2.1. Класифікація, склад, властивості пластмас.
Пластмаси — сучасні конструкційні матеріали.
Пластмаси — це матеріали, які одержуються на основі природних чи синтетичних полімерів. Вони здатні при нагріванні переходити в пластичний стан і за допомогою пластичної деформації здобувати форму, що стійко зберігається після охолодження і затвердіння.
Найважливішими властивостями пластмас є:
низька щільність (0,9—1,9 г/см3, у деяких видах — 2,6 г/см3);
досить висока питома міцність;
висока хімічна стійкість;
низька звуко- та теплопровідність;
на відміну від металів, пластмаси не бояться не тільки води, а й кислот, лугів;
не проводять електричний струм; деякі з них є найкращими діелектриками, тому їх застосовують в електроніці як ізоляційний матеріал і основний конструкційний матеріал;
мають антифрикційні властивості, що дозволяє виготовити з них підшипники, які не вимагають змащення; а також фрикційні властивості, що дозволяє виготовляти з них гальмові колодки та інші вироби;
пластмаси в 5—8 разів легші за метали, що робить їх незамінними в авіатехніці, автомобілебудуванні, побутовій техніці, радіоелектроніці. Наприклад, застосування 1 тонни пластмасових труб замість сталевих чи чавунних заощаджує в середньому 5—6 тонн чорних металів;
багато видів пластмас є прозорими, оптичними. Вони можуть бути пружними і еластичними, легко формуються.
Вироби з пластмас виготовляють, як правило, сучасними високопродуктивними способами: пресуванням, литтям під тиском, пневмоформуванням, видуванням. Усі ці методи виробництва піддаються автоматизації, завдяки чому вироби з пластмас не вимагають високої трудомісткості. Пластмаси використовуються в машинобудуванні, в електротехнічній, автомобільній і авіаційній галузях, в суднобудівництві і т. ін.
Важливою підставою для широкого використання пластмас є те, що практично існують необмежені сировинні ресурси для їхнього виробництва. Широке застосування пластмас дозволяє знизити матеріаломісткість продукції за рахунок заміни традиційних матеріалів. Коефіцієнт використання пластмас дорівнює 0,98.
Недоліки пластмас:
порівняно невисока твердість, термо- і теплостійкість;
зниження міцності при перемінних навантаженнях;
прискорене старіння під впливом сонця, тепла, повітря, світла;
деякі з них токсичні.
Для зміни властивостей пластмас застосовують, крім полімерів, різні наповнювачі, пластифікатори, стабілізатори, затверджувачі, барвники
Рис. 10.1 Склад пластмас
Сполучні компоненти: синтетичні смоли (полімери) чи ефіри целюлози.
Наповнювачі:
порошкові (деревне борошно, кварцове борошно, графіт, тальк);
листові (папір, деревний шпон);
тканинні чи волокнисті (скловолокно, тканина, текстильні начоси);
Пластифікатори додають підвищену пластичність і полегшують процес формування (камфора, гліцерин, олеїнова кислота й інші).
Стабілізатори уповільнюють процес старіння: солі, мила та інші хімічні сполуки.
Затверджувачі прискорюють процес переходу в неплавкий стан.
Барвники додають відтінок і захищають від світлових променів.
Виробництво пластмас складається із таких етапів: підготовка сировинних матеріалів, змішування компонентів суміші, розплав, охолодження, гранулювання чи подрібнення.
Класифікація пластмас
Існує кілька видів класифікації пластмас:
1. За складом:
прості;
складні.
Прості — складаються на 90% зі смоли та інколи додається 10% пластифікатора. Вони дуже пластичні і прозорі (оргскло).
Складні— крім полімерів, містять ще не менше 50% домішок, велику частину яких становлять наповнювачі та пластифікатори.
Складні пластмаси класифікуються:
без наповнювачів — ненаповнені;
з наповнювачем — наповнені.
I. За видом наповнювача:
прес-порошки;
волокнисті;
листові чи шаруваті;
газонаповнені — пінопласти, поропласти, чарунисті. Газонаповнені пластмаси відрізняються невеликою щільністю, невисокою міцністю, високими теплоізоляційними властивостями (пінополіуретан).
II. За кількістю пластифікаторів:
тверді;
пластичні.
III. За сортаментом: пластмаси випускаються в вигляді гранул, порошків, таблеток, листів, плит, труб. Деякі реактопласти випускаються в рідкому стані, що дає змогу їх використовувати для просочення наповнювачів, склеювання, нанесення покриття й т. ін.
2. За застосуванням:
сировинні пластмаси, що випускаються у вигляді гранул, порошків, шматочків, таблеток, тобто загального призначення;
спеціального призначення, що випускаються у вигляді заготовок різної форми (декоративні). До пластмас спеціального призначення відносяться також конструкційні, антифрикційні, фрикційні, ізоляційні та ін.
3.3а хімічною природою при нагріванні:
термопласти;
термореактивні, чи реактопластичні.
4. За фізико-механічними властивостями:
жорсткі;
напівжорсткі;
м'які; і
еластичні.
Назва пластмаси походить від назви полімеру, з якого вона одержана. Наприклад, поліетилен є пластмасою, одержаною з полімеру поліетилену, а поліаміди — з поліамідної смоли.
Термопласти можуть багаторазово піддаватися переробці (поліетилен, полістирол, поліпропілен, поліаміди, полівінілхлорид, поліметилметакриат (оргскло), фторопласти (найбільш міцний термопласт),
Існує чотири види фторопластів: Ф1, Ф2, ФЗ, Ф4, які відрізняються властивостями похідного мономеру.
1 (цифра в назві фторопласту (1, 2, 3, 4) вказує на кількість атомів фтору в похідному мономері, що заміщає водень.
Реактопласти після нагрівання твердіють, назавжди втрачаючи здатність плавитися при новому нагріванні, що виключає можливість їхнього повторного використання. Реактопласти механічно міцні і більш теплостійкі. До них відносяться фенопласти, які одержуються на основі феноло-формальдегідних смол, текстоліти, гетинакси, склотекстоліти, амінопласти.
Нони хімічно стійкі (за хімічною стійкістю перевершують усі хімічні матеріали, навіть золото і срібло).
Основні властивості термопластів і реактопластів наведені в табл. 10.1 і табл. 10.2.
Поліетилен — один з найбільш використовуваних термопластів. ЙОГО одержують з газу етилену — побічного продукту переробки нафти.
Властивості поліетилену залежать від способів його виробництва, що відзначаються регуляцією тиску в реакторі. При високому тиску одержують поліетилен високого тиску (ПЕВТ), при низькому — поліетилен низького тиску (ПЕНТ). Поліетилен високого тиску має порівняно невелику щільність (0,91 — 0,93 г/см ), поліетилен низького тиску — вищу щільність (0,94 — 0,96 г/см ), а тому має вищу міцність, твердість, теплостійкість у порівнянні з поліетиленом високого тиску.
Маркірування поліетилену залежить від способу його виробництва і його основних властивостей, наприклад:
11503 — 070 21003 — 075
Перша цифра позначає спосіб виробництва: «1» — поліетилен високого тиску, «2» — поліетилен низького тиску. Наступні дві цифри позначають номер марки. Четверта цифра —завжди «0», позначає гомогенізацію розплаву, тобто те,_ що всікомпоненти введені в одному стані (рідкому, емульсійному,суспензійному, газоподібному). П'ята цифра — відповіднагрупа щільності. Через тире позначене десятикратне значенняпоказника плинності розплаву, тобто те, що через вушко віскозиметра за 10 хвилин проллється 7 чи 7,5 г рідкого поліетилену. . .
Випускається поліетилен двох сортів, у залежності від вмісту домішок: наповнений та ненаповнений. Застосовується для виготовлення різних деталей, для ізоляції кабелів, дротів, для виготовлення плівки, каністр та ін.
Контроль якості
Якість готових виробів з пластмас залежить від ряду факторів:
від якості вихідної сировини;
від правильності відбору складових пластмаси;
від вибору конструкції;
від умов збереження;
від дотримання режимів переробки;
від ступеня очищення від літників, стиків, задирок, облоїв, рисок та ін., від зачищення, очистки виробу;
від способу виробництва (наприклад, при одержанні виробу литтям його поверхня блискуча, а при одержанні виробу пресуванням — матова).
Залежно від призначення продукції пластмаси випробовують на міцність, фарбування, стійкість до дії холодної та гарячої води, розчинників, солей, кислот, лугів, а також до впливу тепла, світла, вогню, морозу. Особлива увага приділяється механічним дослідженням на міцність, еластичність, твердість, опірність розриву, стиску, вигину, площинності.
У виробах із пластмас не допускаються такі дефекти: тріщини, недопресовки, сторонні включення, роздуп раковини, жолоблення, задирки. Краї виробів повинні бути рівні, гладенькі. Вироби харчового призначення повинні бути фізіологічно нешкідливими, а будівельні — безпечними в пожежному відношені.
10.2. Умови зберігання, vi ь транспортування пластмас
Умови постачання залежать від виду пластмас: , сировинні пластмаси поставляються в чотири-і п'ятишаровх паперових чи поліетиленових мішках;
поліаміди особливо вимагають водонепроникного упакування, тому що вони схильні до вбирання вологи;
плівкові пластмаси поставляються у вигляді бобін, рулонів, пачок, упакованих у пакувальний папір, укладених у ящики, контейнери, короби;
,» оргскло поставляється в листах, кожен лист перекладається пакувальним папером і вкладається в ящики.
Готові вироби також упаковуються в папір і вкладаються в ящики, контейнери.
На тару наноситься напис чи наклеюється ярлик, де вказується найменування чи товарний знак підприємства, марка і найменування пластмас, номер партії, кількість продукції, число рулонів, маса нетто, брутто, дата виготовлення, номер стандарту. На упаковку наносять написи: «Верх», «Обережно — скло», «Не кидати».
Транспортується будь-яким транспортом, але в процесі транспортування необхідний захист від забруднення, від сонячних променів, від атмосферних опадів.
., Зберігатися пластмаси і полімери повинні в закритих складських приміщеннях з якісною вентиляцією, тому що вони схильні ДО виділення отруйних речовин. Зберігати їх потрібно на стелажах та піддонах на відстані одного метра від обігрівальних приладів. Зберігаються не більше зазначених термінів: іполістирол — 1 рік; поліетилен — 6-8 років; текстоліт — 2 роки.