Способи переробки пластмас у вироби

Тема 3. Асортимент та якість виробів з пластмас

План

3.1.Способи переробки пластмас у вироби

3.2.Класифікація і групова характеристика асортименту виробів з пластмас.

3.3.Вимоги до якості виробів з пластмас.

3.4.Маркування, пакування, зберігання виробів з пластмас.

2 год

Ключові слова та поняття: термопласти, реактопласти, полімеризаційні смоли, поліконденсаційні смоли, поліетилен, поліпропілен, поліізобутилен, полівінілхлорид, фторопласт, полістирол, поліакрилати, фенопласти, амінопласти, поліаміди, поліефіри, поліетилентерефталат, полікарбонати, алкідні смоли, епоксидні смоли, поліуретанові смоли, кремнійорганічні смоли, нітроцелюлоза, ацетилцелюлоза, лиття під тиском, екструзія, каландрування, пневматичне формування, гаряче штампування, гаряче пресування.

Способи переробки пластмас у вироби

Методи переробки пластмас у вироби можна поділити на групи в залежності від стану полімеру (сполучного) при формуванні.

1. Переробка у в'язкотекучому стані — формування виробів із литтєвих і пресувальних композицій литтям під тиском, екструзією, каландруванням, гарячим пресуванням.

2. Переробка у високоеластичному стані — формування виробів із підігрітих листів і труб пневматичними методами (вакуум- формуванням, видуванням) і гарячим штампуванням.

3. Переробка у твердому стані — механічна обробка на верстатах (вирубне штампування, вирізання, виточування, висвердлювання й ін.).

4. Виготовлення виробів безпосередньо з рідкого мономера. Цей метод можна назвати хімічним формуванням . Він застосовується при виготовленні листів органічного скла (поліметилметакрилату) полімеризацією метилметакрилату безпосередньо в плоских формах. Таким же способом (в особливих формах) одержують пінополіуретан.

5. Інші методи переробки - спікання, зварювання, склеювання.

Вибір методу переробки безпосередньо обумовлений характером змін пластмаси при нагріванні (оборотними або необоротними). Термопласти (оборотні пластмаси) можуть бути перероблені будь-яким методом пластичної деформації, а термореактивні пластмаси (необоротні) — переважно лише методом гарячого пресуй і вання. Термопласти мають у цьому відношенні велику перевагу, оскільки їх можна переробляти найбільш прогресивними методами - литтям під тиском і екструзією.

Лиття під тиском.Переробка термопластів литтям під тиском здійснюється на спеціальних литтєвих машинах, які забезпечують більш високу продуктивність і економічність порівняно з пресу-і ванням. Оформлення виробів провадиться в холодних формах, які не потрібно періодично підігрівати (як при пресуванні), оскільки тужавіння пластмаси відбувається завдяки охолодженню.

Термопластичний матеріал у вигляді порошку або гранул; завантажується через бункер у нагрітий циліндр литтєвої машини, переходить у ньому у в'язкотекучий стан і за допомогою плунжера

подається через сопло в холодну форму, яка періодично приєднується до сопла литтєвої машини. Заповнивши форму, термопластична маса охолоджується і затверд і ває, набуваючи обрису форми. Готовий виріб виштовхується з форми виштовхувачем. Для прискорення розплавлювання пластмаси усередину циліндра вставляють металеву торпеду, що має електричний обігрів. Литтєві машини діють у напівавтоматичному й автоматичному режимі. Застосовують одно- і багатогніздові форми. Дрібні і прості за конструкцією вироби виготовляють у багатогніздових формах. Цикл виготовлення одного або декількох виробів завершується звичайно за 20—60 с.

Пластмаса, що застигла в широкому литниковому (впускному) каналі форми, утворює на виробі литник (звичайно на нелицьовій стороні), при його відламуванні або відрізанні залишається слід, що потребує наступної обробки (зачищення). Для зменшення розмірів литника і витрат на його зачищення застосовують так зване крапкове лиття — відливають вироби через впускний отвір мінімальних розмірів. Тиск при цьому необхідно збільшувати, але якість виливків поліпшується завдяки гарному прогріванню матеріалу у вузькому литниковому каналі. Поверхня відлитих виробів характеризується дзеркальним блиском.

Для зниження напруг у відлитих виробах, особливо в зовнішніх прошарках, їх рекомендується випалювати, що запобігає утворенню тріщин. Поверхня литтєвих виробів стає більш гладкою і блискучою, без розводів і "срібла", якщо литтєвий матеріал відгранульований І підсушений з метою видалення слідів вологи. Розігріта і розм'якшена пластмаса знаходиться у циліндрі литтєвої машини досить тривалий час, оскільки циліндр завантажують матеріалом для великої кількості виробів, тому метод лиття під тиском Складніше застосовувати для реактопластів. Дослідження в цьому напрямку ведуться.

Екструзія (шприцювання, видавлювання).Це другий поши­рений метод технологічної переробки термопластів, який за прин­ципом подібний до лиття під тиском. При переробці екструзією твердий полімер (у вигляді порошку або зерен) надходить у •кструдер, розігрівається в циліндрі й у вигляді грузької маси безупинно видавлюється за допомогою шнека в сопло, що має різноманітні профілі. При проходженні через сопло і виході з нього Пластмаса прохолоджується і затвердіває у вигляді профільних Виробів (із перетином сопла). При переробці термопластів безупинним видавлюванням із них одержують стрижні, труби, жолоби, стрічки, листи (шириною до 1 м і більше), плівки, волокна і нитки, із яких потім виготовляють вироби. Нитки використовують, зокрема, для виготовлення пензлів і щіток.

Екструзія з роздуванням.Сучасні екструзійні машини являють собою універсальні й автоматизовані агрегати. На них виготовляють не тільки вироби різних профілів, але також готові видувні вироби і плівки. Такі машини комплектують із різноманітними приймальними устроями. Рукав роздувають гарячим повітрям (при 0,2—0,3 атм). Аналогічним методом із заготівель у формі трубок виготовляють різноманітні ємності (сулії, флакони, каністри) та інші вироби. Спочатку на екструдері видавлюванням виготовляють трубки необхідного перетину, а потім відрізки труб роздмухують у формі, складеної з двох половин. На бічних поверхнях таких виробів звичайно помітні сліди від місць з'єднання рознімних частин форми. Шов (зварний) є лише в нижній частині виробу.

Каландрування.Метод каландрування застосовують для одержання пластин, листів і плівок із деяких термопластів. Для цього смолу разом із пластифікатором і барвником піддають вальцюванню, а потім пропускають через каландр, що складається з декількох пар валів, які розташовані один над одним. Цим засобом виробляють, зокрема, плівковий пластикат для торб, клейонок, плащів і накидок із полівінілхлориду. Таким же засобом переробляють сополімери вінілхлориду, ударостійкі полістироли. Полівінілхлорид іншими методами переробити важко, оскільки у зв'язку з перегрівом можливе його розкладання. Готову плівку на приймальному устрої розрізають на листи або змотують у рулони.

Пластикат ПВХ у вигляді пасти на каландрах наносять на тканини, які стають водостійкими з гладкою блискучою або тисненою (із малюнками) поверхнею. Таким способом виробляють матеріали для взуття і кожгалантерейних виробів, для оббивки меблів та ін.

Пневматичне формування.Формування виробів пневматичними методами, у тому числі вакуумне формування і видування, засновано на дії атмосферного або надлишкового тиску (1,5—5 атм) повітря чи іншого газу на розігріті заготівлі.

Вакуумне формування листових термопластів значно поширене завдяки нескладному процесові виготовлення та необхідному устаткуванню. Суть у тому, що заготівля термопласта (лист) притискається до форми (за допомогою затискної рамки) і прогрівається інфрачервоним випромінювачем до розм'якшення, а потім між формою і листом створюється розрідження (вакуум), і заготівля, яка рівномірно обжимає форму, формується у виріб.

Пневматичне формування з застосуванням надлишкового тиску (до 5 атм) дозволяє одержувати з листових термопластів вироби, у тому числі і великогабаритні, із більш чітким малюнком, ніж при вакуумному формуванні. Форма для пневматичного формування листів складається з матриці і камери для газу, який давить на розігрітий лист. У залежності від конфігурації виробу іноді суміщають вакуум (з одного боку) і тиск (з іншого). Після рознімання форми край (поля) заготівлі обрізають. При цьому відходи досягають до 15—20% маси листової заготівлі. Застосування вимірного листа дещо знижує відходи.

Способами пневматичного формування виготовляють з листового вініпласту, ударостійкого полістиролу і сополімерів стиролу дуже необхідні вироби і деталі: фотокювети, ванни, раковини, кор­пуси ящиків, валіз, обшивку стінок і дверей холодильників та ін. Виготовляють також хлібниці, сухарниці й інші вироби з листів органічного скла.

Гаряче штампування.Цей метод використовують для виготов­лення з листових термопластів багатьох побутових виробів нескладної форми. Так, із целулоїду гарячим штампуванням одержують різноманітні галантерейні вироби (мильниці, футляри для окулярів і зубних щіток, портсигари і т.п.). Аналогічним шляхом одержують вироби з листового поліметилметакрилату (органічного скла). Заготівля з листа пластмаси прогрівається на плитах, притискається до матриці, а потім формується пуансоном. Вироби в штампах прохолоджують стиснутим повітрям. Надлишкову частину заготівлі обрубують за контуром виробу і після виймання його зі штампа піддають обробці. Іноді вироби для охолодження опускають у холодну воду. Метод придатний лише для виробів простої форми. Недоліком його є досить швидкий знос формувального устаткування (штампа).

Ряд виробів масового виробництва виготовляють на спеціальних автоматах. Так, на штампувальному автоматі роблять тару для деяких харчових продуктів (зокрема, із вініпластової плівки товщиною 0,3—0,5 мм).

Гаряче пресування.Формування виробів пресуванням застосо- вують здебільшого для переробки фенопластів, амінопластів та інших термореактивних пластмас. Пресувальні матеріали засипають у прес-форму пристосуванням, яке дозує, або поміщають у вигляді таблеток. Прес-форма нагрівається парою або електрикою до температури 160—185°С. При цій температурі і під тиском 150— 350 кгс/см² відбувається пресування. Звичайно застосовують так зване пряме пресування. Його використовують для виробів нескладної форми, як правило з розширенням догори (склянки для олівців, попільниці, тарілки десертні й ін.). Оформлення й затвердіння виробів відбувається в гарячій металевій прес-формі, яка складається переважно з двох рознімних частин: нижньої — матриці і верхньої — пуансона.

Нагрітий прес-порошок розм'якшується і під тиском заповнює гнізда прес-форми, що залишається нагрітою і замкнутою до повного затвердіння прес-матеріалу. Це звичайно досягається при витримці прес-форми під пресом протягом декількох хвилин (із розрахунку від 20 с до 1 хв на 1 мм товщини виробу). За цей час смола прес-порошку переходить із стадії А в стадію С. Після цього пресформу відчиняють і витягують відформований гарячий виріб, який вже не розм'якшується.

Механічна обробка.Вироби після пресування, лиття або іншого процесу формування одержують, як правило, із задирками (гратом, або облоєм) і литниками, які підлягають видаленню. Ґрат (облой) у вигляді затверділих плівок пластмаси утворюється на виробах переважно унаслідок нецільності з'єднання рознімних частин прес-форми. Видалення грата, залишків литника, зачищення подряпин і нерівностей роблять на шліфувальних верстатах.

Багато деталей виробів виготовляють вирубним штампуванням (вирубанням) з листових пластиків (зокрема, шаруватих) на спеціальних штампах.

Переробка спіканням.Спікання порошків пластмас найбільш часто застосовують при переробці фторопластів і утворенні антико­розійних покриттів на металевих деталях деяких виробів методами вогняного або вихрового напилювання.

Зварювання і склеювання.Зварювання і склеювання застосо­вують при виготовленні виробів найчастіше усього з листів і плівок. Зварювальні і клейові методи з'єднання пластмасових деталей успішно застосовують при виготовленні тари й упаковки, плащів і накидок із плівки, при монтажі трубопроводів та ін. Зварювання деталей із термопластів однакових або близьких за хімічною природою здійснюють різноманітними засобами під гарячим пресом або роликом, нагрітим газом, струмом високої частоти, гарячими інструментами й ін.

Склеювання застосовується як для подібних, так і різнорідних полімерних матеріалів. Тривкість склеювання залежить від виду клею і від характеру склеюваних поверхонь (їхньої шорсткості й ін.). Склеюють деталі за допомогою клеїв (розчинів і розплавів) або відповідних органічних розчинників, яким змочують поверхні деталей, які підлягають склеюванню.

Декорування.Для ряду виробів застосовують двоколірне лиття, а також декорування їхньої поверхні гравіюванням, гарячим тисненням, розфарбовуванням (преса, деколь), металізацією.