1.1.2 Методи переробки пластичних мас у вироби

В залежності від природи і стану зв'язуючої речовини (полімеру) при нагріванні методи переробки пластмас у вироби можна поділити на слідуючи групи:

1) переробка у в'язкотекучому стані — формування виробів із литтєвих і пресувальних композицій пресуванням, литтям під тиском, екструзією, каландрування м;

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

3) переробка пластмас 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 пресування. Термопласти мають у цьому відношенні велику перевагу, оскільки їх можна переробляти найбільш прогресивними методами -литтям під тиском і екструзією.

Гаряче пресування. Формування виробів пресуванням застосовують здебільшого для переробки фенопластів, амінопластів та інших термореактивних пластмас. Сутність пресування полягає в наступному. Пресувальні матеріали у вигляді порошку або таблеток засипають в оформлюючу порожню матрицю завчасно нафітої прес-форми і опускають її верхню частину -пуансон. Розм'якшений прес-матеріал під тиском заповнює простір між пуансоном і матрицею. Час витримки під високим тиском і температурою коливається від 15 сек. до кількох хвилин (із розрахунку від 15 с до 1 хв. на 1 мм товщини виробу). За цей час прес-матеріал переходить із стадії А в стадію С тобто в термореактивний стан (неплавкий і нерозчинний). Далі прес-форма розкривається, витягується відформований гарячий виріб, який вже не розм'якшується. Такий метод застосовується для виготовлення виробів нескладної форми, як правило, з розширенням догори (тарілки, миски, попільниці і т. ін.).

Поверхня пресованих виробів достатньо гладка та блискуча, але має фат (облой). Це результат нещільного сполучення матриці та пуансона (утворюється в місцях їх зісування).

35

Лиття під тиском. Переробка термопластів литтям під тиском здійснюється на спеціальних литтєвих машинах, які забезпечують більш високу продуктивність і економічність порівняно з пресуванням. 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 під великим тиском подається через литниковий канал в холодну форму, яка періодично приєдну­ється до сопла литтєвої машини. Заповнивши форму, термопластична маса охолоджується і затвердіває, набуваючи обрису форми. Готовий виріб виштовхується з форми виштовхувачем. 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 (шприиувания, 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 екструдер, розігрівається в циліндрі й у вигляді в'язкої маси за допомогою шнека (винта) безупинно видавлюється в сопло, що має різноманітні профілі. При проходженні через сопло і виході з нього пластмаса прохолоджується і затвердіває у вигляді профільних виробів (з перетином сопла).

При переробці термопластів безупинним видавлюванням іч них одержують стрижні, труби, жолоби, стрічки, листи (шириною до 1 м і більше). 36

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 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 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 у вигляді пасти на каландрах наносять на тканини, які стають водостійкими з гладкою блискучою або тисненою (із малюнками) поверхнею.

Каландрування широко'використовують для виробництва штучної шкіри на текстильній основі. Для цього ПВХ-пасти наносять на поверхню тканин, а далі пропускають через гарячі вали каландра, в результаті чого паста розм'якшується і міцно з'єднується з основою (субстратом). Покриття може мати гладку блискучу або тиснену (із малюнком) поверхню. Штучну шкіру застосовують для виготовлення одягу, взуття, шкір, галантерейних 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 отримало широке розповсюдження завдяки нескладному процесові виготовлення та необхідному устаткуванню. Суть його полягає в наступному. Заготівля термопласта (лист) притискається до форми (за допомогою затискної рамки) і про­грівається інфрачервоним випромінювачем до розм'якшення. Потім між формою і листом створюється розрідження (вакуум), тобто із форми висмоктують повітря, 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

37

великогабаритні, із більш чітким малюнком, ніж при вакуумному формуванні. Форма для пневматичного формування листів складається з матриці і камери для газу стислого повітря, який давить на розігрітий лист, в результаті чого він прилягає до стінок, приймаючи вид готового виробу. У залежності від конфігурації виробу іноді суміщають вакуум (з одного боку) і тиск (з іншого). Після рознімання форми край (поля) заготівлі обрізають. При цьом> 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). Формування виробів здійснюється в формах-штампах. Заго­тівлю у вигляді листа пластмаси прогрівають на плитах, притискають до матриці, а потім опускають пуансон, який формує виріб. Вироби в штампах охо­лоджують стиснутим повітрям. Надлишкову частину заготівлі обрубують за контуром виробу і після виймання його зі штампа піддають обробці. Іноді вироби для охолодження опускають в 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).

Механічна обробка. Вироби після пресування, лиття або іншого процесу формування одержують, як правило, із задирками (фатом або облоєм) і литниками, які підлягають видаленню. Ґрат (облой) у вигляді затверділих плівок пластмаси утворюється на виробах переважно в наслідок нецільності з'єднання рознімних частин прес-форми. Видалення трата, 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 38

39

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. Вироби із пластичних мас декорують такими методами: фарбування, гаряче тиснення, друк, металізація та ін.

Дефекти виробів із пластичних мас

У виробах із пластмас може зустрічатися ряд характерних дефектів. Вони виникають як від невдало підібраного складу пластмаси, так і від неправильного вибору і недотримання технологічного режиму її переробки у вироби, а також унаслідок недостатньо ретельної обробки уже відформованих виробів. Багато дефектів виникає при недостатньо високих температурах і тиску при формуванні, при надлишковому утриманні летких речовин у формувальному матеріалі, при неправильній конструкції і поганому виготовленні пресувальних і литтєвих форм. Якщо внутрішня поверхня форми недостатньо відполірована і має дефекти (подряпини, щербини і т.п.), то при формуванні виробу усі вони відіб'ються на його поверхні. Звичайно, крім зачищення задирок і затверділих плівок, відформовані вироби не потребують додаткової обробки. При неякісному зачищенні виникають дефекти.

Характерною рисою литих виробів є гладка і блискуча (лита) поверхня. У пресованих виробів поверхня, як правило, менш блискуча і нагадує ковану (пресовану). Дуже важливе дотримання режиму охолодження відформованого виробу або проведення спеціальної термообробки його після формування. При неправильному проведенні цих процесів у виробах створюються великі внутрішні напруги, що викликають жолоблення й утворення тріщин.

Одні дефекти, які зустрічаються на виробах із пластичних мас, ведуть до браку, а інші, в залежності від їхнього розміру, в обмеженій кількості можуть припускатися, але вони погіршують зовнішній вигляд виробів, знижують рівень якості у виробах із термопластів, які отримані литтям під тиском. Зустрічаються такі неприпустимі дефекти, як недолив, перелив і пов'язаний із ним облой, помітні стикові шви, усадочні раковини й ін.

Характерними дефектами пресованих виробів з реактопластів (фено- і амінопластів) є сторонні домішки, недопресовка, розводи, потовщений ґрат (облой) та ін. Сторонні домішки являють собою вміст інших матеріалів, які видні на поверхні виробу. Вони виникають внаслідок забруднення прес-порошку і

поганого очищення прес-форм. Припускаються лише крапкові включення в обмеженій кількості. Цей поширений дефект зустрічається й у литих виробах.

У виробах, виготовлених литтям під тиском, пресуванням, штампуванням та іншими методами, можливі також здуття, короблення, тріщини, подряпини й ін.

Припустимі лише дрібні здуття (діаметром до 1 мм). Розмір припустимих короблень обмежується в пресованих виробах 0,5%, а в штампованих і формованих пневматичними методами — до 1% габаритних розмірів виробів.

Тріщини утворюються в зв'язку з внутрішньою напругою і при необережному вийманні виробів із форми. Утворення внутрішніх напруг часто пов'язане з неправильним добором складу пластмаси, із її надмірно великою усадкою, нерівномірним обігрівом і охолодженням особливо виробів з арматурою (металевими деталями). Причинами розтріскування можуть бути також підвищена вологість прес-порошку і занадто висока температура формування виробу. Утворення тріщин призводить до браку виробів.

Подряпини, риски, відколення на поверхні утворюються при механічному опрацюванні відформованих виробів (при зачищенні облою, литників) грубозернистими абразивними матеріалами. Вони можуть бути також відбитками ушкоджень поверхні форм. Ці дефекти в заполірованому вигляді припускаються у виробах в обмеженій кількості. Обмежуються також різнотонність (плямистість, погане фарбування) і сріблястість (у вигляді синяви і помутніння).

Причиною браку можуть бути також відхилення від їхніх розмірів, які перевищують допуски за кресленнями. Вони виникають при надмірній усадці литтєвої або пресувальної маси, при невідповідності розмірів форми.

Найпоширенішими дефектами виготовлення листових і плівкових пластмас є неоднакова товщина, розшаровування та різноманітні поверхневі дефекти (подряпини, матові плями, нерівномірність фарбування й ін.).

Дефектами декорування виробів є нечіткість малюнків, гравіювання і тиснення, зсув малюнка (трафарет, деколь) й ін.

1.1.3 Асортимент товарів із пластичних мас

Високі показники експлуатаційних властивостей, красивий зовнішній вигляд, легкість переробки у вироби і відносна дешевина обумовили широке застосування пластмас у виробництві товарів народного споживання. На їхній основі успішно формують асортимент посудогосподарчих, галантерейних і культурно-побутових товарів. Багато виробів з названих груп товарів, наприклад, посуд, гребені і гребінці, іграшки цілком виготовляють з пластмас. В інших випадках пластмаси використовують для виготовлення окремих деталей, наприклад у електро- і радіоапаратурі (лічильники, штепсельні розетки, вимикачі, радіодеталі, корпуси радіоприймачів та ін.), у домашніх машинах (пральні машини, холодильники, пилососи й ін.), у деяких господарських товарах.

40

Асортимент господарських товарів із пластмас. З а призначенням асортимент цих виробів підрозділяють на наступні підгрупи: посудогосподарчі, вироби для ванної кімнати та туалету, садово-городні вироби, побутові меблі і предмети для інтер'єрів житлових приміщень.

У залежності від призначення та характеру використання посудогосподарчі товари з пластмас підрозділяють на вироби, Ідо контактують з харчовими продуктами, і вироби, що не контактують з харчовими продуктами.

Товари, що вступають у контакт із харчовими продуктами, по більш вузькому, цільовому призначенню, поділяють на вироби: для сипучих харчових продуктів, холодних і гарячих харчових продуктів.

1. Вироби для сипучих харчових продуктів поєднують штучний посуд для збереження і дозування крупи, борошна, солі, спецій, вермішелі й інших харчових продуктів: банки господарські, чайниці, склянки мірні, цукорниці, сільнички, вази для цукерок і печива, перечниці, кружки, совки для сипучих продуктів, ємності для овочів, хлібниці, лотки для сервіровки й ін. Комплектами (наборами) випускають банки господарські і прилади для спецій. Виготовляють їх, головним чином, з амінопластів, полістиролу, поліметилметакрилату.

2. Вироби для холодних харчових продуктів - це штучний і комплектний посуд для збереження і подачі до столу холодної їжі, а також столові і кухонні приналежності.

3. Вироби для гарячих харчових продуктів - це посуд для гарячої їжі: миски, блюда і супниці, кухолі, ложки (столові, розливальні і чайні), кавники. Вироби для гарячих харчових продуктів виробляють головним чином з полікарбонату.

Вироби для збереження і подачі до столу холодної їжі роблять з харчових марок поліетилену, поліметилметакрилату, поліпропілену, полістиролу і сополімеров стиролу, полікарбонату та ін.

Вироби, що не вступають у контакт із харчовими продуктами, підрозділяють на пристосування для миття посуду і приналежності для прибирання приміщень.

До пристосувань для миття посуду відносяться щітки, губки і мочалки для миття посуду, сушарки для посуду, полки кухонні, ґрати і підставки для раковин, вкладиші в мийку для очищення і миття овочів і фруктів та ін.

Вироби для підтримання чистоти у приміщенні: совки для сміття, цебри, пульверизатори, кошики для паперів, лійки для кімнатних квітів, шкребок для чищення шибок,.швабри й ін.

Вироби для ванної кімнати і туалету. Ця підгрупа поєднує речі та прилади санітарно-технічного призначення: ванни, плитки, килимки, кошики для білизни, ємності для пральних порошків, вішалки і гачки для рушників, прищіпки білизняні, грати для ванн, розпилювачі душові й ін.

41

Виробу для саду і городу. Асортимент виробів цієї підгрупи відносно вузький і включає: дощувальники, шланги і насадки до них, лейки, зрошувачі садові, шухляди для квітів і розсади, для інструментів та ін.

Побутові меблі і предмети для інтер'єрів житлових приміщень. У

цій підгрупі в залежності від передбачених функцій виділяють побутові меблі і предмети для інтер'єра. Предмети для інтер'єра можуть бути представлені вазами, горщиками і кашпо для квітів, карнизами, кільцями для штор, вічками, ковпачками на меблеві ніжки, склянками для серветок і ін.

Асортимент галантерейних виробів із пластмас досить широкий, що обумовлено багатьма їх перевагами і насамперед можливістю імітувати дорогі матеріали: янтар, корал, перламутр, слонову кістку й ін.). Для цього особливо придатні поліметилметакрилат, полістирол і сополімери стиролу, полікарбонат, целулоїд та ін.

Галантерейні товари з пластмас за призначенням підрозділяють на наступні підгрупи: туалетні речі - пудрениці (з органічного скла, полістиролу й амінопластів різної форми й обробки), мильниці (з целулоїду, амінопластів, полістиролу і сополімерів стиролу, поліетилену, поліпропілену), туалетні коробки і скриньки (з амінопластів, полістиролу, оргскла), футляри для зубних щіток (з целулоїду, поліетилену, поліпропілену і полістиролу), бритвені прилади з амінопластів, апарати для безпечних брит в (з амінопластів і поліетилену); гребенні вироби (з целулоїду, полістиролу, сополімерів стиролу, органічного скла, поліетилену, поліпропілену), шпильки, шпильки і затиски для волосся (з целулоїду, полістиролу), ободки для волосся й ін.; одежна фурнітура - ґудзики (з полістиролу, органічного скла, поліетилену, поліпропілену, поліамідів і ін.), пряжки поясні (з полістиролу, поліамідів - капрону, органічного скла), запонки, кнопки, затиски для панчіх та ін.; речі для прикраси - брошки і серги (з органічного скла, полістиролу, поліетилену), намист (з оргскла, полістиролу і сополімерів стиролу і метилметакрилату), браслети (з органічного скла, полістиролу й ін.); товари для паління - портсигари (з целулоїду, полістиролу), попільниці (з амінопластів, фенопластів), мундштуки (з оргскла, амінопластів та ін.), курильні трубки (з полікарбонату й ін.); речі для рукоділля: інші галантерейні вироби, що не ввійшли в попередні підгрупи.

Асортимент культурно-побутових товарів із пластмас складається з наступних підгруп: гри - доміно (з фено- і амінопластів, целулоїду, полістиролу, органічного скла), шашки (з амінопластів, вініпластів), шахи (з полістиролу, органічного скла й ін.); настільні прикраси - статуетки, погруддя, фігурки звірів (з оргскла, полістиролу, амінопластів і ін.); фотоприлади - фотобачки, фоторамки, касети, котушки, фотованночки (з фенопластів, вініпластів, полістиролу, сополімерів стиролу й ін.); іграшки (з поліетилену, полістиролу й ін.). 42