Виробництво пластичних мас

Вступ.

1. Сировина та властивості пластмас.

2. Класифікація пластмас.

3. Фізико-хімічні основи переробки пластмас.

Висновок.

Список використаних джерел.

Вступ

Пластмаса – це матеріал на основі полімерів. Матеріал, з якого була зроблена більшість із таких близьких нашому серцю іграшок, якими ми грали в дитинстві.

Виробництво пластмас тоді було поставлено на широку ногу, тому численні заводи пластмас робили вироби із пластмаси для всіх потреб народного господарства. Пластик широко застосовується у виробництві вікон, ПВХ, а також у більшості предметів побуту й народного господарства. Взяти хоча б так називану харчову пластмасу, що знаходить своє відбиття в пластиковому посуді – обов'язковому атрибуті будь-якого пікніка або застілля. Пластик дешевше заліза, а значить за інших рівних умов здатний з успіхом здешевлять виробництво. У наш час виробники пластмаси знову набирають оборот, як і всі виробництва по країні, ринок пластмас поступово стає конкурентноздатним уже на міжнародному рівні, де великі російські виробники вже займаються продажем пластмаси й виробів з нього. [1, 121]

Якщо розглядати сучасне виробництво пластмас, то варто відзначити до збільшення методів виготовлення виробів шляхом лиття пластмас, а також впровадження у виробництво вторинної переробки пластмас, що дозволяють із відходів пластмас виготовляти нові вироби. Вторинна переробка пластмас дозволяє підприємствам заощаджувати на сировину й робить виробництво таким, що воно більше окупується. Технологія переробки пластмас при цьому вирішує завдання підвищення якості виробу, розглядаючи завдання виготовлення пластмаси, зварювання пластмаси, обробки пластмаси й т.д. Також технологія переробки містить у собі рішення завдань по розробці оснащення для виготовлення пластмас, розглядаючи такі інструменти, як дробарка пластмаси, подрібнювачі пластмас, інструменти для металізація пластмас, розробку прес – форм для заливання в них рідкої пластмаси й т.д.

1.Сировина та властивості пластмас

Пластичними масами називають тверді, півтверді і м’які штучні матеріали на сонові полімерів, які здатні при нагріванні переходити в в’язкі або високоеластичний стан і формуватися в виріб. В залежності від вмісту полімерів і інгредієнтів розрізняють пластмаси однорідні і неоднорідні.

Однорідні пластмаси складаються тільки з полімерів або вміщують інші компоненти які розчинені в полімері. До полімеризаційних відносяться полімери на основі етилену і його провідних, а також поліформальдегід. Промисловість випускає три підвиди етилену (високого, середнього і низького тиску, а також сополімери етилену з пропіленом бутиленом, вінілацетатом і іншими полімерами. [2, 86-88]

Пластичні маси із твердим наповнювачем визначаються ступенем наповнення, типом наповнювача й сполучного, міцністю зчеплення на границі контакту, товщиною прикордонного шару, формою, розміром і взаємним розташуванням часток наповнювача. Пластичні маси із частками наповнювача малих розмірів, рівномірно розподіленими по матеріалі, характеризуються ізотропією властивостей, оптимум яких досягається при ступені наповнення, що забезпечує адсорбцію всього обсягу сполучною поверхнею часток наповнювача. При підвищенні температури й тиску частина сполучного десорбіюєтся з поверхні наповнювача, завдяки чому матеріал можна формувати у вироби складних форм із тендітними армуючими елементами. Дрібні частки наповнювача залежно від їхньої природи до різних меж підвищують модуль пружності виробу, його твердість, міцність, надають йому фрикційні, антифрикційні, теплоізоляційні, теплопровідні або електропровідні властивості.

Для одержання пластичних мас низької щільності застосовують наповнювачі у вигляді порожніх часток. Такі матеріали (іноді називані синтактичними пінами), крім того, мають гарними звукоізоляційні і теплоізоляційні властивості. [3, 92-93]

Застосування як наповнювачі природних і синтетичних органічних волокон, а також неорганічних волокон (скляних, кварцових, вуглецевих, борних, азбестових), хоча й обмежує вибір методів формування й утрудняє виготовлення виробів складної конфігурації, але різко підвищує міцність матеріалу. Закріплююча роль волокон у волокнітах, матеріалах, наповнених хімічними волокнами (т.зв. органоволокнітах), карбоволокнітах і скловолокнітах проявляється вже при довжині волокна 2—4 мм. Зі збільшенням довжини волокон міцність зростає завдяки взаємному їхньому переплетенню й зниженню напруг у сполучному (при високомодульному наповнювачі), локалізованих по кінцях волокон. У тих випадках, коли це допускається формою виробу, волокна скріплюють між собою в нитці й у тканині різного плетива. Пластичні маси, наповнені тканиною (текстоліти), ставляться до шаруватих пластикам, що відрізняється анізотропією властивостей, зокрема високою міцністю уздовж шарів наповнювача й низкою в перпендикулярному напрямку. Цей недолік шаруватих пластиків почасти усувається застосуванням так званих обємнотканих тканин, у яких окремі полотна (шари) переплетені між собою. Сполучне заповнює нещільності переплетень й, тверднучи, фіксує форму, додану заготівлі з наповнювача. [4, 48]

У виробах нескладних форм, і особливо в порожніх тілах обертання, волокна-наповнювачі розташовані по напрямку дії зовнішніх сил. Міцність таких Пластичні маси в заданому напрямку визначається в основному міцністю волокон; сполучне лише фіксує форму виробу й рівномірно розподіляє навантаження по волокнах. Модуль пружності й міцність при розтяганні виробу уздовж розташування волокон досягають дуже високих значень. Ці показники залежать від ступеня наповнення пластичних мас. Для панельних конструкцій зручно використати шаруваті пластики з наповнювачем з деревної шпони або паперу, у тому числі паперу із синтетичного волокна.

2.Класифікація пластмас

Ознаками класифікації пластмас є: призначення, вид наповнювача, експлуатаційні властивості й інші ознаки.

Класифікація пластмас по експлуатаційному призначенню:

1. по застосуванню;

2. по сукупності параметрів експлуатаційних властивостей;

3. по застосуванню пластмаси розрізняють (досить умовно):

4. пластмаси для виробництва впакування для харчових продуктів;

5. пластмаси для роботи в зіткненні з агресивними середовищами;

6. пластмаси для роботи при дії короткочасного або тривалого механічного навантаження;

7. пластмаси для роботи при низьких температурах (до мінус 40-60 С);

8. пластмаси антифрикційного призначення;

9. пластмаси електротехнічного і радіотехнічного призначення;

10. пластмаси для одержання прозорих виробів;

11. пластмаси теплоізоляційного і звукоізоляційного призначення - газонаповнений матеріал;

12. по сукупності параметрів експлуатаційних властивостей пластмаси діляться на дві більші групи:

12.1. загально-технічного призначення,

12.2. інженерно-технічного призначення.

Пластмаси загально-технічного призначення мають більше низькі характеристики параметрів експлуатаційних властивостей, чим пластмаси інженерно-технічного призначення. Пластмаси інженерно-технічного призначення зберігають високі значення механічних властивостей не тільки при нормальній і підвищеній температурах, але можуть працювати й при короткочасних навантаженнях при підвищених температурах. Цього не забезпечують пластмаси загально-технічного призначення; вони працюють у ненавантаженому або мало навантаженому стані при звичайній і середній температурах (до 55 С). Пластмаси інженерно-технічного призначення ділять на групи, що забезпечують певні властивості в деякому інтервалі; розрізняють п'ять груп пластмас по цій класифікаційній ознаці. [5, 482]

За значенням окремих параметрів експлуатаційних властивостей становлять ряди пластмас для різних параметрів експлуатаційних властивостей. Параметри класифікації: механічні властивості, властивості зношування, лінійного теплового розширення й інших.

Залежно від застосовності наповнювача й ступеня його здрібнювання всі матеріали підрозділяють на чотири групи:

1. гранульовані,

2. порошкові (прес-порошки),

3. волокнисті,

4. шаруваті.

Безліч факторів, що впливають, на виробництво пластмасових виробів і недолік відомостей приводить до безпорадності в усуненні дефектів одержуваних виробів із пластмаси із прес-форми. При цьому проби й окремі міри, рідко приводять до мети. Для можливості систематичного виявлення, пояснення й усунення дефектів на пластмасових виробах, є гарна конструкція прес-форми, а також правильна установка параметрів машини й технологічних параметрів переробки. [6, 228]

Основну підтримку в усуненні дефектів можуть зробити різні техніки систематизації. Істотним є те, що потрібно не лікувати симптоми, а досліджувати безпосередню причину.

Проблема в процесі при литті пластмас під тиском або дефект на пластмасовому виробі, можуть бути викликані численними причинами, які можуть залежати від машини, від прес-форми, пластмаси й методу. Поряд із причиною дефекту необхідно також по можливості точніше встановити час його виникнення. Більшість технологічних дефектів пластмасових виробів закладені у фазі пластифікації й упорскування, у той час як для дефектів виробів із пластмас, пов'язаних із прес-формою, насамперед, має значення оформлення літника в прес-форми.

3. Фізико-хімічні основи переробки пластмас

В основі процесів переробки пластмас перебувають фізичні й фізико-хімічні процеси структуроутворення й формування:

1. нагрівання, плавлення, скловання й охолодження;

2. зміна обсягу й розмірів при впливі температури й тиску;

3. деформування, що супроводжується розвитком пластичної (необоротної) і високо-еластичної деформації й орієнтацією макромолекулярних ланцюгів;

4. релаксаціонні процеси;

5. формування надмолекулярної структури, кристалізація полімерів (що кристалізується);

6. деструкція полімерів.

Ці процеси можуть проходити одночасно й взаємозалежно. Переважної буде тільки один процес на певній стадії.

У процесі формування виробів полімер нагрівають до високої температури, деформують шляхом зрушення, розтягання або стиски й потім прохолоджують. Залежно від параметрів зазначених процесів можна значною мірою змінити структуру, конформацію макромолекул, а також фізико-механічної, оптичної й іншої характеристики полімерів. [7, 75-76]

При охолодженні великої кількості полімерів протікає процес кристалізації. Кристалізація, залежно від стану розплаву, приводить до різних видів структури. Кристалізація з розплаву полімеру в рівноважному стані без деформації приводить до утворення сферолітних структур. Центром утворення таких структур є зародок , від якого утворяться променеподібні фібрілли, що складаються з безлічі впакованих ламелей. Фібріли, розростаючись у радіальному напрямку й завширшки, утворять сферо-образні структури – сфероліти. Сфероліти утворяться одночасно у великій кількості центрів кристалізації. На основі цього сфероліти в місцях контакту утворять грані і являють собою багатогранники довільної форми й розмірів.

Якщо кристалізація протікає під високим тиском (300 .500 МПа) і при високій температурі, то утвориться кристалічна структура з випрямлених ланцюгів; при швидкому охолодженні того ж розплаву кристалізація проходить із утворенням складних ланцюгів, макромолекули в цьому випадку в розплаві у вигляді доменів, а швидке охолодження не дозволяє їм перейти в нову конформацію, тобто придбати витягнуту форму. Установлено також, що зі збільшенням тиску температура кристалізації підвищується. Практичне значення цієї властивості: можливість переходу полімеру безпосередньо з розплаву без охолодження у квазикристалічний стан при підвищенні тиску; при цьому виключається плин і загальмовуються релаксаціонні процеси. При підвищенні тиску утворяться більше дрібні сфероліти й тому збільшується механічна міцність виробів. [8, 118-119]

Більшу структуру полімеру можна одержати при збільшенні температури, часу витримки й повільному охолодженні або шляхом попереднього нагрівання розплаву до більше високої температури перед кристалізацією. Форма кристалів може бути змінена. Так, використовуючи центри кристалізації й штучні зародки (1 .2% від маси), можна регулювати форму кристалів. При використанні підкладки-кристалізатора в її поверхні виникає велика кількість центрів кристалізації й утвориться щільно впакований шар з перпендикулярно розташованих до поверхні кристалів. Штучні зародки є додатковими центрами кристалізації, форма кристала при цьому залежить від форми зародка кристалізації, на дрібних кристалах ростуть сферо-літні структури, на довгих голчастих кристалах – ленто-образні структури. Структуроутворювачами (зародками) у цьому випадку є окисли алюмінію й ванадію, кварц, двоокис титану й ін. Структуроутворювачами звичайно сприяють здрібнюванню сферо-літної структури полімеру.

Нестаціонарні умови теплопередачі й швидкості охолодження при формуванні виробів з полімерів сприяють одержанню виробів з неоднорідною структурою (більше дрібні кристали в поверхневих шарів).

Якщо буде потреба однорідні властивості пластмасового виробу можна забезпечити за допомогою обпалювання або наступної термообробки при температурі нижче температури плавлення. При обпалюванні зменшується обсяг виробу й підвищується щільність; причому чим вище температура й більше час витримки, тим вище щільність виробу. Термообробка доцільна в тих випадках, коли необхідні підвищені твердість, модуль пружності, механічна міцність, теплостійкість і стійкість до циклічних навантажень; при цьому зменшуються відносне подовження й ударна в'язкість.

Повнота протікання зазначених процесів, крім деструкції значною мірою визначає якість готового виробу, а швидкість протікання цих процесів визначає продуктивність способу переробки. На якість виробу в значній мірі впливає швидкість протікання деструкції полімеру, що підвищує термічним і механічним впливом на матеріал з боку робочих органів інструментів при формуванні. [9, 126-128]

Форму виробу з термопласта одержують у результаті розвитку в полімері пластичної або високо-еластичної деформації під дією тиску при нагріванні полімеру. При переробці реактопластів формування виробу забезпечують шляхом сполучення фізичних процесів формування з хімічними реакціями ствердіння полімерів. При цьому властивості виробів визначають швидкість і повнота ствердіння. Неповне використання при ствердінні реакційних здатностей полімеру обумовлює нестабільність властивостей виробу з реактопластів у часі й протікання деструкційних процесів у готових виробах. Низька в'язкість реактопластів при формуванні приводить до зниження нерівномірності властивостей, збільшенню швидкості релаксації напруг і меншому впливу деструкції при переробці на якість готових виробів з реактопластів.

Висновок

Пластмаса – це матеріал на основі полімерів. Технологічні властивості пластмас впливають на вибір методу їхньої переробки. До технологічних властивостей пластмас відносять: плинність, вологість, час затвердіння, дисперсність, усадку, таблетуємість, об'ємні характеристики.

У процесі формування виробів полімер нагрівають до високої температури, деформують шляхом зрушення, розтягання або стиски й потім прохолоджують. Залежно від параметрів зазначених процесів можна значною мірою змінити структуру, конформацію макромолекул, а також фізико-механічної, оптичної й іншої характеристики полімерів. Форму виробу з термопласта одержують у результаті розвитку в полімері пластичної або високо-еластичної деформації під дією тиску при нагріванні полімеру.

Безліч факторів, що впливають, на виробництво пластмасових виробів і недолік відомостей приводить до безпорадності в усуненні дефектів одержуваних виробів із пластмаси із прес-форми. При цьому проби й окремі міри, рідко приводять до мети. Для можливості систематичного виявлення, пояснення й усунення дефектів на пластмасових виробах, є гарна конструкція прес-форми, а також правильна установка параметрів машини й технологічних параметрів переробки. [10, 128]

Ознаками класифікації пластмас є: призначення, вид наповнювача, експлуатаційні властивості й інші ознаки

Марочні асортименти пластмас створені з метою швидкого вибору виду й марки полімеру для виготовлення високоякісних виробів. Марочні асортименти включає марки, що розрізняються по в'язкості й експлуатаційних властивостях

Пластики є матеріалом для конструювання й будівництва

Пластмаси - це в основному синтетичні смоли з домішкою наповнювача (каоліну, волокна тканини, азбесту), пластифікатора (дибутилфталату, камфори тощо) та пігменту, який надає їй того чи іншого кольору. Проте є багато пластмас, які складаються лише з смоли та барвника.

Всі пластмаси залежно від реакції смолоутворення діляться на два види: поліконденсаційні та полімеризаційні. Але в побуті пластмаси в основному ділять на реактопласти і термопласти.

Реактопласти (термореактивні пластмаси) - здебільшого тверді і

малогнучкі. Смоли, що входять до їх складу, реагують лише один раз - при нагріванні в процесі виготовлення виробу. Потім вони тверднуть і переходять у неплавкий стан. Усі реактопласти мають наповнювач, залежно від якого змінюються їх фізичні властивості - твердість, пружність, колір тощо.[11, 128]

Термопласти (термопластичні пластмаси) у своєму складі мають смоли, які від дії тепла не змінюють хімічних властивостей, а тому тверднуть при охолодженні і знову плавляться при нагріванні. Вироби з термопластів можна розплавити і пресуванням або литтям переробити в інші.

До термопластичних пластмас належать:

- етиленопласти (поліетилен та його похідні),

- вініпласт,

- акрилопласти (органічне скло, плексиглас),

- стиропласт (полістирол),

- амідопласт (капрон, нейлон),

- целопласт (целюлоза),

- фторопласт, етенопласт, епоксипласт,

- уретанопласт, протеїнопласт, бітумопласт, силікато-пласт.

Доброякісні вироби з пластмас повинні відповідати затвердженому проекту по всіх показниках потребуючих властивостей. Функціональна пригодність виробів оприділяється якістю вихідних матеріалів, формою і консенстенцією. Вироби повинні бути виготовлені з полімерних матеріалів, і володіти фізико-механічними і хімічними властивостями в відповідності з потребами ГОСТІВ. [12, 29]

Список використаних джерел

1. Бортников В.Г. Основы технологии и переработки пластических масс. Учебное пособие для вузов. - Химия, Донецьк.1983 - 304 с.

2. Калинчев Э.Л., Саковцева М.Б. Свойства и переработка термопластов: Справочное пособие. - Л.: Химия, 1983 - 288 с.

3. Технология материалов в приборостроении. / Под ред. А.Н.Малова. - М.: Машиностроение, 1969 - 442 с.

4. В.П.Штучный. Обработка пластмасс резанием. - М., Машиностроение, 1974 - 144 с.

5. Энциклопедия полимеров, т.т. 1,2,3. - М: Химия, 1972 - 1977.

6. Переработка пластмасс: справочное пособие /Под ред. В.А. Брагинского.–Л.: -1985.

7. Пластические массы и бытовые химические товары /Под ред. Г.И. Кутянина. –М.: -1988.

8. Архангельский Б.П. Пластические масы: Справочное пособие. –М.: -1981.

9. Технология пластических масс /Под.ред. В.В. Коршака. –М.: -1985.

10. Брацыхин Е.А. Технология пластических масс. –Л.: -1974.

11. Волокна из синтетических полимеров. /Под. Ред. Н.Б. Паксивера. –М.:-1970.

12. Левин Б.М., Левин А.Н. Применение пластмасс и економия материалов в промышленности. –М.: -1982.

загрузка...
Top