Ассортимент хозяйственных товаров из пластмасс

введення

Пластичними масами або пластмасами  називаються одержувані на основі високомолекулярних органічних сполук матеріали, які здатні приймати в певних умовах (підвищена температура, тиск) будь-яку задану форму і зберігати її надалі.

Виробництво пластмас-самостійна галузь хімічної промисловості, що одержала широкий розвиток головним чином в останнє тридцятиріччя. Пластмаси широко використовують у всіх галузях народного Господарства замість металу, дерева, скла, шкіри та інших традиційних матеріалів. Передбачено збільшити випуск синтетичних смол і пластмас, при цьому велика увага буде приділена розвитку виробництва високоякісних полімерів із заданими технічними характеристиками, включаючи армовані і наповнені пластмаси.

Загальні відомості про  пластмасах

Склад пластмас дуже складний, але найчастіше це композиції різних речовин, взятих у певному співвідношенні. Основу пластмаси становить високомолекулярна сполучна (полімер). Від сполучного речовини залежать тип пластмаси, її властивості і спосіб переробки у вироби. Для деяких пластмас (поліетилен, поліпропілен та ін) кількість сполучного досягає більш 95%.

Для додання пластмасам нових  властивостей в єднальні вводять  інші компоненти: наповнювачі, пластифікатори, барвник, пороутворювач, стабілізатор і ін

Наповнювачі надають виробам  з пластмас велику механічну - міцність, підвищують в'язкість, скорочують усадку при охолодженні, знижують їхню вартість за рахунок скорочення частки сполучного. В якості наповнювачів застосовуються подрібнені речовини органічного та неорганічного походження, деревне борошно, бавовняний пух (лінт), тканини, папір, графіт, різні волокна, азбест та ін

Пластифікатори призначені для зниження твердості і крихкості, полегшення формування виробів, підвищення їх еластичних і пластичних властивостей. Пластифікаторами служать висококиплячі органічні рідини: дибутилфталат, гліцерин, олеїнова кислота та ін

Для фарбування пластмас використовують барвники і пігменти як органічні, так  і мінеральні (сажу, двоокис титану, охру, мумію та ін.) Необхідно, щоб  барвники добре фарбували матеріал (були високодисперсними) і не змінювали  своєї забарвлення під дією світла, високої температури переробки продуктів харчування.

Стабілізатори (противостарители) - органічні речовини (аміни, стеарати, нафтоли та ін), що сприяють збереженню властивостей пластмас в процесі  експлуатації і сповільнюють їх старіння (погіршення властивостей). Старіння може протікати під дією світла, тепла, кисню і озону повітря, ультрафіолетових випромінювань, деформацій. В залежності від типу пластмаси та умов експлуатації виробів з неї вибирають відповідний стабілізатор.

Пластмаси володіють різноманітними властивостями. Одні з них жорсткі, міцні і тверді, як метали, інші - м'які, гнучкі, еластичні, але все характеризуються невеликою щільністю. Останнє обумовлює застосування пластмас у тих виробах, масу яких потрібно полегшити. Пластмаси відрізняються високими електроізоляційними властивостями, стійкістю до корозії до гниття, дії агресивних середовищ і розчинників, низькою теплопровідністю. Крім того, пластмаси володіють високими технологічними властивостями, що полегшує процес виготовлення з них різних виробів, а також низькою собівартістю.

Однак пластмаси мають  деякі недоліки. До їх. числа слід віднести обмежену теплостійкість т. e. здатність зберігати фізико-механічні властивості при підвищених температурах. Властивості багатьох пластмас змінюються з часом у результаті їх старіння; змінюється колір, збільшується жорсткість, крихкість, знижується міцність, погіршуються інші властивості. Крім того, багато пластмаси характеризуються здатністю електризуватися (накопичувати на поверхні статичну електрику), що призводить до швидкого забруднення поверхні виробів з них.

Класифікація пластмас

Пластмаси підрозділяють на групи в залежності від їх відношення до нагрівання, способу отримання сполучного, структури та характеру наповнювача та ін

По відношенню до нагрівання пластмаси ділять на термопластичні (термопласти) і термореактивні (реактопластів).

Термопласти при нагріванні стають пластичними, а при охолодженні  знову тверднуть. Розм'якшення і  затвердіння пластмас можна проводити  багаторазово, при цьому їх властивості  і хімічний склад не змінюються. Молекули термопластів зазвичай мають  лінійну структуру. У групу термопластів входять: поліетилен, поліпропілен, поліаміди, поліметилметакрилат та ін

Реактопластів при нагріванні спочатку розм'якшуються, а потім  переходять в твердий неплавкое стан внаслідок хімічної реакції зшивання лінійних молекул полімерів (утворюється сітчасте будова молекул) і знову формуватися вже не можуть. До реактопластів відносять фенолформальдегідні смоли, амінопласти, епоксидні смоли, поліуретани.

За способом виробництва  сполучного пластмаси підрозділяються на пластмаси, одержувані методом ланцюгової полімеризації (кополімеризації) і поліконденсації.

Розрізняють такі групи пластмас: ненаповнені (на основі чистих смол без  наповнювачів), композиційні (містять  різні наповнювачі) і газонаповнені пластмаси.

Композиційні пластмаси  крім сполучного містять наповнювач і інші добавки. В залежності від  виду наповнювача їх випускають у  вигляді прес-порош ков, волокнистих, шаруватих і газонаповнених пластмас. Прес-порошки являють собою суміш  подрібненої смоли з різними наповнювачами.

В залежності від виду волокнистого наповнювача пластмаси мають  різні назви: волокна (наповнювач з органічного або хімічного волокна), скловолокно (зі скляного волокна), асбоволокніт (з волокна азбесту), текстоволокніт (з текстильних обрізків).

Шаруваті пластики виробляють просоченням термореактивною смолою деревного шпону, паперу, тканини  і склотканини з наступним  пресуванням при підвищеній температурі.

Газонаповнені пластмаси  одержують уведенням пороутворювачів  в сполучна з наступним дією високої температури. Їх називають пінопластом або поропласт. Пінопласти мають малу об'ємну масу і можуть бути з відкритими і закритими порами. Пінопласти виробляють на основі різних смол: фенолоальдегідних, полістиролу, поліуретану та ін Вид смоли, ступінь і характер пір визначають властивості газонаповнених пластмас.

Характеристика асортименту  пластмас

Пластмаси, одержувані шляхом полімеризації. До них відносять: поліетилен, поліпропілен, фторопласти, полівінілх-нілхлорід, полівінілацетат, поліакрилату, полістирол, полиформальдегид, пентапласт.

Поліетилен - напівпрозорий, білий або забарвлений в різні кольори, твердий, маслянистий на дотик полімер, який характеризується високою морозостійкістю і хімічною стійкістю, високими діелектричними властивостями. Загоряється він повільно, горить синюватим полум'ям, видаючи запах парафіну.

Поліетилен виробляють полімеризацією етилену при високому тиску і  температурі або при низькому тиску, тому розрізняють поліетилен високого тиску (ПВТ) та поліетилен низького тиску (ПНД). Поліетилен низького тиску  завдяки меншій кількості відгалужень  від головної ланцюга макромолекули  має більшу міцність і термостійкість, менш еластичний, ніж поліетилен високого тиску. ПНД непридатний для виготовлення харчової посуду.

Поліетилен широко застосовують для ізоляції проводів, у виробництві  труб, шлангів, господарського посуду, іграшок, чохлів для одягу, галантерейних  товарів, а також у вигляді  плівок для упаковки товарів і  зберігання продуктів. Однак він недостатньо стійкий до жирів, тому посуд важко очищається від жирових забруднень.

Поліпропілен нагадує  за властивостями поліетилен, але  він більш готується і жорстокий, має більш високу температуру  плавлення (170 °), забарвлюється в  усі кольори краще, ніж поліетилен, хоча поступається йому по морозостійкості. Плівки з поліпропілену менш проникні для парів і газів, ніж з поліетилену. Поліпропілен також широко застосовують для вироблення плівок, труб, ізоляції проводів, іграшок, небитких ємностей (пляшок, фляг, відер). З нього виготовляють скатертини, серветки, фіранки, пакувальний матеріал.

Полівінілхлорид (ПВХ) отримують  полімеризацією хлористого вінілу. Це непрозорий пластик, безбарвний або пофарбований. Він характеризується хімічною стійкістю, володіє високими електроізоляційними властивостями, але низькою термостійкістю (70 ° С), горить насилу і лише в полум'ї, яке забарвлює в зелений колір, виділяє різкий запах хлору. Вироби з ПВХ втрачають еластичність при -20 ° С. ПВХ використовують у виробах у вигляді вініпласту, пластикату, перхлорвініла.

Вініпласт - твердий жорсткий (непластифікований) пластик. З нього виробляють труби, галантерейні товари (гудзики, гребінці), корпусу авторучок, креслярські приналежності та ін

Пластикат - гнучкий, еластичний матеріал, що містить пластифікатор. Його широко використовують для ізоляції проводів, виготовлення труб, шлангів, плівок для плащів, скатертин, накидок, абажурів, штучної шкіри, лінолеуму, лінкрусту і ін

Перхлорвініла - додатково  хлорований ПВХ. Він являє собою  білий порошкоподібний матеріал, розчинний в ацетоні, хлорбензол та ін Його застосовують у виробництві  водостійких і хімічно стійких антикорозійних покриттів, лаків, клеїв, емалей.

Поліакрилату отримують  при полімеризації акрилової, метакрилової ї нітрилу акрилової кислоти. Найбільше застосування отримали поліметилметакрилат і полиакрилонитрил.

Поліметилметакрилат схожий на скло, може бути пофарбований, має  високу прозорість, міцністю і пропускає  ультрафіолетові промені, добре  піддається механічній обробці, розм'якшується  при температурі від 90 до 140 ° С, горить, потріскуючи, голубуватим полум'ям. Використовують його у виробництві посуду, галантерейних товарів, іграшок, стекол для приладів, годин, автомашин, прилавків, лаків і клеїв.

Полістирол отримують  полімеризацією стиролу. Він являє  собою прозорий, безбарвний або пофарбований в яскраві кольори пластик, стійкий до дії води, слабких кислот і лугів. При ударі видає металевий звук. Полістирол горить яскравим, коптять небо полум'ям, видаючи солодкуватий запах квітів. Застосування полістиролу обмежена внаслідок його токсичності і крихкості.

Використовується полістирол для виготовлення електро-і радіодеталей (котушок, панелей, цоколів), хімічної та медичної посуду, галантерейних виробів (гудзиків, гребінців, пудрениць, корпусів електробритв та ін), корпусів авторучок, облицювальних плиток та ін

Шляхом кополімеризації  стиролу і синтетичного дивініловий каучуку отримують ударостійкий полістирол, з якого виробляють великі деталі (внутрішні деталі та двері холодильників, раковин, корпусів радіоприймачів та телевізорів та ін.)

Полиформальдегид - продукт  полімеризації формальдегіду. Це твердий, непрозорий, міцний полімер, стійкий  до води, але разрушающийся під  дією сильних кислот і підстав. Він має високу морозостійкість, плавиться при 180 ° С. Його застосовують як конструкційний матеріал для виготовлення шестерень, втулок, деталей холодильників, іграшок, гребінців та ін для ізоляції електротехнічних деталей.

Пластмаси, одержувані шляхом поліконденсації. До них відносять: фенопласти, амінопласти, поліаміди, поліефіри, поліуретани, полікарбонати, епоксидні смоли, кремнійорганічні пластмаси.

Фенопласти - термореактивні смоли, одержувані поліконденсацією фенолів  або крезолів з альдегідами. В залежності від співвідношення компонентів розрізняють фенолформальдегідні смоли новолачние і резольние. Новолачние смоли (идитола) широко використовують у виробництві пресувальних матеріалів і лаків. Резольние (бакелітові) смоли застосовують для виготовлення прес-порошків, шаруватих пластиків, бакелітових лаків, клеїв.

Прес-порошки на основі резольних смол мають кращі електроізоляційні властивості і менше водопоглинання, ніж на основі новолачних смол. Це і визначає призначення виготовлених з них виробів, Для випуску товарів народного споживання використовують в основному новолачние смоли.

Вироби з прес-порошків виробляють методом гарячого пресування. Прес-порошки на основі новолачних смол з тонкодисперсних наповнювачем застосовують у виробництві електроустановочних приладів, виробів побутового призначення (гудзики, попільнички).

Амінопласти - термореактивні смоли, одержувані поліконденсацією амінів з формальдегідом.

Мочевіноформальдегідние (карбамідні) пластмаси виробляють у вигляді  прес-порошків, шаруватих пластиків і смол. Для товарів народного споживання в основному використовують прес-порошки і смоли. Мочевіноформальдегідние пластики дещо поступаються за фізико-механічними властивостями фенопластов, але перевершують їх по світлостійкості, тому вироби з них фарбують в світлі і яскраві кольори. Вироби отримують методом гарячого пресування. З мочевіноформальдегидних смол виготовляють електротовари, галантерейні товари, деталі електроприладів, культтовари та ін

Поліаміди (капрон, анид і  енант) отримують поліконденсацією дикарбонових кислот і діамін або  полімеризацією лактамів. По міцності і поверхневої твердості вони не поступаються металам. Поліаміди хороші діелектрики, еластичні, мають низький коефіцієнт тертя, високу хімічну стійкість до органічних розчинників і лугів. Їх застосовують у вигляді волокон у виробництві текстильних товарів, з них виготовляють деталі машин, електроізоляційні матеріали, господарські вироби (петлі, крани), гудзики, каблуки і ін

Поліефіри - це продукти поліконденсації  багатоосновних кислот (фталевої, терефталевой, малеїнової і ін) або їх ангідридів з багатоатомних спиртами (гліцерином, етиленгліколем та ін.)

Практичне застосування має  поліетилентерефталат (лавсан). Смола  лавсан термопластичних, з неї виробляють волокно для виробництва текстильних  товарів, її використовують у вигляді  плівки як пакувальний матеріал, як основу для магнітофонних стрічок та ін

Поліуретани отримують поліконденсацією полиизоцианатов з багатоатомних  спиртами або діамін. Вони володіють  високою стійкістю до стирання, хімічною стійкістю, плавляться при 180 ° С, горять голубуватим полум'ям і витягуються в нитки, -

Поліуретани застосовують у  виробництві синтетичних каучуків, волокон, клеїв, лаків. У побутових виробах поліуретани використовують у вигляді поролону - м'якого, еластичного матеріалу пористої структури.

Кремнійорганічні пластмаси. Ці смоли поєднують властивості неорганічних та органічних речовин, оскільки їх отримують поліконденсацією чотирихлористого кремнію і ефірів ортокремневой кислоти. Залежно від вихідних продуктів Кремнійорганічні смоли можуть бути рідкими, твердими чи еластичними подібно каучуку. Їх відмінна риса - стійкість до дії високих температур (до 400 ° С) і хімічна інертність. Ці смоли володіють гідрофобністю, надають поверхні, на яку їх наносять, властивості Незмочуваність. Їх використовують для просочення плащових тканин, паперу, картону, у виробництві шаруватих пластиків, електроізоляційних та радіотехнічних деталей.

Пластмаси на основі ефірів целюлози. До них відносяться нітроцелюлоза і ацетилцелюлозу.

Нітроцелюлоза - складний ефір, утворений при обробці бавовняної або деревної целюлози азотною кислотою в присутності сірчаної кислоти. Велика частка нітроцелюлози йде на виготовлення нітролаків, емалей і фарб.

Ацетилцелюлозу - оцтовий  ефір целюлози. Її використовують для виробництва волокон, негорючій кіно-і фотоплівки і пластмас (целлон і етрола).

Способи виробництва виробів  з пластмас

Товари з пластмас виробляють різними способами: пресуванням, литтям під тиском, екструзією (видавлюванням), штампуванням, видуванням, Каландування, механічною обробкою.

Звичайне пресування частіше  застосовують для термореактивних  пластмас (Фенопласти, амінопласти), які  подаються в прес-форми в таблетованому  вигляді. Прес-форма складається  з матриці і пуансона, між якими  при замиканні форми утворюється  Порожнина, відповідна формі вироби, де відбувається його затвердіння. Поверхня виробів виходить гладкою і блискучою, але має задирки (грат), які в подальшому видаляють. Цим способом виготовляють листові матеріали з гетинаксу, текстоліту та ін

Литьевое пресування застосовують у виробництві виробів з металевою фурнітурою або з глибокими отворами. При цьому способі прес-форма замикається до надходження в неї прес-порошку, а потім по літнікових каналів в неї надходить розм'якшена термореактивних смол.

Лиття під тиском використовують переважно для одержання виробів з термопластів. Попередньо розігрітий до в'язко-текучого стану термопласт під тиском впорскується в замкнуту ливарні форми, після охолодження форма розкривається і виріб виштовхується назовні. Вироби, виготовлені цим способом, не проходять додаткову обробку.

Екструзія (видавлювання) полягає  в безперервному видавлюванні профільованих  виробів великої довжини на екструдері (шнек-машині). Розігріта пластмаса подається шнеком до мундштука, який додає потрібний профіль виробу. Цим способом переробляють термопласти (поліетилен, ПВХ, поліамід та ін), з яких виготовляють труби, стрижні, листи, плівки. На екструдерах покривають ізоляцією дріт.

Штампування застосовується для вироблення виробів переважно  з листових термопластів. Цим способом отримують різні вироби (мильниці, футляри для зубних щіток, окулярів тощо), головним чином з целулоїду.

Видування виробляють наступним  чином. Два листа пластмаси поміщають  в нагріту форму, а повітря  або пар пропускають між листами, які притискаються до стінок форми, утворюючи пустотіле виріб. Цей спосіб застосовують при виготовленні іграшок з целулоїду.

При пневмоформования на аркуші в замкнутій формі зверху впливає стиснене повітря, що вдавлює лист в рельєфні грані форми. Одночасно відпресовують і борт вироби.

Вакуумне формування відрізняється від пневмоформования лише тим, що повітря відсмоктується з форми. Цим способом виробляють вироби з поліметилметакрилату-метакрилату, вініпласту, ударостійкого полістиролу (корпуси телевізорів, двері холодильників, хлібниці та ін.)

Видування порожнистих виробів  з труб полягає в тому, що термопласт уривчасто подається у вигляді  труби в форму, де труба роздувається до потрібних розмірів і форми. На виробах зазвичай залишаються сліди від форми. Цим способом виробляють поліетиленові бутилі, каністри, флакони та ін

Каландування застосовують для виготовлення пластин, листів з  ПВХ, а також штучних шкір на тканинній, трикотажної або волокнистій основі. Розігріту суміш полімеру з наповнювачем, пластифікатором і барвником за допомогою каландра наносять на одну сторону тканини. Іноді одночасно проводять тиснення пластикату або штучної шкіри.

Механічну обробку використовують при виготовленні готових виробів  із заготовок (плит, блоків, стрижнів, труб) або при обробці готових виробів, отриманих пресуванням, литтям під тиском (видаляють літники, ризики, подряпини і т.д.).

Деякі вироби з пластмас (термопласти) виробляють способом зварювання. Зварювання може бути контактна (нагрітим інструментом), струмами високої частоти, ультразвуком.

Металізація пластмас - нанесення  тонкого шару металу на вироби. Металізацію проводять відновленням металу з солі, електростатичним шляхом, гарячим напиленням, випалюванням металевої фольги у вакуумі. Її застосовують для прикраси виробів (брошки, сувеніри, гудзики, пряжки і ін) і для виготовлення друкованих схем (плат) для радіоприймачів.

Таким чином, вироби з пластмас широко застосовуються у всіх сферах людської діяльності, характеризуються найрізноманітнішими способами виробництва.

література

пластмаса виріб хімічний технологія

1. Кардашіді І.П., Мішустін В.І. Непродовольчі товари (товарознавство): Учеб. посібник для середн. проф.-техн. училищ. - М.: Вищ. шк., 1985. - 368 с.

2. Застосування пластмас  у машинобудуванні. М.: Машинобудування, 1965. - 265 с.