается в массе за счет экзотермичности процесса, может составлять !20°С и более. В этих условиях мономер закипает и его пары, не имея выхода наружу, вызывают пористую структуру материала. Газовая пористость проявляется в глубине материала и тем значительнее, чем больше масса, поэтому в протезах нижней челюсти она наблюдается чаще. Газовую пористость можно избежать, если соблюдать правильный температурный режим, т. с. постепенный нагрев полимеризующейся массы от комнатной температуры.

2. Пористость сжатия.Она возникает в результате уменьшения объема полимеризующейся тестообразной массы. К пористости сжатия приводит недостаточное давление (вследствие чего остаются пустоты) или недостаток фор­мовочной массы. Пористость сжатия возникает всегда в тех местах, где нет дос-

г —-Л*.,эуСаЬ_а ^|0| ьИд иОрИС|ОСТИ МОЖНО рйССМа!

как плохое структурирование материала, она наблюдается при недостатке мономера. Мономер летуч и быстро испаряется с открытой поверхности те­стообразной формовочной массы, в результате чего при прессовании не по­лучается однородной гомогенной массы. Гранулярная пористость может возникнуть при открывании кюветы для контроля количества внесенной в форму массы. Она наблюдается обычно в тонких участках протеза, так как на этих участках испарившийся мономер не может восполниться за счет его миграции изнутри к поверхности изделия.

Внутренние напряжения в пластмассе. Предупреждение их

Возникновения

Остаточные напряжения.В пластмассовых изделиях, независимо от спо­соба их приготовления, всегда имеются значительные остаточные напряже­ния. Внутренние напряжения в акриловых протезах вызывают их преждев­ременное растрескивание и коробление. Протез представляет собой арми­рованное изделие, в котором зубы, кламмеры, дуги и др. детали являются арматурой. Температурные изменения размеров материалов арматуры мень­ше, чем пластмассы в 10-20 раз.

В местах монтажа арматуры полимер растягивается при охлгшдении и возникают местные напряжения. Большее напряжение возникает около фар­форовых зубов, чем пластмассовых. Таким образом, наличие арматуры по­вышает вероятность появления трещин.

К внутренним напряжениям приводит различная толщина отдельных час­тей изделия. Толстые части дают большую усадку по абсолютной величине, тонкие — меньшую, в связи с чем в местах перехода появляются напряжения. Остаточные напряжениявозникают в процессе изготовления полимера. При нагревании кюветы вначале повышается температура наружного слоя пластмассы и затвердевание начинается в поверхностных слоях, сопровож­даясь усадкой. Внутренние слои вначале имеют более низкую температуру. Опережение затвердевания наружного слоя в пластмассах горячей полиме­ризации приводит к возникновению в нем внутренних напряжений растяже­ния. В дальнейшем затвердевание внутренних слоев вызывает уменьшение их объема и они оказываются под воздействием растягивающего напряже­ния, т.к. к этому времени наружные слои приобретают жесткость.

Поскольку напряжения обязательно возникают в процессе изготовления протеза, их следует снимать. Для этого протез следует обработать при опре­деленном температурно-временном режиме в различных средах. При этом улучшаются механические свойства изделия, стабилизируются геометри­ческие размеры и увеличивается срок эксплуатации. В качестве сред тепло­носителей используют воздух и жидкости. Из различных видов термической обработки наиболее эффективным является отжиг, который надо проводить при такой температуре, когда изделие еще не деформируется.

М. М. Гернер и М. А. Нападов предлагают следующую термообработку протезов. Отжиг в термошкафу, нагревая изделие со скоростью 0,7-1,5°С в минуту до 80±3°С. После 3-4 часовой выдержке при этой температуре изде­лие медленно охлаждают до 30-40 С.

Растрескивание.Одним из самых распространенных видов разрушения пластмасс является возникновение трещин на поверхности материала при одновременном действии напряжения и окружающей среды.

При растрескивании, в зависимости от величины и характера распреде­ления напряжений, возникает одна магистральная трсгцнпа илм сстк?» мел _ких трещин. При воздействии больших напряжений образуется обычно одна магистральная трещина, при малых напряжениях возникает множество тре­щин. Растрескивание проявляется особенно быстро при воздействии орга­нических растворителей (этиловый спирт, ацетон, бензол и др.).

Внутренние напряжения через некоторое время могут привести к трещинам на поверхности базиса. Например, можно часто видеть трещины, радиально расходящиеся в пластмассовом базисе от шеек фарфоровых зубов. Если про­тез, которым пользуется больной, часто высыхает при извлечении изо рта и вновь увлажняется, то со временем могут возникнуть трещины в результате чередующегося сжатия (при высыхании) и расширения (при поглощении воды). Базисные материалы с увеличенной водопоглащаемостыо более склонны к ра­стрескиванию. Если при полимеризации формовочная масса контактировала с водой, то получается полимер с повышенной водопоглощаемостью.

Характеристика металлических сплавов, применяемых в

Источник

Остаточно-напряженное состояние отливок из пластмасс (часть 1)

Юрий Ложечко

Все пластмассовые литьевые детали после выталкивания из формы имеют в своем объеме неоднородную структуру с определенным уровнем остаточно-напряженного состояния определяющим эксплуатационные свойства деталей-отливок. Качественно распределение по сечению упругих остаточных напряжений и степени ориентации сходно для всех отливок независимо от вида полимера. Величина остаточных напряжений упругого характера и высокоэластическая молекулярная ориентация зависят от ряда факторов: марки термопласта, толщины отливки, технологических параметров литья (температура литья, температура формы, скорость впрыска, давление литья, время выдержки под давлением, время на охлаждение и др.).

Упругие остаточные напряжения по сечению отливки взаимно уравновешены — всегда сжимающие в поверхностных областях и растягивающие в срединных слоях. Более опасны в период эксплуатации остаточные растягивающие напряжения, т.к. на их величину снижаются напряжения от эксплуатационных нагрузок и деталь преждевременно разрушается.

Замороженная ориентация макромолекул полимера имеет как положительные, так и отрицательные последствия. Вдоль течения и ориентации прочность на растяжение в деталях-отливках увеличивается, но поперек течения прочность на растяжение уменьшается — это явление, так называемая анизотропия свойств, должна учитываться конструкторами деталей, конструкторами оснастки, пользователями деталей. Разница разрывной прочности деталей-отливок вдоль и поперек литья может достигать 2-3 раз, хотя в исходном изотропном полимере механические свойства одинаковы в любом направлении. Анизотропия проявляется и в усадке, и в ударной прочности, и в других свойствах.

Настоящая публикация посвящается методическим аспектам остаточно-напряженного состояния отливок из пластмасс — терминологии и методам определения упругой и высокоэластической составляющих. В дальнейшем планируется познакомить читателей последовательно с материальными, конструктивными и технологическими вопросами, влияющими на регулирование составляющих остаточно-напряженного состояния отливок в нужном направлении.

Остаточно-напряженное состояние отливок характеризуется двумя составляющими: упругой и высокоэластической деформациями полимера. Пластическая деформация , которой полимер подвергается при пластикации в цилиндре и при течении расплава в форме у готовой детали отсутствует и остаточной деформацией не является.

Упругая остаточная деформация возникает и фиксируется в объеме детали по мере полного заполнения формы на стадиях выдержки под давлением и выдержки на охлаждение и связана с неравномерным распределением температуры по толщине отливки при застывании полимера.

Остаточные напряжения (residual stresses – англ.) — этот термин наиболее точно отражает наблюдающееся состояние полимера в отливке. Сжимающие (знак –) и растягивающие (знак +) остаточные напряжения взаимоуравновешены по объему литьевой детали и при удалении части детали происходит перераспределение напряжений, приводящее к новому состоянию равновесия. Происходящая и измеренная при этом упругая деформация основной части детали после умножения на модуль упругости Е позволяет количественно определить величину и знак остаточных напряжений в удаленном слое.

В технической литературе и на практике часто используется термин термические напряжения, подразумевающий явление, более точно характеризуемое термином остаточные термические напряжения или сокращенно остаточные напряжения , причиной которых является неравномерность температурного поля по толщине по мере охлаждения. Не все термические напряжения являются остаточными. Термические напряжения в широком плане могут быть временными (исчезающие после выравнивания температуры по объему) и остаточными. При этом слово термические указывает на причину, а слово остаточные — на следствие.

Представляется, что термин внутренние напряжения (internal stresses – англ., innere Spanungen – нем.) сейчас используется не совсем обосновано. Это словосочетание по итогам научно-технической дискуссии еще в 50-х годах признано Комитетом по терминологии АН СССР нерекомендуемым к использованию, рекомендовав использовать термин остаточные напряжения .

Высокоэластическая остаточная деформация возникает на этапе впрыска расплава под действием напряжений сдвига, вызывающих ориентацию макромолекул полимера, которая замораживается в результате неизотермического течения. В практике литья при описании этого явления используется термин ориентация (в %) или степень ориентации (в %).

Ориентационные напряжения — часто используемое словосочетание рассматривается мной как неточное и даже ошибочное, т.к. в размерности напряжений (кг/см2 или МПа/см2), так называемые « ориентационные напряжения» не используются. Все оценки в этом случае производятся в %, пересчета высокоэластических ориентационных деформаций на напряжения не существует.

При изготовлении литьевых деталей с закладными металлическими элементами возникают остаточные напряжения армирования , механизм формирования которых отличается в виду существенно различающихся коэффициентов линейного термического расширения металла и полимера, а не из-за неравномерного температурного поля. Частный случай остаточных напряжений армирования это микронапряжения в литьевых изделиях из стеклонаполненных пластмасс.

Для краткости — остаточно-напряженное состояние литьевых пластмассовых изделий характеризуется двумя составляющими (терминами): остаточные напряжения (кг/см2 или МПа/см2) и ориентация (%); допустимо использование термина термические напряжения, термин ориентационные напряжения по сути ошибочен.

Источник