NEKOVOVÉ MATERIÁLY

. NEKOVOVÉ MATERIÁLY

            Použitie nekovových technických materiálov v strojárenstve je zatiaľ obmedzené, pretože sa tieto svojimi vlastnosťami obyčajne nevyrovnajú kovom, majúcim všeobecne vysokú pevnosť, dobrú húževnatosť a odolnosť proti vyšším teplotám. Nekovové materiály majú však niektoré špeciálne vlastnosti, pre ktoré sa práve uplatnili aj v strojárstve a elektrotechnike, alebo dostatočné vlastnosti pre použitie v určitých prípadoch ako náhradných materiálov za deficitné kovy.

            Nekovové materiály sa používajú väčšinou pre výrobu spotrebných predmetov v nestrojárenských spracovateľských odvetviach a v stavebníctve.

            Hrubé rozdelenie týchto materiálov je podľa pôvodu na anorganické a organické a ďalej na prírodné a umelé (v obidvoch prípadoch).

Nekovové materiály anorganické

            Tieto materiály sa používajú v strojárenstve pre ich význačné fyzikálne a chemické vlastnosti ako tvrdosť, nevodivosť, žiaruvzdornosť, alebo odolnosť proti chemikáliám.

            K prírodným nerastným hmotám patria minerály a horniny, ktoré sa používajú v takom stave, ako sa nachádzajú v prírode, upravujú sa iba na požadovaný tvar.

            Niektoré minerály je možno vyrobiť aj synteticky, ich výroba sa však väčšinou nevypláca. Príkladom týchto materiálov je diamant, korund, prírodný kremeň, achát a iné kamene, u ktorých sa využíva ich vysoká tvrdosť (pri brúsení, na špeciálne ložiská prístrojov) alebo iná význačná vlastnosť (kremeň - krištáľ, v optike, zdroj ultrakrátkych vĺn). Sľuda a azbest sa uplatňujú pre svoju žiaruvzdornosť. Sľuda má okrem toho aj veľmi dobré elektroizolačné vlastnosti. Používanie azbestu v spotrebnom priemysle je nedoporučované kvôli jeho škodlivým účinkom na ľudský organizmus a je úplne nahradzovaný adekvátnymi zdravotne nezávadnými materiálmi. Mastenec sa po vypálení používa na výrobu izolátorov, izolačných podložiek a pod. Grafit (tuha) sa používa jednak ako elektrický vodič, jednak sa z neho zhotovujú samomastivé ložiská, lisovacie formy (pri výrobe spekaných karbidov), elektródy a je dôležitý pre stavbu atómových reaktorov.

            Podobné použitie majú aj horniny, ako: bridlica (na základové dosky reostatov, spínačov a pod.), žula alebo granit (leštené granitové valce v papierenských strojoch, stoliciach na trenie farieb) a čadič alebo bazalt, ktorý sa síce prírodný nepoužíva, ale tavením dáva hmotu dobrých mechanických a chemických vlastností.

            Umelé nerastné hmoty sa pripravujú väčšinou z vhodných, rozomletých minerálov tepelným spracovaním (vypaľovaním alebo tavením). Najbežnejšie z nich sú sklo, ktoré sa vyrába v rôznych druhoch a rôznymi spôsobmi spracovania taveniny rôznych kysličníkov za účelom dosiahnutia požadovaných vlastností a tvaru a keramické hmoty, u ktorých sa cení ich veľká žiaruvzdornosť a dobré izolačné schopnosti. Práve preto sú vhodnými doplnkami strojárenských výrobkov (pecí a zariadení, kde bývajú vysoké teploty) a v elektrotechnickej výrobe.

            O rozšírenosti skla i keramických materiálov a výrobkov z nich svedčí, že sa stali v rozsiahlej miere predmetom normalizácie. Dnes už platí celý rad predmetových a predpisových noriem pre tieto materiály a výrobky (STN, ON, ...).

            Keramické hmoty podľa význačných vlastností rozdeľujeme na žiaruvzdorné stavivá (šamot, magnezit a iné hmoty ako chromit, grafitové tehly a pod.), kameniny, keramické hmoty vynikajúcej odolnosti proti chemickým účinkom a na technický porcelán, resp. jemu podobné hmoty, ktoré okrem žiaruvzdornosti, chemickej odolnosti sa vyznačujú aj vysokou pevnosťou a tvrdosťou. Pre strojárenstvo najväčší význam má technický porcelán a jemu podobné keramické látky ako spekaný korund a iné, používané hlavne na konštrukciu prúdových motorov a turbín, na rezné nástroje a pod.

Táto skupina technických materiálov je neobyčajne rozsiahla. Podľa použitej základnej suroviny rozdeľujeme organické hmoty na prírodné, umele vyrobené z prírodných surovín a umele vyrobené chemickou syntézou zlúčením, získaných väčšinou z uhlia alebo ropy, prípadne iných základných látok.

Látky v prírodnom stave, ako koža, textilné vlákna, korok a drevo (rezivo) sa používajú v strojárenstve pomerne zriedkavo.

Do skupiny organických materiálov, vyrobených umele z prírodných surovín patria hmoty na báze celulózy, t.j. papier, celuloid, celón, vulkanfíber ai., ďalej technická guma, vyrobená vulkanizovaním kaučuku a hmoty, pripravované z bielkovín. (Umelá rohovina - galalit).

Najpočetnejšiu skupinu organických látok tvoria syntetické hmoty (syntetické živice), t.j. makromolekulárne látky, ktoré sa získavajú buď polymerizáciou alebo kondenzáciou molekúl základnej látky (monoméru). Podľa uvedeného princípu výrobných procesov sa syntetické živice rozdeľujú na polyméry a polykondenzáty.

Z polymérov najväčší význam majú polyvinylchloridy (PVC) s rôznymi obchodnými názvami (Novodur, Vinidur, Igelit, Fatroit a pod.), metakryláty  (Plexiglas, organické sklá), polystyreny (Trolitul) a syntetické kaučuky (Buna, Nopren a i.). Spoločnou vlastnosťou všetkých je, že sa dajú taviť, resp. formovať viackrát po sebe, t.j. že zahrievaním stávajú sa mäkkými, tvárnymi a ochladením opäť vytvrdnú, stanú sa krehkými. Takéto látky nazývame termoplastmi (netvrditeľné).

Najvýznamnejšími polykondenzátmi sú fenoplasty (bakelit), aminoplasty (Umacol, Kaurit ai.), polyamidy (Silon, Nylon, Perlon) a polyestery. Väčšina z nich po vylisovaní za tepla na hotový výrobok sa už nedá znova pretavovať a pretvarovať - sú to látky tvrditeľné, resp. termosety. Tieto hmoty sú pre technickú prax cennejšie, pretože dobre znášajú vyššie teploty.

Termoplasty sa vyrábajú vo forme platní, fólií, tyčí, rúrok a pod., prípadne ako zrnitá hmota (pre vstrekovanie do foriem).

            Termosety sa dodávajú na trh vo forme práškov alebo zrniek, ktoré sa spracúvajú obyčajne po zmiešaní s rôznymi plnidlami (drevená múčka, textilné vlákna a pod.). lisovaním za tepla do foriem na hotové výrobky. Pritom zároveň vytvrdnú. Tieto hmoty tvrditeľné sú u nás normalizované a označujú sa základnou značkou (6 miestnym číslom normy) a prípadne aj doplnkovou značkou. Prvá trojica čísiel základnej značky je 642, ostatné číslice udávajú druh živice a plnidla, tekutosť, farbu a jej odtieň.

            Súborný názov pre makromolekulárne látky prírodné (celulóza a pod.), a ich deriváty i syntetické živice, resp. technické materiály z nich vyrobené je  plastické hmoty. Plastické hmoty sa v poslednom období značne zdokonalili. Dávajú technikom možnosť voľby materiálu, prispôsobeného určitým konštrukčným alebo výrobným požiadavkám a umožňujú také konštrukcie a technológie, ktoré by sa inými materiálmi nedali uskutočniť. Hlavnou ich výhodou je ľahké tvarovanie lisovaním a vstrekovým odlievaním v čistote a presnosti.

            Kovy možno úspešne nahradiť tiež vrstevnými hmotami, t.j. materiálmi, ktoré vznikajú spojením vrstiev papieru, tkaniny, dreva a pod., impregnovaných tvrditeľnou živicou po vylisovaní za tepla. K nim patrí napr. tvrdený papier (pertinax, umakart), tvrdené tkaniny (lamináty sklené, azbestové), vrstvené drevo (lignofol).