OCHRONA WŁASNOŚCI INTELEKTUALNEJ W BRANŻY KAMIENIARSKIEJ

OCHRONA WŁASNOŚCI INTELEKTUALNEJ W BRANŻY KAMIENIARSKIEJ

Pod takim tytułem we Wrocławiu 19 lutego 2018 r. odbyło się szkolenie zorganizowane przez Związek Pracodawców Branży Kamieniarskiej.…

Czytaj...
WSPÓŁPRACA Z ZPBK

WSPÓŁPRACA Z ZPBK

W ubiegłym tygodniu wszystkie zainteresowane strony parafowały dokument dotyczący wzajemnej kooperacji. Akademia Sztuk Pięknych we Wrocławiu, Gmina Strzegom,…

Czytaj...
PIASKOWIEC, SZKŁO I ALUMINIUM CZYLI NOWE MUZEUM W SZYDŁOWCU

PIASKOWIEC, SZKŁO I ALUMINIUM CZYLI NOWE MUZEUM W SZYDŁOWCU

Znane z unikatowych eksponatów Muzeum Ludowych Instrumentów Muzycznych wkrótce zyska nową siedzibę. Elewację gmachu pokryje okładzina z piaskowca…

Czytaj...
W WARSZAWIE STANĄ DWA GRANITOWE POMNIKI SMOLEŃSKIE

W WARSZAWIE STANĄ DWA GRANITOWE POMNIKI SMOLEŃSKIE

Kamienny monument poświęcony ofiarom katastrofy ma stanąć po lewej stronie Grobu Nieznanego Żołnierza. Po drugiej stronie zostanie zlokalizowany…

Czytaj...
Frontpage Slideshow | Copyright © 2006-2011 JoomlaWorks Ltd.

ANALIZA ŻYWIC STOSOWANYCH W KAMIENIARSTWIE

W naszej profesji przydałyby się łatwe i szybkie metody identyfikacji tworzyw polimerowych, dzięki którym będziemy w stanie zweryfikować informacje podane przez producenta płyt. Takiej analizy żywic najczęściej stosowanych w kamieniarstwie podjął się pracownik naukowy Instytutu Chemii UŚl.

Rozwój technologii produkcji nowych żywic powoduje obniżenie kosztów i polepszenie właściwości użytkowych tych produktów. Procedura ta powoduje, że coraz częściej w przemyśle kamieniarskim ucieka się do maskowania wszelakich niedociągnięć produkcyjnych, np. przy produkcji płyt kamiennych (marmurowych, trawertynów, granitowych, piaskowców). Stosuje się laminowanie zarysowanej powierzchni, wypełnianie pęknięć czy łączenie kilku elementów kamiennych w całość. Żywice – jako produkt tańszy – zastępują szlifowanie (przez laminowanie), gipsowanie alabastrowe (przez zalewanie pęknięć), śrubowanie (przez klejenie). Taka technologia jest o wiele tańsza i szybsza, jednak brak wiedzy na temat właściwości fizykochemicznych stosowanych żywic może doprowadzić do szybkiego uszkodzenia materiału albo pod wpływem czynników chemicznych oraz atmosferycznych do uszkodzenia samej żywicy (pękanie spojeń, żółknięcie lub łuszczenie laminatu).

Wpływ tych czynników był już wcześniej opisywany (ŚK nr 91 – przyp. red.). Tym razem zostały opisane same właściwości fizykochemiczne oraz proste analizy żywic najczęściej stosowanych w kamieniarstwie. Znajomość tej tematyki może być przydatna w szybkim rozpoznaniu danej żywicy zastosowanej przez producenta (w przypadku podejrzenia o nieprawidłowo podane informacje), a także ogólnym rozpoznaniu, czy w ogóle zastosowano proces żywicowania do zamaskowania np. rys, stłuczeń czy niewyszlifowanej powierzchni w zakupionym kamieniu.

Rys 1a ANALIZA ŻYWIC
  Rys. 1A. Laminowana część rysy.

rys1b analiza żywic

  Rys. 1B. Cały fragment kamienia z częścią laminowaną.

Rys 2 analiza żywic

  Rys. 2. Granit nieoszlifowany (1B) z częścią laminowanej powierzchni (1A – wygląd jak po wypolerowaniu).

Rys 3a analiza żywic
 
Rys. 3A. Wypełnienie poliestrowe w trawertynie.

Rys 3b analiza żywic

  Rys. 3B. Wypełnienie poliuretanowe w trawertynie wykonane wadliwą żywicą.


CZĘŚĆ LITERATUROWA

W zależności od właściwości mechaniczno-chemicznych tworzyw polimerowych rozróżnia się termoplasty i duroplasty.

Termoplasty pod wpływem temperatury przechodzą w stan plastyczny. Jeśli temperatura nie prowadzi do wyraźnych zmian właściwości polimeru, to termoplasty mogą być przetwarzane i kształtowane wielokrotnie. Do termoplastów należą prawie wszystkie tworzywa polimeryzacyjne, niektóre poliestry.

Duroplasty są to tworzywa, które pod wpływem podwyższonej temperatury lub innych czynników przekształcają się w produkt prze¬strzennie usieciowany, nietopliwy i nierozpuszczalny. W zależności od sposobu utwardzania rozróżnia się tworzywa termoutwardzalne (np. fenoplasty i aminoplasty) oraz chemoutwardzalne (np. poliuretany, nienasycone żywice poliestrowe i epoksydowe). Ogrzewanie produktu usieciowanego nie powodu¬je jego mięknienia, może natomiast doprowadzić do chemicznego zniszczenia poli-meru.

Żywice epoksydowe [EP] są to związki zawierające co najmniej dwie grupy epoksydowe, które można poddawać procesom usieciowania (utwardzania). Wybór utwardzacza zależy od temperatury utwardzania. Od temperatury utwardzania (do 180°C) zależy odporność cieplna utwardzonego produktu. Podstawowe formy zasto¬sowania tworzyw epoksydowych to żywice do zalewania, laminaty, kompozytowe elementy konstrukcyjne, kleje i proszkowe materiały malarskie oraz materiały do napraw i regeneracji (np. kamienia). Wzmacnianie żywic epoksydo¬wych zbrojeniami włóknistymi o dużej wytrzymałości (np. włókno szklane) pozwala uzyskać materiały konstrukcyjne nie ustępujące meta¬lom pod względem właściwości wytrzymałościowych.

Poliuretany, żywice poliuretanowe [PUR]. Powstają w wyniku polimeryzacji addycyjnej, wielofunkcyjnych izocyjanianów do amin i alkoholi. Poliuretany są tworzywami termoplastycznymi o niższej temperaturze topnienia od analogicznych poliamidów, ale mają one gorsze własności mechaniczne i nie są tak kruche jak poliamidy lite, przynajmniej w temperaturach powyżej 0°C. Charakterystyczną właściwością poliuretanów jest odporność na działanie wody i czynników atmosferycznych, bardzo dobra odporność na oleje, smary, rozpuszczalniki organiczne, rozcieńczone kwasy i zasady. Kleje poliuretanowe odznaczają się również dobrą przyczepnością do większości materiałów. Powłoki ochronne odznaczają się doskonałą przyczepnością do podłoża, odpornością na zadrapanie i urazy mechaniczne. Temperatura topnienia poliuretanów zawiera się w przedziale od ok. 120 do ok. 250°C. Wytrzymałość na rozciąganie wynosi od 50 do 160 kG/cm3, wydłużenie nawet do 830%.

Żywice poliestrowe są żywicami syntetycznymi, gdzie główne składniki stanowią różnego rodzaju poliestry. Najczęściej spotykane są dwuskładnikowe nienasycone żywice poliestrowe, w których proces sieciowania zachodzi w temperaturze pokojowej. Nienasycone żywice poliestrowe służą m.in. do ręcznego laminowania. Są też stosowane jako składniki kitów, szpachli, klejów. Żywica poliestrowa charakteryzuje się bardzo dobrą przyczepnością do metalu, stali, szkła i betonu. Jest odporna na temperaturę do 80°C oraz cechuje się krótkim czasem utwardzenia.

Żywice fenolowe (fenoloplasty) są żywicami z grupy duroplastów, czyli żywic utwardzalnych, przechodzących nieodwracalnie ze stanu plastycznego w stan utwardzony w wyniku działania podwyższonej temperatury lub pod wpływem czynników chemicznych albo obu naraz. Fenoplasty charakteryzują się dobrymi własnościami mechanicznymi, dielektrycznymi i termicznymi. W zależności od stosunku molowego reagentów i pH środowiska reakcji otrzymuje się dwie odmiany żywic fenolowo-formaldehydowych: nowolaku i rezolu. W przemyśle nowolak i rezol stosuje się do tłoczyw (kompozytów), lakierów, klejów, kitów, laminatów. Usieciowane wykazują dużą wytrzymałość, sztywność, twardość, odporność na rozpuszczalniki węglowodorowe (np. benzyna) jednak są nieodporne na roztwory kwasów i zasad oraz rozpuszczają się w alkoholach, ketonach i estrach, wykazują małą palność. Są kruchymi ciałami stałymi o temperaturze mięknienia około 70–80oC. Wyroby z tak produkowanych kompozytów fenolowych wymagają malowania ze względu na ich nie najlepsze walory estetyczne, żółknięcie pod wpływem światła oraz w większości przypadków wymagają usunięcia porowatości.

Silikony, żywice silikonowe. Związki należące do grupy syntetycznych polimerów krzemoorganicznych o wysokich właściwościach elastycznych, w których wszystkie atomy krzemu podstawione są grupami alkilowymi (najczęściej metylowymi lub etylowymi) lub arylowymi (najczęściej fenylowymi). W zależności od warunków produkcji otrzymuje się je w postaci olejów bądź żywic silikonowych. Silikony wykazują odporność chemiczną i termiczną, są zazwyczaj niepalne, choć w płomieniu się żarzą i rozkładają z wydzieleniem ciepła i krzemionki. Mają dobre właściwości elektroizolacyjne i smarne. Stosowane są jako oleje i smary. Stanowią dużą grupę składników żywic służących do produkcji lakierów, kauczuków, materiałów uszczelniających i łączących.

CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA

 Ze względu na skomplikowaną budowę chemiczną i różnorodność stosowanych dodatków analiza tworzyw jest bardzo trudna. Dokładna analiza (jakościowa i ilościowa) tworzyw sztucznych (żywic) wymaga wydzielenia polimeru z całej kompozycji i zastosowania wielu metod analitycznych, w szczególności instrumentalnych, tj.:

•    analiza elementarna,

•    oznaczenie temperatury przemian (DSC),

•    oznaczenie gęstości,

•    spektroskopia w podczerwieni,

•    spektrofotometria UV.

Podstawowa identyfikacja jakościowa typowych polimerów/żywic może być przeprowadzona stosunkowo prostą metodą (wykorzystującą różnice wynikające z budowy chemicznej meru, z którego zbudowany jest polimer/żywica), jest nią analiza płomieniowa. Badając zachowanie się polimerów w płomieniu, określamy różnice ich palności oraz rozpoznajemy po zapachu i zabarwieniu płomienia produkty rozpadu charakterystyczne dla danego polimeru.

ANALIZA PŁOMIENIOWA

Mały kawałek żywicy należy umieścić na łopatce i ogrzewać w płomieniu palnika Bunsena (niebieski stożek), można również palnikiem gazowym ogrzewać (opalać) bezpośrednio laminat lub fragment badanego materiału. Obserwacje należy porównać z tabelą nr 1.

Tabela 1. Podsumowanie próby płomieniowej dla najczęściej spotykanych polimerów i żywic stosowanych jako kleje i materiały żywicujące/laminujące w kamieniarstwie

Nazwa tworzywa

Gęstość [g/cm3]

Zachowanie
w płomieniu


Wygląd płomienia

Zapach po zgaszeniu próbki

Rozpuszczalność

silikony

1,20–1,30

żarzą się po zapaleniu

biały jasny płomień, wydziela się biały osad (krzemionka)

brak zapachu lub octowy albo mdlący (w zależności od rodzaju silikonu)

praktycznie nierozpuszczalne (pęcznieją w benzynie)

poliuretany

(PUR)

ok. 1,20

po zapaleniu palą się same

świecący, kopcący

ostry, charakterystyczny, duszący, czasami z nutą gorzkich migdałów

rozpuszczalne w stężonym ługu, dimetylofor­mamidzie, poza tym prawie nierozpuszczalne

żywice epoksydowe (EP)

1,1–1,2

po zapaleniu palą się same

jasnożółty z czarnym dymem

charakterystyczny, drażniący, czasami karmelowy

praktycznie nierozpuszczalne (pęcznieje nieco w acetonie i estrach oraz przy długotrwałej ekspozycji w stężonym ługu)

żywice poliestrowe (sieciowane)

1,05–1,20

po zapaleniu palą się same

świecący, silnie kopcący, zwęgla się

charakterystyczny, ostry o słodkawej nucie styrenowej

praktycznie nierozpuszczalne (słabo rozpuszczalne w aceto­nie i w octanie etylu

żywica fenolowa

1,34–1,40

nie pali się, niektóre palą się w płomieniu

gdy się palą – płomień jasny, kopcący

fenolu, formaldehydu

rozpuszczalne w stężonym ługu, alkoholu i acetonie

Inną prostą analizą jest reakcja barwna, jaką dają polimery/żywice z odczynnikami chemicznymi, które zostały usystematyzowane przez Liebermana, Storcha i Morawskiego. Nie są to jednak reakcje tak charakterystyczne i wybiórcze jak dla związków małocząsteczkowych, dlatego też mogą służyć jedynie jako dodatkowy czynnik pomagający w identyfikacji. Dla potrzeb artykułu wybrano najprostszy i najtańszy zestaw odczynników, jakim są bezwodnik octowy i kwas siarkowy VI (można zamiennie zamiast bezwodnika zastosować „lodowaty” kwas octowy – kwas o stężeniu min. 99%).

REAKCJE BARWNE LIEBERMANA, STORCHA, MORAWSKIEGO

Mały kawałek żywicy należy umieścić w probówce, dodać 1–2 krople bezwodnika octowego, a po 1 minucie kilka (5–10) kropli stężonego kwasu siarkowego, następnie natychmiast obserwować zabarwienie oraz zmiany, jakie zachodzą. Probówkę można delikatnie ogrzać, wtedy zmiany barwy są intensywniejsze. Można również potraktować jedną kroplą bezwodnika, a po 1 minucie – 2 kroplami kwasu siarkowego bezpośrednio laminat lub fragment badanego materiału. Charakterystyczne zabarwienia podane są w tabeli nr 2.

Tabela 2. Podsumowanie reakcji barwnych wg Liebermana, Storcha, Morawskiego dla najczęściej spotykanych polimerów i żywic stosowanych jako kleje i materiały żywicujące/laminujące w kamieniarstwie

Rodzaj tworzywa

Bezpośrednio po dodaniu

Po 10 minutach

silikony

brak zabarwienia

w niektórych przypadkach barwa żółta z ciemną otoczką

PUR

barwa żółta

barwa żółta

EP

barwa jasnopomarańczowa

barwa przechodząca w czerwonobrunatną

żywica poliestrowa (sieciowana)

brak zabarwienia

barwa żółta

żywica fenolowa

barwa czerwonofioletowa przechodząca w różową

barwa brunatna



Rodzaj tworzywa    Bezpośrednio po dodaniu    Po 10 minutach
silikony    brak zabarwienia    w niektórych przypadkach barwa żółta z ciemną otoczką
PUR    barwa żółta    barwa żółta
EP    barwa jasnopomarańczowa    barwa przechodząca w czerwonobrunatną
żywica poliestrowa (sieciowana)    brak zabarwienia    barwa żółta
żywica fenolowa    barwa czerwonofioletowa przechodząca w różową    barwa brunatna

Do prawidłowej obserwacji zachodzących zmian bezpośrednio na laminacie lub łączeniu dwóch kamieni żywicą można stosować przenośne mikroskopy cyfrowe podpięte do laptopa. Przykładowe zdjęcie analizy płomieniowej laminatu poliestrowego przedstawiono na rys. 4A i 4B, a analizę laminatu epoksydowego metodą reakcji barwnej przedstawia rys. 5.

Rys 4a analiza żywic
  Rys. 4A. Opalony fragment laminowanego żywicą poliestrową granitu powstały po analizie płomieniowej.

Rys 4b analiza żywic
 
Rys. 4B. Opalony fragment laminowanego żywicą epoksydową trawertynu powstały po analizie płomieniowej.

Rys 5 analiza żywic

  Rys. 5. Analizy laminatu epoksydowego metodą reakcji barwnej Liebermana, Storcha, Morawskiego.

Dodatkowo można wykonać kilka innych prób, takich jak:

A) reakcja z 10% kwasem octowym (spirytusowy ocet spożywczy): w przypadku trawertynów i marmurów niepowlekanych/laminowanych/żywicowanych powstaje obfite pienienie – rozkład węglanów z wydzieleniem dwutlenku węgla w przeciwieństwie do materiałów pokrytych żywicą, która zapobiega takiej reakcji (rys. 6A i 6B);

B) ścieralność: w trakcie zdzierania (np. metalowym nożykiem) wierzchniej warstwy materiału kamiennego pokrytego żywicą, która wizualnie może być niezauważalna i wygląda jak wypolerowany kamień, nie będzie powstawał pył kamienny, tylko drobne wiórki materiału polimerowego (rys.7);

C) rozpuszczalność selektywna z zastosowaniem wybranych rozpuszczalników (opis w tabeli 1, kolumna 6).

rys 6a analiza żywic
  Rys. 6A. Brak reakcji z kwasem na powierzchni laminowanego trawertynu.

rys 6b analiza żywic

  Rys. 6B. Reakcja z kwasem na powierzchni nielaminowanego trawertynu (wydziela się dwutlenek węgla).

Rys 7 analiza żywic

  Rys. 7. Struktury powstającego materiału po próbie zdrapywania powierzchni nielaminowanej (L) i laminowanej (P).





Dr n. chem. Sławomir Maślanka, Uniwersytet Śląski, Instytut Chemii
Fot. S. Maślanka

Literatura wykorzystana i uzupełniająca
1. Analiza polimerów syntetycznych, pr. zbior., red. S. Pietras, WNT, Warszawa 1971.
2. Ashby M.A., Materiały inżynierskie, tom II, WNT, Warszawa 1996.
3. Brejer Z., Żywice epoksydowe, WNT, Warszawa 1982.
4. Broniewski T., Metody badań i oceny właściwości tworzyw sztucznych, WNT, Warszawa 2000.
5. Domke W., Vademecum materiałoznawstwa, WNT, Warszawa 1989.
6. Kastierina T., Kalinina Ł., Chemiczna analiza tworzyw sztucznych, WNT, Warszawa 1965.
7. Kłosowska-Wołkowicz Z., Żywice i laminaty poliestrowe, WNT, Warszawa 1969.
8. Korszak W., Technologia tworzyw sztucznych, WNT, Warszawa 1981.
9. Mizerski W., Tablice chemiczne, Adamantan, Warszawa 2013.

 

Nie czekaj dodaj firmę

do naszego katalogu!

 

 

Dodaj firmę...

 

Dodaj ogłoszenie drobne

do naszej bazy!

 

 

Ogłoszenia...

45-837 Opole,
ul. Wspólna 26
woj. Opolskie
Tel. +48 77 402 41 70
Biuro reklamy:
Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie obsługi JavaScript.

Redakcja:
Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie obsługi JavaScript.

Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie obsługi JavaScript.">
     Wszystkie prawa zastrzeżone - Świat-Kamienia 1999-2012
     Projekt i wykonanie: Wilinet