Пластик править світом: заглянемо у цехи його виробництва

Сьогодні важко уявити наше життя без пластику. Цей матеріал узвичаївся і став невід'ємною частиною повсякденності. Популярність пластику пояснюється його унікальними властивостями:

• Легкість та міцність
• Можливість надавати різну форму
• Стійкість до впливу зовнішніх факторів
• Відносна дешевизна виробництва

Завдяки цьому пластик широко використовується в різних сферах:

• Виробництво упаковки та тари
• Виготовлення побутових приладів та техніки
• Створення меблів, посуду, іграшок
• Автомобілебудування та машинобудування
• Медицина та фармацевтика
• Будівництво та оздоблення приміщень

Проте процес виробництва пластику досить складний і включає безліч етапів.

Спочатку сировину (нафту, газ) переробляють на базові хімічні елементи – мономери. Потім за допомогою полімеризації мономери з'єднують у довгі полімерні ланцюжки – власне пластик. Для надання необхідних властивостей додають різні присадки. Отриману пластмасу формують, заливаючи у прес-форми. Після застигання та охолодження пластикові деталі готові до використання.

На кожному етапі виникають складнощі. Наприклад, полімери можуть «зшиватися» неправильно, що веде до крихкості матеріалу. Щоб уникнути цього, підбирають оптимальні умови процесу.

Також непросто рівномірно змішати компоненти, не допустити накопичення домішок. Рішенням стає використання високоточного обладнання та автоматизація виробництва.

Завдяки постійному вдосконаленню технологій вдається долати складності та випускати пластик найвищої якості для різних сфер застосування. Цей унікальний матеріал ще довго супроводжуватиме нас у повсякденному житті.

Розглянемо докладніше різні види пластику. Кожен вид має свої унікальні властивості, що дозволяють використовувати їх у конкретних областях. Завдяки різноманітності пластиків, людство отримало матеріали для вирішення найрізноманітніших завдань.

1. ПЕТ (поліетилентерефталат) - один із найпоширеніших видів пластику. Він виробляється за нормальної температури 220-300 градусів Цельсія з нафтохімічної сировини. ПЕТ має цінні якості - високу міцність, стійкість до ударів, прозорість, морозостійкість. Завдяки цьому він широко використовується для виготовлення легкої та міцної упаковки для напоїв, харчових продуктів, косметики, побутової хімії. З ПЕТ роблять пляшки, каністри, флакони та інші ємності, де потрібна прозорість та збереження властивостей вмісту.

2. АБС (акрилонітрилбутадієнстирол) виробляється при 180-250 градусах з нафтохімічної сировини. Цей пластик має особливу ударостійкість і здатний витримувати сильні удари без руйнування. Крім того, він відрізняється вологостійкістю та легко забарвлюється у яскраві кольори. Завдяки цьому АБС часто використовується при виробництві побутової техніки, дитячих іграшок, офісного обладнання, де потрібна міцність, безпека та яскраве фарбування деталей.

3. Акриловий пластик виготовляється на основі акрилових смол за температури 140-180 градусів. Він має цінну властивість високої прозорості та стійкості до ультрафіолетового випромінювання. Тому акрил часто використовується там, де потрібно забезпечити оптичну прозорість – для виготовлення вікон, вітрин, акрилового скла. Ще одне застосування акрилу – виробництво ванн, душових кабін, акрилових лінз та інших виробів.

4. Полікарбонат проводиться при температурі 260-320 градусів на основі сполук діоксиду вуглецю та фенолу. Він може витримувати великі механічні навантаження без руйнування. Ще одна цінна властивість полікарбонату – термостійкість, збереження робочих характеристик при високих температурах. Завдяки таким якостям, полікарбонат широко використовується у виробництві захисних шоломів, окулярів, бронежилетів, обшивки літаків та автомобілів, захисних екранів.

5. Поліпропілен одержують із газу пропілену при 190-250 градусах. Він відрізняється легкістю, міцністю, стійкістю до дії хімічних речовин. Поліпропілен не вбирає вологу і не пропускає гази крізь себе. Ці властивості визначають його використання для виробництва харчової упаковки, пластикового посуду, деталей меблів, оббивки автомобілів. Також поліпропілен застосовують для виготовлення труб.

6. Листовий пластик - різновид пластмас, що має форму листів або плиток. Така назва обумовлена саме листовою структурою матеріалу.

Виробництво листового пластику починається з підготовки вихідної сировини - гранул або порошку пластмаси. Їх необхідно висушити, щоб видалити сліди вологи, і провести кристалізацію - упорядкування внутрішньої структури полімерних ланцюжків, завдяки чому майбутній матеріал набуває прозорості та міцності. Після цього сировина готова до подальшої переробки у листи

Два основні види виготовлення продукції з пластмас

На виробництві застосовують два методи.

Екструзія листового пластику

Один із основних методів безперервного формування. Процес починається з подачі вихідних пластикових гранул у бункер екструдера. Звідти вони потрапляють у циліндр і далі транспортуються вздовж нього шнеком, що обертається зі швидкістю до 120 обертів на хвилину.

У циліндрі встановлені електричні нагрівальні елементи, які забезпечують поступовий розігрів гранул до температури плавлення. Поступове нагрівання дуже важливе, щоб уникнути локальних перегрівів і забезпечити однорідне плавлення по всій масі.

У міру просування розплавлений пластик інтенсивно перемішується обертанням шнека і набуває в'язко-плинного стану. Це необхідно для гомогенізації в'язкості та температури розплаву. Розплав під високим тиском подається в голівку, де формується вузька щілина – фільєра, через яку здійснюється безпосереднє формування листа потрібної товщини. Регулюючи ширину щілини, можна отримувати лист від 1 до 20 мм завтовшки.

При виході з фільєри в'язкий напівфабрикат витягується, охолоджується і твердне, формуючи готовий пластиковий лист. Для охолодження використовують повітряні вентилятори чи водяну ванну.

Потім лист пропускають через систему роликів, що тягнуть, і намотують в рулон на приймальний пристрій. Швидкість намотування точно синхронізована зі швидкістю виходу аркуша з головки. Виробничі потужності дозволяють отримувати до 3 тонн готової продукції за годину.

Таким чином здійснюється безперервний процес екструзійного формування пластикових листів із необхідними характеристиками.

Лиття листового пластику

Є одним із найпоширеніших способів виготовлення виробів. Процес здійснюється шляхом заливання розплаву полімеру у спеціальну форму.

Спершу гранули завантажують у бункер і поступово подають у черв'ячний екструдер, де відбувається їх плавлення та гомогенізація. Після екструдера в'язка субстанція надходить до змішувальної камери, де відбувається ретельне перемішування для отримання однорідної маси без повітряних включень.

Далі розплав подається в прес-форму, яка є двома сталевими плитами, між якими є невеликий зазор товщиною майбутнього листа.

Матеріал заповнює цей простір і починає охолоджуватися, повторюючи форму. Для прискорення охолодження через плити прокачується вода, що охолоджує. Після того, як вироби тверднуть, плити розводяться і готовий листовий матеріал витягується з форми. Потім краями обрізаються нерівності.

Для надання пластику рівної товщини і гладкості його пропускають через нагріті каландри - валки, що обертаються. Він багаторазово проходить під тиском між валками, вирівнюючись та поліруючись.

Використовуючи екструзію, лиття та каландрування, можна виробляти пластикові листи та плити із заданими властивостями для різних областей застосування.

Вплив температури на процес виробництва пластмас

Температурний режим є одним із ключових факторів, що впливають на якість пластмас та готових виробів. Тому при виробництві пластику особлива увага приділяється точному дотриманню технологічних температур на всіх етапах.

Для кожного виду пластику існує оптимальний температурний інтервал, у якому мають протікати процеси плавлення, гомогенізації, формування. У разі відхилення від заданих параметрів виникають такі проблеми:

1. Знижена температура призводить до того, що пластик плавиться не повністю. У масі залишаються тверді включення нерозплавлених частинок, що погіршує якість матеріалу. Крім того, за низьких температур утруднено формування виробів, розплав погано заповнює форму.

2. Підвищений термічний потенціал веде до руйнування полімерних ланцюгів, утворення тріщин та пористості матеріалу. При перегріві втрачається механічна міцність та виникають деформації.

Тому на всіх етапах (при плавленні гранул, гомогенізації розплаву, лиття або екструзії) здійснюється безперервний термічний контроль з точністю +/- 1 градус.

Для підтримки заданих температур використовуються тени - нагрівальні елементи, вбудовані в циліндри екструдерів та прес-форми. Потужність тенів регулюється для точного нагрівання пластмаси до необхідних значень. На додаток до тен застосовуються контактні термометри і термопари, що вимірюють температуру безпосередньо в розплаві. У разі відхилення від заданого режиму відбувається автоматичне коригування потужності нагріву для повернення в оптимальний діапазон. У компанії «Інтмакс» працюють досвідчені фахівці, які досконально розуміються на виробництві виробів із пластмас. Вони можуть розрахувати оптимальні температури з урахуванням конкретних установок вимог до готової продукції, використовуваного устаткування. Співпраця з Intmax дозволить отримати ТЕНи у потрібній кількості, з правильними робочими характеристиками, за заводською відпускною ціною.