ESTETIČNOST I OSJETILNOST MATERIJALA

Transcript

1 Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA, ESTETIČNOST I OSJETILNOST MATERIJALA Copyright TF

2 KRITERIJI ESTETIČNOSTI MATERIJALA boja, prozirnost, sjajnost, stupanj refleksije, taktilnost mogućnost jednostavnog i lijepog oblikovanja (dio tehnologičnosti) mogućnost postizavanja željenog stanja površine - hrapavost ili tolerancije, tekstura...

3 OSOBNA MOTRIŠTA - ASOCIJACIJE - PREDRASUDE - STILOVI, MODA, PERCEPCIJA OVISI O VRSTI PROIZVODA I NJEGOVIM SVOJSTVIMA PERCEPCIJA - TEHNIČKA PERCEPCIJA HIGH TECH - OSOBNA (SUBJEKTIVNA), TRADICIJSKA, MODA (STIL): MUŽEVNO, SKUPO, RETRO

4 OSOBNA MOTRIŠTA MATERIJALA - Zlato, srebro, platina, dijamant, safir asocijacije na uspjeh, sofisticiranost, uspjeh, bogatstvo - Granit: stabilnost - Čelici: čvrstoća - Aluminij: lakoća - Staklo: providnost, krhkost - Polimerni materijali: kombiniraju svojstva različitih materijala DRVO - Tradicionalan, star materijal - Tekstura - Taktilno, meko i toplo -Karakterističan miris i zvuk - Obnovljiva sirovina

5 METALI - Hladni, precizni, kruti, čvrsti - Zvonki zvuk - Mogu reflektirati svjetlo ako su polirani - Mogu imati teksturu ako su obrađeni na određeni način KERAMIKA I STAKLO - Duga tradicija - Može poprimiti različite boje - Velika otpornost na grebanje, abraziju, koroziju i visoke temp. -Krhko - Asocijacije na visoku tehnologiju

6 POLIMERNI MATERIJALI - JEFTINA PLASTIČNA IMITACIJA drugih materijala - Mogu poprimiti različite boje - Lagani - Mogu se metalizirati - Mogu biti sjajni i prozirni - Fleksibilni, niska čvrstoća i krutost - Otporni na koroziju i različite medije - Predrasuda da nisu reciklični

7 Tehnologije oplemenjivanja površina: pružaju mogućnosti promjene boje, stupnja refleksije i različitih funkcionalnih svojstava (npr. otpornosti na koroziju i trošenje)

8 METALI PREMA BOJI POVRŠINE ILI BOJI PRIJELOMA crvena, crvenkasta žućkasta do zlatno žuta plavkasta do tamnosiva bijela do svjetlosiva BOJA plavkasto siva kod svježeg loma - kasnije tamnosiva; plavkasto bijela kod svježeg loma - kasnije plavkasto siva bijeli, svjetlosivi oksidni sloj; bijelo do sivo; skoro srebrnkasto bijelo; bakar METAL Cu-Zn legure (mjedi) Cu-Sn legure (kositrene bronce) Olovo i Pb legure Zn i Zn legure Magnezij Aluminij i Al legure Nikal Sn legure Cu-Ni legure Cu-Ni-Zn legure

9 MOGUĆNOSTI ESTETSKOG IZRAŽAJA OBLIKOM SPAJANJEM POVRŠINOM

10 TEKSTURE

11 OSJETILNOST MATERIJALA TAKTILNI, VIZUALNI, AKUSTIČNI ATRIBUTI MATERIJALA "OSJEĆAJ" DODIR IZGLED ZVUK OKUS ATRIBUTI TOPLO HLADNO MEKO TVRDO SAVITLJIVO/ELASTIČNO KRUTO OPTIČKI JASNO TRANSPARENTNO NEPROZIRNO REFLEKTIRAJUĆE SJAJNO MAT TEKSTURA PRIGUŠEN TUP OŠTAR, BOLAN REZONANTAN ZVONAK VISOKI TONOVI NISKI TONOVI GORKO SLATKO Stupanj mekoće/tvrdoće: S = E H Elastičnost: R = ( R e K IC )/E Stupanj topline/hladnoće: a = /( C p ) Q = C p t Kada je Q manji tada mater. djeluje toplije Visina zvuka: P = E/ Što je P manji to je manja visina zvuka Jasnoća zvuka: L = 1/ - faktor gubitka Što je L manji djeluje da materijal prigušuje zvuk

12 KOEFICIJENT TOPLINSKE VODLJIVOSTI, λ BAKAR 384 W/mK ALUMINIJ 230 STAKLO 1,10 KRUTI POLIMERI 0,15-0,35 BOR 0,112 BALSA 0,055 PLUTO 0,045 MINERALNA VUNA 0,046 STAKLENA VUNA 0,042 POLIMERNA PJENA 0,02-0,10

13 KOEFICIJENT UPIJANJA ZVUKA Glazirani crijep 0,01*-0,02 Grubi beton 0,02-0,04 Drvo 0,15-0,80 Pluto 0,20-0,55 Debeli tepih 0,30-0,80 Ekspandirani PS 0,35-0,55 Staklena vuna 0,50-0,99 *upija 1% zvuka

14 OPTIČKA TRANSPARENTNOST Jeftini transparentni polimeri: PET, PS, PMMA Staklo Safir (čisti Al 2 O 3 ) Zagasiti ili neprovidni polimeri: Epoksidna smola Fenoli, ABS, PMC s uglj. vlaknima

15 REFLEKTIVNOST MATERIJALA - ovisi o hrapavosti i ravnosti površine Magnezij 72 % Nehrđajući čelici 70 Aluminij 60 Ugljični čelici 57 Titan 56 INVAR 41 Berilij 49

16

17

18

19

20 RECIKLIČNOST I UNIŠTIVOST (EKOLOGIČNOST) MATERIJALA

21 Koncept održivog razvitka

22 MOTRIŠTA RECIKLIRANJA / OPORABE A. DRUŠTVENO - UTJECAJI - SVIJEST - OBRAZOVANOST - DRUŠTVENI CILJEVI - RAZUMIJEVANJE STRATEGIJE I POLITIKE B. ORGANIZACIJSKO - SPREMNOST - ZNANJE - LJUDI (ZNAJU I HOĆE) C. TEHNOLOŠKO -POSTUPCI -OPREMA - KAPITAL, NOVAC

23

24 VIJEK TRAJANJA PROIZVODA: - KRATKOTRAJNI PROIZVODI: jednokratna uporaba - SREDNJE TRAJNI PROIZVODI: 2 do 7 godina (proizvodi široke potrošnje) - DUGOTRAJNI PROIZVODI: 8 god (dijelovi ind. postrojenja)

25 PROIZVODI

26 NAČINI (POSTUPCI) OPORABE/RECIKLIRANJA BIOLOŠKA OBRADA Kompostiranje Bio-plin MATERIJALNA OPORABA RECIKLIRANJE KEMIJSKA OPORABA PRIKUPLJANJE I RAZVRSTAVANJE TOPLINSKA OPORABA Gorivo Sirovina Deponijski plin ODLAGANJE Spaljivanje s energijskom oporabom ili bez nje otpad se pretvara u energiju

27 PRIKUPLJANJE I RAZVRSTAVANJE

28 RECIKLIRANJE I OPORABA MATERIJALA I PROIZVODA Tri vrste recikliranja/oporabe: Energijsko Kemijsko Materijalno (recikliranje) Neiskoristivi otpadni materijal najracionalnije je vratiti ciklus ponovne obrade i to recikliranjem. RECIKLIRANJE uključuje: Prikupljanje Ponovnu preradu Vraćanje materijala u primarni ili sekundarni krug proizvodnje dobara

29 KRITERIJI EKOLOGIČNOSTI I RECIKLIČNOSTI Količina utrošene i neiskorištene energije Emisija štetnih plinova i krutih čestica Utrošak vode za proizvodnju i preradu Količina krutih otpadaka Ovi kriteriji mogu poslužiti za usporedbu materijala a dobiveni su analizom procesa ili ponašanja materijala u njegovih pet faza života :

30 U fazi proizvodnje materijala Pri izradi proizvoda U uporabi proizvoda Nakon eksploatacije - pri recikliranju, odlaganju ili uništenju

31 ECO vrednovanje proizvoda kroz njegov životni ciklus

32 Udio energije u pojedinim fazama života nekih proizvoda i objekata

33 Potrebna proizvodna energija, MJ/jedinici materijala POTREBNA ENERGIJA ZA PROIZVODNJU MATERIJALA 0 Staklo Aluminij Papir PS PVC PE Materijal POTREBNA ENERGIJA ZA RECIKLIRANJE/OPORABU MATERIJALA Aluminij Staklo Stari papir Čelik Polimeri

34 Sadržana energija u masi za pojedine skupine materijala

35 Sadržana energija u volumenu za pojedine skupine materijala

36 Stvaranje CO 2 pri proizvodnji pojedinih skupina materijala

37 Utrošak vode po masi pri proizvodnji pojedinih skupina materijala

38 Energija potrebna pri oblikovanju pojedinih skupina materijala

39 UDIO EMISIJE ŠTETNIH PLINOVA I ČESTICA U ŽIVOTNOM VIJEKU VOZILA ZA ČELIČNI I AL-OKVIR Vrsta emisije Čelični okvir / Al- okvir CO 2 HC NO x CO Čestice SO x Metalurški procesi 2,32/8,65 0,10/0,40 2,21/8,27 0,05/0,21 23,3/84,10 97,78/98,98 Udio emisije, % Proizvodnja vozila 0,05/0,09 0/ 0 0,04/0,08 0/0 0,5/0,05 1,97/0,99 Uporaba vozila 97,63/91,26 99,9/99,6 97,74/91,64 99,95/99,79 76,2/15,85 0/0 Recikliranje i uništenje 0/0 0/0 0/ 0 0/0 0/0 0,25/0,04

40 OGRIJEVNA MOĆ OTPADA VRSTA OTPADA KUĆNI OPASNI INDUSTRIJSKI -SLIČAN KUĆNOM OTPADU POVRAT OD KOMPOSTIRANJA ULJE PLIN POLIMERI POLIOLEFINI PS PVC OGRIJEVNA MOĆ, kj/kg

41 EKOINDIKATORI

42 EKOINDIKATORI - APARAT ZA KAVU

43 Proračun Eco-indikator 99 bodova aparata za kavu Komponenta Količina x Indikator Rezultat Proizvodnja Polistiren PS 1 kg x Injekcijsko prešanje PS 1 kg x Aluminij 0,1 kg x Ekstruzija aluminija 0,1 kg x 72 7,2 Čelik 0,3 kg x 86 25,8 Staklo 0,4 kg x 58 23,2 Plin potreban za taljenje stakla 4 MJ x 5,3 21,2 Proizvodnja ukupno [mbod.] 536 Uporaba Papir 7,3 kg x ,8 Električna energija 375 kwh x Uporaba ukupno [mbod.] Kraj životne faze aparata Komunalni otpad, PS 1 kg x 2 2 Komunalni otpad, metali 0,4 kg x -5,9-2,4 Komunalni otpad, papir 7,3 kg x 0,71 5,183 Kućanski otpad, staklo 0,4 kg x -6,9-2,8 Kraj životne faze aparata ukupno [mbod.] 2 Eco-indikator ukupno [mbod.] 15114

44 NAČELA NOVOG PRISTUPA KONSTRUIRANJU Težiti što manjem utrošku energije u cijelom životnom ciklusu proizvoda Težiti što manjoj masi proizvoda utroškom što manje količine materijala Koristiti, gdje je moguće, reciklirane sirovine i materijale Primjenjivati tehnološke procese koji proizvode minimum otpada, štetnih plinova i tvari Odabirati lako reciklirajuće materijale Kreativno iskoristiti otpadne materijale u fazi proizvodnje

45 PRAVILA ZA KONSTRUIRANJE S OBZIROM NA RECIKLIČNOST Primijeniti što manji broj različitih vrsta materijala Materijale i njihove kombinacije birati tako da najmanje otežavaju kasniji proces recikliranja Izbjegavati uporabu opasnih tvari Izbjegavati uporabu tzv. smetajućih tvari koje u procesu recikliranja pogoršavaju svojstva recikliranog materijala i proizvoda Izbjegavati primjenu prevlaka i slojeva od različitih materijala

46 Konstruirati za laku rastavljivost Standardizirati dijelove, sklopove i proizvode, normirati priključne mjere Kodirati i označiti dijelove i materijale Elektrojedinice s visokim udjelom Cu trebaju biti lako dostupne i rastavljive. Birati postupke proizvodnje s visokom iskoristivošću Proizvod nakon uporabe koristiti bez promjene oblika, ili uz minimalnu promjenu

47 LISTA OPASNIH TVARI GRUPA TVARI ANTIMON I SPOJEVI ARSEN I SPOJEVI BERILIJ I SPOJEVI KADMIJ I SPOJEVI KROM (VI) SPOJEVI EPIKLORHIDRIN >10 ppm (kao monomer) UMJETNA MINERALNA VLAKNA ŽIVA I SPOJEVI SELEN I SPOJEVI KLORIRANI UGLJIKOVODICI H-FCKW (FCKW) PRIMJERI PRIMJENE MEKI LEMOVI, LEŽAJNI METALI, SINERGISTI U SREDSTVIMA PROTIV GORENJA KOD POLIMERA Pb I Cu LEGURE, MEKI LEMOVI, METALNA LJEPILA, PIGMENTNE BOJE KONTAKTI I OPRUGE, KERAMIKA BATERIJE, KONTAKTI, MEKI I TVRDI LEMOVI SLOJEVI, PIGMENTI U POLIMERIMA, TEHN. CIJEVI EPOKSIDNA SMOLA TOPLINSKI IZOLACIJSKI MATERIJALI BATERIJE, RELEJI, BAROMETRI I TERMOMETRI POLIMERI, FEROELEKTRIČNE PREVLAKE, DIODE, PIGMENTI SREDSTVA ZA PODMAZIVANJE I ČIŠĆENJE RASHLADNA SREDSTVA,

48 RECIKLIRANJE/OPORABA POJEDINIH MATERIJALA METALI - PRETALJIVANJE STAKLO - PONOVNO PRETALJIVANJE PAPIR - PRERADA U PAPIR ZA PAKIRANJE I DRUGE NAMJENE POLIMERNI MATERIJALI -RAZLIČITE MOGUĆNOSTI DRVO - KAO GORIVO, PUNILO I SL. GRAĐEVINSKI MATERIJALI - PONOVNA UPORABA

49 NEKI OD PROBLEMA PRI RECIKLIRANJU MATERIJALA Identifikacija i sortiranje pojedinih vrsta materijala. Legirani (visokolegirani) metalni materijali lošije su reciklični od čistih metala ili niskolegiranih legura. Polimerni blendovi (mješavine) otežavaju recikliranje. Novi kompozitni materijali teško se odvajaju na sastavne komponente (npr. polimeri ojačani staklenim vlaknima, tvrdi metali, MMC ). Odvajanje prevlaka i slojeva od osnovnog materijala. Npr. odvajanje Sn prevlaka, Cu, Au, Pt i sl.

50 MATRICA KOMPATIBILNOSTI ZA METALE Metal (recikliranje taljenjem) Bakar (Cu) Aluminij (Al) Željezo (Fe) Opasna primjesa (potpuno obezvrijeđuje reciklat) Hg, Be, PCB Cu, Fe, polimeri Cu Štetna primjesa (jako smanjuje vrijednost) As, Sb, Ni, Bi, Al Si Sn, Zn

51 MATRICA KOMPATIBILNOSTI POLIMERNIH MATERIJALA LDPE LDPE LLDPE ULDPE/LDPE Etilen Kopolimer PE HD PP EPM/EDPM PS SAN ABS PVC PA PC PMMA PBT PET SBS LLDPE 1 ULDPE/LDPE 1 1 Etilen Kopolimer PE HD PP 4 2 (1) 2 4 EPM/EDPM 4 4 (1) PS SAN ABS PVC (2) PA (2) 4 4 (1) PC PMMA (3) PBT (2) PET (3) Značenje oznaka: 1 = odlično 2 = dobro 3 = slabo 4 = nespojivo (n) = ovisi o sastavu