Технология переработки пластических масс
ГА. ШВЕЦОВ Д. У АЛИМОВА М. Д. БАРЫШНИКОВА
Прогресс в области науки и техники в настоящее время невозможен без интенсивного применения пластических масс. Трудно назвать хотя бы одну отрасль народного хозяйства, в которой бы не использовались полимерные материалы.]Из года в год их производство неуклонно возрастает. «Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 г> предусмотрено довести выпуск синтетических смол и пластических масс до' 6,8—7,1 млн, т в год. Все эти пластмассы должны быть переработаны в разнообразные изделия. Если в 60-Х гг, пластические массы рассмат - ривали£ь. как доступные и дешевые заменители других материалов, тол£__ш;ре дальнейшего развития науки и техники они, благодаря уникальному комплексу свойств, стали во многих случаях единственно возможными, незаменимыми материалами. Например, работы по освоению космоса не могут продвигаться без использования оболочек ракет „из стеклопластика, развитие медицины немыслимо без искусственного сердца из пластмасс, искусственных кровеносных сосудов и т. д.; пластмассовые трубы, пленкн для сельского хозяйства, изделия электротехнического назначения, детали для радиоэлектроники — все это лишь частные примеры незаменимого использования пластмасс в народном хозяйстведВ связи с этим все больше возрастает число специалистов, соприкасающихся в своей Деятельности с полимерными материалами. Поэтому наряду с выпуском учебников для высших учебных заведений возникла ■острая необходимость в создании учебника для подготовки специалистов среднего звена — техников-технологов.
Расположение материала в книге соответствует требованиям учебной программы, В основу ее построения положен принцип деления полимеров на термопласты и реактопласты, Этим определяется и порядок изложения материала.
Вначале приведены основные сведения о химии и технологии полимеров, описаны эксплуатационные свойства пластических масс.
Далее рассмотрены теоретические основы переработки термопластов, их технологические свойства и наиболее важные типы термопластичных материалов, выпускаемых промышленностью. После этого подробно описаны методы переработки термопластов (экструзия, литье под давлением, вакуум - и пневмофор - .мованне н - др.)
Затем изложены теоретические основы переработки реак - тйпластов, описаны их технологические свойства, главные представители и методы переработки (прессование, изготовление. изделий из композиционных материалов).
Для большинства методов переработки даны перспективы их развития. Отдельная глава посвящена формованию пеноизде - лий— одному из передовых направлений технологии переработки пластмасс.
Логическим завершением описания технологии изготовления изделий различными методами является рассмотрение заключительных операций обработки изделий, служащих для доводки их по размерам и придания им необходимого внешнего вида (удаление литников, облоя, механическая обработка резанием, шлифование и др.), способов склеивания деталей из пластмасс, нанесения на них покрытий (в частности, металлизации поверхностей изделий),
В книге показаны также подходы к проведению материально-технических расчетов при организации того или иного производства.
Большое внимание уделено вопросам переработки и утилизации отходов, технике безопасности при переработке пластмасс. и охране окружающей среды.
Практически все, главы заканчиваются контрольными вопросами, призванными помочь учащимся в проверке усвоения ими материала учебника.
Предисловие гл. 3, 4, б, 8, 12—15 написаны Г. А. Швецовым, гл, 5, 10, 16 —Д. У. Алимовой, введение, гл. 1, 9, 11, 17,
18—М., Д, Барышниковой, гл. 2—Г, А, Швецовым и М, Д. Барышниковой, гл. 7 — М. Д. Барышниковой и Д. У. Алимовой.
Авторы выражают глубокую благодарность доценту кафедры полимерного машиностроения Московского института химического машиностроения М. А. Шерышеву и преподавателю Новосибирского химико-технологического техникума Г. Л. Образцовой за ряд ценных замечаний, сделанных ими при рецензировании книги.
ВВЕДЕНИЕ
TOC o "1-5" h z Переработка пластмасс представляет собой совокупность различных технологических процессов, с помощью которых исходный полимер превращается в изделие с заданными эксплуата - Ai
циокными свойствами.
По назначению методы переработки пластмасс разделяются на подготовительные, основные и завершающие.
Методы предварительной подготовки используются для улуч - J
шения технологических свойств перерабатываемого сырья, а у'
также для получения полуфабрикатов и заготовок (гранул, таблеток, листов), применяемых в качестве исходных материалов в основных методах переработки. К подготовительным методам относятся смешение, вальцевание, таблетирование, сушка и предварительный подогрев, гранулирование.
Смешение — один из важнейших методов приготовления полимерных композиций, служащий для получения смеси из основного полимера и различных компонентов н существенно улучшающий свойства материала и изделий из него. При этом полученная смесь должна быть однородной по физическим и химическим свойствам и должна обладать равномерным распределением компонентов по всему объему смеси.
В а л ь ц е в а н и е — процесс механической и тепловой обработки полимерных материалов с целью повышения их пластичности н однородности или перевода их в состояние, облегчающее дальнейшую переработку (подогрев, пластикация).
TOC o "1-5" h z Таблетирование — процесс подготовки материала для дальнейшей переработки методом прессования. При этом полу - чаются стабильные по массе прочные таблетки заданной фор - И
мы. Применение таблетированного сырья повышает точностг, Й
дозировки; сокращает потери сырья, время предварительного подогрева и цикла прессования, улучшает условия труда. - Т
Сушка к предварительный подогрев материа - ,:f
лов проводятся для повышения их сыпучести и удаления из них Н
лишней влаги и летучих веществ. Использование высушенного ■ л; и предварительно подогретого полимерного сырья позволяет получать изделия с высокими физико-механическими покззате - (
лями и хорошим качеством поверхности. 'f
Гранулирование применяется для получения из рас - у
плава полимера гранулированного материала, наиболее удоб - нога для' переработки. Гранулят — это сыпучий материал, состоящий из однородных по размеру и форме частиц. Использование гранул стабилизирует режим работы перерабатывающего оборудования, облегчает дозировку сырья, повышает производительность машин и качество готовых изделий; улучшает условия труда. Гранулирование часто совмещают с процессами пластикации, стабилизации, наполнения, окрашивания.
п
Основные методы переработки представляют собой процессы получения из исходного полимерного материала готового изделия заданной формы. Изготовление изделий осуществляется в основном экструзией, литьем под давлением, гтевмо - и вакуум- формованием, прессованием, каландрсванием. Особую группу ■составляют методы получения изделий из стеклопластиков. При выборе метода переработки исходят главным образом из природы полимера (термопласт или реактопласт), так как этим определяется его поведение в условиях переработки.
Экструзия — процесс формования изделий продавлива - нием полимера, находящегося в вязкотекучем состоянии через формующий канал.-'
Литье под давлением — процесс формования изделий путем нагрева материала до вязкотекучего состояния, заполнения им формы (впрыска), выдержки под давлением и отверждения.
Пневмо - и вакуумформование — процесс переработки листовых и пленочных материалов путем предварительного нагрева заготовки до высокоэластического состояния, придания ей определенной формы с помощью сжатого воздуха или вакуума и охлаждения.
Прессование заключается в нагревании под давлением находящегося в пресс-форме материала. Оформление и отверждение изделия происходит в горячей форме.
Каландровая ие заключается в непрерывном продав - ливании полимерного материала через зазор между двумя вращающимися навстречу друг другу валками.
Завершающие методы придают готовым изделиям определенней внешний вид, создают неразъемное соединение элементов изделия. Важнейшими из этих методов являются механическая •обработка изделий, сварка, склеивание и нанесение покрытий.
Из перечисленных методов переработки пластмасс наиболее высокопроизводительными являются литье под давлением, прессование при высоком и низком давлении, экструзия. Эти методы связаны с изготовлением дорогостоящей оснастки (пресс-форм, экструзионных головок) и целесообразны только для массового, крупносерийного и среднесерийного производства. Прн мелкосерийном производстве в зависимости от вида изделия и материала применяют методы переработки, не требующие значительных затрат на оснастку (механическая обработка, сварка, склеивание, штампование, все виды формования).
Единичные изделия рекомендуется изготавливать механической обработкой из заготовок (монолитные мелких и средних размеров) или из листов сваркой, склеиванием и др.
Помимо основные применяются и некоторые специализированные способы переработки: литье без давления, прокатка, намотка, протягивание, ориентация, пропитка и др.