Изучение потребительских свойств и ассортимента хозяйственных изделий из пластмасс

Основными видами их являются фенопласты, аминопласты, полиамиды, эфиропласты, полиуретаны, кремнийорганические смолы и др.

     Фенопласты (фенолоформальдегидные пластмассы) получают из фенола и формальдегида. Изделия из них непрозрачны, достаточно механически прочные, твердые, теплостойкие, с высокими электроизоляционными свойствами. Изделия из фенопластов окрашивают в коричневый или черный цвет, так как солнечный свет и кислород вызывают покраснение неокрашенных изделий. Под действием горячей воды фенопласты выделяют токсичный фенол, поэтому из них не изготовляют посуду. Фенопласты используют для изготовления пресс-порошков, из которых прессованием получают различные изделия. Для получения слоистых пластиков,    древесно-волокниетых и древесно-стружечных плит ткани, бумагу, стружки, опилки пропитывают фенолоформальдегидными смолами. Литые фенопласты получают из смол без наполнителей в виде пластин, стержней, брусков, из которых путем механической обработки изготовляют различные изделия.

     Аминопласты характеризуются твердостью, механической прочностью, достаточной химической стойкостью, светостойкостью, высокими электроизоляционными свойствами. Они бывают белые или окрашенные в яркие цвета, полупрозрачные или непрозрачные. При нагревании они не размягчаются. Теплостойкость этих пластмасс невысокая — 110 °С, при действии на них горячей воды может выделяться токсичное вещество (формальдегид), поэтому из аминопластов изготовляют посуду только для холодной пищи. Разновидностью аминопластов является мелалит, отличающийся высокой теплостойкостью—160 °С. Посуда, изготовляемая из мелалита, обычно светло-голубого цвета.

     Из аминопластов вырабатывают различные хозяйственные изделия, электроустановочные материалы, слоистые пластики на основе бумаги (гетинакс), клеи, лаки и др.

    Полиамиды (анид, капрон, энант) без наполнителей сходны по внешнему виду с рогом. Цвет их от белого до светло-желтого. Они окрашиваются в различные цвета, характеризуются твердостью, просвечиваемостью,          эластичностью. При нагревании до 150—180 °С размягчаются, а при температуре 180—250 °С плавятся. Они обладают также высокой прочностью, стойкостью к истиранию, действию щелочей, растворителей, но неустойчивы к некоторым кислотам. При длительном воздействии солнечных лучей снижается прочность и изменяется цвет изделий из полиамидов. Из полиамидов изготовляют хозяйственные изделия (детали водопроводных кранов, вешалки, синтетическую щетину, пленки), синтетические волокна и др.

     К эфиропластам относятся лавсан, алкидные смолы, ненасыщенные полиэфиры, поликарбонат и др.

    Лавсан — прозрачная или полупрозрачная термопластичная смола, температура плавления которой 260 °С, бесцветная или окрашенная в разные цвета. Лавсан устойчив к действию обычных растворителей. Из него получают прочные и упругие волокна, применяемые в производстве тканей, трикотажных изделий, искусственного меха, а также пленки для упаковки.

     Алкидные смолы (глифталевые — ГФ и пентафталевые — ПФ)—термореактивные. При нагревании они постепенно переходят в нерастворимое и неплавкое состояние. Используют их в основном для производства лаков и красок, так как алкидные смолы хорошо растворяются в органических растворителях. Пленки их отличаются твердостью, гибкостью, блеском, высокой атмосферо- и морозостойкостью. Алкидные смолы также применяют для изготовления клеев, линолеума, клеенки и др.

     Ненасыщенные полиэфирные смолы (НПЭ) представляют собой твердые материалы, устойчивые к действию воды, кислот, спирта, но растворяющиеся в ацетоне. Устойчивы к нагреванию до 80 °С. На основе этих смол получают стеклопластики для строительных деталей, а также лаки, краски и клеи.

     Поликарбонат — это прозрачный, твердый, стойкий к ударам и старению термопластичный пластик, размягчающийся при температуре 150 °С и выше. Устойчив к действию воды, но не устойчив к концентрированным щелочам и некоторым органическим растворителям. Применяется для изготовления посуды, синтетических волокон, грампластинок и др.

    Полиуретаны по свойствам близки к полиамидным смолам и эфиропластам. В зависимости от исходного сырья они могут быть термопластичными (температура плавления до 180 °С) или термореактивными, мягкими или жесткими. Полиуретаны обладают стойкостью к кислотам, щелочам, низким температурам (до — 30 °С), хорошие диэлектрики. Из них получают поролон, каучукоподобные материалы, лаки, изоляцию для проводов, клеи, искусственные кожи и др. Поролон, обладающий пористой структурой,— эластичный материал, который можно окрашивать в различные цвета. Он хорошо склеивается с другими материалами. При внесении в пламя трудно воспламеняется, но при горении выделяет токсичные газы. Из него изготовляют сиденья мягкой мебели, коврики, упаковочный материал и др.

     Кремнийорганические смолы бывают твердыми, жидкими или каучукоподобными. Они обладают высокими теплостойкостью (до 250 °С), морозостойкостью (до — 80 °С), электроизоляционными свойствами, химической и атмосферостойкостью. Кроме того, они не смачиваются. Пластмассы на основе этих смол часто называют силикопластами. Из кремнийорганических смол изготовляют лаки и эмали для покрытия металлов в целях защиты их от коррозии, фасадов домов для придания им водостойкости. Их используют также в качестве электроизоляционных покрытий деталей электромашин, работающих при высоких температурах, смазочных материалов, мастик для полов, для пропитки тканей, предназначенных для пошива одежды, и т. д.

     Эпоксидные смолы бывают жидкими и твердыми. Твердые эпоксидные смолы устойчивы к действию воды, моющих средств, щелочей, кислот, обладают высокой адгезионной способностью при соединении с металлами. Теплостойкость их до 120 °С и выше. Применяются для изготовления шпатлевок, предназначенных для устранения дефектов металлических изделий, лаков, клеев, стеклопластиков и др.

     Пластмассы на основе природных полимеров

К ним относятся эфироцеллюлозные и асфальтопековые пластмассы.

     Эфироцеллюлозные пластмассы. На основе эфиров целлюлозы вырабатывают целлулоид, целлон и др.

     Целлулоид — прозрачная белая или окрашенная в различные цвета (одно- и многоцветная) пластмасса, размягчающаяся при температуре около 80 °С. Он твердый, прочный, гибкий, эластичный, хорошо полируется, устойчив к действию воды и минеральных масел, но растворяется в органических растворителях, например в ацетоне. Недостатки целлулоида: легкая воспламеняемость (температура вспышки 170 °С), под действием прямых солнечных лучей может самовоспламеняться; при низких температурах становится хрупким и ломким; под действием света постепенно желтеет. Из целлулоида изготовляют клеи, лаки, галантерейные изделия и др.

     Целлон — по внешнему виду и некоторым свойствам сходен с целлулоидом. Отличается от целлулоида более высокой свето- и теплостойкостью, почти не горит, поэтому кино- и фотопленку, которую раньше изготовляли из целлулоида, в настоящее время вырабатывают в основном из целлона. Из целлона изготовляют также упаковочную пленку, стекла для часов, чертежные принадлежности и др.

     Асфальтопековые пластмассы. Получают их из природных асфальтов, нефтяных битумов, каменноугольных пеков — остатков при перегонке каменноугольного дегтя. Они черного цвета, устойчивы к действию щелочей, кислот и воды, хорошо растворяются в органических растворителях. Температура размягчения этих пластмасс 40—90 °С и выше. При смешивании битумов и пеков с наполнителями (каолином, асбестом) увеличивается их теплостойкость. Пластмассы обладают хорошими электроизоляционными свойствами, но низкой механической прочностью, что ограничивает возможность использования их. Из них изготовляют асфальтобитумные лаки, а также толь, рубероид, пергамин.

     Для изготовления изделий из пластмасс используют специальное оборудование для размягчения или расплавления пластмасс, придания им формы, сохраняющейся в дальнейшем после охлаждения или химических процессов, происходящих во время формования. В зависимости от свойств пластмасс применяют различные способы изготовления изделий из них. Из термопластичных пластмасс изделия вырабатывают литьем под давлением, экструзией, каландрированием, штампованием, пневматическим формованием, вакуумным формованием. Изделия из термореактивных пластмасс вырабатывают в основном горячим прессованием.

     Литье под давлением — наиболее производительный способ изготовления изделий из пластмасс. Гранулы (зерна) или порошок помещают в загрузочный бункер, из которого они поступают в нагретый цилиндр литьевой машины. В цилиндре пластмасса расплавляется, превращается в вязкую массу и с помощью поршня (плунжера) впрыскивается через сопло в полость холодной разъемной пресс-формы, где пластмасса охлаждается и затвердевает. После затвердевания пластмассы изделие выталкивается из раскрывшейся формы. Этим способом изготовляют изделия из полистирола, полиэтилена и других термопластичных пластмасс.

     Метод экструзии сходен с литьем под давлением. Но в этом случае гранулы или порошок пластмассы поступают в нагретый цилиндр, размягчаются и в виде вязкой массы выдавливаются вращающимся шнеком в сопло (мундштук) определенного профиля. На шнек- машинах вырабатывают трубы, полосы, нити для кистей и щеток, покрывают провода изоляцией.

     При каландрировании смесь смолы с наполнителями, пластификаторами и красителями обрабатывают на горячих вальцах, а затем пропускают между несколькими парами валков каландра. Этим способом из поливинилхлорида и других полимеров получают пластины, листы, пленочные материалы, толщина которых зависит от расстояния между валками каждой пары.

     Прессованием изделия изготовляют в основном из термореактивных пластмасс на гидравлических прессах. Разъемная пресс-форма состоит из нижней части (матрицы) и верхней части (пуансона). В нагретую матрицу помещают в виде таблеток или насыпью необходимое количество           пресс-порошка и опускают пуансон. Под действием высокой температуры (140—180 °С) и давления (2—б МПа) пресс-порошок размягчается и     заполняет форму. Пресс-форму открывают через 5—30 с после отвердевания в результате химических процессов и извлекают из матрицы готовое горячее изделие. Прессованием изготовляют изделия из фенопластов и                         аминопластов.

    Пневматическое  формование (выдувание) применяют для изготовления пустотелых изделий из полиэтилена, полипропилена и др. На шнек-машине получают из пластмассы трубку определенного диаметра со стенками определенной толщины. Горячую трубку помещают в разъемную пустотелую форму, которая немедленно плотно закрывается. Через специальный ниппель в форму подается воздух или газ, который раздувает стенки  трубки, прижимая их плотно к стенкам формы. После охлаждения изделие выталкивается из раскрывшейся формы. Пневматическим формованием      изготовляют также изделия из листовых термопластичных пластмасс (полиметилметакрилата, целлулоида). В последнее время все большее     количество тонких пленок получают выдуванием, так как этот способ более эффективный.

      При вакуумном формовании лист термопластичной пластмассы накладывают на пустотелую форму (матрицу), зажимают специальной рамкой и нагревают до размягчения. Из формы отсасывают воздух, в ней создается разрежение, и лист пластмассы плотно прилегает к стенкам формы.

     При штамповании из листов и пластин, получаемых каландрированием, вырезают заготовки, которые нагревают до размягчения, формуют при помощи штампа на прессе, а затем охлаждают. Штампованием вырабатывают изделия из целлулоида, полиметилметакрилата.

     Соединение деталей из пластмасс производится сваркой и склеиванием.

     Сваркой соединяют детали из термопластичных пластмасс. Детали сваривают, накладывая или один край детали на другой, или полоски из этой же пластмассы и нагревая их до соответствующей температуры горячим воздухом, токами высокой частоты или ультразвуком. По прочности шов не уступает соединяемым материалам. Сварку применяют при изготовлении мешочков, чехлов, сумок и других изделий.

     Склеивают детали различным клеем. Так, для склеивания деталей из термопластичных пластмасс используют универсальный синтетический клей или клей, получаемый путем растворения склеиваемой пластмассы в каком-либо летучем растворителе (ацетоне, трихлорэтане и др.). Детали из термореактивных пластмасс склеивают эпоксидным, карбинольным, фенолбутварным клеем (БФ-2) и др.

     Механической обработкой обычно удаляют заусенцы, облой, грат, образовавшиеся в местах неплотного соединения разъемных частей пресс-формы. Удаляют также литники (выступы), которые находятся чаще всего на дне и ухудшают внешний вид изделий. Заусенцы и литники удаляют на станках или вручную с помощью кругов, шлифовальных шкурок и других инструментов. На изделиях из пластмасс сверлят отверстия и нарезают резьбу.

      Некоторые изделия из пластмасс изготовляют механической обработкой— резанием, распиливанием, строганием, фрезерованием, вытачиванием, шлифованием и полированием — из заготовок пластмасс в виде пластин, стержней, труб и листов.

     Декорируют изделия из пластмасс в процессе изготовления, кроме того, наносят украшения и на готовые изделия.

     В процессе изготовления изделия окрашивают в массе с помощью пигментов.

     Изделия из термопластичных пластмасс украшают в процессе изготовления — литья под давлением. Способы декорирования этих изделий различны, а именно:

• получение изделий в литьевых формах, декорированных «под хрусталь»;
• получение двухцветных изделий (в литьевую форму подается одновременно расплавленная пластмасса двух цветов);
• получение цветных рисунков на изделиях плоских или с небольшим радиусом кривизны (в литьевую форму сначала помещают пленку из термопластичной пластмассы с напечатанным на ней рисунком, а затем расплавленную пластмассу);
• получение изделий с перламутровым эффектом (в литьевые формы заливают механическую смесь дакрила и полистирола с добавками);
• имитация текстуры древесины (в формы заливают смесь дакрила и ударопрочного полистирола коричневого цвета).